METODOLOGIE din 1 februarie 2007de calcul al performanței energetice a clădirilor - Indicativ Mc 001/2-2006
EMITENT
  • MINISTERUL TRANSPORTURILOR, CONSTRUCȚIILOR ȘI TURISMULUI
  • Publicată în  MONITORUL OFICIAL nr. 126 bis din 21 februarie 2007



    Notă
    Aprobată prin Ordinul nr. 157 din 1 februarie 2007, publicat in Monitorul Oficial, Partea I, nr. 126 din 21 februarie 2007.
    PARTEA a II-a - PERFORMANTA ENERGETICA A INSTALATIILOR DIN CLADIRIIndicativ Mc 001/2-2–006II.1. CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE INCALZIREII.2. CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE VENTILARE SI CLIMATIZAREII.3. CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE APA CALDA DE CONSUMII.4. CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE ILUMINATII.5. METODE SIMPLIFICATE DE CALCUL AL PERFORMANTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DIN CLADIRIII.1. CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE INCALZIRE CUPRINSII.1.1. IntroducereII.1.2. Normative si standarde conexeII.1.3. Simboluri si definitiiII.1.4. Principiul metodei de calculII.1.5. Calculul necesarului de energie pentru incalzirea cladirilorII.1.6. Calculul pierderilor de caldura ale instalatiei de incalzireII.1.7. Calculul pierderilor de caldura la nivelul subsistemului de distributie, Q(d)II.1.8. Calculul pierderilor de caldura si performanta cazanelorII.1.9. Necesarul de energie electrica pentru distributia agentului termic de incalzire si energia auxiliara recuperataII.1.10. Calculul energiei primare si a emisiilor de CO(2)II.1.1. Anexe Anexa II.1.A. Clasificarea instalatiilor de incalzire Anexa II.1.B. Eficienta emisiei de caldura Anexa II.1.C. Factori de performanta energetica Anexa II.1.D. Pierderi de caldura ale sistemului de distributie Anexa II.1.E. Factori de corectie pentru sarcina hidrodinamica Anexa II.1.F. Consumul anual de energie electrica auxiliara Anexa II.1.G. Exemplu de calcul pentru un subsistemII.1. CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE INCALZIREII.1.1. Obiective si domenii de aplicare Metodologia de calcul are la baza pachetul de standarde europene privind performanta energetica a cladirilor, elaborat ca suport pentru aplicarea Directivei 2002/91/CE privind performanta energetica a cladirilor, si raspunde cerintelor din Legea nr. 372/2005 privind performanta energetica a cladirilor. Partea 11.1 descrie structura metodei de calcul a consumului de energie termica pentru incalzirea unei cladiri si a eficientei energetice a sistemului de incalzire pana la bransamentul cladirii. Se va lua in calcul performanta energetica a sursei de caldura numai in cazul cladirilor cu sursa termica individuala. Aplicarea metodei de calcul depinde de tipul instalatiilor de incalzire. O clasificare a instalatiilor de incalzire este prezentata in anexa II.1.A. Metoda de calcul poate fi utilizata pentru urmatoarele aplicatii:– evaluarea conformitatii cu normele care prevad limite de consum energetic;– optimizarea performantei energetice a unei cladiri in proiectare prin aplicarea metodei pentru mai multe variante posibile de realizare;– stabilirea unui nivel conventional de performanta energetica pentru cladirile existente;– certificarea performantei energetice a cladirilor;– evaluarea efectului asupra unei cladiri existente al masurilor posibile de conservare a energiei, prin calcularea necesarului energetic cu sau fara implementarea masurilor de reabilitare;– predictia resurselor energetice necesare in viitor la scara nationala sau internationala, prin calcularea necesarului energetic al unor cladiri reprezentative pentru intregul segment de cladiri.II.1.2. Normative si standarde conexe Sunt cuprinse referinte datate sau nedatate, prevederi din alte publicatii citate in text si enumerate mai jos. Pentru referintele datate, modificarile sau revizuirile ulterioare ale acestora nu se aplica decat daca sunt incluse prin modificare sau revizuire. Pentru referintele nedatate se aplica ultima editie a publicatiei la care se face referinta. SR EN ISO 13790 - Performanta termica a cladirilor. Calculul necesarului de energie pentru incalzire SR 4839 - Instalatii de incalzire. Numar anual de grade-zile Metodologie de calcul al performantei energetice a cladirilor - Partea I.II.1.3. Simboluri si definitiiII.1.3.1. Definitii Pentru utilizarea acestei norme sunt valabile definitiile cuprinse in SR EN ISO 7345, precum si urmatoarele definitii: II.1.3.1.1. Perioada de calcul Perioada de timp considerata la calcularea pierderilor de caldura si aporturilor (luna, zi, perioada etc.). II.1.3.1.2. Spatiu incalzit Camera/incapere incalzita avand temperatura interioara constanta, prestabilita (set-point). II.1.3.1.3. Zona termica Acea parte a spatiului incalzit/cladirii care are urmatoarele caracteristici:– aceeasi temperatura interioara de referinta (set-point);– variatie spatiala neglijabila a temperaturii interioare. II.1.3.1.4. Necesarul de caldura pentru incalzirea cladirii Caldura care trebuie furnizata spatiului incalzit pentru a mentine temperatura interioara la o valoare constanta prestabilita (set-point, referinta). II.1.3.1.5. Consumul de energie pentru incalzire Energia livrata sistemului de incalzire pentru a satisface necesarul de caldura pentru incalzirea cladirii. II.1.3.1.6. Eficienta energetica a retelei de distributie Raportul dintre energia consumata pentru incalzire si/sau pentru furnizarea a.c.c. utilizand un sistem adiabatic de distributie si energia consumata in acelasi scop utilizand o retea reala de distributie. II.1.3.1.7. Eficienta energetica a consumatorului Raportul dintre energia consumata pentru incalzirea unui spatiu cu un sistem ideal de emisie a caldurii care conduce la o distributie uniforma a temperaturii interioare si energia consumata in acelasi scop utilizand un consumator real cu un sistem real de reglare, care conduce la o distributie neuniforma a temperaturii interioare. II.1.3.1.8. Eficienta energetica a instalatiei de incalzire Raportul dintre necesarul de caldura pentru incalzirea cladirii si consumul de energie pentru incalzire. II.1.3.1.9. Pierderi de caldura ale cladirii Suma dintre pierderile de caldura prin transmisie si ventilare. II.1.3.1.10. Pierderi de caldura ale retelei de distributie Pierderile de caldura ale sistemului de distributie spre spatii incalzite sau neincalzite. Aceste pierderi includ pierderile recuperabile de caldura. II.1.3.1.11. Pierderi de caldura ale sistemului de emisie Pierderile de caldura la nivelul corpurilor de incalzire cauzate de distributia neuniforma a temperaturii interioare si de sistemul real de reglare. II.1.3.1.12. Pierderi de caldura ale sursei de caldura Pierderile de caldura ale generatorului de caldura care apar atat in timpul functionarii, cat si pe durata nefunctionarii, precum si pierderile de caldura generate de reglarea reala a functionarii sursei; aceste pierderi contin pierderi recuperabile de caldura. II.1.3.1.13. Pierderile totale de caldura ale sistemului de incalzire Suma pierderilor de caldura ale emisiei, retelei de distributie si sursei. Aceste pierderi contin si pierderile recuperabile de caldura. II.1.3.1.14. Coeficientul de (functionare in) sarcina redusa Raportul dintre caldura furnizata pe durata perioadei de calcul si valoarea maxima a caldurii pe care ar putea sa o furnizeze sursa in aceeasi perioada. II.1.3.1.15. Energia primara Energia care nu a constituit inca subiectul vreunui proces de conversie sau transformare (exemplu: energia continuta in petrolul existent, dar neexploatat inca). II.1.3.1.16. Pierderi recuperabile (utilizabile) de caldura ale sistemului de incalzire Acea parte a pierderilor de cadura ale unui sistem de incalzire si furnizare a a.c.c. care se poate recupera in scopul reducerii necesarului de caldura pentru incalzire. II.1.3.1.17. Pierderi recuperate (utilizate) de caldura ale sistemului de incalzire Acea parte a pierderilor recuperabile de caldura care reduc necesarul de caldura pentru incalzire si care nu sunt luate direct in calcul prin reducerea pierderilor de caldura ale sistemului de incalzire. II.1.3.1.18. Perioada de incalzire (perioada de functionare a sistemului de incalzire) Perioada de timp in care sistemul de incalzire furnizeaza energie termica pentru satisfacerea necesarului de caldura pentru incalzire si preparare a a.c.c.II.1.3.2. Simboluri si unitati de masura In acest document sunt utilizate urmatoarele simboluri, unitati si indici: Simboluri si unitati de masura ┌───────────┬────────────────────────────────────────────────────┬───────────┐ │ Simbol │ Denumirea marimii │ UM │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ c │Caldura specifica │ J/(kg*K) │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ e │Coeficient de performanta a sistemului (factor de │ │ │ │extrapolare) │ - │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ E │Energie primara │ J │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ f │Factor de conversie │ - │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ m │Masa │ kg │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ . │ │ │ │ M │Debit masic │ Kg/s │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ t │Timp, perioada de timp │ s │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ T │Temperatura termodinamica │ K │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ Q │Cantitate de caldura; energie │ J │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ Φ │Putere termica │ W │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ V │Volum │ mc │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ . │ │ │ │ V │Debit volumic │ mc/s │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ W │Energie electrica auxiliara │ J │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ eta │Eficienta, randament │ - │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ θ │Temperatura │ °C │ ├───────────┼────────────────────────────────────────────────────┼───────────┤ │ rho │Densitatea apei │ kg/mc │ └───────────┴────────────────────────────────────────────────────┴───────────┘ Indici ┌─────────────────────────┬─────────────────────────┬────────────────────────┐ │ a aer │ gs Aporturi │r Recuperat │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ c Control │ h Caldura │s Stocat │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ d Distributie │ i Interior │t Total │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ in Intrare in sistem │ I pierderi │out Iesire din sistem │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ em Emisie │ nr Pierderi nerecuperate│w A.c.c. │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ e Exterior │ off Off/oprit │x indice │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ f Final │ on On/pornit │0 Moment initial │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ g Generare │ p primar │ │ ├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────────────────────────┤ │ gl Pierderi la │ │ │ │ generare │ │ │ └─────────────────────────┴─────────────────────────┴────────────────────────┘II.1.4. Principiul metodei de calculII.1.4.1. Consumul de energie pentru incalzirea cladirilor Pentru o perioada determinata (an, luna, saptamana) consumul de energie pentru incalzirea cladirilor, Q(f,h), se calculeaza cu relatia urmatoare: Q(f,h) = [Q(h) - Q(rhh) - Q(rwh)] + Q(th) [J] (1.1) In care: Q(h) = necesarul de energie pentru incalzirea cladirii, calculat conform capitolului 1.5, in Joule (J); Q(rhh) = caldura recuperata de la subsistemul de incalzire (componente termice sau electrice), in Joule (J)t; aceasta componenta reprezinta o parte a lui Q(th); Q(rwh) = caldura recuperata de la subsistemul de preparare a a.c.c. (componente termice sau electrice) si utilizata pentru incalzirea cladirii, in Joule (J); Q(th) = pierderile totale de caldura ale subsistemului de incalzire, in Joule (J); aceste pierderi includ componenta Q(rhh) (figura 1.1). Figura II.1.1. - Consumul de energie pentru incalzirea cladirilorII.1.4.2. Consumuri auxiliare de energie Energia auxiliara, de obicei sub forma energiei electrice, este utilizata pentru actionarea pompelor de circulatie, ventilatoarelor, vanelor si dispozitivelor automate de reglare, masurare si control. Consumul auxiliar de energie poate fi disponibil ca valoare pentru fiecare subsistem (incalzire W(h), respectiv a.c.c. W(w) sau ca valoare globala (W). O parte din energia auxiliara poate fi recuperata sub forma de caldura, Q(rx).II.1.4.3. Pierderi de caldura recuperabile si recuperate In cazul unei cladiri sau al unei parti dintr-o cladire nu toate pierderile de caldura ale sistemului de incalzire obtinute prin calcul sunt in mod obligatoriu pierdute. O parte din valoarea calculata este recuperabila. Exemplu: pierderile termice ale unei conducte sunt nerecuperabile doar daca aceasta nu se afla in interiorul cladirii. Altfel, emisia termica a conductei poate contribui la incalzirea spatiului, pierderile termice devenind recuperabile. Valoarea pierderilor recuperate depinde de factorul de utilizare (raportul degajare/pierdere), deoarece daca degajarile termice dintr-un spatiu incalzit sunt foarte mari comparativ cu pierderile de caldura ale spatiului, atunci doar o mica parte din degajarile termice vor fi recuperate. Se face distinctie intre doua tipuri de pierderi de caldura recuperate:1. - pierderi de caldura recuperate care sunt luate in mod direct in calcul prin reducerea pierderilor de caldura. Spre exemplu, o parte substantiala a energiei auxiliare consumate de subsistemul de distributie se transforma in caldura si se transmite direct apei calde. Aceasta parte a pierderilor de caldura recuperate se ia ulterior in considerare la calcularea performantei energetice a subsistemului de distributie.2. - pierderi de caldura recuperate care sunt luate in calcul prin reducerea necesarului de caldura pentru incalzirea cladirii. Spre exemplu, pierderile de caldura ale unui vas de stocare a a.c.c. pot contribui la incalzirea incaperii. Aceasta parte a pierderilor de caldura recuperate nu este luata in calcul la determinarea performantei energetice a subsistemului de preparare a a.c.c, ci este considerata prin reducerea necesarului de caldura pentru incalzire deoarece valoarea pierderilor de caldura recuperate depinde de interactiunea dintre anvelopa cladirii si vasul de stocare.II.1.4.4. Necesarul de caldura pentru incalzirea cladirilor Necesarul de caldura pentru incalzirea unei cladiri, Q(h) se calculeaza conform capitolului 1.5. Documentul recomandat pentru calculul necesarului de caldura al cladirilor este SR EN ISO 13790. Metoda prezentata in acest standard nu ia in considerare pierderile sistemelor de incalzire cauzate de neuniformitatea distributiei temperaturii interioare, de ineficienta sistemelor de reglare, de pierderile recuperabile si de energia auxiliara care vor fi calculate separat la nivelul subsistemelor de emisie a caldurii si de distributie. Efectele incalzirii intermitente a unei cladiri utilizand un dispozitiv ideal de programare pot fi calculate cu o metoda detaliata in SR EN ISO 13790 si sunt luate in considerare la determinarea necesarului de caldura, Q(h).II.1.4.5. Pierderile de caldura ale instalatiei de incalzire, Q(th) Pentru calcularea acestor pierderi de caldura sunt considerate urmatoarele subsisteme ale sistemului de incalzire:– sistemul de transmisie a caldurii la consumator, inclusiv dispozitivele de reglare si control;– sistemul de distributie a caldurii catre consumator, inclusiv dispozitivele de reglare si control;– sistemul de stocare, inclusiv dispozitivele de reglare si control (acolo unde este cazul);– sistemul de generare a caldurii (pentru cladiri dotate cu surse termice individuale), inclusiv dispozitivele de reglare si control.II.1.4.6. Perioade de calcul Scopul metodei de calcul este determinarea necesarului de energie pentru incalzirea cladirii, a consumului final si a consumului primar de energie pe durata unui an, in cazul sistemului de incalzire. Acest obiectiv poate fi realizat in doua moduri:– utilizand datele inregistrate pe toata durata anului si valori medii;– prin divizarea anului intr-un numar de perioade de calcul (luni, saptamani), efectuand calculele pentru fiecare subperioada si insumand apoi energia consumata in fiecare subperioada.II.1.4.7. Pierderile de caldura ale instalatiei de incalzire a cladirii Sensul de calcul al pierderilor de caldura este opus sensului de consum al energiei (sens energetic). Calculul incepe cu determinarea necesarului de energie si se termina cu calculul energiei primare consumate. Necesarul de energie este dat de suma dintre energia termica transmisa cladirii de corpurile de incalzire (sistemul de emisie termica) si pierderile de caldura recuperate. Pentru fiecare subsistem se calculeaza pierderile de caldura Q(h,x) care se adauga energiei termice transferate, determinandu-se astfel energia consumata. Pierderile de caldura ale unui subsistem includ pierderile recuperabile, dar nu si energia auxiliara consumata. Daca exista, necesarul de energie electrica, W(x), se calculeaza separat. Se tine cont si de faptul ca pierderile de energie electrica se adauga pierderilor de energie ale subsistemelor sistemului de incalzire. Pentru fiecare subsistem al sistemului de incalzire, o parte a pierderilor de caldura si o parte a pierderilor de energie auxiliara sunt recuperabile (si utilizate la incalzirea cladirii), formand impreuna pierderi de caldura recuperabile ale fiecarui subsistem, asa cum se arata in figura 1.2. Calculele se realizeaza pentru fiecare subsistem in parte pana cand se obtine consumul energetic al subsistemului de generare a caldurii (sursa).Figura II.1.2. Directia de calcul si structura sistemului de alimentare cu caldura Calculele se realizeaza pentru fiecare subsistem in parte pana cand se obtine consumul energetic al subsistemului de generare a caldurii (sursa). Pierderile recuperate de caldura ale diferitelor subsisteme sunt calculate si scazute din necesarul de caldura prin micsorarea pierderilor totale de caldura ale subsistemului in cauza. Aceasta abordare nu este din punct de vedere fizic corecta deoarece pierderile de caldura recuperate ar trebui scazute direct din consumul energetic al fiecarui subsistem. Totusi, metodologia prezentata permite o simplificare semnificativa prin care se evita calcularea iterativa a pierderilor de caldura recuperate. Astfel, se calculeaza doar o singura data aceste pierderi de caldura recuperate si se scad din valoarea finala a pierderilor totale de caldura. Orice metoda de calcul pentru un anumit subsistem de instalatii trebuie sa furnizeze urmatoarele marimi:– consumul de energie termica Q(in,x) sau a pierderilor de caldura;– consumul de energie electrica, W(x);– pierderile de caldura recuperabile, Q(r,x) prin utilizarea urmatoarelor date privind subsistemul:– caldura care trebuie furnizata (necesarul energetic pentru incalzire), Q(out,x);– indicatori de performanta energetica. Acesti parametri utilizati de metodologia de calcul, valorile tabelare si o metoda mai detaliata de calcul vor fi descrise in sectiuni separate ale acestei norme relativ la fiecare subsistem (consumator-emisie, distributie, stocare si generare-sursa) sau tip de tehnologie.II.1.4.8. Zonarea sistemului de incalzire Structura unui sistem de incalzire poate fi complexa, incluzand:– mai multe tipuri de corpuri de incalzire montate in mai multe zone ale cladirii;– o singura sursa de caldura utilizata atat pentru diferite sisteme de incalzire cat si pentru prepararea a.c.c;– mai multe surse de caldura;– mai multe sisteme de stocare a energiei (daca este cazul);– diferite tipuri de energie utilizate in cladire. Utilizarea valorilor medii globale poate fi nepractica, necesitand ponderi adecvate, poate fi imposibila sau poate conduce la erori de calcul mult prea mari. Aceste dificultati pot fi solutionate urmarind structura sistemului de furnizare a caldurii. Exemplul 1: Consumul de energie si pierderile de caldura la consumator aferente diferitelor zone ale sistemului de caldura se pot calcula separat; ulterior se insumeaza valorile aferente fiecarei zone si se continua cu calculele pentru subsistemul comun de distributie a caldurii. Exemplul 2: Consumul de energie al diferitelor subsisteme de distributie/stocare a caldurii pentru incalzire, respectiv pentru prepararea a.c.c, se poate calcula separat, iar dupa insumare se continua cu calculele pentru subsistemul comun de generare a caldurii. Exemplul 3: Consumul de energie al unui subsistem de distributie se poate calcula si repartiza mai multor subsisteme de generare (surse de energie termica). Acest tip de "modularitate" este intotdeauna posibil daca principiul aditivitatii pierderilor de caldura este respectat.II.1.4.9. Metode simplificate si detaliate pentru calculul pierderilor totale de caldura Pentru determinarea pierderilor totale de caldura se pot aplica subsistemelor metode simplificate sau detaliate de calcul, in functie de cunostintele tehnice actuale sau standardele disponibile si de gradul de precizie solicitat. Nivelul de detaliere a metodologiei de calcul se poate clasifica dupa cum urmeaza. Nivelul A: Pierderile de caldura sau coeficientii de performanta sunt furnizati intr-un tabel pentru intregul sistem de incalzire. Selectarea valorilor potrivite se face in concordanta cu tipul intregului sistem de instalatii termice. Nivelul B: Pentru fiecare subsistem, pierderile de caldura, consumurile de energie electrica sau coeficientii de performanta sunt tabelate. Selectarea valorilor potrivite se face in concordanta cu tipul subsistemului. Nivelul C: Pentru fiecare subsistem, pierderile de caldura, consumurile de energie electrica sau coeficientii de performanta sunt calculati. Calculele sunt realizate pe baza dimensiunilor sistemului, sarcinilor termice si altor date considerate constante (sau mediate) pe durata de calcu. Metoda de calcul tine cont de fenomenul fizic (detaliat sau simplificat) sau corelatii. Nivelul D: Pierderile si coeficientii de performanta sunt calculati in urma simularilor dinamice, luand in considerare variatia in timp a valorilor variabilelor (temperatura exterioara, temperature apei etc.).II.1.5. Calculul necesarului de caldura pentru incalzirea cladirilorII.1.5.1. Principiul metodei de calcul si datele necesare Metoda de calcul pentru stabilirea necesarului de caldura anual al unei cladiri are la baza intocmirea unui bilant termic asa cum indica figura 1.3. Bilantul energetic include urmatorii termeni (se ia in considerare numai caldura sensibila):– pierderile de caldura prin transmisie si ventilare de la spatiul incalzit catre mediul exterior;– pierderile de caldura prin transmisie si ventilare intre zonele invecinate;– degajarile interne utile de caldura;– aporturile solare;– pierderile de caldura aferente producerii, distributiei, cedarii de caldura si aferente reglajului instalatiei de incalzire;– energia introdusa in instalatia de incalzire. In functie de structura instalatiei de incalzire, in bilant se va introduce aportul surselor alternative si va fi inclusa energia recuperata din diverse surse. NOTA - Tinand seama de faptul ca aporturile de caldura pot conduce lacresterea temperaturii interioare peste valoarea conventionala de calcul, pierderile termice suplimentare corespunzatoare se iau in considerare prin intermediul unui factor de utilizare care reduce aporturile de caldura. Termenii principali ai bilantului energetic sunt prezentati schematic in figura 1.3.Figura II.1.3. - Bilantul energetic privind incalzirea unei cladiri Legenda Q - necesar de energie pentru incalzire si preparare apa calda de consum Q(h) - necesar de energie pentru incalzire Q(oa) - degajari de caldura de la alte aparate Q(V) - pierderi termice prin ventilare Q(r) - energie recuperata Q(Vr) - caldura recuperata din ventilare Q(hs) - pierderi din instalatia de incalzire Q(T) - pierderi termice prin transmisie Q(m) - caldura metabolica Q(hw) - caldura pentru preparare apa calda Q(s) - aporturi solare pasive Q(L) - pierderi termice totale Q(i) - degajari de caldura interne 1 - conturul zonei incalzite Q(g) - aporturi totale 2 - conturul instalatiei de apa etaQ(g) - aporturi utile calda 3 - conturul centralei termice 4 - conturul cladiriiII.1.5.2. Procedura de calcul Procedura de calcul este sintetizata in cele ce urmeaza:1) se definesc limitele spatiului incalzit si, daca este cazul ale zonelor diferite si ale spatiilor neincalzite;2) in cazul incalzirii sau ventilarii cu intermitenta, se definesc, pentru perioada de calcul, perioadele care sunt caracterizate de program de incalzire sau ventilare diferit (de exemplu zi, noapte, sfarsit de saptamana);3) in cazul calculului pentru o singura zona: se calculeaza coeficientul de pierderi al spatiului incalzit; pentru calcul multi-zonal documentul recomandat este SR EN ISO 13790 anexa B;4) pentru calculele pe sezonul de incalzire se defineste sau se calculeaza durata si datele climatice ale sezonului de incalzire. Apoi, pentru fiecare perioada de calcul (luna sau sezon de incalzire):5) se calculeaza temperatura interioara pentru fiecare perioada;6) se calculeaza pierderile de caldura totale, Q(L);7) se calculeaza degajarile interne de caldura, Q(i);8) se calculeaza aporturile solare, Q(s);9) se calculeaza factorul de utilizare al aporturilor de caldura, eta;10) se calculeaza necesarul de caldura, Q(h), pentru toate perioadele de calcul;11) se calculeaza necesarul anual de caldura, Q(h);12) se calculeaza necesarul de energie pentru incalzire, Q(th), tinand seama de pierderile sau de randamentul instalatiei de incalzire.II.1.5.3. Definirea conturului si a zonelor de calcul II.1.5.3.1. Contur al spatiului incalzit Conturul spatiului incalzit consta in toate elementele de constructie care separa spatiul incalzit considerat de mediul exterior sau de zone incalzite sau spatii neincalzite adiacente, definite conform "Metodologiei de calcul al performantei energetice a cladirilor - Partea I" II.1.5.3.2. Zone termice II.1.5.3.2.1. Calcul pentru o singura zona In cazul in care intreg spatiul incalzit este incalzit la aceeași temperatura, iar degajarile interne și aporturile solare sunt relativ reduse sau repartizate in mod uniform in cladire, se aplica modul de calcul mono-zonal. Impartirea in mai multe zone nu este necesara, daca:a) diferenta intre temperaturile interioare conventionale de calcul ale zonelor este mai mica de 4K, și raporturile aporturi/pierderi difera cu mai putin de 0,4 (de exemplu intre zonele cu expunere spre sud și zonele cu expunere spre nord), saub) este probabil ca ușile intre zone sa fie deschise In astfel de cazuri, chiar daca temperatura interioara conventionala nu este uniforma, se aplica modul de calcul mono-zonal. In acest caz, temperatura interioara utilizata este: Σ A(fl,s) * θ(i,s) s θ(i) = --------------------- (1.2) Σ A(fl,s) s in care θ(i,s) este temperatura interioara conventionala a zonei s; A(fl,s) este suprafata incalzita a zonei s; II.1.5.3.2.2. Calcul multi-zonal In alte cazuri, cu diferente semnificative intre temperaturi interioare conventionale sau aporturi de caldura, cladirea se imparte in mai multe zone. In acest caz, fiecare zona poate fi calculata independent utilizand procedura pentru o singura zona și considerand un contur adiabatic intre zone. Necesarul de energie al cladirii este suma valorilor necesarului de caldura calculate pentru fiecare zona in parte.II.1.5.4. Date de calcul II.1.5.4.1. Originea și tipul datelor de calcul Informatiile necesare pentru efectuarea calculelor pot fi obtinute din reglementari tehnice nationale sau din alte documente corespunzatoare și acestea trebuie utilizate in cazul in care sunt disponibile. Atunci cand nu exista date disponibile se poate face apel la standardele europene in masura in care valorile pot fi asimilate. Pentru estimarea necesarului de energie sau aprecierea conformitatii cu reglementari sau specificatii, se utilizeaza valori conventionale, in scopul obtinerii unor rezultate comparabile pentru diferite cladiri. Pentru optimizarea unei cladiri care se proiecteaza sau pentru reabilitarea unei cladiri existente, se utilizeaza valorile indicate de norme in acest sens. Dimensiunile de calcul ale elementelor de constructie trebuie sa fie aceleași pe tot parcursul calculului. Se pot utiliza dimensiunile interioare, exterioare sau interax, dar este obligatoriu sa se pastreze același tip de dimensiuni pe parcursul intregului calcul și sa fie clar indicate in raport. NOTA 1 - Unii coeficienti liniari de transfer de caldura ai puntilor termice depind de tipul de dimensiuni folosit. Datele de calcul necesare pentru un calcul mono-zonal sunt enumerate mai jos. Unele dintre aceste date pot fi diferite pentru fiecare perioada de calcul (de exemplu factorii de umbrire, rata ventilarii in lunile reci) și pentru fiecare interval al unui program de functionare cu intermitenta (de exemplu debitul de ventilare, coeficientul de transmisie termica al ferestrelor datorita inchiderii obloanelor in timpul noptii). < Datele de calcul pentru necesarul de caldura pentru incalzire sunt urmatoarele:– H(T) coeficientul de pierderi termice prin transmisie, calculat conform Metodologie de calcul a performantei energetice a cladirilor - Partea I.