clădirilor – metodă de calcul orar (simplifcata) Metoda de calcul orar este o alternativă de calcul a consumului de energie pentru răcirea clădiril or . Domeniul de aplicare ca şi obiectivul metodei orare sunt aceleaşi ca pentru metoda lunară (ex. numai caldura sensibila) cu precizările urmatoare: Metoda orară permite introducerea unor scenarii de unc!ionare orare reeritoare la : temperaturile prescrise" modul de ventilare (ex ventilare nocturna)" sursele interioare de căldură (scenarii de unctionare)" utilizarea dispozitivelor de umbrire etc. Deoarece modelarea realizată este mai apropiată de enomenele fzice şi de regimul de utilizare" rezultatele ob!inute sunt mai apropiate de realitate. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Modelarea proceselor termice ce au loc la interiorul şiexteriorul unei clădiri
bazata pe analogia electro$termica
'tapele principale ale metodei de calcul sunt următoarele:
$ defnirea datele climatice$ stabilirea elementelor de construc!ie care delimitează
#ncăperea$ calculul parametrilor termofzici şi optici (pentru elementele de
construc!ie opace şi transparente)$ defnirea scenariului de ventilare$ calculul orar al dega,ărilor de căldură de la surse interioare
(scenarii de ocupare)$ evaluarea temperaturii operative maxime" medii şi minime
zilnice pentru #ncăperea studiată (temperatura operativă estedefnită ca media dintre temperatura aerului şi temperatura medie
de radia!ie 3 aritmetica" sau ponderata cu coefcientii de sc%imb decaldura la supraata) pe baza ecua!iilor de bilan! termic scrisepentru #ncăpere
$ determinarea temperaturii interioare a #ncăperii neclimatizate #n perioada de vară pe baza valorilor de temperatură operativăstabilite anterior (aceasta serveşte la verifcarea supra#ncălzirii
#ncăperii şi stabilirea necesitatii climatizării)$ calculul uxului de caldura necesar pentru asigurarea 4
temperatura aerului este uniormă #n #ntreg volumul #ncăperii
-proprietă!ile termofzice ale materialelor elementelor deconstruc!ie sunt cunoscute si constante
-temperatura medie de radia!ie este calculată ca mediaponderată cu suprae!ele" a temperaturilor superfcialepentru fecare element de construc!ie interior
-distribu!ia radia!iei solare pe suprae!ele interioare ale
#ncăperii nu depinde de timp
-distribu!ia spa!ială a păr!ii radiative a uxului de căldurădatorat surselor interioare este uniormă
$ coefcien!ii de sc%imb de căldură prin convec!ie şi prinradia!ie (lungime de undă mare) pentru fecare supraa!ă
Calculul necesarului de energie pentru răcireaclădirilor –
• emperatura interioară prescrisă (de calcul) este
temperatura aerului interior" deoarece ma,oritateaaparatelor de control şi reglare reac!ionează laaceastă valoare.
• 'nergia necesară pentru #ncălzire+răcire
(pozitivă+negativă) se calculează ca find energia cetrebuie adăugată+extrasă la fecare oră #n+din nodulcare reprezintă aerul interior (5i ) pentru a men!ine
temperatura interioară prescrisă.
• 'nergia totală necesara pentru incalzire+racire" peperioda de calcul (lună" sezon de răcire) se vacalcula prin #nsumarea valorilor orare.
reprezentarea relativ simplă a enomenelor de transer decăldură dintr$o clădire şi o ormulare matematică uşor deimplementat inormatic4realizarea unui nivel de acurate!e ridicat" #n special pentru
#ncăperile climatizate #n care comportamentul termic #n regimdinamic are un impact semnifcativ4posibilitatea introducerii proflurilor orare (surse interne"
soare" ventilare)
<entru calcul" se utilizează un pas de timp orar" pentru #ntreaga clădire (sau zona).Datele de intrare privitoare la unc!ionarea sistemului pot f
introduse cu varia!ii orare utiliz=nd tabele de varia!ie(temperatură interioară " dega,ări de la surse interioare decăldură etc).