– V(a) debitul de aer vehiculat prin cladire, inclusiv aerul patruns dinspre spatiile neincalzite; < Date de calcul pentru aporturile de caldura– Q(i) degajari de caldura interne medii pe perioada de calcul;– Q(s) aporturi solare medii pe perioada de calcul. Pentru pereti exteriori vitrati, se culeg separat urmatoarele date pentru fiecare orientare (de exemplu: orizontal și vertical sud și nord);– A(j) aria golului din anvelopa cladirii pentru fiecare fereastra sau ușa;– F(Fj) factor de reducere pentru rama, adica fractiunea transparenta a ariei A(j), neocupata de o rama;– F(sj) factor de umbrire, adica fractiunea umbrita medie a ariei A(j);– g transmitanta totala la radiatia solara. NOTA - In cladiri cu alta destinatie decat de locuit degajarile interne variaza substantial intre perioade de ocupare, respectiv de neocupare. Degajarile pot fi determinate intr-o prima etapa pentru fiecare perioada de ocupare și apoi mediate tinand seama de durata fiecarei perioade. Calculul pentru o saptamana este deseori mai ușor. Se culeg date suplimentare pentru elemente de constructie receptoare a radiatiei solare, cum ar fi izolatie transparenta, pereti solari ventilati și spatii solare, precum și pentru calculul efectului incalzirii cu intermitenta. Pentru aceste valori documentul recomandat este SR EN ISO 13790 anexele E și F. Anexa H indica o serie de informatii pentru datele utile determinarii aporturilor solare. < Caracteristici dinamice– C capacitatea termica a spatiului incalzit, sau tau constanta de timp a spatiului incalzit; II.1.5.4.2. Date de calcul pentru consumul de energie Q(hs) pierderi de caldura ale instalatiei de incalzire. II.1.5.4.3. Date climatice Metoda de calcul necesita urmatoarele date:– θ(e) media lunara sau pe sezonul de incalzire, a temperaturii exterioare;– I(s) radiatia solara totala lunara sau pe perioada de incalzire pe unitatea de suprafata pentru fiecare orientare j, in J/mp.II.1.5.5. Incalzire cu intermitenta II.1.5.5.1. Program de functionare cu intermitenta In cazul in care se aplica incalzirea cu intermitenta, perioadele (perioada) de calcul se impart(e) in intervale de incalzire normala alternand cu intervale de incalzire redusa (de exemplu nopti, sfarsituri de saptamana și vacante). Toate intervalele de incalzire normala au aceeasi temperatura interioara conventionala de calcul. Pot fi mai multe tipuri de perioade de incalzire redusa cu programe de functionare diferite. In cadrul fiecarei perioade de calcul, fiecare perioada de incalzire redusa este caracterizata prin:1. durata ei;2. numarul de aparitii ale acestui tip de perioada intr-o perioada de calcul;3. modul respectiv de functionare cu intermitenta;4. unde este cazul, temperatura interioara conventionala sau puterea termica redusa;5. modul de restabilire a incalzirii și puterea termica maxima in perioada de restabilire a incalzirii. In figura 1.4 este prezentat un exemplu in care perioada de calcul include patru tipuri A de perioade de incalzire redusa și un tip B de perioada de incalzire redusa (sfarsit de saptamana). Figura II.1.4. - Exemplu de program de functionare cu intermitenta ^ θ │ N N N N N ├───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌─── │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ A │ │ A │ │ A │ │ A │ │ │ │ └───┘ └───┘ └───┘ └───┘ │ │ │ │ │ │ │ B │ │ └────────────────┘ │ t └─────────────────────────────────────────────────────────────────> t(c) <─────────────────────────────────────────────────────────> Legenda θ temperatura interioara conventionala t timp t(c) perioada de calcul N perioada de incalzire normala A perioada de incalzire redusa tip A B perioada de incalzire redusa tip B Impartirea in perioade distincte nu este necesara in urmatoarele cazuri:a) variatia temperaturii interioare conventionale intre perioade de incalzire normala și perioade de incalzire redusa sunt mai mici decat 3 K; in acest caz se poate utiliza media in timp a temperaturilor interioare conventionale;b) constanta de timp a cladirii este mai mare de trei ori durata celei mai lungi perioade de incalzire redusa; in acest caz se poate utiliza temperatura interioara conventionala pentru functionare normala pentru toate perioadele;c) constanta de timp a cladirii este mai mica decat 0,2 ori durata celei mai scurte perioade de incalzire redusa; in acest caz se poate utiliza media in timp a temperaturilor interioare conventionale. Se considera ca instalatia de incalzire are puterea termica suficient de mare pentru a permite incalzirea cu intermitenta. NOTA 1 - In cladiri de locuit variatia temperaturilor interioare conventionale și debitele de ventilare sunt adesea legate de ocupare. Impartirea in perioade diferite usureaza evaluarea debitului mediu de aer pe fiecare dintre acestea. NOTA 2 - Avand in vedere faptul ca programele de incalzire se definesc in mod uzual pe durata unei saptamani, definirea acestora este mai usoara in cazul in care calculele se efectueaza pentru o saptamana din luna. II.1.5.5.2. Temperatura interioara corectata Temperatura interioara corectata reprezinta temperatura interioara constanta care conduce la aceleași pierderi termice ca și in cazul incalzirii cu intermitenta pe perioada considerata. Pentru calculul temperaturii interioare corectate din fiecare perioada de incalzire redusa se poate aplica procedura definita de standardul SR EN ISO 13790 anexa C pentru reduceri saptamanale și anexa D pentru vacante. La nivel national pot fi furnizate valori ale temperaturii interioare corectate in functie de tipul cladirii, utilizarea cladirii, instalatia de incalzire etc.II.1.5.6. Pierderi de caldura ale cladirii(calcul pentru o singura zona) II.1.5.6.1. Incalzire fara intermitenta (Incalzire continua) Pierderile de caldura, Q(L), ale unei cladiri mono-zona, incalzita la o temperatura interioara uniforma, pentru o perioada de calcul data, sunt: Q(L) = H[θ(i) - θ(e)] * t [J] (1.3) in care θ(I) este temperatura interioara de calcul, conform ecuatiei 1.2; θ(e) este temperatura exterioara medie pe perioada de calcul; t este durata perioadei de calcul; H este coeficientul de pierderi termice al cladirii, calculat conform 1.5.6.3. Aceasta relatie de calcul se aplica cladirilor cu regim continuu de incalzire cum ar fi cladiri de locuit, spitale, gradinite cu program continuu, etc. Relatia (1.3) poate fi adaptata pentru a permite utilizarea gradelor-zile din standardul national de referinta SR 4839. Rezultatul relatiei adaptate trebuie sa fie același cu cel al ecuatiei (1.3) pentru orice cladire. II.1.5.6.2. Incalzire cu intermitenta In cazul in care se aplica impartirea in perioade de incalzire diferite, pierderile termice totale, Q(L), ale unei cladiri mono-zona incalzita la o temperatura uniforma și pentru o perioada de calcul data, se calculeaza cu relatia (1.4): N Q(L) = Σ N(j) H(j) [θ(iad,j) - θ(e)] * t(j) [J] (1.4) j=1 in care N numarul de tipuri de perioade de incalzire (de exemplu 3: pentru normal, noapte și sfarșit de saptamana); N(j) este numarul de perioade de incalzire de fiecare tip pe durata perioadei de calcul; θ(iad,j) este temperatura interioara corectata a perioade de incalzire j; t(j) este durata perioade de incalzire j; H(j) este coeficientul de pierderi termice al cladirii in perioada j; N NOTA - Σ N(j) t(j) este egal cu durata perioadei de calcul. j=1 In scopul simplificarii notatiilor indicele j este omis in cele ce urmeaza. Cu toate acestea, atunci cand se aplica impartirea in perioade de incalzire calculul se efectueaza pentru fiecare perioada de incalzire. II.1.5.6.3. Coeficientul de pierderi de caldura Coeficientul de pierderi de caldura al unei cladiri mono-zona, incalzita la o temperatura interioara uniforma, pentru o perioada sau sub-perioada de calcul data, se defineste cu relatia (1.5): H = H(T) + H(V) [W/K] (1.5) in care H(T) - este coeficientul de pierderi termice prin transmisie, calculat conform Metodologie Partea I.. Pentru elementele anvelopei care includ sisteme de ventilare, se poate consulta SR EN ISO 13790 anexa E; Coeficientul de pierderi termice prin ventilare, H(v) se calculeaza astfel: H(V) = rho(a) * C(a) * V(a) [W/K] (1.6) in care: V(a) este debitul de aer vehiculat prin spatiile incalzite rezultate din ventilarea mecanica și naturala C(a) este capacitatea termica volumica a aerului. NOTA 1 - Daca debitul de aer, V(a), este dat in mc/s, rho(a) * C(a) = 1200 J/(mcK). Daca V(a) este dat in mc/h, rho(a) * C(a) = 0,34 Wh/(mcK). In calcule se utilizeaza media debitului de aer pentru fiecare perioada de incalzire. Pentru cladiri de locuit, debitul de aer se stabilește din informatii la nivel national pe baza tipului cladirii, utilizarii cladirii, climat, expunere etc. Numarul de schimburi minim acceptabil pentru cladiri de locuit trebuie sa asigure cerintele igienico-sanitare și este indicat in Metodologie Partea I. Pentru cladiri cu alta destinatie, debitul de aer, V(a), se stabilește pe baza tipului cladirii, utilizarii cladirii, climat, expunere etc. O valoare orientativa poate fi considerata V(amin) = 15 mc/hpers. in perioada de ocupare. NOTA 2 - Daca nu se precizeaza altfel, pentru stabilirea V(a) se poate utiliza metoda din SR EN ISO 13790 anexa G.II. 1.5.6.4. Cladire cu pierderi de caldura semnificative prin sol In cazul in care pierderile de caldura prin sol reprezinta o parte importanta din pierderile termice totale, se efectueaza calculul detaliat al pierderilor termice prin sol conform Metodologie partea I. In acest caz, valoarea pierderilor de caldura totale Q(L) se calculeaza in urmatoarele cazuri:1. fara impartire in perioade de incalzire diferite: ┌ ┐ Q(L) = │H'[θ(j)-θ(e)]+Φ(G)│ * t [J] (1.7) └ ┘2. in cazul impartirii in perioade de incalzire diferite: Q(L) = Σ N(j)H'(j)[θ(iad,j) - θ(e)] * t(j) + Φ(G) * t [J] (1.8) in care H' este coeficientul de pierderi termice prin transmisie, dar fara pierderi termice prin sol; Φ(G) reprezinta fluxul termic disipat prin sol.II.1.5.7. Recuperarea caldurii din ventilare, Q(VГ) Pentru calculul caldurii recuperate din aerul evacuat Q(VГ), se recomanda metoda prezentata in standardul SR EN ISO 13790 anexa G, prin reducerea debitului real de aer proportional cu eficienta recuperarii caldurii. Se tine seama de diferenta dintre debitul de introducere și de evacuare a aerului, de neetanseitati și infiltratii prin anvelopa cladirii și de recircularea aerului.II.1.5.8. Elemente speciale Pentru cladirile avind elemente de anvelopa speciale, cum ar fi pereti solari ventilati sau alte elemente de anvelopa ventilate, sunt necesare metode de calcul speciale. Un exemplu sunt cele prezentate in standardul SR EN ISO 13790 anexa E.II.1.5.9. Aporturi de caldura Aporturile care influenteaza necesarul de caldura al unei cladiri se compun din degajari de caldura de la sursele interioare și din aportul radiatiei solare. II.1.5.9.1. Degajari de caldura interne Degajarile de caldura interne, Q(i), cuprind toata cantitatea de caldura generata in spatiul incalzit de sursele interne, altele decat instalatia de incalzire, ca de exemplu:1. degajari metabolice care provin de la ocupanti;2. degajari de caldura de la aparate și instalatia de iluminat; Pentru calculul degajarilor de caldura se utilizeaza fluxurile termice medii lunare sau pe sezonul de incalzire, in functie de perioada de calcul stabilita. In acest caz, degajarile de caldura interne se calculeaza cu relatia (1.9): Q(i) = [Φ(i,h) + (1-b) Φ(i,u)] * t = Φ(I) * t [J] (1.9) unde: Φ(i,h) este fluxul termic mediu al degajarilor interne in spatiile incalzite; Φ(i,u) este fluxul termic mediu al degajarilor interne in spatiile neincalzite; Φ(i) este fluxul termic mediu al degajarilor interne; b este factor de diminuare NOTA - Daca nu se specifica altfel, se pot utiliza valorile degajarilor de caldura interne indicate in SR EN ISO 13790 anexa K. II.1.5.9.2. Aporturi solare II.1.5.9.2.1. Ecuatia de baza Suprafetele care se iau in considerare pentru calculul aporturilor de caldura iarna, sunt vitrajele, peretii și planșeele interioare ale serelor și verandelor, peretii situati in spatele unei placari transparente sau a izolatiei transparente Aporturile solare depind de radiatia solara normala corespunzatoare localitatii, de orientarea suprafetelor receptoare, de umbrirea permanenta și caracteristicile de transmisie și absorbtie solara ale suprafetelor receptoare. Pentru calculul aporturilor prin suprafetele opace expuse radiatiei solare, se poate consulta standardul SR EN ISO 13790 anexa F. Pentru o perioada de calcul data, aporturile solare prin suprafete vitrate se calculeaza cu relatia urmatoare: Q(S) = Σ [I(sj) Σ A(snj] + (1-b) Σ [I(sj) Σ A(snj,u)] [J] (1-10) j n j j unde:– I(sj) este radiatia solara totala pe perioada de calcul pe o suprafata de 1 mp avand orientarea j, in J/mp;– A(snj) este aria receptoare echivalenta a suprafetei n avand orientarea j, adica aria unui corp negru care conduce la același aport solar ca suprafata considerata. Primul termen corespunde spatiului incalzit și cel de-al doilea este pentru spatiul neincalzit. Aporturile solare din spatiile neincalzite sunt inmultite cu (1 - b), unde b reprezinta factorul de diminuare. In fiecare termen, prima suma se efectueaza pentru toate orientarile j, iar a doua pentru toate suprafetele n care capteaza radiatia solara. NOTA - I(sj) poate fi inlocuit printr-un factor de orientare care se inmultește cu radiatia solara totala pe unitatea de suprafata pentru o orientare (de exemplu, vertical sud). II.1.5.9.2.2. Aria receptoare echivalenta a elementelor vitrate Aria receptoare echivalenta A(s) a unui element de anvelopa vitrat (de exemplu o fereastra) este: A(S) = A F(S)F(F)g (1.11) unde : A este aria totala a elementului vitrat n (de exemplu, aria ferestrei)(mp); F(S) este factorul de umbrire al suprafetei n; F(F) este factorul de reducere pentru ramele vitrajelor, egal cu raportul dintre aria suprafetei transparente și aria totala a elementului vitrat; g este transmitanta totala la energia solara a suprafetei n. NOTA - Pentru definirea factorului de umbrire și a transmitantei la energia solara a vitrajului, se iau in considerare numai elementele de umbrire și de protectie solara permanente. II.1.5.9.2.3. Transmitanta totala la energia solara a vitrajelor In principiu, transmitanta totala la energia solara g utilizata in relatia (1.12) trebuie sa fie media in timp a raportului dintre energia care traverseaza elementul expus și energia incidenta pe acesta, in absenta umbririi. Pentru ferestre sau alti pereti exteriori vitrati, ISO 9050 prezinta o metoda de determinare a transmitantei totale la energia solara pentru radiatiile perpendiculare pe vitraj. Aceasta valoare, g(┴), este putin mai mare decat media in timp a transmitantei și se utilizeaza un factor de corectie: g = F(w)g(┴) (1-12) NOTA - Documentul recomandat pentru calculul valorilor g(┴) și a unor valori tipice pentru factorii de transmisie solara este standardul SR EN ISO 13790 anexa H.. II.1.5.9.2.4. Factori de umbrire Factorul de umbrire, F(S), care poate varia intre 0 și 1, reprezinta reducerea radiatiei solare incidente cauzata de umbriri permanente ale suprafetei considerate datorita unuia din urmatorii factori:1. alte cladiri;2. elemente topografice (coline, arbori etc.);3. proeminente;4. alte elemente ale aceleiași cladiri;5. pozitia elementului vitrat fata de suprafata exterioara a peretelui exterior. Factorul de umbrire este definit astfel: I(s),ps) F(S) = --------- (1.13) I(s) unde: I(s,ps) este radiatia solara totala primita de suprafata receptoare cu umbriri permanente pe durata sezonului de incalzire; I(s) este radiatia solara totala pe care ar primi-o suprafata receptoare in absenta umbririi. NOTA - SR EN ISO 13790 anexa H prezinta informatii despre factorii de umbrire. II.1.5.9.2.5. Elemente speciale Sunt necesare metode speciale pentru calculul aporturilor solare ale unor elemente receptoare solare pasive, cum ar fi spatiile solare neventilate, elementele opace cu izolatie transparenta și elementele de anvelopa ventilate. Aceste metode sunt prezentate in anexa F din standardul SR ISO 13790. II.1.5.9.3. Aportul total de caldura Aporturile totale de caldura la interiorul unei cladiri sau incaperi, Q(g), reprezinta suma dintre degajarile interioare și aportul radiatiei solare: Q(g) = Q(i) + Q(s) [J] (1.14)II.1.5.10. Necesarul de caldura pentru incalzirea unei cladiri II.1.5.10.1. Relatia generala Pierderile termice, Q(L), și aporturile de caldura, Q(g), se calculeaza pentru fiecare perioada de calcul. Necesarul de caldura pentru incalzirea spatiilor se obtine pentru fiecare perioada de calcul cu relatia: Q(h) = Q(L) - etaQ(g) [J] (1.15) in care se impune Q(L) = 0 și eta = 0 in cazul in care temperatura exterioara medie este superioara temperaturii interioare. Factorul de utilizare, eta, este un factor de diminuare al aporturilor de caldura, prevazut pentru a compensa pierderile termice suplimentare care apar atunci cand aporturile de caldura depașesc pierderile termice calculate. II.1.5.10.2. Factorul de utilizare al aporturile de caldura, eta II.1.5.10.2.1. Raportul aporturi/pierderi Pentru a calcula factorul de utilizare al aporturilor de caldura trebuie stabilit un coeficient adimensional care reprezinta raportul dintre aporturi și pierderi, gamma, astfel: Q(g) gamma = ------ (1.16) Q(L) II.1.5.10.3. Constanta de timp a cladirii Constanta de timp, tau, caracterizeaza inertia termica interioara a spatiului incalzit. Aceasta se determina cu relatia urmatoare: C tau = ---- (1.17) H C este capacitatea termica interioara a cladirii; H este coeficientul de pierderi termice al cladirii. Nota: Daca exista valori conventionale ale constantei de timp pentru cladiri tipice acestea pot fi luate in calcul direct. II.1.5.10.4. Capacitatea termica interioara a cladirii Capacitatea termica interioara a cladirii, C, se calculeaza prin insumarea capacitatilor termice ale tuturor elementelor de constructie in contact termic direct cu aerul interior al zonei considerate: C = Σ(khi(j))A(j) = Σ(j) Σ(i) ro(ij) c(ij) d(ij) A(j) (1.18) unde: khi(j) - capacitatea termica interioara raportata la arie a elementului de constructie j; A(j) - aria elementului j; rho(ij) - densitatea materialului stratului i din elementul j C(ij) - caldura specifica masica a materialului stratului i, din elementul j; d(ij) - grosimea stratului i din elementul j Suma se efectueaza pentru toate straturile fiecarui element de constructie, pornind de la suprafata interioara pana fie la primul strat termoizolant, grosimea maxima fiind indicata in tabelul 1.1, fie in mijlocul elementului de constructie, la distanta cea mai mica. Tabelul 1.1 - Grosimea maxima considerata la calculul capacitatii termice ┌─────────────────────────┬────────────────┐ │ Aplicare │ Grosime maxima │ │ │ cm │ ├─────────────────────────┼────────────────┤ │Determinarea factorului │ 10 │ │de utilizare │ │ │Efectul intermitentei │ 3 │ └─────────────────────────┴────────────────┘ Capacitatea termica interna a unei cladiri poate fi calculate de asemenea ca suma a capacitatilor interne ale tuturor elementelor de constructie, furnizata la nivel national, pe baza tipului constructiei. Aceasta valoare poate fi aproximata și se accepta o incertitudine relativa de zece ori mai mare decat cea corespunzatoare pierderilor termice. II.1.5.10.5. Calculul factorului de utilizare Factorul de utilizare al aporturilor de caldura se calculeaza astfel: 1 - gamma^a daca gamma diferit de 1 eta = --------------- (1.19) 1 - gamma^a+1 a daca gamma = 1 eta = ----- (1.20) a + 1 unde a este un parametru numeric care depinde de constanta de timp tau, definit prin relatia: tau a = a(0) + ---- (1.21) tau(0) Valorile pentru a(0) și tau(0) sunt indicate in tabelul 1.2. Tabelul 1.2 - Valori ale parametrului numeric a(0) si ale constantei de timp de referinta tau(0)┌───────────────────────────────────────────────────────────┬────────┬────────┐│ Tipul cladirii │ a(0) │ tau(0) ││ │ │ [h] │├───┬───────────────────────────────────────────────────────┼────────┼────────┤│ │Cladiri incalzite continuu (mai mult de 12 h pe zi), │ │ ││ │precum cladirile de locuit, hoteluri, spitale, camine │ │ ││ │și penitenciare: │ │ ││ │ │ │ ││I │Metoda de calcul lunar │ 1 │ 15 ││ │ │ │ ││ │Metoda de calcul sezonier │ 0,8 │ 30 │├───┼───────────────────────────────────────────────────────┼────────┼────────┤│ │Cladiri incalzite numai in timpul zilei (mai putin de │ │ ││II │12 h pe zi), precum cladiri destinate educatiei, │ 0,8 │ 70 ││ │birouri, cladiri pentru conferinte și comerciale │ │ │└───┴───────────────────────────────────────────────────────┴────────┴────────┘ Figura 1.5 prezinta factorii de utilizare pentru perioadele de calcul lunar și pentru diverse constante de timp, pentru cladiri din categoria I (incalzite continuu) și II (incalzite discontinuu). Figura II.1.5. Factor de utilizare pentru constantele de timp de 8h, o zi, doua zile, o saptamana și infinit, valabil pentru o perioada de calcul lunar, pentru cladiri incalzite continuu(cladiri din categoria I, sus) și pentru cladiri incalzite numai pe timpul zilei(cladiri din categoria II, jos) NOTA 1 Factorul de utilizare se defineste independent de caracteristicile instalatiei de incalzire, presupunand reglarea perfecta a temperaturii și flexibilitate infinita. NOTA 2 O instalatie de incalzire cu un raspuns lent și un sistem de reglare imperfect pot afecta in mod semnificativ utilizarea aporturilor.II.1.5.11. Necesarul anual de energie pentru incalzirea unei cladiri II.1.5.11.1. Metoda de calcul lunar Necesarul anual de energie termica este suma valorilor lunare ale necesarului de energie pentru lunile in care necesarul de caldura are valori pozitive: Q(h) = ΣQ(hn) (1-22) n Daca durata sezonului de incalzire este specificata la nivel national, suma se ia in considerare numai pentru acel sezon de incalzire. II.1.5.11.2. Metoda de calcul pe sezonul de incalzire (metoda siniplificata) Aceasta metoda este o metoda simplificata și se aplica exclusiv cladirilor din categoria I (incalzite continuu). Prima și ultima zi a sezonului de incalzire, adica durata și conditiile meteorologice medii ale acestuia pot fi stabilite la nivel national pentru o zona geografica data și pentru cladiri tip. Sezonul de incalzire cuprinde toate zilele pentru care aporturile de caldura, calculate cu un factor de utilizare conventional, eta(1), nu compenseaza pierderile termice, adica atunci cand: eta(1) Q(gd) θ(ed) ≤ θ(id) - ------------ (1.23) H * t(d) unde: θ(ed) este temperatura exterioara medie zilnica; θ(id) este temperatura interioara medie zilnica; eta(1) este factorul de utilizare conventional, calculat cu gamma = 1; Q(gd) reprezinta aporturile solare și interne medii zilnice; H este coeficientul de pierderi termice al cladirii; t(d) este durata unei zile, adica 24 h sau 86.400 s. Temperatura θ(ed) se numește "temperatura de echilibru" și reprezinta temperatura exterioara pentru care aporturile utilizate egaleaza pierderile de caldura ale cladirii. Aporturile de caldura din formula (1.23) pot proveni dintr-o valoare conventionale la nivel national sau regionala a radiatiei solare totale zilnice la limitele sezonului de incalzire. Valorile medii lunare ale temperaturilor și ale aporturilor de caldura zilnice sunt corespunzatoare zilei a 15-a a fiecarei luni. Daca nu sunt disponibile alte date climatice se pot utiliza valorile indicate in SR 4839, standardul referitor la "Numar grade -zile". Pentru a obtine zilele limita pentru care este indeplinita conditia (1.23) este utilizata o interpolare liniara. Pentru calculul simplificat, perioada de incalzire poate fi stabilita grafic prin intersectia valorii temperaturii de echilibru pentru perioada de incalzire cu curba de variatie a temperaturilor exterioare medii lunare corespunzatoare localitatii, așa cum arata figura 1.6. Figura II.1.6 Stabilirea perioadei de incalzire1. temperatura interioara2. inceputul perioadei de incalzire3. numar zile de incalzire4. curba de variatie a temperaturilor medii lunare5. temperatura de echilibru6. sfarșitul perioadei de incalzire7. temperatura medie a sezonului de incalzire Necesarul de caldura al cladirii se calculeaza pentru intregul sezon de incalzire.II.1.5.12. Consumul de energie pentru incalzire Pentru o perioada data, consumul total de energie al cladirii (energia termica furnizata la branșamentul instalatiei de incalzire), Q(f,h), este dat de relatia urmatoare: Q(f,h) = Q(h) + Q(th) - Q(r) [J] (1.24) unde: Q(h) - reprezinta necesarul de energie pentru incalzirea cladirii, conform 1.22; Q(r) - este caldura recuperata de la echipamentele auxiliare, de la instalatiile de incalzire și de preparare a apei calde menajere și de la mediul inconjurator, inclusiv sursele de energie regenerabile, in cazul in care nu sunt luate in considerare direct prin diminuarea pierderilor; Q(th) - reprezinta totalul pierderilor de caldura datorate instalatiei de incalzire, inclusiv pierderile de caldura recuperate. Se includ de asemenea pierderile de caldura suplimentare datorate distributiei neuniforme a temperaturii in incinte și reglarea imperfeca a temperaturii interioare, in cazul in care nu sunt luate deja in considerare la temperatura interioara conventionala. NOTA - Necesarul și consumul de caldura se vor exprima in [J] sau [kWh] in functie de scopul aplicarii metodei de calculII.1.6. Calculul pierderilor de caldura ale instalatiei de incalzire Pentru calcularea acestor pierderi de caldura sunt considerate urmatoarele subsisteme ale sistemului de incalzire:– sistemul de transmisie(emisie) a caldurii la consumator, inclusiv dispozitivele de reglare și control;– sistemul de distributie a caldurii catre consumator, inclusiv dispozitivele de reglare și control;– sistemul de stocare, inclusiv dispozitivele de reglare și control (acolo unde este cazul);– sistemul de genenerare a caldurii (pentru cladiri dotate cu surse termice individuale) inclusiv dispozitivele de reglare și control. Pierderile totale de caldura ale sistemului de incalzire a unei cladiri, Q(th), se exprima ca suma a pierderilor de caldura ale tuturor subsistemelor mentionate mai sus, astfel: Q(th) = Q(em) + Q(d) + Q(s) + Q(g) [J] (1.25) in care: Q(em) = pierderi de caldura cauzate de un sistem non-ideal de transmisie a caldurii la consumator, in J; Q(d) = pierderi de caldura ale sistemului de distributie a caldurii catre consumator, in J; valoarea acestor pierderi termice depinde de configuratia sistemului de conducte de distributie, amplasarea lor, tipul izolatiei termice, temperatura agentului termic, tipul dispozitivelor de reglare și control etc.; Q(s) = pierderi de caldura ale sistemului de stocare (daca exista), in J; Q(g) = pierderi de caldura ale sistemului de generare pe durata functionarii, pe durata opririi sursei și cauzate de un sistem de reglare și control non-ideal, in J.II.1.6.1. Pierderile de caldura ale sistemului de transmisie, Q(em) Pierderile sistemului de transmisie a caldurii se calculeaza astfel: Q(em) = Q(em,str) + Q(em,emb) + Q(em,c) [J] (1.26) in care: Q(em,str) = pierderi de caldura cauzate de distributia neuniforma a temperaturii, in J; Q(em,emb) = pierderi de caldura cauzate de pozitia corpurilor de incalzire, in J; Q(em,c) = pierderi de caldura cauzate de dispozitivele de reglare a temperaturii interioare, in J.II.6.2. Pierderi datorate distributiei neuniforma a temperaturii interioare, Q(em,str) Pentru a calcula pierderile de caldura datorate distributiei neuniforme a temperaturii interioare se folosesc valori experimentale stabilite pentru eficienta sistemelor de transmisie a caldurii asa cum se indica in paragraful 1.6.2.1 sau 1.6.2.2. II.1.6.2.1. Utilizarea valorilor tabelare ale eficientei pentru distributia neuniforma a temperaturii (calcul de nivel B) Daca se cunoaște eficienta sistemului de transmisie a caldurii eta(em) atunci pierderile de caldura suplimentare ale acestuia, Q(em,str) se pot calcula astfel: 1 - eta(em) Q(em,str) = ----------- * Q(h) [J] (1.27) eta(em) Anexa II.1.B. contine exemple de valori pentru eficienta sistemelor de transmisie a caldurii datorate distributiei neuniforme a temperaturii interioare.II.1.6.3. Pierderi de caldura ale sistemelor de incalzire prin radiatie cauzate de disiparea caldurii catre exterior, Q(em,emb) Aceste pierderi apar la sistemele de incalzire prin radiatie de pardoseala, plafon sau pereti și se calculeaza doar atunci cand elementul de constructie incalzitor contine o suprafata orientata catre exteriorul spatiului incalzit, catre sol, catre alte cladiri sau catre alte spatii neincalzite. Daca caracteristicile suprafetelor emisive (exemplu: grosimea sau tipul izolatiei termice) sunt diferite in cadrul aceleiași cladiri, atunci este necesara separarea calculelor pentru fiecare zona omogena din punct de vedere al sistemului de incalzire prin radiatie. Comentarii: Considerarea in calcule a creșterii temperaturii in elementul de constructie se face doar o singura data. In cazul cladirilor mari este importanta utilizarea valorii echivalente a lui U(e), calculata conform Metodologie - Partea I Pierderile de caldura ale sistemelor de incalzire prin radiatie cauzate de disiparea caldurii catre exterior se calculeaza dupa cum urmeaza:– se determina necesarul de energie termica al incaperii, astfel: Q(i) = A * U(I) * [θ(m) - θ(i)] * t [J] (1.28)– se determina pierderile de caldura catre partea neemisiva a suprafetei radiante, astfel: Q(e,a) = A * U(e) * [θ(m) - θ(e)] * t [J] (1.29) Prin combinarea relatiilor 1.28 și 1.29 se obtine: ┌ ┐ Q(e,a) = │[U(e)/U(j)] * Q(i) + A * U(e) * [θ(i) - θ(e)]│ * t [J] (1.30) └ ┘ in care: A = aria suprafetei de incalzire prin radiatie, in mp; U(e) = coeficientul de transfer termic intre nivelul de montare al serpentinei incalzitoare și exterior, sol, spatiul neincalzit sau cladirea adiacenta, in W/mp°*C; U(i) = coeficientul de transfer termic intre nivelul de montare al serpentinei incalzitoare și spatiul incalzit, in W/mp*°C; θ(m) = temperatura medie a suprafetei incalzitoare, in °C; θ(e) = temperatura exterioara, a solului, a spatiului neincalzit sau a cladirii invecinate, in °C; θ(i) = temperatura interioara, in °C; t = timpul, in ore. Transferul termic catre sol poate fi calculat conform Metodologiei - Partea I. O alta posibilitate de a exprima pierderile de caldura ale unui element de constructie incalzitor (suprafata radianta) este de a calcula pierderile ca un procent din necesarul de caldura pentru incalzirea incaperii, adica A(emb) khi(j) Q(em,emb) = Q(h) * Σ ------- * ----- [J] (1.31) emb A(zone) 100 in care: A(emb) = aria suprafetei radiante, in mp; khi(j) = procentul pierderilor de caldura (intre 0 and 100%), dat de relatia R(j) khi(j) = 100 * --------- [%] (1.32) 1 ---- - R(j) b*U in care: R(j) = rezitenta termica a elementului de constructie incalzitor, intre nivelul de montare a serpentinei incalzitoare și spatiul incalzit, in mp * K/W; U = coeficientul global de transfer termic al elementului de constructie incalzitor, in W/mp * °C; b = factorul de corectie a temperaturii care tine cont de reducerea temperaturii (spre exemplu, intre elementele incalzitoare ale serpentinei), cu valoarea diferita de 1 doar daca la calcularea lui U nu s-a luat in calcul și acest fenomen. Cazul elementului de constructie in contact cu solul Procentul pierderilor de caldura este calculat cu relatia: R(j) khi(j) = 100 * ------------ [%] A(G) ---- - R(j) L(G) in care: L(G) = componenta constanta a coeficientului pierderilor de caldura; A(G) = aria elementului de constructie in contact cu solul, in mp.II.1.6.4. Pierderi de caldura ale sistemelor de incalzire cauzate de reglarea temperaturii interioare, Q(em,c) Aceasta metoda se refera doar la sistemul de reglare al consumatorului (sistemul de emisie), neluand in calcul influentele pe care reglarea centrala sau locala le poate avea asupra eficientei sursei de caldura sau asupra pierderilor de caldura din reteaua de distributie. Sistemele reale de reglare produc oscilatii ale temperaturii in jurul valorii de referinta prestabilite din cauza caracteristicilor fizice ale sistemului de control, amplasarii senzorilor și capacitatii sistemului de incalzire de a reactiona corespunzator la influenta factorilor exteriori. Aceste oscilatii conduc la creșterea sau descreșterea disiparilor de caldura prin anvelopa cladirii comparativ cu disiparile de caldura calculate in ipoteza unei temperaturi interioare constante. Pierderile de caldura ale sistemului de transmisie a caldurii se pot calcula in mai multe feluri. Metoda de calcul depinde de forma in care datele sunt disponibile relativ la performanta sistemului de reglare: eficienta sistemului de reglare eta(ce) sau factorul de performanta energetica e(ce) sau creșterea echivalenta a temperaturii interioare Deltaθ(i). Toate metodele de calcul sunt de nivel B. II.1.6.4.1. Metoda bazata pe eficienta reglarii, eta(c) (calcul de nivel B) Daca se cunoaște eficienta sistemului de reglare, pierderile de caldura pe care le implica utilizarea unui sistem real de reglare sunt date de: 1 - eta(c) Q(em,c) = ------------ * Q(h) [J] (1-34) eta(c) in care: eta(c) = eficienta sistemului de reglare. Anexa II.1.B contine exemple de valori ale marimii eta(c). II.1.6.4.2. Bazele metodei utilizand factorul de performanta energetica (calcul de nivel B) Influenta sistemului de reglare este cuantificata cu ajutorul coeficientului denumit factor de performanta energetica, e(c). Acesta exprima relatia dintre energia utilizata de catre sistemul real de transmisie a caldurii și energia utilizata de un sistem ideal. Pierderile suplimentare de caldura cauzate de sistemul de reglare se pot calcula astfel: Q(em,c) = Q(h) * [e(c) - 1] [J] (1.35) In anexa II.1.C se regasesc exemple de factori de performanta energetica pentru diferite tipuri de corpuri de incalzire. II.1.6.4.3. Metoda utilizand cresterea temperaturii interioare echivalente (calcul de nivel B) Creșterea echivalenta a temperaturii interioare se poate utiliza la calcularea creșterii corespunzatoare a pierderilor de caldura in doua moduri:a) - prin multiplicarea necesarului de caldura al cladirii, Q(h), cu un factor dat de raportul dintre creșterea echivalenta a temperaturii interioare ca urmare a reglajului, DELTAθ(i) și media sezoniera a diferentei dintre temperatura interioara și exterioara, adica: θ(i) - θ(e,avg) + DELTA[θ(i)]DELTA Q(em,c) = Q(h) * ------------------------------- [J] (1.36) θ(i) - θ(e,avg)b) - prin recalcularea necesarului de caldura al cladirii, utilizand creșterea echivalenta a temperaturii spatiului incalzit.II.1.7. Calculul Pierderile de caldura din sistemele de distributie depind de temperatura medie a apei din conducta de tur, respectiv retur, de temperatura ambiantei și de caracteristicile izolatiei termice a conductelor.II.1.7.1. Metoda de calcul Datele de baza necesare in metoda de calcul sunt urmatoarele: L lungimea conductelor din zona de calcul U' valoarea coeficinetului de transfer de caldura in W/mK pentru fiecare tronson de conducta θ(m) temperatura medie a aerului interior in °C θ(a) temperatura aerului exterior(ambianta) in °C t(H) numarul de ore in pasul de timp in h/pasul de timp numarul de robinete ce trebuie luate in considerare Rezultatele se refera la: Q(d) energia termica pierduta in sistem [J sau kWh/pasul de timp] Q(d,r) energia recuperata [J sau kWh/pasul de timp] Q(d,u) energia nerecuperata [J sau kWh/pasul de timp] Energia termica pierduta pe reteaua de distributie in pasul de timp(perioada) t(H) este: Q(d)= ΣU'(i) * [θ(m) - θ(a,i)] * L(i) * t(H) (1.37) i cu U' valoarea coeficientului de transfer de caldura in W/mK θ(m) temperatura medie a agentului termic in °C θ(a) temperatura aerului exterior(ambianta) in °C L lungimea conductei i indicele corespunzator conductelor cu aceleași conditii la limita t(H) numarul de ore in pasul de timp (h/pasul de timp) Pentru partile (tronsoanele) din sistem care au același coeficient U', aceeași temperatura a agentului termic și aceeași temperatura a aerului exterior energia termica pierduta este data de relatia simplificata: Q(d) = Σ q(d,j) * L(i) * t(H) (1-38) i Pierderile de caldura lineare q(d,i), prin transmisie catre mediul ambiant cu temperatura θ(a) depind de coeficientul de incarcarea medie a sistemului de distributie a caldurii β(D) și se calculeaza cu relatia: . q(d,j) [β(D)] = U'(i) [θ(m) [β(D)] - θ(a,j)] (1.39) In sistemele de distributie cu temperatura de alimentare constanta, temperatura medie θ(m) este constanta și nu depinde de sarcina medie. La o diferenta intre temperatura spatiului incalzit și cel neincalzit calculata ca Deltaθ(U) = θ(a) - θ(U) și coeficienti de transfer de caldura unitari pentru spatiile incalzite respectiv neinealzite U' U'(U), pierderile de caldura prin transmisie catre spatiile neincalzite se calculeaza astfel: . . U'(u) DELTAθ(U) q(d,j)[β(D)] = q[β(D)] * (------ + U'(u) * ----------- ) (1.40) U' q(d)[β(D)] sau notand termenii cuprinși in paranteza f(U), relatia poate fi scrisa astfel: . . q(d,j)[β(D)] = q[β(D)] * f(U) (1-41) adica se tine seama de coeficientii de transfer de caldura unitari și de diferenta de temperatura dintre spatiile incalzite și neincalzite. Daca se considera o lungime totala a conductei L(H) in spatiul incalzit și respectiv L(U) in spatiul neincalzit, coeficientul de recuperare din pierderea de caldura a conductelor poate fi calculat astfel: L(H) a(n) = ------------------------------------------ (1-42) U'(U) DELTAθ(U) L(H) + ----- L(U) (1 + ----------------- U' θ(m)[β(D)] - θ(a) Temperatura medie a agentului termic θ(m) și coeficientul de incarcarea medie a sistemului de distributie a caldurii β(D) se calculeaza conform capitolului 1.7.9 și 1.7.8. II.1.7.2 Pierderea de caldura a elementelor conexe Pierderile de caldura ale unui sistem de conducte trebuie sa ia in considerare nu numai pierderile aferente conductelor dar și pe cele ale elementelor conexe (robinete, armaturi, suporturi neizolate, etc.). Pentru a lua in considerare pierderile in elementele conexe se considera o lungime echivalenta. Pentru pierderile prin corpul robinetelor inclusiv flansele de imbinare, lungimea echivalenta considerata depinde de gradul de izolare asa cum arata tabelul 1.3: Tabel 1.3. Lungimea echivalenta pentru armaturi┌─────────────────────┬────────────────────────┬────────────────────────┐│Robinete incluzand și│Lungimea echivalenta [m]│Lungimea echivalenta [m]││flansele de prindere │ D < = 100 mm │ D > = 100 mm │├─────────────────────┼────────────────────────┼────────────────────────┤│ neizolate │ 4,0 │ 6,0 │├─────────────────────┼────────────────────────┼────────────────────────┤│ izolate │ 1,5 │ 2,5 │└─────────────────────┴────────────────────────┴────────────────────────┘ Aceasta valoare se va insuma cu lungimea conductelor.II.1.7.3. Pierderile de caldura recuperabile și nerecuperabile Luand in considerare suma tuturor lungimilor conductelor aflate in spatii incalzite se pot deduce