Modelul ace distinc!ie intre temperatura aerului interior şi
temperatura masei a suprae!elor interioare. >ceastăabordare #mbunătă!eşte gradul de reprezentare a conortului7
i – temperatura aerului interior e – temperatura aerului exterior
s – temperatura ec%ivalenta dintre temperaturaaerului şi temperatura masei elementelor interioarem – temperatură de Hmasă* (iner!ială)
v 0 coefcient de transer (pierderi +aporturi) prinventilare
" em – coefcienti de transer termic ai elementelorexterioare uşoare" respectiv grele4is" ms – coefcienti de transer termic ce corespundsc%imbului de căldură dintre suprae!ele interioare aleelementelor de construc!ie şi aerul interior4Cm – capacitatea termică a elementelor de construc!ieale #ncăperii.
a$# de metoda lunar# simpli0!at#) se ,a! urm#toarele pre!i"#ri * ; Durata sezonului de #ncălzire şi de răcire +num#r de "ilesau ore- se determin# !onsider<nd momentul de /n!eput %i de s,<r%ital perioadei de /n!#l"ire=r#!ire atun!i !<nd ne!esarul de !#ldur# sau,ri dep#%e%te 1 >=m2& A!east# durat# (a 0 luat# /n !onsiderare %ipentru !al!ulul eneriei auxiliare !onsumate /n sisteme +pentru,un!$ionarea pompelor) (entilatoarelor et!-&
; Condi!iile la limită şi datele de intrare se (or sta?ili dup#a!elea%i reuli !a /n !a"ul metodei lunare simpli0!ate %i anume*• !oe0!ien$ii de trans,er termi! prin transmisie %i (entilare se (or lua
/n !al!ul !u (alorile +sau relatiile de !al!ul- re!omandate)• trans,erul de !#ldur# prin sol %i luarea /n !onsiderare a pun$ilortermi!e se ,a!e la ,el !a la metoda lunara)
@pecifc metodei: • dea#rile de la sursele interioare de !#ldur# se introdu! la 0e!are
pas de !al!ul +or# de or#-) !on,orm s!enariilor de ,un!$ionare ale"onei=!l#dirii)• aporturile de !#ldur# solare se introdu! la 0e!are pas de !al!ul +or#de or#-@ la o (aloare a intensit#$ii radia$iei solare 3>=m2) se!onsider# !# tre?uie utili"ate prote!$ii solare la ,erestre) pentru
diminuarea ne!esarului de enerie pentru r#!ire• de?itul de aer de (entilare poate 0 adoptat !u un s!enariu orar 14
I <entru calculul orar simplifcat" eectul radia!ieinocturne trebuie luat #n considerare direct la fecareoră" #n unc!ie de grafcul diurn de #nc%idere a
,aluzelelor şi corelat cu coefcien!ii de transer aierestrei neprote,ate respectiv complet prote,ate (cu
,aluzele" obloane etc). pentru calculul consumului de energie" acesta
-/M/' ale metodei orareI Ca şi #n cazul metodei lunare simplifcate" suntnecesare metode detaliate pentru a modelacomportamentul dinamic al următoarelor elemente deconstruc!ie speciale:
•<ere!i solari ventila!i"•>lte elemente ventilate ale anvelopei"•@urse interioare de ,oasă temperatură.
intr temperatura de introdu!ere a aerului de (entilare@ o?tinuta!on,orm sistemului de (entilare +aer exterior sau tratat-
conductan!a de cuplare is este egala cu * is 0 %is >t cu >t 0 &at. >p unde*
is !ondu!tan$a de !uplare dintre nodurile de temperatur# θi %i θs)>t aria tuturor supra,e$elor elementelor perimetrale ale /n!#perii="onei de!al!ul) Cm2D>p Aria util# a pardoselii) Cm2D)%is !oe0!ientul de trans,er de !#ldur# la interior +prin !on(e!$ie-) se poate!onsidera !u (aloarea %is0N"RS G+(m;.J)&atraport dintre aria tuturor supra,e$elor %i aria pardoselii) poate 0!onsiderat &at0R"S
Divizarea conductan!ei #ntre ms şi em se ace consider=nd
%ms !oe0!ientul de trans,er de !#ldur# dintre nodurile de temperatur#θs %i θm ) !are poate 0 !onsiderat %ms 0 T"6 G(m;.J)"
este conductanta (coefcientul de transer prin transmisie) alelementelor opace – se !al!ulea"a !a si la metoda lunara) ,un!tie destru!tura peretilor si de puntile termi!e
>m aria e,e!ti(# a elementelor masi(e se determin# !on,orm ta?el 12
elelalte m#rimi de intrare /n model sunt *•!oe0!ien$ii de trans,er termi! prin (entilare v
%i temperatura aerului
introdus /n /n!#peri +de re,ulare-intr
o?tinute !a la metoda lunara)
•!oe0!ien$ii de trans,er termi! prin transmisie) pentru ,erestre %i
pentru elementele masi(e de an(elopa se determina la ,el !a la
de #ncălzire disponibilă nu este sufcientăpentru a se atinge temperatura prescrisă. #nacest caz necesarul de #ncălzire este limitatsuperior la valoarea corespunzătoareenergiei maxime disponibile pentru
#ncălzire" iar temperatura interioară ce sestabileste #n #ncăpere+zonă este inerioară
valorii prescrise 5i"set. >cest enomen se #nt=lneşte de obicei #n perioada de demararedin sezonul de #ncălzire" c=nd pierderile decaldură ale #ncăperii+zonei sunt maxime.