pierderile de caldura recuperabile Q(d,r) in pasul de timp utilizat. . Q(d,r) = Σ q(d,r,j) * L(r,i) * t(H) [J;kWh] (1.43) i In mod similar luand in considerare lungimea conductelor din spatiile neincalzite se pot calcula pierderile de caldura nerecuperabile Q(d,u).II.1.7.4. Pierderile totale de caldura Pierderile totale de caldura se calculeaza ca suma pierderile recuperabile și cele nerecuperabile: Q(d) = Q(d,r) + Q(d,u) [J;kWh] (1.44)II.1.7.5. Calculul coeficientului unitar de transfer U' (W/mK): Valoarea coeficientului U' de transfer de caldura pentru conductele izolate, care ia in considerare atat transferul de caldura prin radiatie cat și prin convectie este dat de relatia: pi U' = --------------------------------------- (1.45) 1 d(a) 1 (------------- * ln ---- + -----------) 2 * lambda(D) d(i) α(a) * d(a) in care: d(i),d(a) - diametrele conductei fara izolatie, respectiv diametrul exterior al conductei (m) α(a) - coeficientul global de transfer termic la exteriorul conductei (W/mpK) lambda(D) - coeficientul de conductie a izolatiei (W/mK) Pentru conductele pozate subteran coeficientul de transfer U' se calculeaza cu relatia: pi U(em)' = ------------------------------------------------ (1.46) 1 1 D 1 4*z - (--------- * ln --- + --------- * ln ----) 2 lambda(D) d lambda(E) D unde z - adancimea de pozare lambda(E) - coeficientul de conductie al solului (W/mK)II.1.7.6. Metoda de calcul simplificata Datele de baza necesare pentru aplicarea metodei simplificate sunt urmatoarele: L lungimea zonei considerate B latimea zonei h(G) inaltimea nivelurilor n(G) numarul de niveluri in zona respectiva θ(m) temperatura medie in zona θ(a) temperatura din spatiile adiacente zonei (incalzite sau neincalzite) t(H) numarul de ore de functionare a instalatiei de incalzire in pasul de timp utilizat (h/pasul de timp) numarul de robinete, armaturi, supotturi de sustinere a conductelor Rezultate: Q(d) pierderea de caldura in sistemul de transport și distributie a caldurii din zona respectiva Q(d,r) energia recuperabila in zona respectiva (J sau kWh/pasul de timp) Q(d,u) energia nerecuperabila in zona respectiva (J sau kWh/pasul de timp) II.1.7.6.1 Aproximarea lungimii conductelor in sistemul de distributie din zona considerata In metoda simplificata aproximarea lungimii conductelor in cladirea sau zona considerata se poate face pe baza lungimii L, latimii B, inaltimii h(G) a nivelelor și numarul nivelelor (nG) ale cladirii sau zonei considerate. Lungimea conductelor in sistemele de distributie este: L(V) lungimea conductelor dintre sursa si baza coloanelor de distributie Reteaua orizontala de distributie poate fi amplasata in spatiu incalzit sau neincalzit (in subsol). L(S) lungimea conductelor pe coloane (pe verticala). Aceste conducte sunt in spatiu incalzit, in pereti dubli. L(A) Lungimea racordurilor. Tabel 1.4. Aproximatii standard pentru sisteme bifilare┌────────────┬──────┬───────┬────────────────────┬───────────────┬─────────────┐│ Valori │Simbol│Unitate│Retea de distributie│ Coloane │ Racorduri ││ │ │ de │ │ │ ││ │ │masura │ │ │ │├────────────┼──────┼───────┼────────────────────┼───────────────┼─────────────┤│Temperatura │ │°C │13 respectiv 20 │20 │20 ││din spatiile│ │ │ │ │ ││adiacente │ │ │ │ │ │├────────────┼──────┼───────┼────────────────────┼───────────────┼─────────────┤│Lungimea │L(i) │m │2L + 0,01625*L*B^2 │0,025L*B*h(G)* │0,55L*B*n(G) ││conductelor │ │ │ │ n(G) │ ││ in pereti │ │ │ │ │ ││ exteriori │ │ │ │ │ │├────────────┼──────┼───────┼────────────────────┼───────────────┼─────────────┤│Lungimea │L(i) │m │2L + 0,0325*L*B+6 │0,025L*B*h(G)* │0,55L*B*n(G) ││conductelor │ │ │ │ n(G) │ ││in │ │ │ │ │ ││interiorul │ │ │ │ │ ││cladirii │ │ │ │ │ │└────────────┴──────┴───────┴────────────────────┴───────────────┴─────────────┘ Tabel 1.5. Aproximatii pentru sisteme monofilare┌────────────┬──────┬───────┬────────────────────┬───────────────┬─────────────┐│ Valori │Simbol│Unitate│Retea de distributie│ Coloane │ Racorduri ││ │ │ de │ │ │ ││ │ │masura │ │ │ │├────────────┼──────┼───────┼────────────────────┼───────────────┼─────────────┤│Lungimea │L │m │2L + 0,0325*L*B+6 │0,025L*B*h(G)* │0,1L*B*n(G) ││conductelor │ │ │ │n(G)+ │ ││in │ │ │ │= 2(L+B)n(G) │ ││interiorul │ │ │ │ │ ││cladirii │ │ │ │ │ │└────────────┴──────┴───────┴────────────────────┴───────────────┴─────────────┘ II.1.7.6.2. Aproximarea coeficientului de transfer U' In metoda de calcul simplificata se accepta valori aproximative pentru coeficientul de transfer termic U'. Orientativ pot fi folosite valorile indicate in tabelul 1.6 impreuna cu figura 1.8. Tabel 1.6 Valori orientative pentru U' [W/mK] pentru cladiri noi și existente┌─────────────────┬────────────┬────────────────────┬───────────────────┐│Anul constructiei│Distributia │Coloane in pereti │Coloane in pereti ││ │orizontala │exteriori │interiori ││ ├────────────┼─────────┬──────────┼─────────┬─────────┤│ │Zona V │Zona S │ Zona A │ Zona S │ Zona A │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│> 1995 │0,200 │0,255 │0,255 │0,255 │0,255 │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│1980 - 1995 │0,200 │0,400 │0,400 │0,300 │0,400 │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│< 1980 │0,400 │0,400 │0,400 │0,400 │0,400 │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│Conducte │ │ │ │ │ ││neizolate │ │ │ │ │ │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│ A<=200 mp │1,0 │1,0 │1,0 │1,0 │1,0 │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│ A<= 500 mp │2,0 │ │ │ │ │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│ A>1000 mp │3,0 │ │ │ │ │├─────────────────┼────────────┼─────────┴──────────┼─────────┼─────────┤│Conducte in │ │Pierderi totale / │ │ ││pereti exteriori │ │pierderi │ │ ││ │ │recuperabile │ │ │├─────────────────┼────────────┼─────────┬──────────┼─────────┼─────────┤│Pereti fara │ │1,35/0,80│ │ │ ││izolatie │ │ │ │ │ │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│Pereti cu │ │ │ │ │ ││izolatie la │ │1,00/0,90│ │ │ ││exterior │ │ │ │ │ │├─────────────────┼────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┤│Pereti fara │ │ │ │ │ ││izolatie dar cu │ │0,75/0,55│ │ │ ││valoare U mica │ │ │ │ │ ││(U=0,4W/mpK) │ │ │ │ │ │└─────────────────┴────────────┴─────────┴──────────┴─────────┴─────────┘II.1.7.7. Metoda de calcul tabelara (simplificata) Datele de baza necesare pentru aplicarea metodei simplificate sunt urmatoarele: A aria pardoselii incalzite (mp) θ(m) temperatura medie in zona t(H) numarul de ore de functionare a instalatiei de incalzire in pasul de timp utilizat (h/pasul de timp) Rezultate: Q(d) pierderea de caldura in sistemul de transport și distributie a caldurii din zona respectiva (J sau kWh/pasul de timp) Q(d,r) energia recuperabila in zona respectiva (kWh/pasul de timp) Q(d,u) energia nerecuperabila in zona respectiva (kWh/pasul de timp) Metoda de calcul tabelara combina ipotezele metodei de calcul simplificate cu temperaturile de calcul utilizate la proiectare furnizand valori anuale ale pierderilor de caldura in kWh/an. Metoda tabelara este prezentata informativ in anexa II.1.D. Valorile corespund conditiilor precizate in anexa.II.1.7.8. Calculul coeficientului de incarcarea medie a sistemului de distributie a caldurii, β(D) Coeficientul de incarcare medie a sistemului de distributie a caldurii se calculeaza cu relatia urmatoare: Q(em,in) β(D) = -------------- (1.47) . Q(n) * t(H) unde: Q(em,in) - energia transportata incluzand pierderile de caldura in pasul de timp, calculata conform relatiei urmatoare: Q(em,in) = Q(h) + Q(em) + Q(d) - kW(d,e) kW(d,e) - este partea termica recuperata din energia electrica de actionare a pompelor, conform 1.9.8 . Q(n) - sarcina nominala(de calcul) in zona (cladirea) respectiva t(H) - numarul de ore de functionare a instalatiei de incalzire in pasul de timp utilizat (h)II.1.7.9. Calculul temperaturilor tur/retur ce depind de sarcina termica Pentru sistemele de incalzire la care temperatura pe conducta de ducere depinde de variatia temperaturii exterioare, temperatura pe ducere și intoarcere ca și temperatura medie a sistemului de conducte se pot stabili in functie de coeficientul de incarcare medie a fiecarei portiuni: θ(m) [β(i)] = DELTA θ(a) * [β(i)]^1/n + θ(i) (1.48) θ(v) [β(i)] = [θ(va) - θ(i)] * [β(i)]^1/n + θ(i) (1.49) θ(r) [β(i)] = [θ(ra) - θ(i)] * [β(i)]^1/n + θ(i) (1.50) unde β(i) - coeficientul de incarcare medie a unei portiuni din sistem Deltaθ(a) diferenta intre temperatura medie a agentului termic și temperatura interioara θ(va) + θ(ra) DELTAθ(a) = ----------------- - θ(i) (1.51) 2 n exponent depinzand de corpurile de incalzire (1,33 pentru radiatoare și 1,1 pentru incalzire prin pardoseala) θ(I) temperatura interioara °CII.1.8. Calculul pierderilor de caldura și performanta cazanelor Performanta cazanelor care alimenteaza sistemele de incalzire din cladiri se apreciaza prin randamentul sezonier al acestora. Randamentul se calculeaza in functie de tipul de cazan, de tipul de combustibil și de modul de functionare.II.1.8.1. Eficienta neta a cazanului Pentru ca rezultatele sa acopere solicitarea cazanului in sarcina variabila se considera randamentul la incarcare maxima și randamentul la sarcina minima de 30%. Tabelul 1.7. indica valoarea maxima acceptata de norme pentru eficienta neta, eta(g,net), in functie de tipul cazanului. Tabelul 1.7: Eficienta maxima neta in procente, eta(g,net)[%]┌────────────────────────┬──────────────────────────┐│ Cazane cu condensare │ Cazane fara condensare │├───────────┬────────────┼─────────────┬────────────┤│Incarcatura│Incarcatura │ Incarcatura │Incarcatura ││ maxima │ min 30% │ maxima │ min 30% │├───────────┼────────────┼─────────────┼────────────┤│ 101,0 │ 107,0 │ 92,0 │ 91,0 │└───────────┴────────────┴─────────────┴────────────┘II.1.8.2. Eficienta bruta a cazanului Pentru calculul randamentului brut se utilizeaza factorii de conversie din tabelul 1.8 in ecuatia urmatoare: eta(g,brut) = f x eta(g,net) (1-52) Tabelul II.1.8: Factori de conversie f┌───────────────────┬──────────────────────┐│ Combustibil │ Factor de conversie f│├───────────────────┼──────────────────────┤│Gaz natural │ 0,901 │├───────────────────┼──────────────────────┤│Propan sau butan │ 0,921 │├───────────────────┼──────────────────────┤│Cherosen sau gaz │ ││lichefiat │ 0,937 │└───────────────────┴──────────────────────┘II.1.8.3. Calculul randamentului sezonier Randamentul sezonier se calculeaza in functie de randamentul sezonier brut și net al cazanelor. II.1.8.3.1. Randamentul sezonier brut Pentru a stabili randamentul sezonier brut al cazanelor se aplica relatiile de calcul indicate in tabelul 1.9, 1.10 și 1.11, in functie de tipul de cazan și tipul de combustibil utilizat. Ecuatiile caracteristice din acest tabel depind de randamentul brut la sarcina maxima și sarcina minima și de parametrii p, b, V, L stabiliti dupa cum urmeaza:1. Parametrul p: < cazan pe gaz,– cu flacara de veghe p=1– fara flacara de veghe p=02. Parametrul b: < cazane cu acumulare (pornit- oprit sau modulare)– cu stocaj functional b=1;– fara stocaj functional b=0 < cazane in condensatie (pornit- oprit sau modulare) și unitati primare de stocaj– b = 13. Parametrii V,L: < pentru cazane cu acumulare și unitati primare de stocaj se calculeaza volumul de acumulare V in litri, din specificatii și factorul de pierdere L folosind urmatoarea ecuatie:– daca grosimea izolatiei, d(iz) < 10 mm: L = 0,0945-0,0055d(iz)– daca grosimea izolatiei, d(iz) ≥ 10 mm: L = 0,394/d(iz) In functie de categoria cazanului in tabelul 1.8 se indica numarul ecuatiei din tabelul 1.9 și 1.10 care se va aplica pentru calculul randamentului brut sezonier. Tabelul 1.9: Categorii de cazane┌────────────────┬────────────────────────┬───────────┬────────────────────────┐│ │ Fara condensare │Temperaturi│ Cu condensare ││ ├───────────┬────────────┤ scazute ├───────────┬────────────┤│ │ Gaz │Hidrocarburi│ │ Gaz │Hidrocarburi││ ├──────┬────┼──────┬─────┤ ├──────┬────┼──────┬─────┤│ │On/Off│Mo- │On/Off│Mo- │ │On/Off│Mo- │On/Off│Mo- ││ │ │du- │ │du- │ │ │du- │ │du- ││ │ │lar │ │lar │ │ │lar │ │lar │├────────────────┼──────┼────┼──────┼─────┼───────────┼──────┼────┼──────┼─────┤│Cazane clasice │ 101 │102 │ 201 │ X │ X │ 101 │102 │ 201 │ X │├────────────────┼──────┼────┼──────┼─────┼───────────┼──────┼────┼──────┼─────┤│Cazane instant │ 103 │104 │ 202 │ X │ X │ 103 │104 │ 202 │ X ││combinate │ │ │ │ │ │ │ │ │ ││(inc+acc) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │├────────────────┼──────┼────┼──────┼─────┼───────────┼──────┼────┼──────┼─────┤│Cazane cu │ │ │ │ │ │ │ │ │ ││acumulare │ 105 │106 │ 203 │ X │ X │ 105 │106 │ 203 │ X ││combinate │ │ │ │ │ │ │ │ │ ││(inc+acc) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │├────────────────┼──────┼────┼──────┼─────┼───────────┼──────┼────┼──────┼─────┤│Unitate primara │ 107 │107 │ X │ X │ X │ 105 │106 │ X │ X ││combinata de │ │ │ │ │ │ │ │ │ ││stocare │ │ │ │ │ │ │ │ │ │└────────────────┴──────┴────┴──────┴─────┴───────────┴──────┴────┴──────┴─────┘ Tabelul 1.10: Eficienta sezoniera bruta eta pentru cazane pe gaz┌────────────────────────┬───────┬─────────────────────────────────────────────┐│ Cazan pe gaz │Nr. ec.│ Ecuatie │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Pornit oprit normal │ 101 │eta = 0.5(eta max + eta part)-2.5 - 4p │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Normal modular │ 102 │eta = 0.5(eta max + eta part) - 2.0 - 4p │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Combinatie pornit/oprit │ 103 │eta = 0.5(eta max + eta part)-2.8 - 4p ││instantaneu │ │ │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Combinatie modular │ 104 │eta = 0.5(eta max + eta part) - 2.1 - 4p ││acumulare │ │ │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Combinatie pornit oprit │ 105 │eta = 0.5(eta max + eta part) - 2.8 + (0.209x││cu acumulare │ │b x L x V) - 4p ││ ├───────┼─────────────────────────────────────────────┤│ │ 106 │eta = 0.5(eta max + eta part) - 1.7 + (0.209x││ │ │b x L x V) - 4p ││ ├───────┼─────────────────────────────────────────────┤│ │ 107 │eta = 0.5(eta max + eta part) - (0.539 x L x ││ │ │V) - 4p │└────────────────────────┴───────┴─────────────────────────────────────────────┘ Tabel 1.11: Eficienta bruta sezoniera eta pentru cazane utilizand hidrocarburi┌────────────────────────┬───────┬─────────────────────────────────────────────┐│Cazane pe hidrocarburi │Nr. ec.│ Ecuatie │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Normal │ 201 │eta = 0.5(eta max + eta part) │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Instantaneu │ 202 │eta = 0.5(eta max + eta part) - 2.8 │├────────────────────────┼───────┼─────────────────────────────────────────────┤│Amestec cu acumulare │ 203 │eta = 0.5(eta max + eta part) - 2.8 + (0.209x││ │ │b x L x V) │ II.1.8.3.2. Randamentul sezonier net Pentru a calcula randamentul sezonier net al cazanelor se aplica ecuatia urmatoare: eta(g,net) = 1/f x eta(g,brut) (1.53)II.1.8.4. Calculul pierderilor de caldura ale generatorului (sursei) Pierderea de caldura totala la nivelul generatorului se calculeaza in functie de randamentul sezonier net cu relatia urmatoare: 1 - eta(g,net) Q(g) = Q(g,out) --------------- (1.54) eta(g,net) Q(g,out) - se calculeaza in functie de tipul de cazan:– pentru cazane de incalzire: Q(g,out) = Q(h) + Q(em) + Q(d) - kW(d,e) (1.55)– pentru cazane de incalzire si preparare apa calda de consum: Q(g,out) = Q(h) + Q(em) + Q(d) - kW(d,e) + Q(acc) (1.56)– pentru sistemele de incalzire care utilizeaza combinat surse clasice si neconventionale sau regenerabile de energie: Q(g,out) = Q(h) + Q(em) + Q(d) - kW(d,e) + Q(acc) - Q(rg) (1.57) Q(rg) - energia furnizata de sursele regenerabile in perioada de calculII.1.8.5. Calculul necesarului de energie termica la nivelul sursei, Q(g,in): Q(g,out) Q(g,in) = ---------- (1.58) eta(g,net)II.1.8.6. Consumul de combustibil la nivelul sursei Consumul de combustibil necesar pentru a asigura energia Q(g,in) la nivelul sursei se calculeaza in functie de puterea calorifica inferioara a combustibilului si randamentul de ardere eta(ar), astfel: Q(g,in) B(g,in) = ------------- (II.1.59) eta(ar) P(ci)II.1.9. Consumul de energie electrica pentru distributia agentului termic de incalzire si energia auxiliara recuperataII.1.9.1. Generalitati Necesarul suplimentar de energie pentru retelele de transport si distributie depinde de marimea debitului vehiculat, de pierderile de sarcina si conditiile de functionare ale pompei, in timp ce valorile debitului si ale pierderilor de sarcina sunt importante pentru dimensionarea pompelor, factorul corespunzator sarcinii partiale influenteaza la fiecare pas de timp cererea de energie. Calculul puterii pompei la functionarea acesteia necesita cunoasterea randamentului pompei in orice punct de functionare, lucru ce nu poate fi cunoscut decat prin efectuarea unor simulari de functionare. Se iau in considerare numai factorii ce influenteaza esential performanta sistemului (sarcina termica, modul de reglare si automatizare etc.). Modul de abordare este acela de a separa valoarea pierderilor de sarcina ce depind de dimensionarea conductelor si factorul de pierderi al pompelor ce tine de randamentul acestora. Calculul este realizat pentru o zona a cladirii cu o anumita suprafata echivalenta, lungime, latime si numar de niveluri.II.1.9.2. Sarcina hidrodinamica In toate calculele este importanta pierderea de sarcina din sistemul de distributie pentru regimul nominal (de calcul). Sarcina hidrodinamica se calculeaza cu relatia urmatoare: . P(hydr) = 0,2778 + DELTA p * V (1.60) unde . V - Debitul volumic in punctul de calcul [mc/h] DELTA p - Presiunea diferentiala (inaltimea de pompare) necesara in punctul de calcul (conditii de calcul) [kPa] Debitul este calculat la sarcina de incalzire . Q(N) pe zone si la o diferenta de temperatura DELTAθ(HK) a sistemului de incalzire. . . 3600 x Q(N) V = ----------------------------- (1.61) c(p) * ro * DELTAθ(HK) unde: c(p) caldura specifica [kJ/kg K] ro densitatea apei [kg/mc] DELTAθ(HK) diferenta de temperatura a sistemului de incalzire proiectat [K] Pierderea totala de sarcina in regimul nominal pentru o zona este determinata de rezistentele hidraulice ale conductelor (incluzand pe cea a echipamentelor): DELTAp = (1+z) R * L(max) + DELTAp(HF) + DELTAp(HKV) + DELTAp(SR) + DELTAp(WE) + DELTAp(ext) (1.62) unde: z - coeficientul de pierderi de sarcina locale si echipamente [%] R - pierderea de sarcina distribuita [kPa/m] L(max) - lungimea celui mai dezavantajat circuit in sistemul de incalzire [m] DELTAp(HF) Presiunea diferentiala la corpurile de incalzire (pierderea de sarcina) [kPa] DELTAp(HKV) Presiunea diferentiala pentru robinetele de reglare ale corpurilor de incalzire [kPa] DELTAp(SR) Presiunea diferentiala pentru robinetele corespunzatoare zonelor [kPa] DELTAp(WE) Presiunea diferentiala la furnizarea caldurii [kPa] DELTAp(ext) Presiunile excedentare [kPa] Observatie. Toate au de fapt semnificatia unor pierderi de sarcinaII.1.9.3. Detalierea metodei de calcul II.1.9.3.1 Date de baza/rezultate Datele de baza (de intrare) pentru aplicarea metodei sunt redate mai jos. P(hydr) Puterea corespunzatoare punctului de functionare (de dimensionare) calculat la sarcina de incalzire . Q(N) - sarcina termica de calcul [W] DELTAθ(HK) diferenta de temperatura a sistemului de incalzire proiectat [K] L(max) lungimea maxima a conductei pentru zona respectiva [m] DELTAp diferenta de presiune (pierderea de sarcina) pe circuitul zonei de calcul [kPa] β(D) sarcina medie pe sistemul distributie [-] t(H) numarul de ore de incalzire pe an [h/an] f(p) factor de corectie pentru temperatura agentului termic [-] f(sch) factor de corectie pentru retelele de distributie [-] f(A) factor de corectie pentru corectia suprafetelor de incalzire [-] f(Ah) factor de corectie pentru echilibrarea hidraulica [-] e(d,e) factor energetic pentru functionarea pompelor de circulatie [-] calculat in functie de: f(eta) factor de corectie pentru randament [-] f(pi) factor de corectie pentru sarcina partiala [-] f(Ausi) factor de corectie pentru punctul de functionare [-] f(R) factor de corectie pentru reglare [-] Rezultatele se refera la: W(d,e) - necesarul anual de energie electrica de pompare [kWh/an] W(d,e,M) - necesarul lunar de energie electrica de pompare [kWh/luna] Q(d,r,a) - energia recuperabila din mediul ambiant [kWh/perioada] II.1.9.3.2. Metoda de calcul detaliata Consumul de energie electrica pentru pompele de circulatie din sistemul de incalzire se calculeaza cu relatia urmatoare: W(d,e) = W(d,hydr) * e(d,e) (1.63) unde W(d,e) necesarul anual de energie electrica, [kWh/a] W(d,hydr) necesarul anual de energie hidraulica, [kWh/a] e(d,e) - factorul energetic pentru functionarea pompelor de circulatie [-] Necesarul de energie pentru pompele din sistemele de incalzire este dat de valoarea P(hydr) precum si de sarcina de incarcare medie a sistemului de distributie a caldurii β(D) si numarul de ore de incalzire in pasul de timp t(H). Factorii de corectie f(V), f(Sch) si f(A) includ cei mai importanti parametrii legati de dimensionarea sistemului de incalzire. Factorul f(Ab) ia in considerare echilibrarea hidraulica a sistemului de distributie a caldurii. P(hydr) W(d,hydr) = -------- *β(D)*t(H)*f(V)*f(Sch)*f(A)*f(Ab) (1.64) 1000 unde: P(hydr) sarcina hidrodinamica in regimul de calcul [W] β(D) factorul de incarcare (sarcina medie) in sistemul de distributie a caldurii [-] t(H) numarul de ore de incalzire pe an [h/an] f(p) factor de corectie pentru temperatura agentului termic [-] f(sch) factor de corectie pentru retelele de distributie [-] f(Af) factor de corectie pentru dimensionarea suprafetelor de incalzire [-] f(Ah) factor de corectie pentru echilibrarea hidraulica [-] Calculul factorilor de corectie pentru metoda detaliata este prezentat in anexa II.1.E.II.1.9.4. Metoda de calcul simplificata Pentru a aplica o metoda de calcul simplificata este nevoie de urmatoarele marimi: P(hydr) sarcina hidrodinamica in regimul de calcul pentru zona respectiva in [W] calculata pe baza: . Q(N) sarcinii termice, DELTAθ(HK) diferenta de temperatura in regimul de calcul [K] in sistemul de distributie din zona respectiva L(max) lungimea maxima a circuitului de incalzire din zona respectiva [m] DELTA(p) presiunea diferentiala a circuitului din zona [kPa] - calculata simplificat β(D) factorul de incarcare medie [-] t(H) timpul de functionare a incalzirii pe an [h/an] f(Sch) factor de corectie pentru reteaua de distributie [-] f(Abgl) factor de corectie pentru echilibrarea hidraulica [-] e(d,e) factorul de energie distribuita pentru functionarea pompei de circulatie [-], calculata simplificat prin standard pentru functionare intermitenta Rezultatele se refera la: W(d,e) - cererea totala de energie de pompare [kWh/a] W(d,e,M) - cererea lunara de energie de pompare [kWh/a] Q(d,r,w) - energia recuperata pe partea de agent termic de incalzire [kWh/pasul de timp] Q(d,r,a) - energia recuperata din mediul ambiant [kWh/pasul de timp] II.1.9.4.1. Metoda de calcul Pentru factorii de corectie definiti f(V), f(A) cererea de energie poate fi exprimata doar depinzand de orele de incalzire pe pasul de timp si de factorul de incarcare medie pentru sistemul de distributie. Factorul de corectie pentru sistemul de distributie este necesar pentru a face distinctia intre sistemul mono si bifilar. De asemenea si factorul de distributie poate fi exprimat in functie de factorul de incarcare si tipul reglarii. P(hydr) W(d,hydr) = ------- * β(D) * t(H) * f(Sch) * f(Abgl) (1.65) 1000 O aproximare pentru inaltimea de pompare in punctul de dimensionare poate fi facuta avand in vedere o pierdere specifica de presiune de 100 Pa/m si o suplimentare a acesteia cu cca. 30%. Ca variabile raman numai lungimea maxima a circuitului, pierderea de sarcina in circuitul de incalzire si in sistemul de producere. DELTA(p) = 0,13 * L(max) + 2 + DELTAp(FBH) + DELTAp(WE) (1.66) Cu: L(max) - lungimea maxima a circuitului [m] DELTAp(FBH) - Pierderea de sarcina aditionata pentru incalzirea prin pardoseala [kPa] DELTAp(WE) - pierderea de sarcina la cazan [kPa] Se pot utiliza aproximatii pentru circuitul primar si secundar. Daca nu exista date furnizate de catre producator se pot utiliza urmatoarele valori: DELTAp(FBH) = 25 kPa incluzand vane si distribuitorul DELTAp(WE) - a se consulta anexa II.1.E tabel E.2 Lungimea maxima a circuitului zonei poate fi aproximata ca: B L(max) = 2[L + -- + n(G) * h(G) + l(c)] (1.67) 2 Cu: L - lungimea circuitului [m] B - latimea zonei (partii din cladire) [m] n(G) - numarul nivelelor incalzite de pe zona de calcul [-] h(G) - inaltimea medie a nivelelor de pe zona de calcul [-] l(c) = 10 pentru sistem bifilar l(c) = L + B pentru sistem monofilar c II.1.9.4.2. Factori de corectie II.1.9.4.2.1. Factor de corectie pentru sistemul de conducte f(Sch)– sistem bifilar: f(Sch) = 1 _– sistem monofilar: f(Sch) = 8,6 * m + 0,7 cu - m debitul masic din corpul de incalzire in raport cu debitul total din circuit [%] II.1.9.4.2.2. Factor de corectie privind echilibrarea hidraulica f(Abgl) f(Ab) = 1 pentru sisteme echilibrate din punct de vedere hidraulic f(Ab) = 1,25 pentru sisteme dezechilibrate din punct de vedere hidraulicII.1.9.5. Consumul de energie in cazul metodei simplificate Factorul de pompare poate fi calculat cu o metoda simplificata asemanatoare celei aplicate in metoda detaliata si in aceleasi ipoteze. Aceste ipoteze se refera la: P(pump,max) - factorul de reglare f(R),----------- = 1,11 P(pump) (a se vedea anexa II.1.E, figura E.4)– factorul de corectie pentru stabilirea punctului de functionare f(Ausl) = 1,5 (a se vedea figura E.2)– factor de randament f(e) = f(eta) * f(Aust) si aproximarea curbei de randament de pompare. Astfel, consumul de energiei se calculeaza simplificat astfel: ┌ ┐ e(d,e) = f(e) * │C(P1) + C(P2) * β(D)^-1│ (1.68) └ ┘ cu C(P) - constanta (a se consulta tabelul E.3 anexa II.1.E) f(e) - factor de randament dat de relatia: f(e) = [1,25 + [(200/P(hydr)]^0,5] * 1,5 * b - pentru pompe care nu au caracteristici cunoscute (pentru cladiri noi b = 1, pentru cladiri existente b = 2 si P(hydr) exprimata in W). P(pumpe) f(e) = -------- pentru pompe cu caracteristici cunoscute P(hydr) Pentru cladirile existente o aproximare destul de buna pentru P(pump) este aceea de a utiliza valoarea inscrisa pe eticheta pompei. Pentru situatia unor pompe nereglabile se va lua in considerare inaltimea de pompare corespunzatoare punctului de functionare real.II.1.9.6. Functionarea intermitenta a pompelor In metoda simplificata factorul de timp in modul de utilizare cu debit maxim (boost) este presupus a fi 3%, astfel ca cererea de energie electrica este: W(d,e) = W(d,hydr)*e(d,e)*[α(r)+0,6 * α(seth) + α(b)] (1.69) Valoarea cuprinsa intre paranteze reprezinta economia de energie realizata prin reglarea prin intermitenta. Factorul de functionare in modul setat pe perioada de noapte este: α(seth) = 1 - α(r) - α(b) (1.70)II.1.9.7. Metoda de calcul tabelara II.1.9.7.1. Date de baza/rezultate Datele de baza in metoda tabelara sunt cele enumerate mai jos si sunt parte din cele redate la metoda detaliata. A aria pardoselilor incalzite din zona de calcul [mp] tipul sursei sistem monofilar sau bifilar modul de reglare al pompei Rezultatele se refera la: W(d,e) - cererea totala de energie de pompare [kWh/a] W(d,e,M) - cererea lunara de energie de pompare [kWh/a] Q(d,r,w) - energia recuperata pe partea agentului termic de incalzire [kWh/pasul de timp] Q(d,r,a) - energia recuperata din mediul ambiant [kWh/pasul de timp] Metoda tabelara combina toate ipotezele facute in metoda simplificata si, in plus, in cazul sistemelor mai deosebite de incalzire ofera valori pentru necesarul de energie electrica in kWh/a. In anexa II.1.F sunt prezentate valori orientative privind consumul auxiliar anual de energie electrica pentru sisteme de incalzire cu circulatie prin pompare. Consumurile sunt estimate in functie de aria suprafetei incalzite, de tipul cazanului, de tipul de functionare a pompei si de alcatuirea sistemului de incalzire.II.1.9.8. Energia recuperabila In timpul functionarii pompelor de circulatie o parte din energia electrica este transformata in energie termica si transferata apei. O alta parte din energia termica este transferata (transmisa) mediului ambiant. Ambele fractiuni energetice sunt recuperabile. Energia recuperata din apa este: Q(d,r,w) = 0,25 * W(d,e) [kWh/a] (1.71) Energia recuperata din aer este: Q(d,r,a) = 0,25 * W(d,e) [kWh/a] (1.72)II.1.10. Calculul energiei primare si a emisiilor de CO(2) Calculul consumului de energie primara se face separat pentru fiecare tip de utilizator (incalzire, racire, apa calda de consum, iluminat, etc) si pentru fiecare tip de combustibil sau sursa energetica.II.1.10.1. Energia primara Pentru o perioada determinata de timp (an, luna, saptamana), energia consumata de o cladire prin utilizarea unei anumite energii de tip Q(f,i) este data de relatia urmatoare: Q(f,i) = Q(f,h,i)+Q(f,v,i)+Q(f,c,i)+Q(f,w,i)+Q(f,l,I) [kWh/a] (1.73) unde termenii reprezinta energia consumata pentru: incalzire, ventilare, racire, preparare apa calda de consum si iluminat, calculata conform prezentei metodologii. Energia primara se calculeaza, pe acelasi interval de timp, pornind de la valoarea energiei consumata, astfel: E(p) = Σ[Q(f,i) x f(p,i) + Σ W(h) * x f(p,i)] - Σ [Q(ex,i) x f(pex,i)] kWh/a] (1.74) in care: Q(f,i) - consumul de energie utilizand energia i, in Joule (J; kWh/a); W(h) - consumul auxiliar de energie pentru incalzirea spatiilor (J; kWh/a); f(p,i) - factorul de conversie in energie primara, avand valori tabelate pentru fiecare tip de energie utilizata (termica, electrica, etc.), conform tabel 1.12; Q(ex,i) - energia produsa la nivelul cladirii si exportata (J; kWh/a); f(pex,I) - factorul de conversie in energie primara, care poate avea valori identice cu f(p,i); Tabel 1.12. - Factori de conversie in energie primara┌────────────────────────────────┬───────────────────────────┐│ Combustibil │ Factor de conversie │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Lignit │ 1,3 │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Huila │ 1,2 │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Pacura │ 1,1 │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Gaz natural │ 1,1 │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Deseuri │ 1,05 │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Energie regenerative (lemn) │ 1,1 │├────────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Energie electrica, cogen. │ 2,8 │└────────────────────────────────┴───────────────────────────┘ Nota - Consumul de energie primara poate fi mai mic sau mai mare decat consumul final de energie dupa cum sunt sau nu utilizate surse de energie regenerabila. II.1.10.1.1. Performanta energetica primara a instalatiilor de incalzire Performanta unui sistem de incalzire este data de relatia urmatoare: E(p,h) e = ------ [-] (1.75) Q(h) in care e = coeficientul de performanta energetica a sistemului de instalatii; E(p,h) = energia primara consumata de sistem, in J; Q(h) = necesarul de caldura pentru incalzire, in J;II.1.10.2. Emisia de CO(2) Emisia de CO(2) se calculeaza similar cu energia primara utilizand un factor de transformare corespunzator: E(CO(2)) = Σ[Q(f,i) x f(CO2,i) + Σ W(h) * x f(CO2,i)] - Σ [Q(ex,i) x f(CO2 ex,i)] unde f(CO2), reprezinta factorul de emisie stabilit conform tabelelor 1.13 si 1.14. Tabel 1.13. Emisii de CO(2) la utilizarea combustibililor conventionali┌──────────────────────────────┬─────────────────────┬─────────────────────┐│ Combustibil │ Factor emisie CO(2)│ Factor emisie CO(2)││ │ (kg/kWh)*1) │ (kg/kWh)*2) │├──────────────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤│Carbune │ 0,342 │ 0,292 │├──────────────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤│Combustibil lichid │ 0,270 │ 0,270 │├──────────────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤│Gas │ 0,205 │ 0,194 │├──────────────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤│Lemn │ 0,036 │ 0,025 │├──────────────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤│Termoficare │ 0,24 │ - │└──────────────────────────────┴─────────────────────┴─────────────────────┘--------- *1) Valoare pentru cea mai mica P(ci); *2) Valoare folosita in UK. Tabel 1.14. Emisia de CO(2) la utilizarea electricitatii┌──────────────────────────────┬───────────────────────────┐│ Electricitate │ Factor emisie CO(2) ││ │ (kg/kWh)*1) │├──────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Medie anuala │ 0,09 │├──────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Iarna extreme │ 0,557 │├──────────────────────────────┼───────────────────────────┤│Incalzire │ 0,224 │└──────────────────────────────┴───────────────────────────┘----------- *1) Valoare aplicata in Franta. In anexa II.1.G este prezentat un exemplu de calcul privind pierderile de caldura, randamentul si energia primara calculata in general pentru un subsistem al sistemului de incalzire.  +  Anexa II.1.A CLASIFICAREA INSTALATIILOR DE INCALZIRE*Font 8*┌────┬───────────┬─────────────────────────┬───────────────────────────────────────┬──────────────────┐│NR. │CRITERIUL │ TIPUL │ SUBTIPUL │OBSERVATII/EXEMPLE││CRT.