• ;. /ncăperea necesită #ncălzire iar energia de
#ncălzire disponibilă este sufcientă pentru ase atinge temperatura prescrisă. /n acestcaz necesarul de #ncălzire este mai mic dec=tenergia maximă disponibilă pentru #ncălzire"iar temperatura interioară ce se stabileşte #n
S. /ncăperea necesită răcire" iarenergia de răcire disponibilă nueste sufcientă pentru a se atingetemperatura prescrisă. /n acest caznecesarul de răcire este limitatsuperior la valoareacorespunzatoare energiei maximedisponibile pentru răcire" iar
temperatura interioară ce sestabileste #n #ncăpere+zona estesuperioară valorii 5i"set.
<rocedura de calcul stabileştevaloarea temperaturii interioare
reale ob!inute #n #ncăpere" 5i"real şivaloarea necesarului de #ncălzire+răcire real ΦI,R,rea . /n toate
cazurile" valoarea temperaturii 5m"t
este calculată şi trebuie stocată #nmemorie" find utilizată la pasul detimp următor. 27
Dacă această condi!ie este satisacută atunci nu este nevoie de #ncălzire sau răcire astel #nc=t ?/"&"real 0 şi 5i"real 05i şi calculul se
opreşte. /n caz contrar se trece la pasul ;.
!as" 2:@e alege valoarea temperaturii prescrise şi se calculează necesarulde #ncălzire şi cel de răcire.Dacă 5i 5i"set"& se consideră 5set 0 5set"& (este necesara racirea).
Dacă 5i 5i"set"/ se consideră 5set 0 5set"/ (este necesara incalzirea).@e aplică apoi setul de ecua!ii lu=nd ?/"& 0 ?nec /"&"6 cu ?nec /"&"6
calculat la o valoare a ariei pardoselii x 6 ori (6Y>p)" pentru a
calcula o temperatură interioară ce se va nota cu 5i"6 4
este temperatura interioara pentru incalzire cu 6 G+m;.@e #nlocuieşte apoi 5
!as" % :@e verifcă după aceea dacă energia disponibilă pentru #ncălziresau răcire este sufcientă (cazul ; sau R).Dacă Φ
nec,I,R,neres se situează #ntre valorile Φ
I,ma& şi Φ
R,ma& atunci :
ΦI,R,rea
# ΦI,R,neres
şi 5i"real
0 5i"set
>stel" s$au ob!inut valorile uxurilor orare necesare şi calcululeste inc%eiat.Dacă nu s$a #ndeplinit condi!ia" se trece la pasul R (ultimul).
!as" ' :
@e calculează temperatura interioară (cazul 6 sau cazul S).
Dacă ΦI,R,neres
$ se ia ΦI,R,rea
# ΦI,ma&
4 dacă ΦI,R,neim
$ se ia Φ I,R,rea
# *R,ma&
@e calculează apoi 5i,rea
utiliz=nd ecua!iile (diapozitive ;N $ ;R).
]^>: #n acest caz temperatura prescrisă nu este niciodatăatinsă.
<e baza valorilor orare de energie calculate" care reprezintăenergia ce trebuie adăugată+extrasă la fecare oră #n+din nodulcare reprezintă aerul interior (5
i ) pentru a men!ine temperatura
interioară prescrisă se determină prin #nsumarea valorilor orareă ă ă