│DE │INSTALATIEI DE INCALZIRE │ INSTALATIEI DE INCALZIRE │ ││ │CLASIFICARE│ │ │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │maxim 65°C │- inst. prin ││ │ │ │ │radiatie de joasa ││ │ │ │ │temp. ││ │ │apa calda, maxim 95°C ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │ │- cu circulatie ││ │ │ │ │fortata ││ │ │ │maxim 95°C ├──────────────────┤│ │ │ │ │- cu circulatie ││ │ │ │ │naturala ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │apa fierbinte, maxim │maxim 115°C │- retele urbane ││ │ │150°C ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │maxim 150°C │- retele de ││ │ │ │ │termoficare ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │de joasa presiune, maxim 1,7 ata si │- inst. de inc. ││ │ │abur saturat, maxim 6 bar│maxim 115,2°C │industriale, ││ │ │si maxim 159°C │ │organizare santier││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ 1. │natura │ │de medie presiune, maxim 6 ata si │- inst. de inc. ││ │agentului │ │maxim 159°C │industriale ││ │termic ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │utilizat │gaze de ardere │- tuburi radiante │- inst. de inc. ││ │ │ │ │industriale ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- cu preparare locala │- cu agregate cu ││ │ │ │ │focar propriu, ││ │ │ │ │aeroterme sau ││ │ │ │ │dispozitive ││ │ │aer cald │ │multifunctionale ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- cu preparare centralizata │- cu centrale de ││ │ │ │ │tratare a aerului ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- incalzirea utilizand corpuri de │ ││ │ │ │incalzire electrice │ ││ │ │alti agenti termici ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- incalzirea utilizand corpuri de │ ││ │ │ │incalzire cu ulei │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- clasa I pentru cladiri de importanta │ ││ │ │ │vitala pentru societate │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- clasa a II-a pentru cladiri de │ ││ │ │ │importanta deosebita │ ││ │ │clasa de importanta ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │a cladirii │- clasa a III-a pentru cladiri de │ ││ │ │ │importanta normala │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- clasa a IV-a pentru cladiri de │ ││ │clasa, │ │importanta redusa │ ││ │destinatia ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ 2. │si tipul │ │- cladiri rezidentiale │ ││ │cladirii │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │incalzite │ │- cladiri tertiare │ ││ │ │destinatia cladirii ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- cladiri industriale │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- cladiri agro-zootehnice │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- unifamiliala │ ││ │ │tipul constructiv al ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │cladirii rezidentiale │- multifamiliala de tip bloc │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- multifamiliala de tip cladiri │ ││ │ │ │insiruite │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │incalzire preponderent │- convectoare │ ││ │ │convectiva (> 50%) │ │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- de temperatura joasa, cu temperatura │- cu apa calda ││ │ │ │elementului radiant de maxim 50°C │(incalzire prin ││ │ │ │ │pardoseala, plafon││ │ │ │ │sau panouri ││ │proportia │ │ │montate in pereti)││ │intre │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ 3. │transferul │incalzire preponderent │- de temperatura medie, cu temperatura │- cu abur, apa ││ │termic prin│radiativa (> 50%) │elementului radiant de maxim 100°C │fierbinte, gaze de││ │radiatie │ │ │ardere ││ │si │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │transferul │ │- de temperatura inalta, cu temperatura│- cu gaze de ││ │termic prin│ │elementului radiant de maxim 3000°C │ardere sau ││ │convectie │ │ │radianti electrici││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │incalzire convecto- │- sisteme de incalzire cu corpuri │- cu apa calda sau││ │ │radiativa (aprox. 50-50%)│statice │abur de joasa ││ │ │ │ │presiune │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │tipul │cu vas de expansiune │ │ ││ │sistemului │deschis │ │ ││ │de ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │asigurare a│cu vas de expansiune │ │ ││ 4. │instalatiei│inchis │ │ ││ │de incalzi-├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │re contra │doar cu supape de │ │ ││ │suprapresi-│siguranta │ │ ││ │unilor ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │sistem mixt │ │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │sistem monotubular │ │ ││ │numarul de ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │conducte │sistem bitubular │ │ ││ 5. │utilizate ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │la │ │ │- cazul instalati-││ │transportul│sistem multitubular │ │ilor de incalzire ││ │agentului │ │ │cu agent termic cu││ │termic │ │ │parametrii ││ │ │ │ │diferiti │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- la distanta mica de cladire │-CT, PT de cvartal││ │ │in exteriorul cladirii ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │incalzite │- la distanta mare de cladire │- retele de ││ │ │ │ │termoficare, ││ │ │ │ │retele urbane ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- la subsolul cladirii incalzite │ ││ │pozitia de │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ 6. │amplasare a│ │- la un etaj tehnic (intermediar) │ ││ │sursei de │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │energie │in interiorul cladirii │- pe terasa/ultimul nivel al cladirii │ ││ │ │incalzite │incalzite │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │ │- incalzire locala││ │ │ │- in interiorul incaperilor incalzite │(cu sobe, ││ │ │ │ │semineuri, ││ │ │ │ │convectoare pe ││ │ │ │ │gaze naturale etc.│├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │nivelul la │gestionare si reglare │- contorizare si reglare la nivelul │ ││ │care se │centrala │sursei │ ││ │realizeaza ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ 7. │gestionarea│reglare centrala si │- reglare la nivelul sursei si │ ││ │energiei │gestionare locala │contorizare la bransament (consumator) │ ││ │termice si ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │reglarea │reglare si gestionare │- reglare si gestionare la nivel de │ ││ │parametri- │locala │bransament (consumator) │ ││ │lor │ │ │ ││ │agentului │ │ │ ││ │termic │ │ │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │tipul │reglaj calitativ │- variatia temperaturii │ ││ │reglajului ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ 8. │parametri- │reglaj cantitativ │- variatia debitului │ ││ │lor ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │agentului │reglaj mixt │- variatia temperaturii si a debitului │ ││ │termic │ │ │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- mai putin de 3 ani │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │instalatie veche │-mai putin de 10 ani, mai mult de 3 ani│ ││ │ │(garantie expirata) ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- mai putin de 20 ani, mai mult de 10 │ ││ │ │ │ ani │ ││ 9. │vechimea │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │instalatiei│ │- peste 20 ani │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │instalatie noua (in │ │ ││ │ │garantie) │ │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │instalatie inexistenta │ │ ││ │ │fizic (proiectata) │ │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- radiala │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- arborescenta │ ││ │ │configuratie ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │tipul │ │- inelara │ ││10. │retelei de │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │distributie│ │- perimetrala │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- inferioara │ ││ │ │amplasare fata de ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │pozitia consumatorilor │- superioara │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- mixta │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- combustibili solizi (carbuni sau masa│ ││ │ │energie conventionala; │lemnoasa) │ ││ │ │incalzire cu combustibili├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │fosili │- gaze naturale │ ││ │ │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- combustibili lichizi (pacura, CLU, │ ││ │ │ │ GPL) │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │energie electrica │ │- incalzire locala││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │cogenerare │-furnizare en. electrica si en. termica│- CET, statii ││ │ │ │ │locale ││ │ │ │- energie solara │- sisteme de ││ │ │ │ │incalzire solara ││ │ │ │ │pasive sau active ││11. │natura │energie regenerabila ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │energiei │ │- energie geotermala │ ││ │utilizate │ ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- energie din biomasa │ ││ │ ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- energie recuperata din caldura │- cu recuperare ││ │ │ │reziduala (gaze de ardere, apa, aer la │interna, externa ││ │ │ │potential termic mai mare decat cel al │sau sisteme mixte ││ │ │ │agentului termic utilizat) │ ││ │ │energie recuperabila ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- energie recuperata prin utilizarea │ ││ │ │ │pompelor de (apa, aer, sol la potential│ ││ │ │ │termic mai scazut decat cel al │ ││ │ │ │agentului termic utilizat) │ │├────┼───────────┼─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │ │- de confort │ ││ │ │incalzire continua ├───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │modul de │ │- tehnologica │ ││12. │asigurare a├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │micro- │incalzire discontinua │- conform unui program │ ││ │climatului ├─────────────────────────┼───────────────────────────────────────┼──────────────────┤│ │ │incalzire de garda │- pe perioada de inocupare a spatiilor │ ││ │ │ │interioare │ │└────┴───────────┴─────────────────────────┴───────────────────────────────────────┴──────────────────┘  +  Anexa II.1.B In tabelul B1 si B2 sunt indicate valorile eficientei transmisiei de caldura, eta(e), utilizate la determinarea pierderilor de caldura generate de distributia neuniforma a temperaturii interioare. Valorile din tabelul B1 sunt valabile pentru incaperi cu inaltimea de maximum 4 m si includ de asemenea efectul diferentei dintre temperatura aerului si temperatura medie de radiatie. Valorile din tabelul B2 sunt valabile pentru incaperi cu inaltimi mai mari de 4 m. Tabel B1. Eficienta transmisiei de caldura, eta(e), in functie de tipul corpului de incalzire pentru incaperi cu inaltimea maxima de 4 m┌─────────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────┐│ Tipul sistemului de incalzire │ Necesarul mediu anual de caldura, in W/mp │├─────────────────────────────────┼──────────┬──────────┬──────────┬───────────┤│ │ < 20 │ 20-40 │ 40-60 │ > 80 │├─────────────────────────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼───────────┤│Radiator sub fereastra │ 0,97 │ 0,96 │ 0,93 │ 0,90 │├─────────────────────────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼───────────┤│Radiator langa perete interior │ 0,94 │ 0,94 │ 0,93 │ 0,93 │├─────────────────────────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼───────────┤│Convector sub fereastra │ 0,93 │ 0,93 │ 0,89 │ 0,86 │├─────────────────────────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼───────────┤│Pardoseala radianta │ 1,00 │ 1,00 │ 1,00 │ 1,05*) │├─────────────────────────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼───────────┤│Plafon radiant │ 0,96 │ 0,96 │ 0,96 │ 1,01*) │├─────────────────────────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼───────────┤│Incalzire cu aer cald │ 0,91 │ 0,90 │ 0,85 │ 0,83 │└─────────────────────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┴───────────┘ Nota: Valorile supraunitare apar in cazul sistemelor de incalzire caracterizate de o temperatura interioara a aerului mai scazuta care implica pierderi mai mici in urma procesului de ventilatie. Tabel B2. Eficienta transmisiei de caldura, eta(e), pentru incaperi cu inaltimea mai mare de 4 m┌───────────────────────────────────┬─────────────┬──────────────┬─────────────┐│ Inaltimea camerei │ < 5 m │ 5-10 m │ > 10 m │├───────────────────────────────────┼──────┬──────┼───────┬──────┼──────┬──────┤│Sistemul de transmisie a caldurii │ A │ B │ A │ B │ A │ B │├───────────────────────────────────┼──────┼──────┼───────┼──────┼──────┼──────┤│Incalzire prin radiatie │ 0,95 │ 0,90 │ 0,94 │ 0,89 │ 0,93 │ 0,88 │├───────────────────────────────────┼──────┼──────┼───────┼──────┼──────┼──────┤│Ventilo-convectoare │ 0,92 │ 0,86 │ 0,91 │ 0,84 │ 0,83 │ 0,75 │├───────────────────────────────────┼──────┼──────┼───────┼──────┼──────┼──────┤│Incalzire cu aer cald (T < 60°C) │ 0,90 │ 0,84 │ 0,85 │ 0,77 │ 0,80 │ 0,70 │├───────────────────────────────────┼──────┼──────┼───────┼──────┼──────┼──────┤│Incalzire cu aer cald (T > 60°C) │ 0,88 │ 0,78 │ 0,83 │ 0,70 │ 0,78 │ 0,60 │└───────────────────────────────────┴──────┴──────┴───────┴──────┴──────┴──────┘ (A-spatii ventilate; B-spatii neventilate) Eficienta reglarii, eta(c), are valorile din tabelul B3, in functie de tipul corpurilor de incalzire si al dispozitivelor de reglare. Tabelul B3. Eficienta sistemului de reglare, eta(c) in functie de sistemul de transmisie a caldurii┌────────────────┬───────────────────────────────────────────────┬───────────┬───────────┬───────────┐│ │ │ │ Panouri │ Panouri ││ │ │ │ radiante │ radiante ││ Sistemul de │ │Radiatoare │ izolate │incorporate││ reglare │ Tipologie │ si │ de │ in ││ │ │convectoare│elementele │elementele ││ │ │ │ de │ de ││ │ │ │constructie│constructie│├────────────────┼───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│Reglare │eta(c) = K - [0,6 * g * gamma(u)] │ K = 1 │ K = 0,98 │ K = 0,94 ││centralizata │ │ │ │ │├────────────────┼───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│ │Reglare tot-nimic (on-off) cu histerezis │ 0,94 │ 0,92 │ 0,88 ││ ├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│Reglare locala │Reglare proportionala (banda proportionala 1°C)│ 0,98 │ 0,96 │ 0,92 ││ ├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│ │Reglare proportionala (banda proportionala 2°C)│ 0,96 │ 0,94 │ 0,90 │├────────────────┼───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│Reglare locala +│Reglare tot-nimic (on-off) cu histerezis │ 0,97 │ 0,95 │ 0,93 ││reglarea ├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│temperaturii │Reglare proportionala (banda proportionala 1°C)│ 0,99 │ 0,98 │ 0,96 ││agentului termic├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│distribuit │Reglare proportionala (banda proportionala 2°C)│ 0,98 │ 0,97 │ 0,95 │├────────────────┼───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│ │Reglare tot-nimic (on-off) cu histerezis │ 0,93 │ 0,91 │ 0,87 ││ ├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│Reglare zonala │Reglare proportionala (banda proportionala 1°C)│ 0,97 │ 0,96 │ 0,92 ││ ├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│ │Reglare proportionala (banda proportionala 2°C)│ 0,95 │ 0,93 │ 0,89 │├────────────────┼───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│Reglare zonala +│Reglare tot-nimic (on-off) cu histerezis │ 0,96 │ 0,94 │ 0,92 ││reglarea ├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│temperaturii │Reglare proportionala (banda proportionala 1°C)│ 0,98 │ 0,97 │ 0,95 ││agentului termic├───────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤│distribuit │Reglare proportionala (banda proportionala 2°C)│ 0,97 │ 0,96 │ 0,94 │├────────────────┴───────────────────────────────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┤│Valorile indicate sunt valabile pentru incaperi cu temperatura constanta sau pentru sisteme de ││incalzire setate in regimul de functionare pe timp de noapte. In cazul incalzirii intermitente fara ││utilizarea unui dispozitiv de optimizare, valorile din tabel se micsoreaza cu 0,02. Daca exista ││dispozitiv de optimizare valorile indicate sunt valabile fara nici o modificare. │└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘  +  Anexa II.1.C Factorul de performanta energetica Tabelul C1 contine valorile factorului de performanta energetica pentru sistemul de transmisie a caldurii. Se tine cont de procesul de reglare, tipul corpurilor de incalzire si tipul dispozitivelor de reglare. In acelasi tabel sunt indicate pierderile de caldura suplimentare, pe mp ca urmare a procesului de transmisie a caldurii. Valorile indicate au fost calculate in ipoteza unei distributii uniforme a temperaturii interioare si pentru un raport g, intre aporturile termice (interioare si exterioare) si pierderile de caldura, de 0,5. Tabel C1: Factorul de performanta energetica pentru reglarea transmisiei de caldura┌───────────┬────────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────────┬─────────┐│Sistemul de│ Sistemul de reglare │ Factorul de performanta energetica, │Pierderi ││ incalzire │ │ e(c,e) │ de │├───────────┴────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────┤ caldura ││ │ Necesarul de caldura, q(h,H), │q(H,ce), ││ │ in kWh/mp an │ in │├────────────────────────────────────────────────┼──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┤kWh/mp an││ │ 40 │ 50 │ 60 │ 70 │ 80 │ 90 │ │├────────────────────────────────────────────────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴─────────┤│Incalzire cu apa calda │├──────────┬─────────┬───────────────────────────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬─────────┤│ │ │Robinet termostatic pentru │ │ │ │ │ │ │ ││ │ │reglare proportionala cu │ 1,08 │ 1,07 │ 1,06 │ 1,05 │ 1,04 │ 1,04 │ 3,3 ││ │ │banda de 2°C │ │ │ │ │ │ │ ││ │ ├───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │pe perete│Idem, 1°C │ 1,03 │ 1,02 │ 1,02 │ 1,02 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,1 ││ │exterior ├───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│Radiatoare│ │Reglare electronica │ 1,02 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 0,7 ││ │ ├───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │ │Reglare electronica │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,0 │ 1,0 │ 0,4 ││ │ │optimizata │ │ │ │ │ │ │ ││ ├─────────┼───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │pe perete│Se adauga la valorile │+0,03 │+0,02 │+0,02 │+0,02 │+0,01 │+0,01 │q(ce)+1,1││ │interior │precedente: │ │ │ │ │ │ │ │├──────────┴─────────┼───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │Reglare on-off locala, │ 1,08 │ 1,07 │ 1,06 │ 1,05 │ 1,04 │ 1,04 │ 3,3 ││ │banda de reglare 2°C │ │ │ │ │ │ │ ││ ├───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│Elemente de │Reglare on-off locala, │ 1,03 │ 1,02 │ 1,02 │ 1,02 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,1 ││incalzire inglobate │banda de reglare 0,5°C │ │ │ │ │ │ │ ││in elementele de ├───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│constructie │Reglare electronica │ 1,02 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 0,7 ││ ├───────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │Reglare electronica │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,0 │ 1,0 │ 0,4 ││ │optimizata │ │ │ │ │ │ │ │├────────────────────┴───────────────────────────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴─────────┤│ Incalzire electrica │├──────────┬──────────┬──────────────────────────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬─────────┤│ │Pe perete │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │exterior, │ │ 1,02 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 1,01 │ 0,7 ││ │incalzire │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │directa │Reglare locala │ │ │ │ │ │ │ ││Radiatoare├──────────┤ ├──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │Pe perete │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │exterior, │ │ 1,11 │ 1,09 │ 1,07 │ 1,06 │ 1,06 │ 1,05 │ 4,4 ││ │acumulare │ │ │ │ │ │ │ │ ││ ├──────────┼──────────────────────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────────┤│ │Pe perete │Se adauga la valorile │+0,03 │+0,02 │+0,02 │+0,02 │+0,01 │+0,01 │q(ce)+1,1││ │interior │precedente: │ │ │ │ │ │ │ │└──────────┴──────────┴──────────────────────────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴─────────┘ Ipoteze considerate la determinarea valorilor din tabelul C1:– incalzirea este continua, nu intermitenta;– radiatoare: cu inertie mica, alimentate cu apa calda avand temperatura de maxim 75°C si o cadere de temperatura de 12-20 K;– incalzirea de pardoseala: montare uscata sau umeda, spatiul (incaperea) de sub pardoseala fiind incalzit(a);– incalzire electrica cu stocare de caldura.  +  Anexa II.1.D Calculul tabelar al pierderilor de caldura anuale ale sistemului de distributie a caldurii Calculul tabelar se bazeaza pe urmatoarele ipoteze:– incarcarea medie a sistemului de distributie β = 0,4– numarul anual de ore de incalzire = 5000– lungimea zonei depinde de suprafata incalzita, astfel: L = 11,4 + 0,0059 * A(N)– latimea zonei depinde de suprafata incalzita, astfel: B = 2,72 * ln[A(N)] + 6,62– numarul de niveluri a zonei: n(G) = A(N)/(L * B)– A - aria zonei [mp]– Valoarea U pentru partea orizontala a distributiei in spatii neincalzite, U = 0,2 W/mK– Valoarea U pentru coloane si racorduri in spatii incalzite, U = 0,255 W/mK– Coloanele sunt in interiorul zonei– Distributia este bitubulara Tabel D.1. Pierderi de caldura anuale ale sistemelor de distributie*Font 9*┌───────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ │ Pierderi de caldura anuale (5000 ore incalzire) ││ │ la temperatura de calcul [kWh/an] │├───────────┼─────────────────┬─────────────────┬─────────────────┬─────────────────┤│Suprafata │ 90/70°C │ 70/55°C │ 55/45°C │ 35/28°C ││incalzita │ │ │ │ │├───────────┼────────┬────────┼────────┬────────┼────────┬────────┼────────┬────────┤│ A [mp] │Sp. nein│Sp. inc │Sp. nein│Sp. inc │Sp. nein│Sp. inc │Sp. nein│Sp. inc ││ │ Q(d,u) │ Q(d,r) │ Q(d,u) │ Q(d,r) │ Q(d,u) │ Q(d,r) │ Q(d,u) │ Q(d,r) │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 100 │ 1133 │ 2375 │ 865 │ 1681 │ 674 │ 1187 │ 388 │ 446 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 150 │ 1265 │ 3562 │ 966 │ 2522 │ 753 │ 1781 │ 433 │ 669 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 200 │ 1383 │ 4749 │ 1056 │ 3363 │ 823 │ 2375 │ 473 │ 893 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 300 │ 1592 │ 7124 │ 1216 │ 5044 │ 948 │ 3562 │ 545 │ 1339 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 400 │ 1783 │ 9499 │ 1362 │ 6726 │ 1061 │ 4749 │ 611 │ 1785 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 500 │ 1964 │ 11873 │ 1499 │ 8407 │ 1169 │ 5937 │ 672 │ 2231 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 600 │ 2138 │ 14248 │ 1632 │ 10088 │ 1272 │ 7124 │ 732 │ 2678 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 700 │ 2308 │ 16623 │ 1762 │ 11770 │ 1373 │ 8311 │ 790 │ 3124 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 800 │ 2475 │ 18998 │ 1890 │ 13451 │ 1473 │ 9499 │ 847 │ 3570 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 900 │ 2641 │ 21372 │ 2016 │ 15133 │ 1572 │ 10686 │ 904 │ 4016 │├───────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤│ 1000 │ 2805 │ 23747 │ 2142 │ 16814 │ 1669 │ 11873 │ 961 │ 4463 │└───────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘ Obs. Pentru un numar de ore de incalzire diferit de 5000, valorile se corecteaza cu un factor: f = Nr. ore/5000.  +  Anexa II.1.E Factori de corectie pentru calculul sarcinii hidrodinamice1. Factorul de corectie pentru corelarea temperaturii agentului termic in functie de variatia temperaturii exterioare f(V) Figura E.1. Factorul de corectie f(v) pentru sistemele cu posibilitate de corelare a temperaturii agentului termic in functie de variatia temperaturii exterioare: f(v) = 1 pentru sisteme fara posibilitate de corelare a temperaturii agentului termic in functie de variatia temperaturii exterioare (adica temperatura constanta a agentului termic) sau temperatura mai ridicata decat cea necesara, a se vedea fig. E.1.2. Factorul de corectie corespunzator sistemului de conducte f(Sch) f(Sch) = 1 pentru sistem de conducte bitubular cu distributie orizontala pe fiecare nivel f(Sch) a se consulta tabelul E.1 pentru alte tipuri de configuratii inclusiv cele "in forma de stea". Pentru sistem monofilar factorul de corectie este dat de: - f(Sch) = 8,6 * m + 0,7 cu - m raportul intre debitul de agent termic din corpul de incalzire in raport cu debitul total din circuit [%]3. Factor de corectie pentru dimensionarea suprafetelor de incalzire f(A) f(A) = 1 pentru dimensionare in functie de sarcina termica calculata (necesarul termic) f(A) = 0,96 in cazul unei supradimensionari a suprafetelor de incalzire4. Factor de corectie pentru echilibrarea hidraulica a sistemului de distributie a caldurii f(Ab) f(Ab) = 1 pentru sisteme echilibrate din punct de vedere hidraulic f(Ab) = 1,25 pentru sisteme ne-echilibrate din punct de vedere hidraulic5. Factorul de pierderi Pentru a lua in considerare functionarea sistemului la sarcini partiale si reglarea functionarii sistemului in scopul optimizarii performantelor sistemului de pompare a agentului termic se aplica urmatoarea relatie e(d,e) = f(eta) * f(TL) * f(Ausl) * f(R) unde f(eta) - factor de corectie al randamentului [-] f(TL) - factor de corectie pentru sarcina partiala [-] f(Ausl) - factor de corectie pentru alegerea punctului de functionare [-] f(R) - factor de corectie pentru reglarea furnizarii caldurii [-] Cu acesti 4 factori, factorul de pierderi ia in considerare cele mai importante influente asupra necesarului de energie - dimensiunile conductelor de transport, randamentul pompei, sarcina partiala si posibilitatea reglarii furnizarii caldurii (figura E.2). Figura E.2. Corelatia dintre factorii de corectie5.1. Factorul de corectie al randamentului f(eta) Factorul de corectie pentru randament este dat de relatia intre valoarea puterii de referinta in punctul de functionare si pierderea de sarcina calculata in regimul nominal. P(pumpe,ref) f(eta) = ------------ P(hydr) Puterea de referinta se calculeaza prin relatia liniarizata: ┌ ┐0,5 │ 200 │ P(pumpe,ref) = P(hydr) (1,25 + │ -------- │) │ P(hydr) │ └ ┘5.2. Factorul de corectie pentru sarcini partiale f(TL) Acest factor ia in considerare imposibilitatea reglarii functionarii pompei adica modificarea randamentului la sarcini partiale. Figura E.3 arata ca factorul de corectie pentru sarcini partiale de functionare depinde de sarcina medie in sistemul de distributie. Figura E.3. Factor de corectie pentru sarcini partiale5.3. Factorul de corectie pentru alegerea punctului de functionare, f(Ausl) Factorul de corectie ia in considerare valoarea puterii pompei reale. Abaterea fata de puterea de referinta a pompei se calculeaza astfel: P(pump) f(Ausl) = ----------- P(pump,ref) unde P(pump) - puterea reala a pompei [W] P(pump,ref) - puterea de referinta [W]5.4. Factor de corectie pentru reglarea pompei f(R) f(R) = 1 - pompe nereglabile f(R) - pompe cu turatie variabila (a se vedea figura E.4) Figura E.4 Factor de corectie pentru pompe cu turatie variabila6. Functionarea cu intermitenta a pompelor In furnizarea cu intermitenta a caldurii exista trei moduri de functionare (figura E.5):– functionare la debit minim (set back mode)– functionare la debit maxim (boost mode)– mod de functionare normal Figura E.5. Functionarea cu intermitenta Necesarul de energie electrica pentru cele trei moduri de functionare este dat de suma energiilor pe fiecare faza de functionare: W(d,e) = W(d,e,reg) + W(d,e,seth) + W(d,e,boost) In modul de functionare normal, reglarea prin intermitenta este pusa in evidenta printr-un factor de timp: W(d,e,reg) = α(r) * W(d,hy dr) * e(d,e) In modul de functionare cu debit minim (set back) este necesar a se distinge intre: > modul "oprit" In acest mod de functionare cererea de energie este nula. W(d,e,seth) = 0 > setarea temperaturii agentului termic si viteza minima a pompei Cand pompa functioneaza cu viteza minima puterea este aproape o valoare constanta si se presupune ca: P(pump,seth) = 0,3 * P(pump,max) Energia electrica in acest mod este: P(pump,seth) W(d,e,seth) = α(seth) * ------------ t(H) 1000 > setarea temperaturii agentului termic In cazul existentei robinetelor termostatice la corpurile de incalzire acestea vor actiona in sensul cresterii debitului pentru compensarea unei temperaturi mai scazute. Cererea de energie la debit minim (pentru modul set back) poate fi calculata ca pentru modul normal de functionare. Factorul de corectie pentru reglarea pompei este (figura E.4) f(R) = 1 pentru cazul in care reglarea se face in bucla inchisa (temperatura interioara este setata la o valoare constanta). Cat timp pompa lucreaza in modul cu debit maxim (boost), puterea pompei P(boost) este egala cu puterea pompei in regimul de calcul P(pump). Cererea de energie electrica in modul cu debit maxim (boost) este luata in considerare de factorul alpha(b) care depinde de timpul de functionare in acest mod din perioada de incalzire. Cererea de energie electrica este: P(pump,boost) W(d,e,boost) = α(b) * --------------- * t(H) 1000 Factorii de timp se calculeaza cu relatiile ce iau in calcul perioadele de functionare in modurile respective:– factorul alpha(r) corespondent modului normal de functionare pe o perioada de timp t(r) ca numar de ore din timpul t(p) (perioada de timp poate fi zi, saptamana, luna din an): t(R) α(R) = ---- t(P)– factorul de functionare cu debit maxim (boost) alpha(b) este in functie de numarul de ore de functionare in acest mod din perioada totala de incalzire t(boost) α(R) = -------- t(P)– factorul α(seth) reprezinta atunci diferenta: α(seth) = 1 - α(r) - α(b)7. Aproximatii aplicate metodei de calcul In anumite situatii se accepta anumite aproximari pentru sistemul de conducte sau de armaturi:a) Sistem monofilar Debitul total in circuitul de incalzire si al pompei este constant. Pompa lucreaza tot timpul in regim nominal. Factorul de sarcina partiala este β(D) = 1.b) Existenta robinetelor de limitare a debitului Aceste robinete sunt utilizate pentru asigurarea unui debit minim la sursa sau o diferenta de presiune de valoare maxima pe consumator. Functionarea robinetului este dictata de pierderea de sarcina din sistem, caracteristicile pompei si modul in care este setat (programat) robinetul. . V(min) β(D) = β'(D) + [ 1 - β'(D)] * -------- . V cu . V debitul volumic nominal [mc/h] . V(min) - debitul minim volumic [mc/h] Debitul minim este luat in considerare din cerintele sursei (cazanului) sau de pierderea maxima de sarcina la consumator.8. Necesarul lunar de energie Metoda detaliata de calcul ca si metoda simplificata se bazeaza pe necesarul anual de energie. Atunci cand se cere calculul necesarului lunar se utilizeaza relatia urmatoare: β(D,M) * t(H,M) W(d,e,M) = W(d,e,Y) * ----------------- β(D,Y) * t(H,Y) cu factorul de incarcare mediu lunar β(D,M) si cel anual β(D,Y) si timpii de functionare ai incalzirii corespunzatori. Calculul lui β(D) este prezentat in capitolul 7.8. Tabel E.1. Factor de corectie pentru forma retelei de distributie,sistem bitubular, f(sch)┌──────────────────┬────────────────┬───────────────────┐│ Forma retelei │Case individuale│ Apartamente │├──────────────────┼────────────────┼───────────────────┤│Retea inelara │ 1,0 │ 1,0 │├──────────────────┼────────────────┼───────────────────┤│Coloane │ 0,93 │ 0,92 │├──────────────────┼────────────────┼───────────────────┤│Radiala │ 0,98 │ 0,98 │└──────────────────┴────────────────┴───────────────────┘ Tabel E.2. Pierderi de sarcina pentru cazane┌────────────────────────────┬────────────────────────┐│ Tip cazan │ DELTA[p(WE)] (kPa) │├────────────────────────────┼────────────────────────┤│Cazan standard │ 1 │├────────────────────────────┼────────────────────────┤│Cazan mural │ 20 │├────────────────────────────┼────────────────────────┤│Cazan in condensatie │ 20 │└────────────────────────────┴────────────────────────┘ Tabel E.3. Constanta C(p) pentru calculul factorului de consum energetic al pompelor (metoda simplificata)┌────────────────────────┬────────────────┬────────────────┐│ Functionare │ C(P1) │ C(P2) │├────────────────────────┼────────────────┼────────────────┤│Fara reglaj │ 0,25 │ 0,75 │├────────────────────────┼────────────────┼────────────────┤│DELTA[p(const)] │ 0,75 │ 0,25 │├────────────────────────┼────────────────┼────────────────┤│DELTA[p(varianil)] │ 0,90 │ 0,10 │└────────────────────────┴────────────────┴────────────────┘  +  Anexa II.1.F┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Consumul auxiliar anual de energie [kWh/an] pentru 5000 ore de incalzire │├──────┬────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────┤│ │ Cazane cu volum de apa standard │ Cazane cu volum redus de apa ││ ├────────────────────────────────────┴──────────────────────────────────┤│ A[mp]│ Sistem bitubular cu corpuri statice ││ ├─────────┬────────────┬─────────────┬─────────┬────────────┬───────────┤│ │ pompe │ Delta │ Delta │ pompe │ Delta │ Delta ││ │ fara │ p(constant)│ p(variabil) │ fara │ p(constant)│p(variabil)││ │ reglaj │ │ │ reglaj │ │ │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 100 │ 99 │ 64 │ 53 │ 105 │ 68 │ 57 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 150 │ 126 │ 82 │ 68 │ 151 │ 98 │ 82 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 200 │ 151 │ 98 │ 82 │ 206 │ 134 │ 112 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 300 │ 196 │ 127 │ 106 │ 349 │ 226 │ 189 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 400 │ 238 │ 154 │ 129 │ 544 │ 352 │ 294 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 500 │ 278 │ 180 │ 150 │ 799 │ 517 │ 432 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 600 │ 316 │ 205 │ 171 │ 915 │ 592 │ 495 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 700 │ 354 │ 229 │ 192 │ 1021 │ 661 │ 553 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 800 │ 391 │ 253 │ 211 │ 1125 │ 728 │ 609 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 900 │ 427 │ 276 │ 231 │ 1226 │ 794 │ 664 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 1000 │ 463 │ 299 │ 250 │ 1326 │ 858 │ 718 │├──────┼─────────┴────────────┴─────────────┴─────────┴────────────┴───────────┤│ │ Incalzire prin pardoseala cu sistem bitubular ││ ├─────────┬────────────┬─────────────┬─────────┬────────────┬───────────┤│ A[mp]│ pompe │ Delta │ Delta │ pompe │ Delta │ Delta ││ │ fara │p(constant) │ p(variabil) │ fara │ p(constant)│p(variabil)││ │ reglaj │ │ │ reglaj │ │ │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 100 │ 193 │ 125 │ 105 │ 198 │ 128 │ 107 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 150 │ 246 │ 159 │ 133 │ 263 │ 170 │ 142 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 200 │ 294 │ 190 │ 159 │ 333 │ 215 │ 180 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 300 │ 379 │ 245 │ 205 │ 497 │ 322 │ 269 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 400 │ 458 │ 296 │ 248 │ 709 │ 459 │ 384 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 500 │ 532 │ 344 │ 288 │ 979 │ 634 │ 530 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 600 │ 602 │ 390 │ 326 │ 1122 │ 726 │ 607 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 700 │ 671 │ 434 │ 363 │ 1254 │ 812 │ 679 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 800 │ 738 │ 477 │ 399 │ 1384 │ 895 │ 749 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 900 │ 803 │ 520 │ 435 │ 1510 │ 977 │ 817 │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 1000 │ 867 │ 561 │ 469 │ 1635 │ 1058 │ 885 │├──────┼─────────┴────────────┴─────────────┴─────────┴────────────┴───────────┤│ │ Sistem monotubular cu corpuri statice ││ ├─────────┬────────────┬─────────────┬─────────┬────────────┬───────────┤│ A[mp]│ pompe │ Delta │ Delta │ pompe │ Delta │ Delta ││ │ fara │ p(constant)│ p(variabil) │ fara │ p(constant)│p(variabil)││ │ reglaj │ │ │ reglaj │ │ │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 100 │ 109 │ - │ - │ 115 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 150 │ 141 │ - │ - │ 164 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 200 │ 170 │ - │ - │ 222 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 300 │ 224 │ - │ - │ 369 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 400 │ 274 │ - │ - │ 568 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 500 │ 323 │ - │ - │ 827 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 600 │ 370 │ - │ - │ 950 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 700 │ 417 │ - │ - │ 1063 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 800 │ 463 │ - │ - │ 1174 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 900 │ 509 │ - │ - │ 1283 │ - │ - │├──────┼─────────┼────────────┼─────────────┼─────────┼────────────┼───────────┤│ 1000 │ 554 │ - │ - │ 1390 │ - │ - │└──────┴─────────┴────────────┴─────────────┴─────────┴────────────┴───────────┘ A - suprafata incalzita * Valorile sunt prezentate in Anexa A  +  Anexa II.1.G Exemplu de calcul pentru un subsistem (subsistemul de transmisie a caldurii) - Anexa A 1 Generalitati Necesarul de caldura pentru transmisia caldurii realizata de consumator (corpurile de incalzire) include pierderile suplimentare de caldura cauzate de urmatorii factori:– distributia neuniforma a temperaturii interioare in fiecare zona termica (exemple: stratificarea termica a aerului, corpuri de incalzire montate de-a lungul peretilor/ferestrelor);– dispozitive de incalzire inglobate in ementele de constructie exterioare;– strategia de reglare (locala, centralizata etc.). Influenta acestor factori asupra necesarului de caldura depinde de:– tipul corpului de incalzire;– tipul strategiei de reglare a temperaturii incaperii/zonei si dispozitivele utilizate (vana termostatica, regulator P, PI sau PID) si capacitatea acestora de a reduce oscilatiile;– amplasarea elementele de incalzire inglobate in peretii exteriori. Pentru a respecta structura generala a calculului pierderilor de caldura, trebuie determinata performanta sistemului de transmisie tinand cont de:– tipul sistemului de incalzire;– tipul sistemului de reglare (regulator cu sau fara optimizare);– caracteristicile dispozitivelor de incalzire incorporate in elementele de constructie. Pe baza acestor date, se determina:– pierderile de caldura ale sistemului de transmisie;– consumul auxiliar de energie;– pierderile recuperabile de caldura. Figura 1 ilustreaza marimile necesare realizarii calculelor (INTRARI, INPUTuri) si marimile calculate (IEȘIRI, OUTPUTuri) pentru un sistem oarecare x. Figura G.1 - Subsistemul x Legenda: B1, B2 - limitele posibile ale subsistemului pentru un bilant energetic E - energia primara Q - caldura W - energia electrica W(x) - consumul net de energie electrica al subsistemului in - intrare de energie (INPUT) out - consum de energie (OUTPUT) nr - pierderi de caldura nerecuperate X - se inlocuiste cu e pentru consumator (emisie, transmisie) d pentru distributie s pentru stocare g pentru sursa (generare) z pentru alte situatii. Conversia unui consum in energie primara se face pe baza formulei: E= Q . f(h) + W . f(w) (1) in care f(h) si f(w) sunt factorii de conversie in energie primara a consumului de caldura, respectiv de electricitate (valori uzuale: f(h)≈1, f(w)≈2-3). 2 Bilantul energetic al unui subsistem Bilantul energetic al unui subsistem se bazeaza pe relatia: Q(outx) + Q(nrx) = Q(inx) + W(x) (2) Nota: Nu se introduce factorul de conversie in energie primara in aceasta ecuatie. 3 Eficienta energetica primara a unui subsistem; abordare globala B1 este granita energetica a sistemului descris ca un lant de subsisteme, pentru care produsul eficientelor subsistemelor este egal cu eficienta intregului sistem. Astfel, eficienta energetica primara []'(x) a fiecarui subsistem x este definita prin: E(outx) f(h) . Q(outs) + f(w) . W(outs) eta'(x) = --------- = --------------------------------------------- (3) E(inx) f(h) . Q(inx) + f(x) . W(inx) + f(h) . Q(nrx) Aceasta abordare prezinta dezavantajul ca eficienta unui subsistem depinde si de energia electrica utilizata de urmatoarele subsisteme. Calculul realizat in acest mod implica o eficienta de 100% a transferului de energie electrica catre urmatorul subsistem. 4 Eficienta energetica primara a unui subsistem; abordare individuala B2 este granita energetica individuala a subsistemului. Corespunzator acestei granite, eficienta energetica primara este definita astfel: f(h) . Q(outx) eta''(x) = ----------------------------- (4) f(h) . Q(inx) + f(x) . W(inx) Aceasta abordare prezinta avantajul ca eficienta unui subsistem nu depinde si de performanta celorlalte subsisteme. Totusi, in acest caz produsul eficientelor subsistemelor nu mai este egal cu eficienta globala a intregului sistem. Eficienta globala se va determina pe baza insumarii pierderilor de caldura si a intrarilor de energie. 5 Factorul de utilizare energetica a unui subsistem Alta modalitate de a exprima performanta energetica a unui subsistem este de a calcula factorul de utilizare a energiei, e(h), ca raport intre caldura cheltuita de subsistem si caldura furnizata: Q(inx) e(h) = -------- (5) Q(outx) Daca se cunosc valorile acestui coeficient, ecuatia 5 se poate utiliza la determinarea pierderilor suplimentare de caldura sau a celor nerecuperate caracteristice subsistemului: Q(nrx) = Q(inx) - Q(outx) = [e(h)-1]*Q(outx) (6) 6 Alti factori de performanta ai unui subsistem In cazul calculelor aferente unui sistem de incalzire special se pot utiliza alti factori de performanta specifici metodei generate de calcul. De regula se cunoaste valoarea caldurii furnizate de subsistem, Q(outx), fiind necesara calcularea lui Q(inx) si a consumului net de energie electrica, W(x). Daca 2 din cele 3 marimi Q(inx), W(x) si Q(nrsx) sunt determinate, cea de-a treia valoare se poate calcula aplicand bilantul energetic dat de ecuatia A2. De obicei toate aceste valori sunt proportionate cu Q(outx). De aceea valorile tabelate necesare pentru un subsistem se regasesc printre urmatoarele rapoarte (sau inversele lor): Q(outx) Q(nrx) W(x) eta(hx) = -------- I(hx) = ------- I(wx) = ------- (7) Q(inx) Q(outx) Q(outx)  +  Anexa II.1.G2 Exemplu de formular de calcul pentru determinarea energiei consumate pentru incalzire si prepararea a.c.c.┌─────┬───────────────────┬─────────────────────────┬──────────────────────────┐│ │ │ INCALZIRE │ PREPARAREA A.C.C. ││ │ ├────────┬───────┬────────┼─────────┬───────┬────────┤│ │ │ A │ B │ C │ D │ E │ F ││ ├───────────┬───────┼────────┼───────┴────────┼─────────┼───────┴────────┤│ │ │ │ Necesar│ │ Necesar │ ││ │ │ │ caldura│ │ a.c.c. │ │├─────┤ Necesar ├───────┼────────┤ ├─────────┤ ││Q(x) │ │kWh/pe-│ 100 │ │ 20 │ ││ │ │rioada │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┬────────┼─────────┼───────┬────────┤│ │ │ │Pierderi│Energie│Pierderi│Pierderi │Energie│Pierderi││ │Pierderile │ │de cal- │auxili-│recupe- │ de cal- │auxili-│recupe- ││ │sistemului │ │ dura, │ ara │rabile, │ dura, │ ara, │rabile, ││ │ │ │ Q(h,x) │ W(x) │ Q(rhh) │ Q(w,x) │ W(x) │ Q(rwh) │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Sle │Pierderile │kWh/ │ │ │ │ │ │ ││ │la consuma-│peri- │ 10 │ 2 │ 2 │ 0 │ 0 │ 0 ││ │tor, Q(he) │oada │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Ie │Energie │kWh/ │ │ │ │ │ │ ││ │consumata │peri- │ 110 │ 2 │ 2 │ 20 │ 0 │ 0 ││ │la transmi-│oada │ │ │ │ │ │ ││ │sie, Q(x)+ │ │ │ │ │ │ │ ││ │Sle │ │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Sld │Pierderi la│kWh/ │ │ │ │ │ │ ││ │distrubuție│peri- │ 15 │ 4 │ 10 │ 10 │ 2 │ 5 ││ │, Q(hd) │oada │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Id │Energie │ │ │ │ │ │ │ ││ │consumata │kWh/ │ 125 │ 6 │ 12 │ 30 │ 2 │ 5 ││ │la distri- │peri- │ │ │ │ │ │ ││ │butie, Ie │oada │ │ │ │ │ │ ││ │+ Sld │ │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Sls │Pierderi la│kWh/ │ │ │ │ │ │ ││ │stocare, │peri- │ - │ 0 │ 0 │ 10 │ 1 │ 6 ││ │Q(hs) │oada │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Is │Energie │ │ │ │ │ │ │ ││ │consumata │kWh/ │ 125 │ 6 │ 12 │ 40 │ 3 │ 11 ││ │la stocare │peri- │ │ │ │ │ │ ││ │Id + Sls │oada │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Slg │Pierderi la│kWh/ │ │ │ │ │ │ ││ │sursa, │peri- │ 15 │ 4 │ 10 │ 10 │ 2 │ 5 ││ │Q(hg) │oada │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Ig │Energie │ │ │ │ │ │ │ ││ │consumata │kWh/ │ 125 │ 6 │ 12 │ 30 │ 2 │ 5 ││ │la sursa, │peri- │ │ │ │ │ │ ││ │Is + Slg │oada │ │ │ │ │ │ │└─────┴───────────┴───────┼───┬────┼───────┼───┬────┼─────────┴───────┼───┬────┤ │ ▼ │ │ ▼ │ │ ▼ │ │Necesar │ ◄─ │Pierderi│ │Pierderi│ │net de │ │de cal- │ │de cal- │ │caldura │ │dura re-│ + │dura re-│ │ │ │cuperate│ │cuperate│ ┌───────┼────────┼───────┼────────┤ ├────────┤ │kWh/pe-│ │ │ │ │ │ │rioada │ 133 │ │ 14 │ │ 3 │ └───────┴────────┴───────┴────────┴─────────────────┴────────┘┌─────┬───────────┬───────┬────────┬───────┬────────┬─────────┬───────┬────────┐│ │Energie │ │ │ │Energie │ │ │Energie ││ │finala │ │ │ │totala │ │ │totala ││ │ │ │ Q(f,h) │ W(h) │pentru │ Q(f,w) │ W(w) │pentru ││ │ │ │ │ │incalzire │ │a.c.c. │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│Q │Caldura/ │kWh/pe-│ 133 │ 7 │ 140 │ 40 │ 3 │ 43 ││ │energie │rioada │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│f │Factor │ │ │ │ │ │ │ ││ │conversie │ │ │ │ │ │ │ ││ │energie │ - │ 1 │ 3 │ - │ 3 │ 3 │ - ││ │primara │ │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼─────────┼───────┼────────┤│E │Energie │kWh/pe-│ │ │ │ │ │ ││ │primara, │rioada │ 133 │ 21 │ 154 │ 120 │ 9 │ 129 ││ │Q.f │ │ │ │ │ │ │ │├─────┼───────────┼───────┼────────┴───────┼────────┼─────────┴───────┼────────┤│ │Coeficient │ │ │ 1,54 │ │ 6,45 ││ │performanta│ - │ │ │ │ ││ │e=E/Q │ │ │ │ │ │└─────┴───────────┴───────┴────────────────┴────────┴─────────────────┴────────┘ II.2 CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE SI AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE VENTILARE SI CLIMATIZARE CUPRINS II.2.1 Terminologie, clasificarea sistemelor de ventilare si climatizare si aer conditional. II.2.2 Notatii II.2.3 Calculul temperaturii interioare in perioada de vara; verificarea confortului interior; oportunitatea climatizarii II.2.4 Calculul necesarului de energie pentru racirea cladirilor - metoda de calcul lunara II.2.5 Calculul necesarului de energie pentru racirea cladirilor - metoda de calcul orara II.2.6 Calculul debitelor de aer pentru ventilare naturala si mecanica II.2.7 Calculul consumului de energie pentru ventilarea cladirilor II.2.8 Calculul consumului anual de energie pentru sistemele centralizate si descentralizate de climatizare si aer conditionat ANEXE Anexa II.2.A. Date climatice Anexa II.2.B. Calcul multizona utilizand cuplajul termic intre zone adiacente Anexa II.2.C. Date pentru calculul aporturilor solare Anexa II.2.D. Date de intrare conventionale Anexa II.2.E. Ipoteze si valori necesare proiectarii instalatiilor de ventilare si climatizare Anexa II.2.F. Date privind coeficientii de presiune dinamica C(p) datorati vantului Anexa II.2.G. Caracteristici de permeabilitate ale cladirii Anexa II.2.H. Calculul coeficientului de recirculare C(rec) Anexa II.2.I. Degajari medii de umiditate de la surse interne, g/h,mp Anexa II.2.J. Coeficient de consum specific de energie electrica pentru umidificare, Wh/g Anexa II.2.K. Numar de ore de functionare pe an la sarcina nominala (echivalent energie) Anexa II.2.L. Valori recomandate pentru puterea specifica a ventilatorului, Psp (W/mc/h) Documente recomandate II.2 CALCULUL CONSUMULUI DE ENERGIE S1 AL EFICIENTEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE VENTILARE S1 CLIMATIZARE II.2.1 Terminologie, clasificarea sistemelor de ventilare si climatizare si aer conditional. Ventilarea este procesul prin care se aduce in incaperi, aer proaspat (exterior) si se elimina din incaperi aer poluat. Astfel se realizeaza diluarea/eliminarea poluantilor exteriori: umiditate, gaze, vapori, praf. In functie de energia care asigura deplasarea aerului, ventilarea poate fi naturala, mecanica sau hibrida. Ventilarea naturala se realizeaza datorita diferentelor de presiune dintre interiorul si exteriorul cladirii, create de factori naturali: diferente de temperatura si vant. Ventilarea mecanica se realizeaza prin mijloace mecanice (ventilatoare). In cazul ventilarii hibride, mijloacele mecanice intra in functiune numai cand diferentele de presiune create de factorii naturali sunt insuficiente pentru realizarea debitului de aer necesar. Ventilarea naturala poate fi organizata sau neorganizata. In cazul ventilarii organizate, sistemul de ventilare (deschideri, conducte) este conceput pentru a realiza procesul in conditiile cerute de normele sanitare (concentratii admise, grad de expunere admis etc). Ventilarea neorganizata, numita si aerisire, se face ca urmare a neetanseitatilor cladirii sau prin deschiderea ferestrelor. In functie de numarul de circuite de aer, ventilarea se poate face cu un circuit care asigura functia de introducere sau de evacuare a aerului sau cu doua circuite (de introducere si de evacuare). In cazul unui singur circuit, miscarea aerului pe acest circuit se face in general mecanic; cealalta functie se realizeaza natural. In functie de presiunea aerului din interiorul incaperilor, in raport cu presiunea exterioara acestora, instalatiile sunt in suprapresiune, in depresiune sau echilibrate. Instalatiile de ventilare cu un circuit sunt sau in depresiune (cu circuit de aspiratie) sau in suprapresiune (cu un circuit de introducere). Instalatiile cu doua circuite pot fi in depresiune daca debitul introdus este mai mic decat cel evacuat, in suprapresiune daca debitul introdus este mai mare decat eel evacuat sau echilibrate, daca cele doua debite sunt egale. Dupa dimensiunea spatiului ventilat, se poate realiza o ventilare locala (de exemplu prin aspiratie locala) sau generala. Prin folosirea ventilarii locale impreuna cu ventilarea generala, se obtine ventilarea combinata. In fig. 2.1 este redata schema de clasificare a instalatiilor de ventilare. Climatizarea este procesul prin care se asigura in incaperi, o temperatura interioara prescrisa, inclusiv in perioada calda cand este necesara racirea. Climatizarea este de cele mai multe ori cuplata cu ventilarea; astfel, instalatiile de climatizare sunt in acelasi timp si instalatii de ventilare. Climatizarea se poate realiza cu controlul umiditatii interioare pe toata perioada de utilizare a instalatiei sau numai iarna (control partial al umiditatii) sau fara controlul umiditatii. Climatizarea se poate realiza cu aparate de climatizare sau prin sisteme numai aer sau prin sisteme aer-apa (cu ventiloconvectoare, ejectoconvectoare, grinzi de racire). Debitul de aer al instalatiilor de climatizare poate fi constant sau variabil. Un caz particular il constituie climatizarea numai aer, de inalta presiune, cu debit de aer variabil (VRV). In fig. 2.2 este prezentata schema de clasificare a instalatiilor de climatizare. Instalatiile de aer conditionat sunt un caz particular al instalatiilor de climatizare care asigura in interiorul incaperilor temperatura si umiditatea aerului, cu limite mici de variatie; de multe ori, se controleaza strict si viteza curentilor de aer si concentratia prafului. Din cauza consumurilor mari de energie, astfel de instalatii sunt justificate in salile de operatii, in laboratoare si in industrie, in cazul unor procese tehnologice cu cerinte speciale pentru conditiile interioare. In functie de miscarea aerului din incaperile ventilate/climatizate/conditionate care determina modul in care sunt preluati poluantii interiori si eficientaa proceselor de tranrfer in interior, ventilarea se face prin amestec turbulent, prin miscare de tip piston sau prin deplasare. ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ criteriu - sursa de energie pentru circulatia aerului │ └──────────┬─────────┬─────────────┬──────────────────────────┘ ┌───┘ │ └─────────┐ │ │ │ │ │ │ ┌────────▼────┐ ┌─────▼─────┐ ┌─────────────▼─────────────────┐ │ VENTILAEE │ │ VENTILARE │ │ VENTILARE MECANICA │ │ NATURALA │ │ HIBRIDA │ │ MONOFLUX (CU UN CIRCUIT) │ │ ORGANIZATA │ │ │ │ DUBLU FLUX (CU DOUA CIRCUITE) │ │NEORGANIZATA │ │ │ │ │ └─────────────┘ └───────────┘ └──────┬────────────────────────┘ ┌─────────────────────▼────────────────────────┐ │ criteriu - tratarea aerului │ └────────────────────┬┬────────────────────────┘ ┌─────────┘└──────────┐ ┌────────▼───────┐ ┌─────────▼──────────────┐ │ FARA TRATAEE │ │ CU TRATAEE SIMPLA │ │ NUMAI │ │ SAU COMPLEXA │ │ VENTILARE │ │ - CLIMATIZARE │ │ │ │- CONDITIONAREA AERULUI │ └────────────────┘ └────────────────────────┘ ┌───────────────────────────────────────────────┐ │ criteriu - presiunea interioara din incapere │ └────────────────────┬──────┬─┬─────────────────┘ ┌────────────────┘ ┌────┘ └────────────────┐ │ │ │ ┌───────▼────────┐ ┌─────▼─────────────┐ ┌────▼─────────┐ │ IN DEPRESIUNE │ │ IN SUPRAPRESIUNE │ │ ECHILIBRATA │ └────────────────┘ └───────────────────┘ └──────────────┘ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │ criteriu - dimensiunea spatiului ventilat │ └───────────────────┬─┬─┬──────────────────────┘ ┌────────────────┘ │ └─────────────────────┐ │ │ │ ┌───────▼────────┐ ┌─────▼─────────────┐ ┌────▼─────────┐ │ VENTILARE │ │ VENTILARE │ │ VENTILARE │ │ LOCALA │ │ GENERALA │ │ COMBINATA │ └────────────────┘ └───────────────────┘ └──────────────┘ Fig. 2.1 Schema de clasificare a instalatiilor de ventilare ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ AER-APA │ │ NUMAI AER │ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ │ ┌───────────▼───────────┐ ┌───────▼──────────┐ │ sisteme cu presiune │ │ cu 2, 3 sau 4 │ │ joasa sau inalta │ │ conducte de apa │ └───────────┬───────────┘ │calda sau/si rece)│ ┌────────────▼────────────┐ └───────┬──────────┘ │ sisteme cu debit de aer │ │ │ constant sau variabil │ │ └───────────┬┬────────────┘ │ ┌─────────┘└──────────┐ ┌───────▼──────────┐ ┌───────▼─────────┐ ┌────────▼─────────┐ │ cu sau fara aer │ │cu 1 canal de aer│ │cu 2 canale de aer│ │ primar (proaspat)│ │ (cald sau rece) │ │ (cald si rece) │ └───────┬──────────┘ └───────┬─────────┘ └────────┬─────────┘ │ ┌────────▼──────────┐ │ │ - cu baterii de │ │ ┌────────▼──────┐ │ incalzire zonale │ ┌────────▼───────────┐ │ cu reglare pe │ │- cu baterii de │ │- cu 1 ventilator │ │ partea de apa │ │incalzire si racire│ │ de refulare │ │ sau de aer │ │ zonale │ │- cu 2 ventilatoare │ └──────┬─┬──────┘ │- cu ventilatoare │ │ de refulare │ ┌────┘ └────┐ │ zonale │ │ │ │ │ └───────────────────┘ └────────────────────┘ │ ┌───▼────────────┐ ┌────────▼─────┐ │ cu ejectoare │ │ cu ventilo - │ │(inclusiv grinzi│ │ convectoare │ │ de racire) │ └──────────────┘ └────────────────┘ Fig. 2.2 Clasificarea instalatiilor de climatizare II.2.2 Notatii Principalele notatii utilizate in capitolul 2 sunt cuprinse in tabelul 2.1. In tabelul 2.2 sunt dati indicii specifici. Datorita necesitatii unor precizari in utilizarea notatiilor, foarte importante pentru aplicarea corecta a diferitelor relatii de calcul, ca si pentru facilitarea folosirii acestor relatii, in text sunt explicate detaliat toate notatiile complexe folosite. Tabelul 2.1 Principalele notatii utilizate in capitolul 2.┌───────────┬───────────────────────────────────────────────────┬──────────────┐│Simbol │ Marime │ UM │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ A(F) │aria totala a elementului vitrat, inclusiv rama │ mp ││ │(tamplaria) │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ A(S) │aria de captare efectiva a radiatiei solare, pentru│ mp ││ │o suprafata cu o orientare si un unghi de inclinare│ ││ │date, in zona considerata │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ b(1) │factor de reducere a aporturilor de caldura │ - │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ c │coeficient de corectie cu indici specifici pentru │ ││ │diferite situatii │ - │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ C(m) │capacitatea termica interna a cladirii │ kJ/K │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ F(cer) │factor de corectie ce tine cont de schimbul de │ mpK/W ││ │caldura prin radiatie al peretelui catre bolta │ ││ │cereasca │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ F(f) │factor de forma dintre elementul opac si bolta │ - ││ │cereasca │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ f(p) │factor adimensional functie de caldura acumulata in│ - ││ │fereastra, ce depinde de modul de operare orar al │ ││ │dispozitivelor de protectie │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ F(s,u) │factor de reducere a aporturilor solare datorata │ - ││ │efectelor de umbrire pentru o aria de captare │ ││ │efectiva │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ F(t) │factor de tamplarie (de reducere a suprafetei │ - ││ │ferestrei), egal cu raportul dintre aria tamplariei│ ││ │(ramei) si aria totala a geamului │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ F(u) │factor de umbrire al fereastrei datorat elementelor│ - ││ │exterioare de umbrire cu care aceasta este prevazuta │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ g │factor de transmisie a energiei solare totale al │ - ││ │unui element de constructie │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ H │coeficient de transfer de caldura (termic); │ ││ │conductanta │ W/K │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ h │coeficient de transfer de caldura superficial │ W/(mp.K) │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ H(T) │coeficientul de transfer de caldura prin transmisie│ W/K │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ H(V) │coeficientul de transfer de caldura prin ventilare │ W/K │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ I │Intensitate a radiatiei solare │ W/mp │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ I(s) │radiatiae totala primita de 1 mp de suprafata │ MJ/mp ││ │receptoare, in conditiiile lipsei oricarui element │ ││ │de umbrire exterior, integrate pe perioada de calcul │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ K │coeficient de conductivitate termica │ W/(m.K) │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ L │lungime │ m │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ n(a) │numar de schimburi orare de aer dintre interior si │ h^-1 ││ │exterior │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ NGZ │numar de grade-zile │ °C zi │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ p │presiune │ Pa │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ P │putere electrica │ W │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ q │flux termic unitar │ W/mp │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ Q │cantitate de caldura (de energie) │ MJ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ q(v) │debit de aer de ventilare │ 1/s │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ R │rezistenta termica │ mp.K/W │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ t │timp │ s │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ T │temperatura absoluta (termodinamica) │ K │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ U │coeficient global de transfer de caldura (coeficient ││ │de transfer termic) │ W/(mp.K) │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ v │viteza │ m/s │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ V │volum │ mc │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ . │ │ ││ V │debit volumic │ mc/s │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ . │ │ ││ V(v,extra)│debitul suplimentar pentru ventilarea nocturna │ ││ │suplimentara │ mc/s │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ x │umiditate absoluta │ g/kg │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ X │capacitatea termica interna a unui element de │ ││ │constructie │ kJ/(mpK) │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ α │coeficient de absorbtie a radiatiei solare, al │ - ││ │unei suprafete │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ Epsilon │emisivitatea unci suprafete eficienta │ - │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ │umiditate relativa │ % ││ phi │flux de caldura unitar │ W/mp │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ Φ │fluxul de caldura, puterea termica │ W │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ Φ(I,R,V) │fluxul de caldura cedat (disipat) de instalatiile │ W ││ │de incalzire, racire si ventilare │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ tau │- Constanta de timp a cladirii │ s ││ │- factorul de transmisie (sau transmitanta) a │ ││ │energiei solare prin elementul vitrat │ - │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ eta │randament │ % │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ θ │temperatura, in grade Celsius │ °C │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ rho │densitate / masa volumica │ kg/mc │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ σ │Constanta Stefan-Bolzman (σ = 5,67x10^-8) │ W/(mp.K^4) │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ khi │capacitate termica raportata la suprafata │ J/(mp.K) │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ eta(R) │factorul de utilizare a pierderilor de caldura, │ - ││ │in situatia racirii │ │├───────────┼───────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│ Lambda(R) │raportul dintre aporturile si pierderile de caldura│ - ││ │ale cladirii (zonei) in modul de racire │ │└───────────┴───────────────────────────────────────────────────┴──────────────┘ Tabelul 2.2. Indici utilizati pentru notatiile din capitolul 2┌───────────┬────────────────────────────────────────────────────────────┐│ac │referitor la apa calda de consum │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│ap,e │de la aparatura electrica │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│ar │referitor la apa rece │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│an │anual │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│C │referitor la climatizare │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│c │convectie │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│can │referitor la canalizare │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│cer │referitor la bolta cereasca │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│circ │referitor la recircularea apei calde de consum │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│contr │care depinde de sistemul de control │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│cor │corectat │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│e │exterior │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│ev │evacuat │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│F │al fereastrei │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│I │referitor la incalzire │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│i │interior │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│il │de la iluminat │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│interm │intermitent │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│intr │intodus │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│j,k (cu, │indici ai unor elemente de insumare ││inainte) │ │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│m │mediu │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│mz │multizona │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│nc │neclimatizat │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│nec │necesar │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│necirc │fara circulatie │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│nepref │nepreferential │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│oc │de la ocupanti │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│oe │obstacole exterioare │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│P │referitor la perete │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│pierd │pierderi │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│pref │preferential │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│p │protejat │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│proc │referitor la procese tehnologice │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│psv │protectie solara variabila │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│r │radiatie │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│R │racire │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│rec │recuperat │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│S │solar │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│s │de suprafata │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│se │suprafata exterioara │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│si │suprafata interioara │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│sist │referitor la sistem │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│supl │suplimentar │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│sursa │de la surse de caldura │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│T │transmisie (conductie) │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│tot │total, pe toata perioada de calcul │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│Tr │referitor la transferul de caldura │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│u │umbrit │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│V │referitor la ventilare │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│vac │vacanta │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│z │referitor la zona │├───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────┤│0 │de referinta │└───────────┴────────────────────────────────────────────────────────────┘ II.2.3 Calculul temperaturii interioare in perioada de vara; verificarea confortului interior; oportunitatea climatizariiII.2.3.1. Domeniu de aplicare Cladiri rezidentiale sau nerezidentiale sau parti ale acestora, care vor fi denumite generic "cladiri".II.2.3.2. Obiectiv Determinarea temperaturii care se realizeaza in interiorul unui local in perioada de vara, in absenta sistemului de climatizare (racire). Acest calcul permite astfel studiul evitarii supraincalzirii incaperilor pe timpul verii inca din faza de proiectare. De asemenea, pe baza rezultatelor obtinute se poate determina necesitatea utilizarii unei instalatii de climatizare (racire) pentru asigurarea confortul termic al ocupantilor in perioada de vara. II.2.3.3 Metoda de calcul 2.3.3.1 Ipoteze de calcul Ipotezele principale luate in considerare la elaborarea metodologiei de calcul:– incaperea este considerate ca un spatiu inchis delimitat de elementele de constructie– temperatura aerului este uniforma in intreg volumul incaperii– suprafetele elementelor de constructie sunt considerate izoterme– proprietatile termofizice ale materialelor elementelor de constructie sunt constante– conductia caldurii prin fiecare element de constructie este monodimensionala– straturile de aer din cadrul elementelor de constructie sunt considerate ca fiind delimitate de suprafete izoterme– temperatura medie de radiatie este calculata ca media ponderata cu suprafetele a temperaturilor superficiale pentru fiecare element de constructie interior– distributia radiatiei solare pe suprafetele interioare ale incaperii nu depinde de timp– distributia spatiala a partii radiative a fluxului de caldura datorat surselor interioare este uniforma– coeficientii de schimb de caldura prin convectie si prin radiatie (lungime de unda mare) pentru fiecare suprafata interioara sunt considerati in mod separat– dimensiunile fiecarui element de constructie sunt considerate pe partea interioara pentru fiecare element de delimitare a incaperii– efectele puntilor termice asupra transferului de caldura sunt neglijate– valorile coeficientilor de schimb de caldura sunt:– coeficient de schimb de caldura prin convectie la interior: h(ci) = 2,5 W/mpK– coeficient de schimb de caldura prin radiatie (lungime de unda mare) la interior: h(ri) = 5,5 W/mpk– coeficient de schimb de caldura prin convectie la exterior: h(ce) = 8 W/mpK– coeficient de schimb de caldura prin radiatie (lungime de unda mare) la exterior: h(re) = 5,5 W/mp K– coeficient de schimb de caldura la interior (convectie + radiatie): h(i) = 8 W/mpK– coeficient de schimb de caldura la exterior (convectie + radiatie): h(e) = 13,5 W/mpK II.2.3.3.2 Metoda si principalele relatii de calcul Etapele principale ale metodei de calcul sunt urmatoarele:– definirea conditiilor de calcul privind datele climatice (in functie de amplasarea cladirii)– stabilirea incaperii pentru care se studiaza temperatura interioara– stabilirea elementelor de constructie care delimiteaza incaperea studiata (suprafete, orientare, conditii la limita)– calculul parametrilor termofizici (in regim permanent si in regim dinamic) si al parametrilor optici (pentru elementele de constructie opace si transparente)– definirea scenariului de ventilare– calculul degajarilor de caldura de la surse interioare– evaluarea temperaturii operative maxime, medii si minime zilnice pentru incaperea studiata (temperatura operativa este definita ca media dintre temperatura aerului si temperatura medie de radiatie) pe baza ecuatiilor de bilant termic scrise pentru incapere– determinarea temperaturii interioare conventionale a unei incaperi neclimatizate in perioada de vara pe baza valorilor de temperatura operativa stabilite conform punctului anterior (aceasta serveste la stabilirea supraincalzirii incaperii si necesitatea climatizarii). Metoda de calcul se bazeaza pe analogia electrica pentru modelarea proceselor de transfer termic ce au loc la interiorul si exteriorul unei cladiri (fig. 2.3). Pe baza schemei din figura, elementele componente ale anvelopei unei constructii sunt considerate in functie de inertia termica, de transparenta si de pozitie. Din punct de vedere al inertiei termice si al transparentei, elementele de delimitare la exterior ale unui local se clasifica in:– elemente exterioare opace usoare– elemente exterio are opace grele– elemente transparente (ferestre, luminatoare, usi vitrate) Fig. 2.3 Schema de calcul pentru transferul de caldura prin elementele de constructie ale incaperii (analogie electrica) De asemenea, in cadrul metodei se tine cont de prezenta elementelor de constmctie interioare pentru efectuarea bilantului termic al localului (denumite elemente interne sau interioare). "Nodurile" de calcul din schema de mai sus reprezinta: θ(i) - temperatura aerului interior θ(e) - temperatura aerului exterior θ(es), θ(cm) - temperatura echivalenta a aerului exterior pentru elementele exterioare "usoare", respectiv "grele" din punct de vedere al inertiei θ(s) - temperatura medie dintre temperatura aerului si temperatura medie de radiatie, ponderata prin intermediul coeficientilor de transfer termic convectiv si prin radiatie θ(m) - temperatura de "masa" (inertiala) Notatiile utilizate pentru rezistentele termice (K/W) si capacitatile termice (J/K) din fig. 2.3 sunt urmatoarele: R(ei) - rezistenta termica corespunzatoare ventilarii; R(es), R(em) - rezistenta termica a elementelor exterioare usoare, respectiv grele; R(is), R(ms) - rezistenta termica ce corespunde schimbului de caldura dintre suprafetele interioare ale elementelor de constructie si aerul interior; C(m) - capacitatea termica medie zilnica a elementelor de constructie ale incaperii. Fluxurile de caldura considerate sunt corespunzatoare nodurilor de calcul θ(i), θ(s) si θ(m). In functie de tipul elementului de constructie, in cadrul metodei de calcul sunt necesare diferite marimi. In tabelul 2.3 sunt indicate marimile necesare pentru fiecare tip de element de constructie, cu notatiile corespunzatoare. Ecuatiile de bilant termic scrise pentru fiecare nod de calcul din fig. 2.3 sunt obtinute pe baza integrarii in timp cu pas de 1 ora. Pentru un moment de timp t, temperatura θ(m,t) se determina in functie de valoarea de la pasul de timp precedent θ(m,t-1) astfel: C(m) { θ(m,t-1) [ ------------------------ ] + Φ(mtot) } 3600 - 0,5[H(3) + H(em)] θ(m,t) = ---------------------------------------------------- (2.1) C(m) [ ------------------------- ] 3600 + 0,5[H(3) + H(em)] Valorile medii ale temperaturilor in nodurile de calcul considerate seobtin cu relatiile: θ(m,t) + θ(m,t-1) θ(m) = ------------------- (2.2) 2 Φ(i) H(Ms)θ(m) + Φ(s) + H(es)θ(es) + H(1) [ θ(ei) + ------ ] H(ei) θ(s) = ------------------------------------------------------- (2.3) [H(ms) + H(es) + H(1)] H(is)θ(s) + Φ(i) + H(ei)θ(ei) θ(s) = -------------------------------- (2.4) [H(is) + H(ei)] iar temperatura operationala (media dintre temperatura aerului sitemperatura medie de radiatie) se determina astfel: h(ci) h(ci) θ(i) + [ 1 + ----- ] θ(s) - ----- θ(i) h(rs) h(rs) θ(op) = ----------------------------------------------- (2.5) 2 unde: h(rs) = 1,2 h(ri) si: 1 1 H(1) = ----------------; H(2) = H(1) + H(es); H(3) = --------------- 1 1 1 1 [ ----- + ----- ] [ ----- + ---- ] H(ei) H(is) H(2) H(ms) Φ(i) H(3){Φ(s) + H(es)θ(es) + H(1)[-------------]} H(ei) + θ(ei) Φ(mtot) = Φ(m) + H(em)θ(em) + --------------------------------------------- H(2) unde: 1 H(ei) = ---- coeficient de schimb de caldura datorat ventilarii R(ei) (calculat cu relatia 2.6) 1 H(is) = ----- coeficient de schimb de caldura prin convectie si radiatie R(is) (calculat cu relatia 2.7) 1 H(es) = ----- coeficient de schimb de caldura global intre interior si R(es) exterior (cf 2.8) 1 H(ms) = ----- coeficient conventional de schimb de caldura la R(ms) interior (cf 2.9) 1 H(em) = ----- coeficient de schimb de caldura intre exterior si R(em) suprafata interioara (cf 2.10) C(m) capacitate termica a elementelor din structura anvelopei (cf 2.11) θ(es) temperatura echivalenta a aerului exterior pentru componentelorexterioare usoare (cf 2.13) θ(em) temperatura echivalenta a aerului exterior pentru componentelorexterioare grele (cf 2.14) Φ(i) fluxul de caldura in nodul de aer θ(i), datorat fie surselorinterioare, fie radiatiei solare directe sau aporturilor de caldura convectivedatorate lamei de aer interioare ventilata a vitrajului (cf 2.21) Φ(s) fluxul de caldura in nodul θ(s) datorat fie surselor interioare, fieradiatiei solare directe (cf 2.22) Φ(m) fluxul de caldura in nodul de "masa" θ(m) datorat fie surselorinterioare, fie radiatiei solare directe (cf 2.23) Calculul este iterativ si este repetat pana cand este respectat criteriul de convergenta pentru temperatura interioara. Criteriul de convergenta se considera indeplinit daca diferenta dintre temperatura θ(m) la ora 24, pentru doua iteratii succesive este mai mica de 0,01°C. Tabel 2.3 Parametrii necesari pentru efectuarea calculelor (elemente de constructie)┌──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┬──────────┐│ Tip element de constructie │ Marime │ Notatie │├──────────────────────────────┼────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Coeficient global de transfer termic│ U ││Elemente exterioare opace │(transmitanta termica) │ ││usoare (din punct de vedere al├────────────────────────────────────┼──────────┤│inertiei) │Factor solar │ S(f) ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Radiatie solara incidenta │ R(si) ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Arie │ A │├──────────────────────────────┼────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Coeficient global de transfer termic│ U ││Elemente exterioare opace │(transmitanta termica) │ ││grele (din punct de vedere al ├────────────────────────────────────┼──────────┤│inertiei) │Factor solar │ S(f) ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Radiatie solara incidenta │ R(si) ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Arie │ A │├──────────────────────────────┼────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Coeficient global de transfer termic│ U ││Elemente transparente │(transmitanta termica) │ ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Factor de transmisie pentru radiația│ S(b1) ││ │solara (radiație directa de │ ││ │lungime de unda mica) │ ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Factor de transmisie pentru radiația│ S(b2) ││ │solara (radiație de lungime de │ ││ │unda mare + convecție) │ ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Factor de transmisie pentru radiația│ S(b3) ││ │solara (pentru lama de aer interi- │ ││ │oara ventilata) │ ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Radiatie solara incidenta │ R(si) ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Arie │ A │├──────────────────────────────┼────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Capacitatea termica specifica │ C ││ Toate elementele │(raportata la suprafata) │ ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Arie │ A │├──────────────────────────────┼────────────────────────────────────┼──────────┤│ Incapere │Debit de aer (ventilare) │ n ││ ├────────────────────────────────────┼──────────┤│ │Volum incapere │ V │└──────────────────────────────┴────────────────────────────────────┴──────────┘ In continuare se prezinta termenii care intervin in ecuatiile 2.1-2.5: ● coeficientii de transfer de caldura:– coeficientul de transfer de caldura datorat ventilarii: H(ei) = 0,34 q(v) (2.6) unde q(v) (mc/h) reprezinta debitul volumic de aer de ventilare.– coeficientul de transfer de caldura prin convectie si radiatie: A(t) H(is) = ---------------- 1 1 [ ---- - ----- ] h(ei) h(is) c unde h(is) = h(ei) + h(rs) si A(t) = Σ A(i) i=1 reprezinta suprafata totala a elementelor de constructie in contact cuinteriorul - coeficientul de transfer de caldura global intre mediul interior sicel exterior (acest coeficient corespunde componentelor opace exterioare usoare-H(TI) si ferestrelor - H(Tf): H(es) = H(TI) + H(Tf) (2.8) l w H(TI) = Σ [A(k)U(k)]; H(Tf) = Σ [A(j)U(j)] k=1 k=1 - coeficient conventional de transfer de caldura la interior: H(ms) = h(is)A(m) (2.9) unde A(m) se determina cu relatia 2.12 - coeficient conventional de transfer de caldura intre exterior sisuprafata interioara: 1 H(em) = ------------------ (2.10) 1 1 [ ------ - ------ ] H(Th) H(ms) h cu H(Th) = Σ [A(y)U(y)] y=1 H(Th) corespunde componentelor exterioare opace grele. Capacitatea termica echivalenta a incaperii C(m), se determina cu relatiaurmatoare, luand in considerare o perioada de 24 de ore si tinand cont deinertia mobilierului, cu o valoare de 20 kJ/mpK de suprafata pe sol: c C(m) = Σ [A(i)C(i)] + 20 A(sol) (2.11) i=1 unde: C(i) capacitatea utila jumaliera a componentului i, A(i) suprafata componentului i, c numarul de componente ce delimiteaza spatiul interior, A(sol) suprafata utila a cladirii sau a zonei. Aceasta suprafata este luatain considerare ca fiind egala cu suprafata incalzita pentru cladirile de locuit. Suprafata echivalenta de transfer de caldura cu mediul ambiant A(m) estedeterminata cu relatia: 2 C(m) A(m) = -------------------- c 2 { Σ [A(i)C(i)] } i=1 Valorile pentru C(m) si A(m) sunt determinate in functie de clasa de inertiea cladirii sau a zonei conform clasificarii din tabelul urmator (2.4): Tabel 2.4 Valori conventionale pentru C(m) si A(m)┌────────────────────────┬────────────────────────┬───────────────────────┐│ Clasa de inertie │ C(m) │ A(m) │├────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤│ Foarte usoara │ 80 * A(sol) │ 2,5 * A(sol) │├────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤│ Usoara │ 110 * A(sol) │ 2,5 * A(sol) │├────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤│ Medie │ 165 * A(sol) │ 2,5 * A(sol) │├────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤│ Grea │ 260 * A(sol) │ 3,0 * A(sol) │├────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤│ Foarte grea │ 370 * A(sol) │ 3,5 * A(sol) │└────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────────────┘ ● temperaturi exterioare echivalente: Φ(sl) θ(es) = θ(ei) + ------ (2.13) H(es) Φ(sh) θ(em) = θ(ei) + ------ (2.14) H(Th) Radiatia solara incidenta la nivelul suprafetelor exterioare este luatain considerare prin: I(sr) = f(s)I(D) + I(d) + I(r) unde: f(s) factorul de reducere a radiatiei solare directe I(D) componenta directa a radiatiei solare I(d) componenta difuza a radiatiei solare I(r) componenta reflectata a radiatiei solare Fluxul de caldura transmis incaperii, datorat radiatiei solare absorbitedar si radiatiei reci (spre bolta cereasca) pentru componentele usoare (opacesi transparente) este determinat cu relatia: l q(er)U w q(er)U Φ(sl) = Σ { A[S(f)I(sr) + ------ ]}(k) + Σ { A[S(b2)I(sr) + ------- ]}(j) k=1 h(e) j=1 h(e) (2.15) Fluxul de caldura transmis incaperii, datorat radiatiei solare absorbite siradiatiei reci (spre bolta cereasca), pentru componentele grele este determinatcu relatia: h q(er)U Φ(sh) = Σ { A[S(f)I(sr) + -------- ]}(y) (2.16) y=1 h(e) ● fluxul de caldura in nodurile de temperatura: Fluxul de caldura datorat radiatiei solare directe la nivelul elementelortransparente se determina cu relatia: w Φ(sd) = Σ {A[1 - f(if)] S(b1)I(sr)}(y) (2.17) y=1 Fluxul de caldura datorat radiatiei solare transmis incaperii datoritacresterii temperaturii aerului ce trece prin straturile de aer ventilate dinferestre, se determina cu relatia: w Φ(svl) = Σ [AS(b3)I(sr)], (2.18) j=i Fluxul de caldura datorat surselor de caldura interioare se determina: n Φ(i,c) = Σ Φ(i,c,f) (2.19) j=1 n Φ(i,r) = Σ Φ(i,r,j) (2.20) j=i unde: n numarul de surse interioare de caldura Φ(i,c) fluxul de caldura convectiv al fiecarei surse Φ(i,r) fluxul de caldura radiativ al fiecarei surse Fluxurile de caldura in nodurile de temperatura se determina cu relatiile: Φ(i) = Φ(svl) + f(sa)Φ(sd) + Φ(int c) (2.21) Φ(s) = P(rs)[1 - f(sa)] Φ(sd) + P(rsd)Φ(int r) (2.22) Φ(m) = P(rm)[1 - f(sa)]Φ(sd) + P(rmd)Φ(int r) (2.23) P(rs) si P(rm) reprezinta componentele radiative ale aporturilor interioarein nodurile θ(s) si θ(m). P(rs) = [A(t) - A(m) - H(es)/h(is)] / A(t) P(rm) = A(m)/A(t) P(rsd) si P(rmd) reprezinta partile radiative ale aporturilor solare directein nodurile θ(s) si θ(m) P(rsd) = [A(t) - A(m) - A(w) - H(es)/h(is)] / A(t) - A(w) P(rmd) = A(m) / [A(t) - A(f)] unde A(f) este suprafata totala a elementelor vitrate: w A(f) = Σ A(j) j=1 In ecuatiile de mai sus, notatiile corespund urmatoarelor marimi: 1 - numarul total de elemente interne usoare h - numarul total de elemente opace grele w - numarul total de elemente vitrate S(f) - factor solar pentru fiecare element opac S(b1) - factor de transmisie pentru radiatia solara (radiatie directade lungime de unda mica) a elementului vitrat S(b2) - factor de transmisie pentru radiatia solara (radiatie de lungimede unda mare + convectie) a elementului vitrat S(b3) - factor de transmisie pentru radiatia solara (pentru lama de aerinterioara ventilata) a elementului vitrat I(sr) - radiatia solara incidenta pe suprafata f(If)- factor de pierdere solara a ferestrelor f(s) - factor de umbrire datorat protectiilor solare f(sa) - partea aporturilor solare transmise direct aerului din incapere q(er) - flux specific de caldura de la exterior spre bolta cereasca Se propun ca valori conventionale: f(If) = 0 f(sa) = 0,1 II.2.3.4 Stabilirea temperaturii interioare a unei încaperi neclimatizate, in perioada de vara Determinarea acestei temperaturi permite efectuarea de analize privind supraincalzirea incaperii pe perioada sezonului cald si oportunitatea prevederii unui sistem de climatizare. Temperatura interioara conventionala a unei incaperi neclimatizate in perioada de vara este considerate ca fiind valoarea maxima a mediei pe trei ore consecutive a valorilor temperaturii operative: t(ic) = max(h=1,24){ Σ(h) [[θ(op)[h) + θ(op)[h+1] + θ(op)[h+2]]/3] - D (2.24) In relatia (2.24), temperatura operativa este calculate conform relatiilorprezentate la § 2.3.3.2. De asemenea, la calculul temperaturii interioareconventionale se tine seama de influenta inertiei termice a cladirii prinintroducerea coeficientului D determinat astfel: [1 + 4,76 . 10^-4 C^2 [1 - B(1)]^2] D = 0,75 E { 1- [ ------------------------------------- ]^1/2 } (2.25) [ 1 + 4,76 . 10^-4 C^2] unde: E - ecart de temperatura intre media zilei de calcul si media lunara 1 B(1) = ------------ [1 + R(ms)H] C = 0,278 C(ms)/H - constanta de timp secventiala a volumului studiat(incapere), cu: C(ms) - capacitate termica secventiala ce caracterizeaza amortizareatemperaturii in perioada de vara pe o perioada de 12 zile, H - pierderi de caldura medii prin pereti si prin ventilare: H = H(th) + H(es) + H(ei) Temperatura interioara conventionala trebuie determinata cu o precizie de 0,1 °C, prin rotunjirea valorii obtinute la valoarea cea mai apropiata. Pentru utilizarea metodologiei de calcul a temperaturii operationale, se dau mai jos valori recomandate pentru diverse marimi ce intervin in cadrul metodei.– debitul de aer de ventilare: Pentru calculul temperaturii interioare este necesar sa se cunoasca debitul de aer de ventilare. Debitul de aer pentru ventilare mecanica se determina in conformitate cu reglementarile tehnice specifice, in vigoare. Debitul de aer pentru ventilare naturala neorganizata (aerisire) se poate considera astfel:– ferestre doar pe o fatada - tabel 2.5– ferestre pe doua fatade - tabel 2.6 Marimea care intervine in mod direct la stabilirea debitului de aer este suprafata de deschidere a ferestrei S(fd), definita ca fiind raportul dintre suprafata de deschidere efectiva a ferestrei si suprafata totala a ferestrei. In tabelele 2.5-2.6 sunt indicate valori uzuale pentru numarul de schimburi de aer n (h^-1) pentru incaperi in functie de pozitia ferestrelor pe fatade si suprafata lor de deschidere, S(fd). Tabel 2.5 Schimburi de aer realizate prin aerisire, pentru ferestre pe o singura fatada: - ferestre deschise ziua si noaptea: ┌───────────┬───────┬───────┬───────┐ │ S(fd) │ 0.1 │ 0.5 │ 0,9 │ ├───────────┼───────┼───────┼───────┤ │ n(h^-1) │ 0,5 │ 1,5 │ 3 │ └───────────┴───────┴───────┴───────┘ - ferestre deschise noaptea si inchise ziua: ┌───────────┬───────────────┬────────────────┐ │ │ Ziua │ Noaptea │ ├───────────┼───────┬───────┼───────┬────────┤ │ S(fd) │ 0,1 │ 0,5 │ 0,1 │ 0,5 │ ├───────────┼───────┼───────┼───────┼────────┤ │ n(h^-1) │ 0,5 │ 1,0 │ 2,5 │ 2,5 │ └───────────┴───────┴───────┴───────┴────────┘ Tabel 2.6 Schimburi de aer realizate prin aerisire, pentru ferestre pe doua fatade: - ferestre deschise ziua si noaptea: ┌───────────┬───────┬───────┬───────┐ │ S(fd) │ 0.1 │ 0.5 │ 0,9 │ ├───────────┼───────┼───────┼───────┤ │ n(h^-1) │ 2,0 │ 4,0 │ 7,0 │ └───────────┴───────┴───────┴───────┘ - ferestre deschise noaptea si inchise ziua: ┌───────────┬───────────────┬────────────────┐ │ │ Ziua │ Noaptea │ ├───────────┼───────┬───────┼───────┬────────┤ │ S(fd) │ 0,1 │ 0,5 │ 0,1 │ 0,5 │ ├───────────┼───────┼───────┼───────┼────────┤ │ n(h^-1) │ 2,0 │ 4,0 │ 7,5 │ 7,5 │ └───────────┴───────┴───────┴───────┴────────┘– puterea surselor interioare de caldura: In tabelele de mai jos sunt date valori recomandate pentru estimarea fluxului de caldura provenit de la surse interioare. Tabelul 2.7 Fluxul de caldura de la surse interioare, pentru cladiri rezidentiale (W/mp)┌────────────┬────────────────┬────────────────┬──────────────┐│ Ora │ Bucatarie │ Sufragerie │ Dormitor │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 1 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 2 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 3 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 4 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 5 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 6 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 7 │ 10 │ 1 │ 2 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 8 │ 10 │ 1 │ 2 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 9 │ 7 │ 1 │ 2 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 10 │ 7 │ 1 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 11 │ 7 │ 10 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 12 │ 10 │ 10 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 13 │ 15 │ 10 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 14 │ 15 │ 10 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 15 │ 10 │ 1 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 16 │ 5 │ 1 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 17 │ 5 │ 1 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 18 │ 15 │ 15 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 19 │ 15 │ 15 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 20 │ 15 │ 15 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 21 │ 10 │ 15 │ 0 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 22 │ 5 │ 10 │ 2 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 23 │ 5 │ 0 │ 5 │├────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│ 24 │ 5 │ 0 │ 5 │└────────────┴────────────────┴────────────────┴──────────────┤ Tabelul 2.8 Fluxul de caldura de la surse interioare, pentru cladiri nerezidentiale (W/mp)┌─────────────────────┬────────────────┬────────────────┬──────────────┐│ Tip cladire │ Oameni │ Iluminat │ Echipamente ││ │ (W/pers) │ (W/mp) │ (W/mp) │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Birou de proiectare │ 155 │ 22 │ 7 │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Birou informatica │ 130 │ 9 │ 35 │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Birou personal de │ 130 │ 12 │ 7 ││conducere │ │ │ │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Sala de calculatoare │ 130 │ 9 │ 350 │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Sala de conferinte │ 130 │ 9 │ 5 │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Hol │ 130 │ 5 │ 5 │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Birou │ 130 │ 15 │ 16 │├─────────────────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────┤│Restaurant │ 150 │ 20 │ 3 │└─────────────────────┴────────────────┴────────────────┴──────────────┘ Calculul se face pentru ziua cea mai calda din perioda de functionare a cladirii respective. Daca destinatia cladirii conduce la o functionare continua, se considera parametrii climatici exteriori pentru luna iulie. Temperatura obtinuta se apreciaza ca fiind acceptabila sau nu, calculand votul mediu previzibil PMV, nota de confort sau procentul de nemultumiti (PPD), in conformitate cu partea I a Metodologiei, § 13. II.2.4 Calculul necesarului de energie pentru racirea cladirilor si al consumului de energie pentru sistemele de climatizare - metoda de calcul lunara II.2.4.1 Domeniu de aplicare: cladiri climatizate, fara controlul umiditatii interioare. Calculul se aplica la cladiri rezidentiale sau nerezidentiale sau parti ale acestora, care vor fi denumite generic "cladire". Se considera numai caldura sensibila, nu si cea latenta. II.2.4.2 Obiectiv: calculul energiei necesare racirii cladirilor pentru asigurarea unei temperaturi interioare prescrise precum si al energiei consumate de sistemul de climatizare in acest scop. Aceste determinari sunt necesare pentru rezolvarea urmatoarelor tipuri de aplicatii:a) aprecierea masurii in care sunt atinse obiectivele energetice reglementare existente (ex. indici de proiectare);b) compararea performantelor energetice pentru diverse variante de proiectare, pentru o cladire data;c) propunerea unui nivel standard, privind performanta energetica a cladirilor existente (indici de evaluare);d) evaluarea efectului implementarii unor masuri de conservare a energie la cladirea existenta, prin posibilitatea calcularii consumurilor in variantele "cu" si "fara" masuri de conservare;e) predictia necesarului de resurse energetice la nivel regional, national sau international, prin calculul energiei consumate de cladiri reprezentative din fondul construit existent. II.2.4.3 Continut general Metoda include calculul urmatoarelor marimi definitorii pentru performanta energetica a cladirilor climatizate:– fluxul de caldura prin transmisie si pentru ventilarea cladirii, atunci cand aceasta este racita la o temperatura interioara constanta;– contributia surselor interne de caldura si a aporturilor solare la bilantul termic al cladirii considerate;– necesarul anual de energie pentru racire, pentru mentinerea unei temperaturi interioare prescrise in cladire/zona - (la nivelul cladirii);– consumul anual de energie al sistemelor de racire utilizate - (la nivelul surselor);– consumul auxiliar anual de energie pentru racire si ventilare. Cladirea poate avea mai multe zone termice, cu temperaturi interioare prescrise diferite si poate avea sisteme de racire cu functionare intermitenta. II.2.4.3.1 Principalele date de intrare Principalele date de intrare necesare pentru efectuarea calculelor sunt:– caracteristicile elementelor de anvelopa si ale sistemelor de ventilare;– sursele interne de caldura si umiditate,– climatul exterior;– descrierea cladirii si a elementelor sale, a sistemelor de incalzire/racire si scenariului lor de utilizare;– date privind sistemele de incalzire, racire, apa calda de consum, ventilare si iluminat: ● partitionarea cladirii in zone de calcul determinate de parametrii de confort diferti si/sau scenarii de functionare diferite; ● pierderi de energie la sursele de racire sau pe traseul de distributie al agentului termic pana la consumatori si eventuale recuperari ale acestei energii prin utilizarea recuperarii caldurii, surselor regenerabile sau degajarilor interioare; ● debitul de aer si temperatura aerului refulat (introdus) pe cale mecanica (fiind in prealabil preincalzit sau/si preracit); ● elementele de comanda si control utilizate pentru mentinerea parametrilor de confort la valorile prescrise, de proiectare. II.2.4.3.2 Principalele date de iesire Principalele date de iesire (rezultate) ale metodei de calcul sunt:– necesarul de energie lunar si anual pentru racirea cladirilor;– consumul de energie lunar si anual pentru racirea cladirilor;– durata sezonului de racire;– consumul de energie auxiliar pentru racire si ventilare. II.2.4.3.3 Datele de iesire aditionale Acestea sunt:– valori lunare pentru principalele elemente ce intervin in bilanturile de energie: transmisie, ventilare, surse interne, aporturi solare;– contributia surselor de energie regenerabile;– pierderile din sistem (pe partea de incalzire, racire, apa calda, ventilare si iluminat) si eventualele recuperari ale acestora. II.2.4.3.4 Descrierea procedurii de calcul Necesarul de energie pentru racire va fi calculat pe baza bilantului termic efectuat pentru intreaga cladire sau pentru fiecare zona a cladirii. Aceste valori constituie date de intrare pentru bilantul de energie la nivelul sistemului de racire. Structura procedurii de calcul este descrisa in cele ce urmeaza. Detalierea procedurii de calcul este prezentata in diferitele subcapitole mentionate in continuare:– Definirea conturului tuturor spatiilor conditionate (racite) si a celor neconditionate, conform § 2.4.4.1,– Definirea partitionarii cladirii in mai multe zone; daca acest fapt este necesar, se va proceda conform § 2.4.4.2,– Calculul, pentru fiecare perioada si zona a cladirii, a energiei necesare pentru racire Q(R), conform § 2.4.5 precum si a duratei sezonului de racire, conform § 2.4.6, utilizand informatiile prezentate in § 2.4.7 - 2.4.12,– Combinarea rezultatelor obtinute in diverse perioade si pentru zone deservite de acelasi sistem si calculul consumului de energie pentru racire tinand cont de energia disipata, se face conform recomandarilor de la § 2.4.13.– Combinarea rezultatelor pentru diferite zone cu diferite sisteme se face de asemenea conform § 2.4.13. Calculul poate fi realizat in doua etape, daca exista interactiuni semnificative intre zonele termice sau intre sisteme si bilantul energetic al cladirii (de exemplu caldura disipata de sisteme influenteaza bilantul de energie al cladirii). De asemenea, pentru situatii deosebite, calculul necesarului de energie pentru racire se poate efectua in doua sau trei etape succesive: de exemplu, in prima etapa, se realizeaza calculul necesarului de energie, fara sa se ia in considerare ventilarea nocturna sau ventilarea care se realizeaza in afara perioadei de ocupare, iar in a doua si in a treia etapa, se pot integra efectele acestor tipuri de ventilare (daca ele exista), tinand cont de rezultatele obtinute in prima etapa. Bilantul de energie la nivelul cladirii include urmatorii termeni (numai caldura sensibila):– transferul de caldura prin transmisie, dintre spatiul climatizat si mediul exterior, datorat diferentelor de temperatura,– transferul de caldura pentru incalzirea/racirea aerului de ventilare introdus mecanic sau natural, datorat diferentelor de temperatura dintre spatiul climatizat si aerul introdus,– transferul de caldura prin transmisie si ventilare dintre zonele adiacente, datorat diferentelor de temperatura dintre zona climatizata si spatiile adiacente,– sursele interioare de caldura (inclusiv cele negative, care absorb caldura),– sursele de caldura solare, directe (radiatie solara patrunsa prin ferestre) sau indirecte (radiatie solara absorbita in elementele opace de inchidere ale cladirii),– caldura acumulata sau cedata in masa cladirii,– energia necesara pentru racirea cladirii sau a unei zone a acesteia; sistemul de racire extrage caldura pentru a micsora temperatura interioara sub un nivel maxim prescris. Metoda de calcul prezentata este o metoda cvasi-stationara. Efectul inertiei termice a cladirii in cazul racirii intermitente sau a opririi sistemului de racire va fi luat in calcul prin introducerea unei ajustari a temperaturii interioare sau a unei corectii aplicate necesarului de frig calculat pentru cazul racirii continue a cladirii. Folosirea unui "factor de utilizare a caldurii" transferate prin transmisie si prin ventilare permite luarea in considerare a faptului ca numai o parte din aceasta caldura diminueaza necesarul de frig. Partea neutilizata a acestui transfer de caldura are loc in perioade in care climatizarea nu functioneaza (de exemplu noaptea). Bilantul nu ia in considerare parte neutilizata a transferului de caldura, care se considera ca este contrabalansat de nerespectarea perfecta a temperaturii prescrise la interior. Perioada de calcul utilizata de metoda prezentata este de o luna. Calculele lunare ofera rezultate corecte la nivel anual, insa rezultatele obtinute pentru lunile de inceput si sfarsit ale perioadei de racire pot avea erori relative importante. Necesarul de energie al cladirii pentru racire este asigurat prin furnizarea de energie de catre sisteme de racire adecvate. Energia consumata la nivelul sistemului, rezulta din bilantul de energie pentru racire care include urmatorii factori:– necesarul de energie pentru racirea cladirii sau zonei;– energia furnizata de sistemele ce utilizeaza energie regenerabila;– pierderile de energie care au loc la generare, stocare, distributie si emisie in sistemele de racire;– energia introdusa in sistemele de racire;– ca un caz particular, energia primara produsa de aceste sisteme de racire (de exemplu energie electrica ce rezulta dintr-un sistem de co sau trigenerare). Bilantul de energie al fiecarui sistem cuprinde de asemenea si energia recuperata in sistem de la diverse surse si la diferite nivele. In diagrama din fig. 2.4 este reprezentat un bilant global de energie pentru cladire si sisteme (relativ simplificat, deoarece nu cuprinde toate recuperarile de energie, sursele regenerabile si o eventuala productie de energie prin cogenerare). La nivelul sistemului, s-a considerat echipamentul de generare termodinamica a frigului GTF. Acest echipament absorbe caldura din cladire, cu consum de energie primara introduse in sistem. Fig. 2.4 Diagrama energetica pentru racire in cladiri climatizate: Notatii: Q(surse,R) - caldura totala patrunsa in incapere, provenita de la sursele de caldura, exterioare si interioare, in situatia racirii incaperilor, Q(s) - caldura provenita de la soare, Q(mt) - caldura degajata de sursele interioare; Q(Ti) - caldura totala schimbata de cladire cu exteriorul, prin transfer (poate avea si sens invers, in functie de temperatura interioara si exterioara), Q(rec,cl) - caldura evacuata la nivelul cladirii (de exemplu prin ventilare nocturna; din punct de vedere al racirii se poate considera o recuperare a energiei, deoarece micsoreaza sarcina de racire), Q(R) - energia necesara pentru racirea cladirii; Q(RsistCTA) - energia necesara pentru racire, la nivelul centralei de tratare a aerului; Q(RsistF) - energia necesara pentru racire la nivelul generatorului de frig (sursei de frig); Q(neconvCTA) - energie neconventionala utilizata pentru racire, la nivelul centralei de tratare a aerului CTA; Q(pierd aer) - energia consumata pentru tratarea pierderilor de aer prin neetanseitatile conductelor si datorita incalzirii aerului rece vehiculat in sistem; Q(pierd ar) - energia consumata datorita incalzirii apei in retelele de apa rece, la transport, distributie etc, datorita caldurii care patrunde in sistem; Q(pierdGTF) - pierderi in sistemul de generare a frigului, Q(aux) - energie primara consumata pentru echipamente auxiliare (pompe, ventilatoare), care include energia suplimentara datorita pierderilor de aer din sistem, prin neetanseitatile conductelor.II.2.4.4. Definirea conturului cladirii si a zonelor de calcul Pentru o abordare corecta a calculului energetic, trebuie definit de la inceput conturul cladirii. De asemenea, in caz de necesitate, se delimiteaza zonele interioare de calcul, caracterizate prin temperatura prescrisa diferita si/sau de scenarii diferite de utilizare; in acest caz bilantul termic trebuie efectuat la nivelul fiecarei zone. Prin urmare, pentru calcul pot apare urmatoarele situatii:– intreaga cladire poate fi modelata ca o singura zona,– cladirea poate fi divizata in mai multe zone interioare (calcul multi-zonal), tinand cont de cuplajul termic dintre zone,– cladirea poate fi divizata in mai multe zone interioare (calcul multi-zona), fara a tine cont de cuplajul termic dintre zone. II.2.4.4.1 Limitele cladirii Limitele cladirii cuprind toate elementele componente ale anvelopei ce separa spatiul racit sau incalzit (conditionat) de mediul exterior (aer, apa, sol), de alte zone climatizate sau de zonele adiacente neclimatizate. Aria pardoselii A(p) corespunde pardoselii utile. Aria se va calcula utilizand dimensiunile interioare ale incaperii. (Pentru detalii vezi partea I a Metodologiei). II.2.4.4.2 Definirea zonelor temiice ale cladirii Din punct de vedere termic, cladirea poate fi considerata:– ca o singura zona termica sau:– cladirea poate fi divizata in mai multe zone interioare, tinand cont de cuplajul termic dintre zone,– cladirea poate fi divizata in mai multe zone interioare, fara a tine cont de cuplajul termic dintre zone. Partitionarea cladirii in "zone termice" este necesara in cazul urmatoarelor situatii:a) spatiile sunt racite pe cale mecanica si temperaturile prescrise pentru racire difera cu mai mult de 4 K;b) exista mai multe sisteme de incalzire/racire ce functioneaza simultan si acopera arii diferite in interiorul cladirii climatizate,c) Exista mai multe sisteme de ventilare ce deservesc diferite zone ale cladirii climatizate; daca exista un sistem de ventilare ce deserveste mai mult de 80% din volumul cladirii (zonei), celelalte spatii se considera deservite de acelasi sistem, considerat ca "sistem principal",d) Debitele de ventilare a spatiilor climatizate, raportate la 1 mp de pardoseala utila, difera intre ele cu mai mult de 4 ori. Aceasta conditie nu este aplicabila atunci cand usile de separare dintre spatiile ventilate sunt supuse unor deschideri frecvente sau cand mai mult de 80% din aria pardoselii are aceeasi rata de ventilare (numar de schimburi orare). Fiecare zona termica interioara poate fi caracterizata de parametri diferiti (temperatura) sau scenarii diferite de temperatura pe durata unei zile. In cazul definirii mai multor zone, bilantul termic se efectueaza separat pentru fiecare zona in parte. Spatiile neclimatizate de dimensiuni reduse pot fi incluse in cadrul unui spatiu mare climatizat dar in acest caz trebuie privite si ele ca spatii climatizate. Decizia cu privire la luarea in considerare sau nu a cuplajului termic dintre zone depinde de scopul calculului si de complexitatea cladirii si a sistemelor sale. Daca o cladire este divizata in mai multe zone, fara cuplaj termic intre zone, calculul se face utilizand procedura monozona pentru fiecare zona in parte si presupunand frontiere adiabatice intre zonele adiacente. Daca nici una dintre cele doua proceduri mai sus enuntate ("monozona", respectiv "multizona fara cuplaj termic intre zone") nu poate fi aplicata, se recurge la procedura de calcul multizona cu cuplaj termic intre zone. II.2.4.4.2.1 Calculul monozona Daca se aplica ipoteza de calcul a cladirii formate dintr-o singura zona, iar zona respectiva cuprinde spatii cu temperaturi prescrise diferite (cu diferente mai mici de 4K), temperatura interioara in perioada de racire se scrie ca o medie ponderata dintre temperaturile interioare din aceleasi zone θ(j) cu suprafetele pardoselilor zonelor j[A(p,j)]: Σ A(p,j)θ(i,j) j θ = --------------- (2.26) Σ A(p,j) j in care: θ(i,j) - temperatura prescrisa a spatiului j in perioada de racire, [°C]; A(p,j) - aria pardoselii utile a spatiului j, [mp]; Daca se aplica procedura de calcul monozona iar zona respectiva cuprinde spatii cu utilizari diferite (relativ la surse de caldura interioare, ore de iluminat, de ventilare, debite de ventilare etc.) se va utiliza ca valoare a temperaturii zonei, o medie ponderata cu parametrii stabiliti in functie de utilizare, de acelasi tip cu media ponderata a temperaturilor. II.2.4.4.2.2 Calculul multizona, fara cuplaj termic dintre zone Pentru calculul multizona fara cuplaj termic intre zone, orice transfer termic prin transmisie sau prin transport de aer dintre zone nu este luat in considerare. Din acest motiv, calculul multizona fara cuplaj termic reprezinta o procedura de aplicare succesiva a calculului monozona. Cu toate acestea, conditiile la limita si initiale pot fi cuplate, de exemplu, pentru cazul zonelor deservite de acelasi sistem de racire sau care au aceleasi surse interioare de caldura. Pentru zonele deservite de acelasi sistem de racire, energia necesara este egala cu suma energiilor necesare calculate pentru fiecare zona in parte (conform § 2.4.13). Pentru zonele care nu sunt deservite de acelasi sistem de racire, energia consumata este egala cu suma energiilor consumate (utilizate) calculate pentru fiecare zona a cladirii in parte (conform § 2.4.13). II.2.4.4.2.3 Calculul multizona, considerand cuplajul termic dintre zone Pentru calculul multizona care considera cuplajul termic dintre zone, este luat in considerare orice transfer termic prin transmisie sau prin transport de aer interzone. Procedura de calcul pentru acest caz este detaliata in Anexa II.2.B. II.2.4.5 Necesarul de energie pentru racire II.2.4.5.1 Procedura de calcul Aceasta procedura este utilizata pentru a obtine necesarul de energie pentru racire pentru intreaga cladire sau pentru o zona a acesteia, conform urmatoarelor etape de calcul:a) calculul transferului de caldura prin transmisie, conform § 2.4.7;b) calculul transferului de caldura prin ventilare, conform § 2.4.8;c) calculul aporturilor de caldura de la sursele interioare, conform § 2.4.9;d) calculul aporturilor solare, conform § 2.4.10e) calculul parametrilor dinamici, conform § 2.4.11f) calculul necesarului total de energie pentru racire Q(R) conform § 2.4.12. II.2.4.5.2. Relatii generale de calcul Pentru fiecare zona a cladirii, necesarul de energie pentru racire, pentru fiecare luna de calcul se calculeaza conform relatiei: Q(R) = Q(surse,R) - Eta(R)Q(Tr,R) pentru situatia Q(R) > 0, (2.27) in care: Q(R) - energia necesara pentru racirea cladirii, [MJ]; Q(Tr,R) - energia totala transferata intre cladire si mediul exterior, in situatia racirii cladirilor, [MJ]; Q(surse,R) - energia totala furnizata de sursele de caldura, in situatia racirii cladirii, [MJ]; Eta(R) - factorul de utilizare a pierderilor de caldura, in situatia racirii; cf § 2.4.11 Observatie - Pentru simplificarea scrierii, in cele ce urmeaza nu se va mai utiliza indicele "R", caracteristic situatiei de racire, toate evaluarile fiind facute pentru aceasta situatie. Transferul de caldura total dintre cladire si mediul adiacent neclimatizat se scrie: Q(Tr) = Q(T) + Q(V) (2.28) in care, pentru fiecare zona si pentru fiecare perioada de calcul: Q(Tr) - caldura totala transferata, [MJ]; Q(T) - caldura transferata prin transmisie, v, § 2.4.7, [MJ]; Q(V) - caldura transferata prin aerul de ventilare, v. § 2.4.8, [MJ]; In functie de diferentele de temperatura cu care se calculeaza termenii Q(T) si Q(v) si de coeficientii de transfer, (relatiile 2.30 si 2.33), termenul Q(Tr) poate fi negativ (caldura extrasa din cladire) sau pozitiv (caldura care patrunde in cladire) - vezi fig. 2.4. Caldura totala de la sursele interioare, Q(surse): Q(surse) = Q(int) + Q(s) (2.29) in care: Q(int) - caldura degajata de sursele interioare, [MJ]; Q(s) - caldura provenita de la soare, [MJ]. Sistemele de incalzire/racire constituie ele insele surse interioare de caldura, uneori negative (care absorb caldura). Deoarece caldura datorata acestor surse, depinde de necesarul de energie al cladirii, trebuie sa se faca un calcul in doua etape: initial se evalueaza necesarul de energie al cladirii fara aceste surse si dupa aceea se include si energia care provine de la aceste surse.II.2.4.6. Durata sezonului de racire Pentru aceasta metoda de calcul, durata sezonului de racire se determina prin numararea zilelor pentru care energia necesara pentru racire este mai mare ca zero; pentru lunile caracterizate de un raport "pierderi/surse interne" ridicat, se aplica un factor de corectie < 1. Metoda este similara celei expuse la § 1.5.11.2 pentru calculul duratei sezonului de incalzire. Durata sezonului de racire poate fi redusa prin aplicarea unor tehnici care conduc la economii de energie pentru racire (de exemplu, prin utilizarea ventilarii nocturne); in aceste situatii este necesara evaluarea perioadelor de functionare ale eventualelor sisteme auxiliare, pastrand pentru calculul necesarului de energie, doar perioada de timp in care functioneaza sistemul de racire de baza.II.2.4.7. Transferul de caldura prin transmisie (conductie) II.2.4.7.1. Calculul energiei disipate de cladire prin transmisie Fluxul de caldura total prin transmisie este calculat pentru fiecare luna a anului si pentru fiecare cladire/zona, cu relatia: Q(T) = Σ(k) {H(T,k . [θ(i) - θ(e,k)]} . t (2.30) in care: H(T,k) - coeficientul de transfer de caldura prin transmisie, al elementului k, catre spatiul sau zona de temperatura θ(e,k), [W/K]; θ(i) - temperatura interioara a cladirii sau a zonei, cf § 2.4.12, θ(e,k) - temperatura spatiului, a mediului exterior sau a zonei adiacente elementului k, t - durata de calcul, determinate conform Anexei II.2.A, [Ms]. II.2.4.7.2. Coeficientii de transfer temiic prin transmisie Valorile coeficientilor de transfer de caldura prin transmisie, H(T,k) ai elementelor k, se stabilesc conform partii I a Metodologiei, in continuare se fac numai cateva precizari importante. Pentru fereastre, raportul dintre aria tamplariei si aria vitrata trebuie determinata de asemenea conform partii I a Metodologiei. Ca o simplificare, se admite utilizarea aceluiasi raport pentru toate ferestrele cladirii, de regula 0,3 sau 0,2, valori ce conduc in cazul racirii, la o valoare mai mica a coeficientului global de transfer termic prin fereastra U(F). Transferul de caldura prin transmisie cuprinde atat transferul prin suprafetele corespunzatoare elementelor ce delimiteaza zonele de temperaturi diferite, cat si cel datorat puntilor termice punctuale sau liniare. In cazul unor proprietati termofizice diferite ale elementelor de constructie pentru situatiile de incalzire si racire, trebuie considerate valori diferite ale coeficientilor de transmisie pentru fiecare mod in parte. Acest lucru apare evident in special in cazul ferestrelor cu jaluzele (sau alte elemente de umbrire) reglabile pe pozitii de iarna sau de vara, in cazul transferului prin sol sau catre spatii puternic vitrate. In cazul transferului de caldura prin sol, se face o diferentiere intre coeficientul de transfer prin transmisie aferent situatiei de iarna si cel corespunzator situatiei de vara, intrucat acesti coeficienti includ atat efectele de regim stationar (caracteristice transferului perimetral) cat si pe cele periodice (caracteristice transferului prin suprafata). In calculul coeficientului de transfer termic catre o zona adiacenta neclimatizata, se utilizeaza un factor de reducere b subunitar, pentru a tine cont de diferenta de temperatura mai redusa in realitate fata de cazul in care transferul are loc direct catre mediul exterior. Valoarea temperaturii θ(e,k) se stabileste in functie de urmatoarele situatii:– Transfer de caldura spre inediul exterior : in acest caz θ(e,k) este egala cu temperatura mediului exterior, determinata conform anexei II.2.A.– Transfer de caldura catre o zona adiacenta climatizata: temperatura θ(e,k) este egala in acest caz cu valoarea prescrisa a temperaturii din zona climatizata.– Transfer de caldura catre o zona adiacenta neclimatizata: temperatura θ(e,k) este egala cu temperatura mediului exterior, determinata conform anexei II.2.A;– Transfer de caldura catre spatii adiacente foarte vitrate (tip sera): in acest caz, trebuie urmata aceeasi procedura ca in cazul spatiilor adiacente neclimatizate. Efectul radiatiei solare asupra temperaturii ce se stabileste in interiorul spatiilor foarte vitrate este luat in considerare ca parte din calculul referitor la aporturile solare, dezvoltat in cadrul capitolului 2.4.10.– Pentru calculul cu zone cuplate termic, transferul de caldura catre spatiile adiacente climatizate tine cont de o temperatura θ(e,k) egala cu temperatura spatiului(ilor) adiacente, conform anexei II.2.B;– Pentru calculul cu zone necuplate termic, transferul de caldura catre alte zone climatizate nu se ia in considerare;– Transferul de caldura catre sol: in acest caz, temperatura θ(e,k) este egala cu temperatura mediului exterior, determinata conform anexei II.2.A.– Transfer de caldura catre cladirile adiacente: temperatura θ(e,k) reprezinta temperatura cladirii adiacente, bazata pe valori care corespund structurii si utilizarii acesteia din urma. II.2.4.7.3. Efectul protectiei nocturne Efectul radiatiei nocturne trebuie luat in considerare mai ales in cazul ferestrelor protejate prin dispozitive exterioare (obloane sau jaluzele). Pentru aceasta, se introduce un factor adimensional stabilit in functie de caldura acumulata in fereastra, care la randul sau, depinde de modul de utilizare a dispozitivelor de protectie: U(F,cor) = U(F+p) * f(p) + U(F)[1 - f(p)] (2.31) in care: U(F,cor): coeficientul global de transfer termic corectat pentru ansamblul fereastra-protectie [W/mpK]; U(F) coeficientul global de transfer termic pentru fereastra neprotejata, [W/mpK]; U(F+p) coeficientul global de transfer termic pentru fereastra + protectie, [W/mpK]; f(p) factor adimensional functie de caldura acumulata in fereastra si de temperatura interioara prescrisa. Coeficientul global U(F+p) corespunde perioadei de la apusul Soarelui pana la ora 7 dimineata pentru toate zilele in care temperatura exterioara medie zilnica este mai mica de 10°C, iar coeficientul global al ferestrei, considerate neprotejata, este U(F) la toate orele. Scenariile (orarele) de inchidere a jaluzelelor sunt in general diferite de la o regiune la alta si pot fi diferite de asemenea in functie de tipul de utilizare a cladirii. II.2.4.7.4. Situatii speciale Sunt necesare metode particulare pentru a calcula influenta urmatoarelor elemente de constructie speciale:– Pereti solari ventilati;– Alte elemente ventilate ale anvelopei;– Surse interioare de joasa temperatura. Daca o sursa interioara de caldura cu potential important, are o temperatura apropiata de temperatura interioara, cantitatea de caldura transferata aerului interior este puternic dependenta de diferenta de temperatura dintre temperatura sursei si cea a aerului ambiant; in acest caz, sursa nu trebuie modelata ca orice sursa interioara, ci trebuie reprezentata in cadrul transferului de caldura prin transmisie. Temperatura θ(e,k) reprezinta in acest caz temperatura sursei, iar valoarea coeficientului de transmisie H(t,k) al elementului este egala cu produsul dintre suprafata expusa [mp] si coeficientul de transfer termic U [W/mpK].II.2.4.8. Transferul de caldura prin ventilare II.2.4.8.1. Calculul energiei disipate de cladire prin ventilare Energia disipata de cladire prin ventilare, se calculeaza in fiecare zona conform relatiei: Q(v) = Σ(k) {H(V,k)[θ(i) - θ(intr,k)]} . t (2.32) in care: Q(v) energia totala transferata de zona z, prin ventilare, in MJ; H(V,k) coeficientul de transfer prin ventilare datorat aerului refulat in zona z, prin elementul k, [W/K]; θ(intr,k) temperatura de introducere (refulare), [K]; θ(i) temperatura interioara a cladirii (zonei) conform § 2.4.12, [K]; t durata de calcul, determinata conform Anexei II.2.A, [Ms]. Observatie - Q(v) se va introduce cu semnul rezultat din calcul. Valoarea negativa a fluxului Q(v) indica un aport de caldura prin aerul de ventilare. II.2.4.8.2. Coeficientii de transfer termic prin ventilare Valorile coeficientului de transfer pentru ventilare H(V,k) corespunzator elementului k traversat de debitul volumic de aer . V(V,k)sunt date in § 2.6, in functie de valorile temperaturii de introducere θ(intr,k) ale acestui debit, pentru una din urmatoarele situatii:– ventilare naturala inclusiv infiltratii de aer din exterior - in acest caz θ(intr,k) este egala cu temperatura aerului exterior θ(c) conform Anexei A;– ventilare naturala ce include infiltratii de aer din incaperile adiacente neconditionate sau din poduri, mansarde sau alte spatii inchise insorite (sere) - in acest caz, θ(intr,k) este egala cu temperatura echivalenta a spatiilor adiacente, conform Anexei A;– pentru calculul zonelor cuplate, ventilarea include infiltratia de la zonele adiacente - θ(intr,k) este egala cu temperatura acestor zone, conform Anexei B;– ventilare provenita de la un sistem de ventilare mecanica - caz in care θ(intr,k) este egala cu temperatura de introducere a aerului ce intra prin acest tip de sistem, determinata conform § 2.6. Pentru sisteme ce utilizeaza recuperatoare de caldura, conditiile sunt precizate in continuare. In cazul in care debitul de aer volumic . V(V,k) este cunoscut (data de intrare), coeficientul de transfer de caldura prinventilare H(V,k) poate fi calculat pentru fiecare zona a cladirii si pentrufiecare luna de calcul, conform relatiei: . H(V,k) = rho(a)c(a)V(V,k) (2.33) in care: . V(V,k) debitul volumic aferent elementului aeraulic k, [mc/s], conform§ 2.6; rho(a)c(a) capacitatea calorica a aerului refulat poate fi considerata cuvaloarea de 1200 J/mcK II.2.4.8.3. Situatii speciale In cazul unor proprietati diferite ale aerului in functie de sezon sau de tipul de sistem utilizat si scenariul sezonier sau zilnic de functionare (de ex. "vara/iama", "ventilare de zi/de noapte", "cu recuperarea caldurii/fara recuperarea caldurii"), trebuie considerate valori diferite pentru temperatura de refulare θ(intr,k) si pentru capacitatea calorica a aerului refulat, conform starii aerului refulat. II.2.4.8.3.1. Cazul utilizarii recuperatoarelor de caldura Intrucat prezenta unei unitati de recuperare a caldurii reprezinta un element important in bilantul de caldura al cladirii sau zonei (influenteaza utilizarea aporturilor de la surselor interioare, supraincalzirea zonei etc.), efectul utilizarii recuperarii caldurii asupra temperaturii aerului introdus trebuie luat in considerare in mod particular in calculul necesarului de energie pentru racire. Recuperarea caldurii din aerul evacuat se ia in considerare prin reducerea debitului de aer real, proportional cu eficienta recuperatorului sau inlocuind temperatura exterioara cu temperatura aerului introdus, obtinuta ca functie de temperatura zonei si de eficienta recuperatorului. Pentru a determina datele de intrare in situatia recuperarii caldurii, trebuie tinut cont de urmatoarele aspecte:– valorile coeficientului de transfer termic pentru ventilare H(V,k) sau ale debitului de aer volumic refulat . V(V,k), ale temperaturii aerului introdus si energia aditionala utilizata in sistem (aferenta puterii ventilatoarelor, dezghetului etc.) trebuie sa se foloseasca aceleasi date climatice utilizate pentru toate calculele din aceasta metoda, conform celor specificate in Anexa II.2.A;– daca unitatea de recuperare a caldurii nu are un bypass actionat in functie de temperatura interioara sau in functie de sezon, acest lucru trebuie luat in considerare permanent prin calculul efectiv al temperaturii de introducere θ(intr,k) rezultata de trecerea aerului exterior prin recuperator;– daca unitatea de recuperare a caldurii este oprita sau by-passata pentru a reduce riscul de inghet al aerului in recuperator, modelul de calcul trebuie sa tina cont de acest lucru; de asemenea, in masura posibilitatilor, trebuie sa se ia in considerare si eventualele surse de caldura din aerul exterior ce pot modifica temperatura aerului ce intra in recuperator si implicit, cea de de iesire din aparat θ(intr,k). II.2.4.8.3.2. Cazul ventilarii nocturne Efectul ventilarii nocturne poate fi evaluat astfel:– debitul volumic mediu suplimentar si factorii de corectie ce tin cont de diferenta de temperatura, de efectele dinamice si de eficienta sistemului, se calculeaza conform relatiei: . . Delta V(V,k) = c(temp)c(din)c(efic)V(V,extra,k) (2.34) in care: . DeltaV(V,k) termen de debit suplimentar datorat ventilarii nocturne, inmc/s; c(temp) coeficient adimensional ce tine cont de temperatura nocturna inraport cu temperatura medie pe 24 de ore; in lipsa unor valori bine precizate,se poate lua c(temp) = 1; c(din) coeficient adimensional ce tine cont de inertia constructiei; inlipsa unor valori bine precizate, se poate lua c(din) = 1; c(efic) coeficient adimensional ce tine cont de eficienta sistemului deventilare nocturna; in lipsa unor valori bine precizate, se poatelua c(efic)= 1; . V(V,extra,k) debitul suplimentar datorat ventilarii nocturne, in mc/s; - in timpul perioadei de racire, trebuie precizate ca date suplimentare deintrare, scenariile de functionare "zilnic" si "saptamanal" ale sistemului deventilare nocturn, ca si debitul volumic de aer suplimentar. Acest debit suplimentar poate fi calculat in functie de tipul cladirii,climat, expunere la vant, utilizare etc. Debitul de aer noctum suplimentar . V(V,extra,k) trebuie insumat la debitul diurn . V(V,k) pe perioada de noapte, adica intre orele 23 pm si 7 am, pentru toate zilelecorespunzatoare perioadei de racire. Sunt posibile scenarii diferite de functionare in raport cu cel prezentat. Ele pot diferi functie de ziua saptamanii, de zilele de weekend si de tipul de utilizare al cladirii. Un exemplu in acest sens este redat in Anexa II.2.D II.2.4.8.3.3. Alte situatii speciale Sunt necesare metode de calcul speciale atunci cand sunt intalnite urmatoarele situatii:– pereti solari ventilati;– alte elemente de anvelopa cu strat de aer ventilat;– pompe de caldura ce utilizeaza aerul evacuat ca sursa termica; daca debitul de aer necesar functionarii corecte a pompei de caldura este mai mare ca debitul ce ar fi trebuit introdus in calcul ca data de intrare, trebuie utilizata valoarea maxima dintre cele doua debite.II.2.4.9. Degajari de caldura de la surse interioare II.2.4.9.1. Calculul energiei disipate de sursele interioare de caldura Sursele de caldura interioare, inclusiv cele cu contributii negative la bilantul termic, constau din orice tip de caldura degajata la interiorul spatiului conditionat, (altele decat caldura introdusa controlat pentru incalzirea si racirea acestui spatiu sau cea utilizata pentru prepararea apei calde de consum). Aceste surse de caldura includ:– caldura metabolica degajata de ocupantii spatiului;– caldura degajata de aparate electrice aflate in incapere si de corpurile de iluminat;– caldura degajata sau absorbita datorita curgerii apei calde si reci prin instalatiile ce strabat incaperea, inclusiv cele de canalizare;– caldura disipata sau absorbita de instalatiile de ventilare, incalzire sau racire, in afara celei introduse controlat pentru climatizarea spatiului respectiv;– caldura ce rezulta (sau care este absorbita) din procesele tehnologice desfasurate in incapere sau din prepararea hranei. Energia totala disipata de sursele de caldura, in situatia racirii cladirii, intr-o zona a acesteia, Q(surse,R) se calculeaza cu relatia: (Pentru simplificarea scrierii, in cele ce urmeaza, nu se va mai folosi indicele "R" corespunzator racirii) Q(surse) = Σ Q(surse,k) + Σ [1 - b(l)] * Q(surse,nc,l) (2.35) k l in care: Q(surse,k) = Φ(surse,med,k) t Q(surse,nc,l) = Φ(surse,med,nc,l) t unde: Q(surse) - energia furnizata de sursele interioare de caldura in timpul lunii considerate, [MJ]; Q(surse,k) - energia furnizata de sursa k in spatiul climatizat, in timpul sezonului sau lunii considerate, [MJ]; Q(surse,nc,l) - energia furnizata de sursa interioara l dintr-un spatiu adiacent neclimatizat, in timpul sezonului sau lunii considerate, [MJ]; b(l) - factor de reducere al efectului sursei interioare l din spatiul adiacent neclimatizat; Φ(surse,med,k) - fluxul de caldura mediu degajat de sursa interioara k, obtinut pe baza datelor definite la § 2.4.9.2, [W]; Φ(surse,med,nc,l) - fluxul de caldura mediu degajat de sursa interioara l, aflata in spatiul adiacent neclimatizat, obtinut pe baza datelor definite in § 2.4.9.2, [W]; t - durata perioadei de calcul (luna sau sezon), conform Anexei II.2.A, [Ms]; Un spatiu adiacent neclimatizat reprezinta un spatiu neclimatizat aflat in afara conturului ce delimiteaza spatiul pentru care se calculeaza necesarul de energie pentru racire. In cazul unui spatiu neclimatizat adiacent mai multor zone climatizate, valoarea fluxului de caldura Φ(surse,med,nc,l) cedat spatiului climatizat datorita sursei l, trebuie divizata pentru fiecare zona climatizata in parte. II.2.4.9.2. Fluxul de caldura mediu degajat de sursele interioare Pentru calcularea degajarilor de caldura de la sursele interioare, se fac urmatoarele precizari:– o parte din caldura degajata de sursele interioare, poate fi recuperata fie in cladire, fie chiar in sistemul care se calculeaza, fie in alt sistem; in cele ce urmeaza se considera numai caldura recuperata in cladire;– pentru simplificare, cantitatile mici de caldura disipate in sistem si recuperate in cladire pot fi ignorate in calculul necesarului de energie pentru racire, putand fi evaluate in cadrul calculului performantei energetice globale a sistemului, prin introducerea unor factori de corectie;– o sursa rece, ce contribuie la eliminarea unei cantitati de caldura din zona de calcul trebuie tratata ca o sursa obisnuita, dar de semn opus (negativa);– daca o sursa calda de marime importanta are o temperatura apropiata de cea a mediului ambiant interior, fluxul de caldura degajat depinde in mod esential de diferenta de temperatura dintre sursa si mediu; in acest caz, acest flux va fi luat in considerare ca transfer de caldura prin transmisie, (cf. § 2.4.7.4.) Cu aceste observatii, fluxul total de caldura datorat surselor interioare se scrie: Φ(surse) = Φ(oc) + Φ(ap,e) + Φ(il) + Φ(acm+c) + Φ(i,r,V) + Φ(proc) (2.36) in care: Φ(surse) - fluxul de caldura total datorat surselor interioare, cedat incaperii climatizate, [W]; Φ(oc) - fluxul de caldura cedat de ocupanti, cf. § 2.4.9.2.1., [W]; Φ(ap,e) - fluxul de caldura cedat de aparatura electrica, cf. § 2.4.9.2.1., [W]; Φ(il) - fluxul de caldura cedat de iluminat, cf. § 2.4.9.2.2., [W]; Φ(acm+c) - fluxul de caldura cedat de instalatiile de apa calda menajera si canalizare, cf. § 2.4.9.2.3 si cap. 3, [W]; Φ(I,R,V) - fluxul de caldura cedat de instalatiile de incalzire, racire si ventilare, cf. § 2.4.9.2.4., [W]; Φ(proc) - fluxul de caldura cedat de procese tehnologice si prepararea hranei, cf. § 2.4.9.2.5., [W]; II.2.4.9.2.1. Caldura metabolica degajata de ocupanti si caldura de la aparatura electrica Valorile orare si saptamanale ale fluxului de caldura cedat de ocupanti si de aparatura electrica aflata in incapere trebuie determinate in functie de tipul si gradul de ocupare al cladirii, de modul de utilizare a cladirii, si de scopul calculului. In absenta altor valori, pot fi utilizate datele din Anexa II.2.D, in care exista informatii detaliate pentru cladiri rezidentiale si din domeniul tertiar, cat si valori globale pentru un anumit numar de utilizari ale cladirilor. II.2.4.9.2.2. Caldura degajata de la iluminatul artificial Valoarea fluxului de caldura degajat de la iluminat Φ(il) este suma dintre:– fluxul de caldura cedat de corpurile de iluminat si– fluxul de caldura degajat de alte aparate de iluminat prezente in incapere si care nu fac parte din prima categorie: corpuri de iluminat decorative, iluminat de siguranta, lampi speciale, ingropate etc. Pentru toate aceste dispozitive, trebuie utilizate valorile existente in documentatia de specialitate, in functie de utilizarea cladirii si scopul calculului. Observatie: Fluxul de caldura nu cuprinde caldura evacuata direct prin sistemul de ventilare utilizat pentru evacuarea caldurii de la corpurile de iluminat (daca este utilizat un astfel de sistem). II.2.4.9.2.3. Caldura degajata de la instalatiile de apa calda, apa rece si canalizare Fluxul de caldura cedat/primit de instalatiile de apa rece, apa calda de consum si canalizare catre/de la incaperea climatizata, se scrie conform relatiei: Φ(acm+c) + Φ(acm,circ) + Φ(acm,necirc) + Φ(ar+c) (2.37) in care: Φ(acm,circ) = phi(acm,circ) . L(acm,circ) unde: Φ(acm+c) - fluxul de caldura cedat/primit de instalatiile de apa rece, apa calda de consum si canalizare, [W]; Φ(acm,circ) - flux de caldura datorat apei calde din sistemul de circulatie permanenta, [W]; Φ(acm,necirc) - fluxul de caldura datorat apei calde de consum in afara sistemului de circulatie, [W]; Φ(ar+c) - fluxul de caldura datorat circulatiei apei reci si canalizarii interioare, [W]; phi(acm,circ) - fluxul de caldura unitar cedat de instalatia de apa calda de consum, [W/m]; L(acm,circ) - lungimea conductelor din sistemul de circulatie a apei calde menajere din zona de cladire considerata, [m]. Valoarea fluxului de caldura unitar phi(acm,circ) precum si fluxul de caldura datorat apei calde de consum in afara sistemului de circulatie, Φ(acm,necirc) precum si fluxul de caldura datorat circulatiei apei reci si canalizarii interioare, Φ(ar+c) se determina conform capitolului 3. Daca se apreciaza ca fiind neimportante in raport cu alte fluxuri de caldura, ele pot fi neglijate. II.2.4.9.2.4. Caldura disipata sau absorbita de la sistemele de incalzire, racire si ventilare Fluxul de caldura disipat de la sistemele de incalzire, racire si ventilare se scrie: Φ(I,R,V) = Φ(I) + Φ(R) + Φ(V) (2.38) in care: Φ(I,R,V) - fluxul de caldura total, disipat de la sistemele de incalzire, racire si ventilare Φ(I) - flux de caldura de la sistemul de incalzire din spatiul climatizat, [W]; Φ(R) - flux de caldura de la sistemul de racire din spatiul climatizat, [W]; Φ(V) - flux de caldura de la sistemul de ventilare din spatiul climatizat, [W]; Observatii pentru incalzire: Valoarea fluxului de caldura de la sistemul de incalzire Φ(I) se refera la disiparea de caldura in zona considerata, provenita de la surse de energie auxiliara (pompe, ventilatoare si componente electronice), precum si la caldura disipata in procesele de emisie, circulatie, distributie si inmagazinare a caldurii din sistemul de incalzire. Aceste date trebuie considerate, fie ca medii lunare, fie ca o medie pe intreg sezonul de incalzire. Observatii pentru sistemul de racire: Valoarea fluxului de caldura provenit de la sistemul de racire Φ(R) se refera la sursele de energie auxiliara (pompe, ventilatoare si componente electronice) din zona considerata precum si la caldura disipata in procesele de emisie, circulatie, distributie si stocare din sistemul de racire. Pentru aceasta metoda, aceste date trebuie obtinute ca valori medii lunare. Observatii pentru ventilare: Valoarea fluxului de caldura transferat de la sistemul de ventilare, Φ(V) se refera la caldura disipata in zona de calcul de catre sistemul de ventilare. Caldura disipata datorita aerului care este introdus in zona respectiva, trebuie luata in considerare printr-o crestere a temperaturii de introducere si de aceea nu trebuie considerate ca o sursa interioara in sine. Caldura de la sistemul de ventilare care nu conduce la cresterea temperaturii aerului introdus, include de exemplu caldura disipata de motoarele ventilatoarelor plasate in afara curentului de aer si de ventilatoarele locale care braseaza aerul. Observatie: inainte de a calcula caldura disipata sau absorbita de la sistemele de incalzire sau racire, este de multe ori nevoie de a calcula necesarul de energie de incalzire sau racire fara a lua in calcul aceste surse potentiale. II.2.4.9.2.5. Caldura degajata de la procese tehnologice si prepararea hranei Fluxul de caldura transferat catre sau de la incapere ce rezulta din procese tehnologice sau de preparare a hranei - Φ(proc) - depinde de tipul de utilizare a cladirii si de scopul calculului si poate fi determinat pe baza documentatiei de specialitate.II.2.4.10. Aporturi de caldura solare II.2.4.10.1. Calculul aporturilor solare totale Aporturile de caldura solare sunt functie de radiatia solara la nivelul localitatii in care se afla cladirea, de orientarea suprafetelor receptoare, de coeficientii lor de transmitere, absorbtie si reflexie a radiatiei solare, precum si de caracteristicile de transfer ale acestor suprafete. Pentru a lua in considerare aria si caracteristicile suprafetei de captare a radiatiei solare, precum si efectul umbririi acesteia se introduce in calcule marimea denumita arie de captare efectiva. Astfel, energia totala patrunsa in interior, intr-o zona a cladirii, datorita radiatiei solare (aportul solar) se calculeaza cu relatia: Q(s) = Q(s,c) + Σ { [1-b(j)] Q(s,nc,j) } (2.39) j in care: Q(s,c) = Σ [ I(s,k) F(su,k) A(s,k) ] si k Q(s,nc,j) = Σ [ I(s,j) F(su,j) A(s,j) ](nc) j unde: Q(s) - energia solara totala patrunsa in zona de calcul climatizata, pentru luna considerata, datorata aporturilor solare ale zonei de calcul si de la zonele adiacente (neclimatizate), [MJ]; Q(s,c) - energia solara patrunsa in zona de calcul, prin elementele perimetrale exterioare ale cladirii, pentru luna considerata, [MJ]; Q(s,nc,j) - energia solara patrunsa in zona de calcul pentru luna considerata, datorata aporturilor solare din zona adiacenta "j", neclimatizata, [MJ]; b(l) - factor de reducere a aporturilor de la spatiul neclimatizat j, F(su,k) - factor de reducere a aporturilor solare datorita umbririi prin elemente exterioare, a ariei de captare efectiva corespunzatoare suprafetei k, A(s,k) - aria de captare efectiva a suprafetei k, pentru o orientare si un unghi de inclinare dat, in zona considerata, determinata conform § 2.4.10.2.1 (pentru suprafete vitrate), si § 2.4.10.2.2 (pentru elemente de anvelopa opace), A(s,j) - aceeasi interpretare ca la A(s,k), pentru aporturi solare catre spatiul adiacent/neclimatizat, [mp]; I(s,k) - radiatia solara totala integrata pe perioada de calcul, egala cu energia solara captata de 1 mp al suprafetei k, pentru o orientare si inclinare data a acesteia, ce se determina conform Anexei A, [MJ/mp]; I(s,j) - aceeasi interpretare ca la I(s,k), pentru aporturi solare catre spatiul adiacent j neclimatizat, [mp]; Se ia in considerare in calcul un factor subunitar F(su) denumit factor de reducere al aporturilor solare datorat umbririi exterioare. Acest factor reprezinta reducerea fluxului de caldura solar patruns in incaperea climatizata datorita prezentei unor elemente de umbrire permanente cum ar fi:– cladiri invecinate;– forme de relief invecinate (dealuri, copaci etc.);– elemente de constructie exterioare ale cladirii (cornise, aticuri, balcoane etc.);– retragerea ferestrei fata de planul exterior al peretelui. Factorul F(su) se exprima prin relatia: F(su) = I(su)/I(s) in care: F(su) - factor de reducere al aporturilor solare datorat umbririi exterioare I(su) - radiatia totala primita de planul captator in prezenta elementelor de umbrire exterioare, integrata pe perioada de calcul, [MJ/mp]; I(s) - radiatia totala primita de planul captator in conditiile lipsei oricarui element de umbrire exterior, integrata pe perioada de calcul, [MJ/mp]; Radiatia solara directa este singura componenta redusa de obstacolelor ce produc umbra; radiatia difuza si cea reflectata de sol raman neschimbate. Aceasta este echivalent cu un obstacol care, prin reflexie, produce aceeasi radiatie ca cea obstructionata. II.2.4.10.2. Arii de captare efective a radiatiei solare Ariile de captare a radiatiei solare se determina pentru toate tipurile de elemente perimetrale ale unei cladiri, care capteaza radiatia solara (suprafete vitrate exterioare, elemente opace exterioare, pereti si plansee interioare din spatii tip sera, precum si pereti aflati in spatele unor elemente de acoperire sau izolatii transparente. Caracteristicile de captare ale acestor suprafete depind de climatul local si de factori dependenti de perioada de calcul, cum ar fi pozitia soarelui sau raportul dintre radiatia directa si difuza, in consecinta, trebuie alese valori medii adecvate scopului urmarit (incalzire, racire sau verificarea confortului termic de vara). II.2.4.10.2.1. Aria de captare efectiva a radiatiei solare pentru elemente vitrate Aria de captare efectiva a unui element de anvelopa vitrat se calculeaza cu relatia: A(S,F) = F(u) tau[1 - F(t)] A(F) (2.41) in care: A(F) - aria totala a elementului vitrat, inclusiv rama, [mp]; F(t) - factor de tamplarie (de reducere a suprafetei ferestrei), egal cu raportul dintre aria ramei si aria totala a geamului; F(u) - factor de umbrire al ferestrei datorat dispozitivelor de umbrire mobile, cu care aceasta este prevazuta; tau - factor de transmisie (transmitanta) a energiei solare prin elementul vitrat Relativ la factorul de tamplarie, pentru fiecare fereastra, ponderea ramei din aria efectiva de captare a ferestrei trebuie determinata conform specificatiilor tehnice ale ferestrelor. Ca o alternativa, se poate utiliza o pondere fixa a ramei pentru intreaga cladire F(t) = 0,2. Transmitanta elementului vitrat reprezinta media temporala a raportului dintre energia solara transmisa prin elementul vitrat neumbrit si energia solara incidenta. Transmitanta maxima se obtine la incidenta normala a radiatiei solare (unghi de incidenta zero) si scade odata cu cresterea unghiului de incidenta. Pentru a modela acest fenomen, se introduce un factor de corectie a transmitantei in functie de unghiul de incidenta, folosind relatia: tau = F(tau) tau(n) (2.42) in care: F(tau) - factor de corectie a transmitantei tau(n) - transmitanta la incidenta normala a radiatiei solare Partea I a metodologiei stabileste metodele de calcul pentru determinarea transmitantei totale a suprafetelor vitrate echipate cu dispozitive de protectie solara. Reducerea aporturilor solare prin utilizarea elementelor de umbrire mobile, se ia in considerare prin factorul de reducere a aporturilor, care se calculeaza cu relatia: F(u) = {[1 - f(u)]tau + f(u) tau(u)}/tau (2.43) in care: F(u) - Factorul de reducere a aporturilor solare datorat elementelor de umbrire mobile; tau - transmitanta totala a ferestrei, in situatia in care elementele de umbrire mobile nu sunt utilizate; tau(u) - transmitanta totala a ferestrei, in situatia in care sunt utilizate elementele de umbrire mobile; f(u) - factor de corectie in functie de durata de utilizare a elementelor de umbrire mobile. Factorul f(u) se determina pe baza unor asa cum este aratat in Anexa II.2.D. Umbrirea elementelor vitrate trebuie luata in calcul atunci cand radiatia solara incidenta pe suprafata elementului la ora de calcul depaseste 300 W/mp si neglijata daca radiatia este inferioara acestei valori de prag. Ca o alternativa la aceasta ipoteza, este posibila definirea unor alte valori de prag la nivel national, diferentiate in functie de de tipul de control solar existent, cum ar fi:– fara nici un fel de control solar;– control manual al elementelor de umbrire mobile;– control automat motorizat al acestor elemente;– control automat inteligent al elementelor mobile II.2.4.10.2.2. Aria de captare efectiva a radiatiei solare pentru elemente opace Pentru situatiile de racire vara sau a determinarii conditiilor de confort de vara, aporturile solare prin elementele opace nu pot fi neglijate. Pe de alta parte, daca pierderile de caldura prin radiatie (catre bolta cereasca) sunt estimate ca importante, pierderile prin transmisie pot fi intensificate in acelasi timp, fapt modelat prin introducerea unui factor de corectie al efectului aporturilor solare asupra zonei climatizate. Aria de captare efectiva a unui element opac de anvelopa (perete, terasa) A(s,p) (mp) se calculeaza cu formula: A(s,p) = F(cer) α(p) R(p,se) U(p) A(p) (2.44) in care: F(cer) - factor de corectie ce tine cont de schimbul de caldura prin radiatie al peretelui catre bolta cereasca, [mpK/W]; α(p) - coeficient de absorbtie a radiatiei solare de catre elementul opac considerat; A(p) - aria totala a peretelui considerat de calcul, [mp]; R(p,se) - rezistenta termica a elementului exterior opac, determinata conform Partea I a Metodologiei, [mpK/W]; U(p) - coeficientul global de transfer termic al peretelui, determinat conform Partea I a Metodologiei, [W/mp]. Factorul de corectie F(cer) se calculeaza cu relatia: 1 - phi(cer) t F(cer) = -------------- (2.45) α(p) I(s,p) in care: phi(cer) - fluxul de caldura unitar datorat transferului de caldura prin radiatie catre bolta cereasca, [W/mp]; I(s,p) - radiatia solara totala integrata (energia solara) la nivelul elementului opac, [M J/mp]; t - perioada de calcul, [Ms]; Fluxul de caldura unitar transferat prin radiatie catre bolta cereasca se srie sub forma: phi(cer) = F(f) h(r,e) DELTA θ(e-cer) (2.46) in care: F(f) - factor de forma dintre elementul opac si bolta cereasca (1 pentru terasa orizontala deschisa, nemascata de vreun element constructiv, 0,5 pentru un perete exterior nemascat); h(r,e) - coeficient de transfer de caldura prin radiatie la exterior, [W/mpK]; DELTA [θ(e-cer)] - diferenta medie de temperatura dintre aerul exterior si temperatura aparenta a boltii ceresti, [°C]; Coeficientul de transfer de caldura prin radiatie la exterior h(r,e) poate fi aproximat prin relatia: h(r,e) = 4 epsilon σ [θ(se) + 273]^3 (2.47) unde: epsilon - emisivitatea suprafetei exterioare a peretelui; σ - constanta Stefan-Boltzmann, egala cu 5,67 * 10^-8 W/(mpK^4); θ(se) - media aritmetica dintre temperatura suprafetei exterioare a peretelui si temperatura boltii ceresti, [°C]; La o prima aproximare, h(r,e) poate fi luat egal cu 5 W/mpK, valoare ce corespunde la o temperatura medie a suprafetei exterioare de 10°C. Atunci cand temperatura boltii ceresti nu este disponibila in bazele de date climatice, pentru conditiile Romaniei, diferenta medie de temperatura DELTA θ(e-cer) va fi luata egala cu 11K. II.2.4.10.2.3. Aporturi de caldura solare in incaperi puternic vitrate (sky-domuri) Ariile de captare efectiva a radiatiei solare in incaperile cu grad mare de vitrare (sky-domuri) nu pot fi calculate in acelasi mod ca pentru ferestrele obisnuite; modul de calcul al aporturilor solare prin aceste elemente va fi descris de modele detaliate.II.2.4.11. Calculul parametrilor dinamici II.2.4.11.1. Calculul factorului de utilizare a pierderilor de caldura In metoda de calcul lunara, efectele dinamice sunt luate in considerare prin introducerea unui unui factor de utilizare a pierderilor de caldura in situatia racirii. Efectul inertiei termice a cladirii in cazul racirii intermitente sau opririi furnizarii frigului este luat in considerare prin introducerea unei ajustari (corectii) a temperaturii interioare prescrise sau a unei corectii aplicate necesarului de energie pentru racire; aceste aspecte sunt descrise in § 2.4.12. Factorul de utilizare a pierderilor de caldura este functie de raportul dintre pierderile si aporturile de caldura si de inertia termica a cladirii, conform urmatoarelor relatii: Notand: lambda(R) - raportul dintre pierderile si aporturile de caldura in situatia racirii, - data lambda(R) > 0 și lambda (R) ± 1 atunci α(R) 1 - lambda R eta(Tr,R) = -------------------- (2.48) α(R) + 1 1 - lambda R– daca lambda(R) = 0 atunci eta(Tr,R) = [α(R)]/[α(R) + 1];– daca lambda(R) < 0 atunci eta(Tr,R) = 1 in care, pentru fiecare luna si pentru fiecare zona considerata: eta(Tr,R) - factorul de utilizare a pierderilor de caldura in situatia racirii; lambda(R) - raportul dintre aporturile si pierderile de caldura ale zonei in perioada de racire; Q(surse,R) gamma(R) = ---------- (2.49) Q(t,R) Q(surse,R) - aporturile de caldura totale pentru racire, determinate cf § 2.4.5.2, [MJ]; Q(Tr,R) - energia totala transferata intre cladire si mediul exterior, in situatia racirii cladirilor, [MJ] cf. § 2.4.5.2; α(R) - parametru numeric adimensional ce depinde de constanta de timp a cladirii pentru racire tau(r) care se calculeaza cu relatia: tau(R) α(R) = α(0R) + ------- (2.50) tau(0R) unde: α(0R) - parametru numeric de referinta, determinat conform tabelului 2.9; tau(R) - constanta de timp pentru racire, determinata conform 12.2.1.3, in ore; tau(0R) - constanta de timp de referinta pentru racire, determinata conform tabelului 2.9. Tabelul 2.9: Valorile parametrului numeric α(0R) si ale constantei de timp de referinta tau(0R)┌───────────────────────────────────────────────────────────┬─────────┬────────┐│Tipul de cladire referitor la functionarea sistemului de │ α(0R) │ tau(0R)││racire │ │ [ore] │├────┬──────────────────────────────────────────────────────┼─────────┼────────┤│ I │Cladiri racite continuu (mai mult de 12 ore pe zi): │ │ ││ │cladiri rezidentiale, hoteluri, spitale, locuinte │ │ ││ │ - metoda lunara │ 1,0 │ 15 ││ │ - metoda sezoniera │ 0,8 │ 30 │├────┼──────────────────────────────────────────────────────┼─────────┼────────┤│ II │Cladiri racite numai pe parcursul zilei (mai putin de │ │ ││ │12 ore/zi): scoli, birouri, sali de spectacole, │ 1,0 │ 15 ││ │magazine │ │ │├────┴──────────────────────────────────────────────────────┴────────-┴────────┤│Valorile lui α(0r) si tau(0r) pot fi furnizate si la nivel national. │└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ In figura 2.5 este reprezentata variatia factorului de utilizare eta(tR) pentru o perioada de calcul lunara si pentru diverse constante de timp ale cladirilor din clasa I. NOTA: Factorul de utilizare a pierderilor de caldura pentru racire se defineste independent de caracteristicile sistemului de racire, presupunand un control perfect al temperaturii si flexibilitate optima a controlului. Un sistem de racire ce raspunde lent si un control imperfect al temperaturii interioare poate afecta utilizarea optima a pierderilor. Fig. 2.5 Nomograma pentru determinarea factorului de utilizare a pierderilor pentru racire eta(tR) pentru constante de timp tau(R): 8, 24, 48 ore, o saptamana si infinit, valabile pentru perioade de calcul lunare si cladiri racite continuu (cladiri tip I). II.2.4.11.2. Constanta de timp a cladirii pentru racire Constanta de timp a cladirii pentru modul de racire tau(R) caracterizeaza inertia termica cladirii/zonei in timpul perioadei de racire. Se calculeaza cu relatia: C(m)/3,6 tau(R) = -------- (2.51) H(T) unde: tau(R) - constanta de timp a cladirii pentru modul de racire, [ore]; C(m) - capacitatea termica a cladirii, [kJ/K]; H(T) - coeficient de transfer de caldura prin transmisie ale cladirii, in modul de racire, calculat conform § 2.4.7, [W/K]; Valori conventionale ale constantei de timp pentru diverse tipuri de cladiri pot fi calculate pentru tipuri de cladiri reprezentative construite. Valori curente sunt date in partea I a Metodologiei. Capacitatea termica interna a cladirii sau a unei zone, C(m) se obtine prin insumarea capacitatilor termice ale tuturor elementelor de constructii aflate in contact cu aerul interior al zonei luate in considerare C(m) = Σ X(j) A(j) = Σ Σ rho(ij) c(ij) d(ij) A(j) (2.52) j j i in care: C(m) - capacitatea termica interna a cladirii, [kJ/K]; X(j) - capacitatea termica interna a elementului interior j, [kJ/(mpK)]; A(j) - aria elementului j, [mp]; rho(ij) - densitatea materialului din stratul i al elementului j, [kg/mc]; c(ij) - caldura specifica a materialului din stratul i al elementului j, [kJ/(kgK)]; d(ij) - grosimea stratului i al elementului j, [m]; Suma este realizata pentru toate straturile aceluiasi element de perete, incepand dinspre suprafata interioara si pana la primul strat izolant. Grosimea maxima luata in calculul capacitatii termice interioare este valoarea minima dintre cea data in tabelul 2.10 si jumatate din grosimea peretelui. Tabelul 2.10 Grosimea maxima considerata in calculul capacitatii termice interioare┌─────────────────────────────────────────────────────────────┬──────────────┐│ Aplicatie │Grosime maxima││ │ [m] │├─────────────────────────────────────────────────────────────┼──────────────┤│Determinarea factorului de utilizare pentru incalzire sau │ 0,10 ││racire │ ││Efectul incalzirii sau racirii intermitente │ 0,03 │└─────────────────────────────────────────────────────────────┴──────────────┘II.2.4.12. Conditii interioare de calcul II.2.4.12.1. Cazul functionarii in regim continu Pentru racirea continua a cladirii pe toata perioada sezonului de racire, trebuie utilizata ca temperatura interioara, temperatura prescrisa θ(i) (in grade Celsius). II.2.4.12.2. Cazul racirii in regim intermitent Datorita variatiei diurne a parametrilor climatici in perioada de vara si a inertiei termice a cladirii, functionarea unui termostat programat pentru functionare de zi/noapte sau pornit/oprit are un efect mai mic asupra necesarului de racire decat ar avea pe perioada de iarna, asupra necesarului de incalzire. Acest fapt conduce la diferente importante in procedurile de calcul pentru modul de racire. Energia necesara pentru racire in cazul racirii intermitente se calculeaza cu relatia: Q(R,interm) = a(R,interm) Q(R) + [1 - a(R,interm)] Q(R,tot,interm) (2.53) unde: Q(R,interm) - energia necesara pentru racire tinand cont de efectul intermitentei, [MJ]; Q(R) - energia necesara pentru racire, calculata conform § 2.4.5.2. presupunand ca pentru toate zilele lunii, controlul si setarea termostatului de ambianta corespunde unei situatii de racire in regim continu, [MJ]; Q(R,tot,interm) - energia necesara pentru racire, calculata conform § 2.4.5, presupunand ca pentru toate zilele lunii, controlul si setarea termostatului de ambient corespund perioadei de intermitenta, [MJ]; a(R,interm) - factor adimensional de corectie pentru racirea intermitenta, determinat cu relatia:*Font 9* tau(0R) 1 a(R,interm) = 1 - b(R,interm) [ ------- ][ --------- ][1 - f(R,N)] (2.54) tau(R) lambda(R) avand ca valoare minima: a(R,interm) = f(R,N) in care: f(R,N) - factor reprezentand raportul dintre numarul de zile din saptamana cu racire normala si numarul de zile dintr-o saptamana (ex. 5/7); b(R,interm) - factor de corelatie empiric cu valoare constanta b(R,interm) = 3; tau(R) - constanta de timp pentru racire, determinata conform § 2.4.11. [ore]: tau(0R) - constanta de timp de referinta pentru racire, determinata conform § 2.4.11., [ore]; lambda(R) - raportul dintre aporturile si pierderile de caldura ale cladirii (zonei) in modul de racire, determinat conform § 2.4.11. NOTA 1: Factorul de corectie a(R,interm) tine cont de faptul ca impactul intermitentei de functionare a sistemului de racire asupra necesarului de energie este functie de lungimea perioadei de intermitenta, de raportul dintre aporturile si pierderile de caldura si de inertia termica a cladirii - a se vedea figura 2.6. Fig. 2.6 Nomograma de alegere a factorului de corectie a(R,interm) pentru racirea intermitenta: 1 - cladiri cu inertie mare; 2 - cladiri cu inertie mica II.2.4.12.3. Cazul racirii cu perioade mari de intrerupere a functionarii In anumite cladiri cum ar fi scolile, perioadele de vacanta in timpul sezonului de racire conduc la o reducere importanta a necesarului de frig. Necesarul de frig in timpul perioadei de vacanta se calculeaza astfel:– pentru luna ce include o perioada de vacanta, calculul se face diferentiat: a) pentru perioada de racire normala: si b) pentru perioada de vacanta:– se interpoleaza liniar rezultatele obtinute tinand cont de raportul dintre perioada de timp de vacanta si perioada de timp normala, utilizand urmatoarea relatie: Q(R,vac) = f(R,N) Q(R) + [1 - f(R,N)] Q(R,tot,vac) (2.55) unde: Q(R,vac) - necesarul de energie pentru racire ce tine cont de perioadele de vacanta, [MJ]; Q(R) - necesarul de energic pentru racire calculat conform § 2.4.5, presupunand ca pentru toate zilele lunii, setarile si controlul termostatului de ambianta sunt cele corespunzatoare perioadei normale, [MJ]: Q(R,tot,vac) - necesarul de energie pentru racire calculat conform § 2.4.5, presupunand ca pentru toate zilele lunii, setarile si controlul termostatului de ambianta sunt cele corespunzatoare perioadei de vacanta, [MJ]: f(R,N) - factor reprezentand numarul de zile din luna cu racire normala, raportate la numarul total de zile al perioadei (ex. 10/31); Obs. Metoda nu este aplicabila pentru cazuri complexe.II.2.4.13. Energia utilizata (consumata) anual pentru racirea cladirilor II.2.4.13.1. Necesarul de energie anual pentru racire, pentru fiecare zona Necesarul anual de energie pentru racire, pentru o zona de cladire data, se calculeaza insumand necesarul de energie pe perioadele distincte din an in care este necesara racirea, tinand cont de durata acestor perioade de-a lungul unui an calendaristic: Q(R,an) = Σ Q(R,j) (2.56) j in care: Q(R,an) - necesarul anual de racire pentru zona considerata, [MJ]; Q(R,j) - necesarul de racire al zonei considerate pentru luna j, determinat conform § 2.4.5, [MJ]; Lungimea sezonului de racire ce determina perioada de functionare a sistemelor de racire se obtine conform § 2.4.6. II.2.4.13.2. Necesarul de energie anual pentru racire, pentru o combinatie de sisteme In cazul unui calcul multizona (cu sau fara interactiune termica intre zone), energia anuala necesara pentru racire, pentru o combinatie data de sisteme de racire si ventilare, care deservesc zone diferite, se obtine prin insumarea necesarului de energie al tuturor zonelor z deservite de aceeasi combinatie de sisteme considerate: Q(R,an,mz) = Σ Q(R,an,z) (2.57) z in care: Q(R,an,mz) - necesarul de caldura anual pentru racire pentru cladirea multizona deservita de aceeasi combinatie de sisteme ca si zona z, [MJ]; Q(R,an,z) - necesarul de caldura anual pentru racire pentru zona z, [MJ]. II.2.4.13.3. Energia totala utilizata pentru sisteme de racire si de ventilare II.2.4.13.3.1. Pierderile de energie ale sistemului In cazul existentei unei singure combinatii de sisteme de racire si ventilare in cladire, energia anuala utilizata pentru racire, Q(sist,R) (inclusiv pierderile de energie din sisteme), se determina in functie de energia necesara pentru racire, intr- una din urmatoarele 3 variante:a) calcul direct al energiei totale utilizate de sistemul de racire Q(sist,R,i) pentru fiecare resursa de energie i, incluzand sau tratand separat energia auxiliara, [MJ];b) calculul pierderilor de energie si energiei auxiliare consumate pentu racire: Q(sist,pierd,R) si Q(sist,aux,R) pentru fiecare resursa de energie i, exprimate in MJ; pierderile de energie si energia auxiliara consumata cuprind etapele de generare, transport, control, distributie, acumulare si emisie de energie din cadrul fiecarui sistem in parte;c) pierderile de energie ale sistemului pot fi indicate prin intermediul unei eficiente globale a sistemului; in acest caz se utilizeaza relatia: Q(sist,R) = Q(R)/eta(sist,R) (2.58) unde: Q(sist,R) - energia utilizata de sistemul de racire, inclusiv pierderile de energie ale sistemului, [MJ]; Q(R) - energia necesara pentru racire a cladirii sau zonei, [MJ]; eta(sist,R) - eficienta globala a sistemului de racire, incluzand pierderile de energie la generarea, partea electronica de comanda si control, transportul, acumularea, distributia si emisia de agent termic din sistem, cu exceptia cazului cand sunt raportate separat ca energie auxiliara. Aceste trei optiuni de calcul ar trebui sa conduca la acelasi rezultat final, iar alegerea reprezinta doar o alegere personala. Prima varianta este totusi preferabila, intrucat conduce cel mai direct la calculul energiei totale utilizate. Pierderea totala de energie a sistemului ar trebui luata egala cu pierderile de energie directe plus cele recuperate in sistem. Calculul separat al pierderilor este justificat deoarece:– pierderile sistemului care sunt recuperate in cladire (ca surse calde sau reci) sunt luate deja in considerare in cadrul necesarului de energie pentru racirea cladirii,– in cazul a mai mult de un agent termic de transport a energiei in cladire poate sa nu apara in mod evident care parte din energia utilizata de unul din agenti este utilizata si care parte este pierduta,– pentru cladirile cu cogenerare, nu este rezonabil sa se atribuie cantitatea de combustibil utilizata pentru producerea caldurii si electricitatii ca pierdere de energie in sistem. O defalcare trebuie realizata intr-un mod cat mai rational. In diagrama energetica din fig. 2.4 s-au pus in evidenta patru nivele la care trebuie calculate pierderile si aporturile de energie in sisteme si anume:– nivelul cladirii,– nivelul centralei de tratare a aerului,– nivelul sursei de frig, pe partea de agent secundar (de racire)– nivelul sursei de frig, pe partea de agent primar (agent frigorific). La acestea se adauga energia auxiliara necesara functionarii pompelor, ventilatoarelor, recuperatoarelor etc. La nivelul generatorului termodinamic de frig, GTF sunt evidentiate doua intrari: pe de o parte este energia primara furnizata sistemului frigorific si pe de alta parte este energia (caldura) absorbita de circuitul secundar care va alimenta centrala de tratare a aerului, CTA. De asemenea sunt puse in evidenta doua circuite energetice distincte:– circuitul cladire - centrala de tratare - centrala frigorifica si– circuitul energie primara - centrala frigorifica. Diferenta esentiala dintre cele doua circuite este ca in primul circuit, fluxul de energie care iese din sistem are un rol pozitiv, micsorand necesarul de racire la fiecare nivel iar pe circuitul al doilea, energia care iese din sistem reprezinta un consum suplimentar de energie. Evaluarea la nivelul cladirii a energiei care iese din sistem (prin transfer de caldura si prin ventilare nocturna au fost detaliate la § 2.4. La nivelul centralei de tratare a aerului, trebuie evaluate in detaliu urmatoarele componente energetice:– contributia energetica a surselor neconventionale, Q(neconv CTA),– consumul suplimentar de energie la nivelul CTA, datorita incalzirii aerului rece pe conducte,– consumul suplimentar de energie datorita pierderilor de aer prin neetanseitatile sistemului de transport si distributie a aerului, Q(pierd aer). Evaluarea contributiei surselor neconventionale trebuie sa se faca cu luarea in considerare a tuturor componentelor sistemului de recuperare, inclusiv energia auxiliara suplimentara. Pierderile de aer din sistem conduc la pierderi mari de energie in sistem deoarece aerul tratat, de cele mai multe ori, nu mai ajunge in incaperi. Aceste pierderi trebuie evaluate in functie de clasa de etansare a sistemului de conducte si de locul de montaj al acestora. Pierderile de energie datorita incalzirii pe circuit a apei reci, Q(pierd ar), trebuie sa fie luata in considerare la nivelul circuitului secundar de racire. Pierderile de energie ale sistemului pot include si pierderile energetice ale cladirii datorate distributiei neuniforme a temperaturii si controlului imperfect al temperaturii ambientale, daca acestea nu au fost deja considerate in cadrul corectiilor la temperatura interioara. Se mentioneaza ca nu a fost introdus in bilantul de energie pentru racire, consumul de energie datorat condensarii vaporilor de apa pe bateria de racire din centrala de tratare a aerului; dupa cum s-a mentionat la inceputul § 2.4, acesta se refera numai la caldura sensibila. II.2.4.13.3.2. Rezultate pe grupuri de zone si pe intreaga cladire Rezultatele calculelor sunt redate in tabelul 2.11, acest tabel fiind repetabil pentru diverse alte sisteme ce deservesc alte zone, rezultatele din toate aceste tabele putand fi la nevoie insumate pentru a afla valorile consumurilor de energie pentru intreaga cladire. Liniile si coloanele din tabel trebuie adaptate pentru cladirea studiata. Coloanele includ date pentru cele mai importante resurse de energie. Liniile includ diversele zone sau grupuri de zone, deservite de catre fiecare grup de sisteme in parte. Tabelul 2.11 Tabel centralizator al calculelor de consum de energie┌──────────────────────────────┬───────────────────────────────────────────────┐│ │ Sursa de energie ││ ├────────┬──────┬───────┬──────┬──────┬─────────┤│ Utilizarea energiei │ │ │ │ │ │ alte ││ │electri-│ gaz │sistem │petrol│surse │ surse ││ │ citate │ │urban │ │solare│neconven-││ │ │ │ │ │ │ tionale │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Energia necesara pentru racire│ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Energia utilizata racire │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Pierderi energie racire │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Sistem de ventilare, zonele A │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Sistem de ventilare, zonele B │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Sub-total │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Productie solar termic │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Productie solar fotovoltaic │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Productie cogenerare │ │ │ │ │ │ │├──────────────────────────────┼────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────────┤│Total │ │ │ │ │ │ │└──────────────────────────────┴────────┴──────┴───────┴──────┴──────┴─────────┘ Pentru fiecare sistem ce produce energie in-situ se adauga o linie in matricea cladirilor fara productie proprie. Energia primara consumata de sistem (ex. Gaz pentru cogenerare) este indicata in celula corespunzatoare din tabel. Pentru fiecare alta resursa de energie se adauga o coloana suplimentara in tabel, la dreapta. Energia produsa de sistem este indicata printr-o valoare negativa in celula corespunzatoare. Energia produsa si consumata in-situ este indicata printr-o valoare pozitiva in celula corespunzatoare. Un numar negativ in dreptul totalului pe o linie a tabelului semnifica energia exportata catre alte sisteme sau cladiri. Cantitatile de energie exportate (electricitate sau caldura in majoritatea cazurilor) sunt contabilizate separat, din cauza factorilor de conversie ce trebuie aplicati acestor forme de energie. Pentru energia utilizata in sistemele de ventilare, a se vedea § 2.6. II.2.4.13.3.3. Utilizarea anuala de energie suplimentara de catre sistemele de ventilare Energia anuala aditionala ceruta de un sistem de ventilare include:– energia utilizata la ventilatoare;– energia utilizata pentru dezghet si in recuperatoarele de caldura;– energia utilizata pentru preincalzirea aerului exterior;– energia utilizata pentru preracirea aerului exterior;II.2.5. Calculul necesarului de energie pentru racirea cladirilor - metoda de calcul orarII.2.5.1. Domeniul de aplicare si obiectiv Metoda de calcul orar este o alternativa de calcul a consumului de energie pentru racirea cladirilor. Domeniul de aplicare ca si obiectivul metodei orare sunt aceleasi ca pentru metoda lunara simplificata (v. § 2.4). Se fac in plus urmatoarele precizari:– metoda orara permite introducerea unor scenarii de functionare orare referitoare la temperaturile prescrise, modul de ventilare, sursele interioare de caldura, utilizarea dispozitivelor de umbrire etc.– deoarece modelarea realizata este mai apropiata de fenomenele fizice si de regimul de utilizare, rezultatele obtinute sunt mai apropiate de realitate. Metoda este in mod special de preferat celei lunare in cazul cladirilor cu inertie termica mare, cu intermitenta mare de functionare sau in alte situatii speciale.II.2.5.2. Continut general Metoda are la baza un model analogic termo-electric si utilizeaza o schema de tip R-C (Rezistente-Capacitati) - cf. fig. 2.7. Este o metoda dinamica ce modeleaza rezistentele si capacitatile termice precum si fluxurile de caldura emise de sursele interioare. Metoda este simplificata deoarece combina rezistenta la transfer termic si capacitatea termica a cladirii sau a unei zone, intr-o singura pereche "rezistenta-capacitate". Prin modelul realizat, se urmareste:– reprezentarea relativ simpla a fenomenelor de transfer de caldura dintr-o cladire si o formulare matematica usor de implementat informatic;– realizarea unui nivel de acuratete ridicat, in special pentru incaperile climatizate in care comportamentul termic in regim dinamic are un impact semnificativ. Pentru calcul, se utilizeaza un pas de timp orar, pentru intreaga cladire. Datele de intrare privitoare la functionarea sistemului pot fi introduse cu variatii orare utilizand tabele de variatie (temperatura interioara prescrisa, degajari de la surse interioare de caldura etc.). Modelul face distinctie temperatura aerului interior si temperatura medie a suprafetelor interioare (temperatura medie de radiatie). Aceasta abordare imbunatateste gradul de reprezentare a confortului termic interior si creste acuratetea reprezentarii schimburilor de caldura prin radiatie, datorita posibilitatii de a lua in considerare partea convectiva si radiativa pentru iluminat, aporturi solare sau degajari de caldura de la surse interioare. Temperatura interioara prescrisa (de calcul) este temperatura aerului interior, deoarece majoritatea aparatelor de control si reglare reactioneaza la aceasta valoare. Energia necesara pentru incalzire/racire (pozitiva/negativa) se calculeaza ca fiind energia ce trebuie adaugata/extrasa la fiecare ora in/din nodul care reprezinta aerul interior [θ(i)] pentru a mentine temperatura interioara prescrisa. Energia totala pe perioada de calcul (luna, sezon de racire) se va calcula prin insumarea valorilor orare. II.2.5.2.1. Descrierea modelului Modelul analogic conecteaza 5 noduri prin 5 conductante si o capacitate. Din punct de vedere termic, nodurile corespund temperaturilor urmatoare:– temperatura aerului interior, θ(i)– temperatura aerului exterior, θ(e)– temperatura aerului introdus (refulat) pentru ventilare θ(intr)– temperatura medie de radiatie, θ(mr)– temperatura θ(s), scrisa ca o medie dintre temperatura aerului interior θ(i); si temperatura medie de radiatie θ(mr) Transferul de caldura datorat ventilarii se scrie ca o conexiune intre nodul de temperatura al aerului θ(i) si nodul de temperatura caracteristica aerului refulat θ(intr), prin intermediul coeficientului de transfer prin ventilare (conductantei) H(V). Transferul de caldura prin transmisie este divizat intre transferul prin fereastra, caracterizata prin inertie termica nula si conductanta H(F), si transferul prin elementele masive. Transferul prin fereastra are loc intre nodurile de temperatura exterioara θ(e) si nodul de temperatura θ(s). Transferul prin elementele masive care au o conductanta totala H(op) are doua componente:– transferul dintre nodul de temperatura exterioara θ(e) si nodul de temperatura medie de radiatie a elementelor masive, θ(mr), prin conductanta H(em) si– transferul dintre nodul de temperatura θ(s), si cel cu temperatura medie de radiatie θ(mr), prin conductanta H(ms). Masa termica care caracterizeaza inertia elementelor masive este reprezentata printr-o capacitate unica C(m) plasata in nodul de temperatura θ(mr), intre H(ms) si H(em). Efectul surselor de caldura interioare este materializat prin impartirea in mod egal pe cele 3 noduri de temperatura: θ(i), θ(s) si θ(mr), a fluxului provenit de la soare si cel degajat de sursele interioare. O conductanta de cuplare H(is) este introdusa intre nodul aerului interior si cel al suprafetei interioare. Fig. 2.7 Modelul simplificat cu 5 rezistente si o capacitate (5R-1C) Marimile de intrare in model sunt obtinute pe baza urmatoarelor date:– coeficientii de transfer termic prin ventilare H(V) si temperatura aerului introdus in incaperi (de refulare) θ(intr) obtinute conform § 2.4.8;– coeficientii de transfer termic prin transmisie, pentru ferestre H(F) si elementele masive de anvelopa se determina H(T) conform § 2.4.7;– conductanta de cuplare H(is) este egala cu: H(is) = h(is) A(t) (2.59) si A(t) = R(at) * A(p) unde: H(is) - conductanta de cuplare dintre nodurile de temperatura θ(i) si θ(s), A(t) - aria tuturor suprafetelor elementelor perimetrale ale incaperii/zonei de calcul, [mp] A(p) - aria utila a pardoselii, [mp], h(is) - coeficientul de transfer de caldura la interior (prin convectie), se poate considera cu valoarea h(is) = 3,45 W/(mpK), R(at) - raport dintre aria tuturor suprafetelor si aria pardoselii, considerat R(at) = 4,5. Divizarea conductantei H(T) intre H(ms) si H(em) se face considerand rezistentele 1/H(ms) si 1/H(em) inseriate si atunci: H(em) = 1/[1/H(T) - 1/H(ms)] (2.60) unde: H(ms) = f(ms) * A(m) pentru: h(ms) - coeficientul de transfer de caldura dintre nodurile de temperatura θ(s) si θ(mr), care poate fi considerat h(ms) = 9,1 W(mpK) A(m) - aria efectiva a elementelor masive se determina conform § 2.4.10.2 si 2.5.3. II.2.5.2.2. Ecuatiile modelului orar simplificat Schema generala de calcul este aceeasi cu a modelului de calcul lunar (§ 2.4). In acest paragraf, se detaliaza procedura specifica de calcul pentru urmatoarele marimi:– degajarile de caldura de la sursele interioare si aporturile solare ce vor fi distribuie ca solicitari pentru nodurile de calcul interioare,– temperaturile in nodurile interioare de calcul, atunci cand in aceste noduri exista o solicitare cunoscuta (un flux de cadura pentru incalzire/racire, Φ(I,R)– necesarul de incalzire sau racire Φ(nec,i,R), daca se impune o temperatura interioara prescrisa (de set-point) sau temperaturile interioare care se stabilesc daca se impune un disponibil de energie maxim pentru incalzire sau racire. II.2.5.2.2.1. Calculul fluxurilor de caldura care constituie solicitari ale nodurilor interioare de calcul: Φ(ia), Φ(st) si Φ(m) Degajarile de la sursele interioare de caldura catre interiorul zonei climatizate, provenind de la iluminatul electric, prepararea hranei, metabolism etc., precum si caldura patrunsa in interior ca urmare a aporturilor solare, sunt divizate in cadrul modelului orar in trei componente, dupa cum urmeaza [corespunzatoare nodurilor cu temperaturile: θ(i), θ(m) si θ(s)]: