-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Capitolul III
Scheme logice pentru determinarea performanţei energetice a
clădirilor în funcţie de utilităţile aplicabile: încălzire, apă
caldă de consum, ventilare/climatizare, iluminat
III.1. Instalaţii de încălzire
III.1.1. Calculul consumului de energie şi al eficienţei
energetice a instalaţiilor de încălzire
Metodologia de calcul are la bază pachetul de standarde europene
privind performanţa energetică a clădirilor elaborat ca suport
pentru aplicarea Directivei 2002/91/CE privind performanţa
energetică a clădirilor şi răspunde cerinţelor din Legea 372/2005
privind performanţa energetică a clădirilor.
Partea III.1.1 descrie structura metodei de calcul a consumului
de energie termică pentru încălzirea unei clădiri şi a eficienţei
energetice a sistemului de încălzire până la branşamentul clădirii.
Se va lua în calcul performanţa energetică a sursei de căldură
numai în cazul clădirilor cu sursă termică individuală. Aplicarea
metodei de calcul depinde de tipul instalaţiilor de încălzire. O
clasificare a instalaţiilor de încălzire este prezentată în tabelul
III.1.1.
Conform MC001/2006 calculul consumului de energie pentru
încălzire se face cu o metodă lunară sau cu o metodă simplificată
pe sezonul de încălzire.
Metoda de calcul poate fi utilizată pentru următoarele
aplicaţii: - evaluarea conformităţii cu normele care prevăd limite
de consum energetic; - optimizarea performanţei energetice a unei
clădiri în proiectare prin aplicarea metodei pentru mai multe
variante posibile de realizare; - stabilirea unui nivel
convenţional de performanţă energetică pentru clădirile existente;
- certificarea performanţei energetice a clădirilor; - evaluarea
efectului asupra unei clădiri existente al măsurilor posibile de
conservare a energiei, prin calcularea necesarului energetic cu sau
fără implementarea măsurilor de reabilitare; - predicţia resurselor
energetice necesare în viitor la scară naţională sau internaţională
prin
calcularea necesarului energetic al unor clădiri reprezentative
pentru întregul segment de clădiri.
20
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Tabelul III.1.1.
NR. CRT. CRITERIUL DE CLASIFICARE
TIPUL INSTALAŢIEI DE ÎNCĂLZIRE SUBTIPUL INSTALAŢIEI DE
ÎNCĂLZIRE
OBSERVATII/EXEMPLE
maxim 65°C - inst. prin radiatie de joasa temp.
- cu circulatie fortata apa calda, maxim 95°Cmaxim 95°C
- cu circulatie naturala
maxim 115°C - retele urbane apa fierbinte, maxim 150°C maxim
150°C - retele de termoficare
de joasa presiune, maxim 1,7ata şi maxim 115,2°C
- inst. de inc. industriale, organizare santier abur saturat,
maxim 6
bar şi maxim 159°C de medie presiune, maxim 6 ata şi maxim
159°C
- inst. de inc. industriale
gaze de ardere - tuburi radiante - inst. de inc. industriale
- cu preparare locala - cu agregate cu focar propriu, aeroterme
sau dispozitive multifunctionale aer cald
- cu preparare centralizata - cu centrale de tratare a
aerului
- încălzirea utilizand corpuri de încălzire electrice
1. natura agentului termic utilizat
alti agenti termici - încălzirea utilizand corpuri de încălzire
cu ulei
21
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
NR. CRT. CRITERIUL DE CLASIFICARE
TIPUL INSTALAŢIEI DE ÎNCĂLZIRE SUBTIPUL INSTALAŢIEI DE
ÎNCĂLZIRE
OBSERVATII/EXEMPLE
- clasa I pentru cladiri de importanta vitala pentru
societate
- clasa a II-a pentru cladiri de importanta deosebita
- clasa a III-a pentru cladiri de importanta normala
clasa de importanta a cladirii
- clasa a IV-a pentru cladiri de importanta redusa
- cladiri rezidentiale
- cladiri tertiare
- cladiri industriale destinatia cladirii
- cladiri agro-zootehnice
- unifamiliala
- multifamiliala de tip bloc
2. clasa, destinatia şi tipul cladirii incalzite
tipul constructiv al cladirii rezidentiale
- multifamiliala de tip cladiri insiruite
încălzire preponderent convectiva (>50%) - convectoare
3.
proportia între transferul termic prin radiatie şi transferul
termic prin convectie
încălzire preponderent radiativa (>50%)
- de temperatura joasa, cu temperatura elementului radiant de
maxim 50°C
- cu apa calda (încălzire prin pardoseala, plafon sau panouri
montate în pereti)
22
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
NR. CRT. CRITERIUL DE CLASIFICARE
TIPUL INSTALAŢIEI DE ÎNCĂLZIRE SUBTIPUL INSTALAŢIEI DE
ÎNCĂLZIRE
OBSERVATII/EXEMPLE
- de temperatura medie, cu temperatura elementului radiant de
maxim 100°C
- cu abur, apa fierbinte, gaze de ardere
- de temperatura inalta, cu temperatura elementului radiant de
maxim 3000°C
- cu gaze de ardere sau radianti electrici
încălzire convecto-radiativa (~50-50%) - sisteme de încălzire cu
corpuri statice
- cu apa calda sau abur de joasa presiune
cu vas de expansiune deschis
cu vas de expansiune inchis
doar cu supape de siguranta
4.
tipul sistemului de asigurare a instalaţiei de încălzire contra
suprapresiunilor
sistem mixt
sistem monotubular
sistem bitubular 5.
numarul de conducte utilizate la transportul agentului
termic
sistem multitubular - cazul instalatiilor de încălzire cu agent
termic cu parametrii diferiti
23
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
NR. CRT. CRITERIUL DE CLASIFICARE
TIPUL INSTALAŢIEI DE ÎNCĂLZIRE SUBTIPUL INSTALAŢIEI DE
ÎNCĂLZIRE
OBSERVATII/EXEMPLE
- 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
- la un etaj tehnic (intermediar)
- pe terasa/ultimul nivel al cladirii incalzite
6. pozitia de amplasare a sursei de energie
in interiorul cladirii incalzite
- în interiorul incaperilor incalzite - încălzire locala (cu
sobe, semineuri, convectoare pe gaze naturale etc.)
gestionare şi reglare centrala - contorizare şi reglare la
nivelul sursei
reglare centrala şi gestionare locala
- reglare la nivelul sursei şi contorizare la
bransament(consumator)
7.
nivelul la care se realizeaza gestionarea energiei termice şi
reglarea parametrilor agentului termic
reglare şi gestionare locala
- reglare şi gestionare la nivel de bransament(consumator)
reglaj calitativ - variatia temperaturii
reglaj cantitativ - variatia debitului 8.
tipul reglajului parametrilor agentului termic reglaj mixt
- variatia temperaturii şi a debitului
9. vechimea instalaţiei instalatie veche - mai putin de 3
ani
24
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
NR. CRT. CRITERIUL DE CLASIFICARE
TIPUL INSTALAŢIEI DE ÎNCĂLZIRE SUBTIPUL INSTALAŢIEI DE
ÎNCĂLZIRE
OBSERVATII/EXEMPLE
- mai putin de 10 ani, mai mult de 3 ani
- mai putin de 20 ani, mai mult de 10 ani
(garantie expirata)
- peste 20 ani
instalatie noua (in garantie)
instalatie inexistenta fizic (proiectata)
- radiala
- arborescenta
- inelara configuraţie
- perimetrala
- inferioară
- superioară
10. tipul retelei de distribuţie
amplasare fata de pozitia consumatorilor
- mixta
- combustibili solizi (carbuni sau masa lemnoasa)
- gaze naturale
11. natura energiei utilizate energie conventionala; încălzire
cu combustibili fosili
- combustibili lichizi (pacura, CLU, GPL)
25
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
26
NR. CRT. CRITERIUL DE CLASIFICARE
TIPUL INSTALAŢIEI DE ÎNCĂLZIRE SUBTIPUL INSTALAŢIEI DE
ÎNCĂLZIRE
OBSERVATII/EXEMPLE
energie electrica - încălzire locala
cogenerare - furnizare en. electrica şi en. termica - CET,
statii locale
- energie solara - sisteme de încălzire solara pasive sau
active
- energie geotermala energie regenerabila
energie din biomasa
- energie recuperata din căldură reziduala (gaze de ardere, apa,
aer la potential termic mai mare decat cel al 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)
- cu recuperare interna, externa sau sisteme mixte
- de confort încălzire continua
- tehnologica
încălzire discontinua - conform unui program 12. modul de
asigurare a microclimatului
încălzire de garda - pe perioada de inocupare a spatiilor
interioare
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
III.1.2.Consumul de energie pentru încălzirea clădirilor
Pentru o perioadă determinată (an, lună, săptămână) consumul de
energie pentru încălzirea clădirilor, Qf,h, se calculează cu
relaţia următoare:
th rwhrhhhhf, Q )Q - Q - (Q Q += [J] (III.1.1)
în care:
Qh - necesarul de energie pentru încălzirea clădirii, în Joule
(J) sau (kWh); Qrhh - căldura recuperată de la subsistemul de
încălzire (componente termice sau electrice), în Joule (J) ;
această componentă reprezintă o parte a lui Qth;
Qrwh - căldura recuperată de la subsistemul de preparare a
a.c.c. (componente termice sau electrice) şi utilizată pentru
încălzirea clădirii, în Joule (J) sau (kWh);
Qth - pierderile totale de căldură ale subsistemului de
încălzire, în Joule (J) ; aceste pierderi includ componenta Qrhh
(figura III.1.1) sau (kWh).
Figura III.1.1: Consumul de energie pentru încălzirea
clădirilor
Energie primară
Consum de energie pentru încălzirea clădirii Căldură necesară
pentru încălzirea clădirii
Pentru funcţionarea instalaţiei se înregistrează si un consum de
energie auxiliară, de obicei sub forma energiei electrice, aceasta
fiind utilizată pentru acţionarea pompelor de circulaţie,
ventilatoarelor, vanelor şi dispozitivelor automate de reglare,
măsurare şi control. Consumul auxiliar de energie poate fi
disponibil ca valoare pentru fiecare subsistem (încălzire Wh,
respectiv a.c.c. Ww) sau ca valoare globală (W). O parte din
energia auxiliară poate fi recuperată sub formă de căldură,
Qrx.
Pentru fiecare subsistem al sistemului de încălzire o parte din
căldura pierduta dar si din energia auxiliara sunt recuperate si
utilizate la încălzirea clădirii constituind împreuna căldura
recuperata din fiecare subsistem (figura III.1.2).
27
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Figura III.1.2. Direcţia de calcul şi structura sistemului de
alimentare cu căldură
III.1.3. Zonarea sistemului de încălzire şi etape de calcul
Structura unui sistem de încălzire poate fi complexă, incluzând:
o mai multe tipuri de corpuri de încălzire montate în mai multe
zone ale clădirii; o o singură sursă de căldură utilizată pentru
diferite sisteme de încălzire şi pentru
prepararea a.c.c.; o mai multe surse de căldură; o mai multe
sisteme de stocare a energiei(dacă este cazul); o diferite tipuri
de energie, inclusiv energii regenerabile, utilizate în
clădire.
Metoda de calcul pentru stabilirea necesarului de căldură anual
al unei clădiri are la bază întocmirea unui bilanţ energetic aşa
cum indică figura III.1.3. Bilanţul energetic include următorii
termeni (se ia în considerare numai căldura sensibilă):
pierderile de căldură prin transmisie şi ventilare de la spaţiul
încălzit către mediul exterior ;
pierderile de căldură prin transmisie şi ventilare între zonele
învecinate; degajările interne utile de căldură; aporturile
solare;
Energie primara
Gaze nat.
l i i
Caldura+
d
Caldura+Caldura+ Caldura
Pierderi la conversie
Directia de calcul
Electricitate
SursaStocareDistributie Consumator
Pierderi nerecuperabil
Pierderi nerecuperabil
Pierderi nerecuperabil
Pierderi nerecu
Pierderi recuperabile
perabil
Energie auxiliara
28
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
pierderile de căldură aferente producerii, distribuţiei, cedării
de căldură şi aferente reglajului instalaţiei de încălzire;
energia introdusă în instalaţia de încălzire. În funcţie de
structura instalaţiei de încălzire, în bilanţ se va introduce
aportul surselor alternative şi va fi inclusă energia recuperată
din diverse surse.
Figura III.1.3. Bilanţul energetic privind încălzirea unei
clădiri
unde: Q - necesar de energie pentru încălzire şi preparare apă
caldă de consum Qh - necesar de energie pentru încălzire (vezi
Figura III.1.1.) Qoa - degajări de căldură de la oameni QV -
pierderi termice prin ventilare Qr - energie recuperată QVr -
căldură recuperată din ventilare Qhs - pierderi din instalaţia de
încălzire QT - pierderi termice prin transmisie Qm - căldura
metabolică Qhw - căldura pentru preparare apă caldă Qs - aporturi
solare pasive QL - pierderi termice totale Qi - degajări de căldură
interne 1 - conturul zonei încălzite Qg - aporturi totale 2 -
conturul instalaţiei de apă caldă çQg - aporturi utile 3 - conturul
centralei termice
4 - conturul clădirii
Procedura generala de calcul este sintetizată după cum
urmează.
29
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
1) se definesc limitele spaţiului încălzit şi dacă este cazul
ale zonelor diferite şi ale spaţiilor neîncălzite; 2) în cazul
încălzirii sau ventilării cu intermitenţă, se definesc pentru
perioada de calcul, intervalele de timp care sunt caracterizate de
programul de încălzire sau ventilare diferit (de exemplu zi,
noapte, sfârşit de săptămâna); 3) în cazul calculului pentru o
singura zonă: se calculează coeficientul de pierderi al spaţiului
încălzit; pentru calcul multi-zonal documentul recomandat este SR
EN ISO 13790 anexa B; 4) pentru calculele pe sezonul de încălzire
se defineşte sau se calculează durata şi datele climatice ale
sezonului de încălzire; Apoi, pentru fiecare perioadă de calcul
(lună sau sezon de încălzire) se calculează: 5) temperatura
interioară pentru fiecare perioadă; 6) pierderile termice totale,
QL; 7) degajările interne de căldură, Qi; 8) aporturile solare, Qs;
9) factorul de utilizare al aporturilor de căldură, ç; 10)
necesarul de energie pentru icalzire, Qhp, pentru perioadele de
calcul; 11) necesarul anual de energie pentru incalzire, Qh; 12)
necesarul total de energie pentru încălzire, Qth, ţinând seama de
pierderile sau de randamentul instalaţiei de încălzire. In cele ce
urmează sunt prezentate schemele logice- figura III.1.4(a,b,c,d) si
relaţiile de calcul privind consumul de energie pentru incalzire,
pentru clădiri rezidenţiale racordate la surse de căldură urbane
(paragraf III.1.4), clădiri rezidenţiale cu sursă de căldură
proprie (paragraf III.1.5), clădiri terţiare racordate la surse de
căldură urbane (paragraf III.1.6) şi clădiri terţiare cu sursă de
căldură proprie (paragraf III.1.7).
În funcţie de regimul de ocupare, clădirile se împart în două
categorii:
− clădiri cu ocupare continuă – în care intră clădirile a căror
funcţionalitate impune ca temperatura mediului interior să nu
scadă, în intervalul “ora 0 – ora 7” cu mai mult de 70C sub
valoarea normală de exploatare;
− clădiri cu ocupare discontinuă – în care intră clădirile a
căror funcţionalitate permite ca abaterea de la temperatura normală
de exploatare să fie mai mare de 70C pe o perioadă de 10 ore pe zi,
din care 5 ore în intervalul “ora 0 – ora 7”.
30
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
CARACTERISTICI GEOMETRICE
(Sanv, Sînc, Vînc) III.1.4.1.
CARACTERISTICI TERMOTEHNICE
(R) III.1.4.2.
PARAMETRII CLIMATICI, PERIOADA DE INCALZIRE (SR 4839)
(t, θe, Ij) III.1.4.3.
TEMPERATURI DE CALCUL
(θi, θu) III.1.4.4.
PIERDERI DE ENERGIE ALE CLADIRII
(QL) III.1.4.5.
APORTURI DE CALDURA
(Qg) III.1.4.6.
FACTOR DE UTILIZARE
(η) III.1.4.7
NECESAR DE ENERGIE PENTRU
INCALZIRE (Qh)
III.1.4.8.
CARACTERISTICI AUTOMATIZARE INSTALATIE DE
INCALZIRE
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE
TRANSMISIE (Qem) III.1.4.9.
CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE
INSTALATIE DE INCALZIRE (L,d)
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE
DISTRIBUTIE (Qd)
III.1.4.10.
CONSUM DE ENERGIE AUXILIARA
(Wde) III.1.4.11.
CONSUM DE ENERGIE PENTRU INSTALATIA DE INCALZIRE ,(Qfh)
III.1.4.12.
Figura III.1.4.a Schema bloc de calcul a consumului de energie
pentru încălzire
pentru clădiri rezidenţiale alimentate de la surse urbane
31
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
CARACTERISTICI GEOMETRICE
(Sanv, Sînc, Vînc) III.1.4.1.
CARACTERISTICI TERMOTEHNICE
(R) III.1.4.2.
PARAMETRII CLIMATICI (SR 4839) (t, θe, Ij)
III.1.4.3.
TEMPERATURI DE CALCUL
(θi, θu) III.1.4.4.
COEFICIENT DE PIERDERI TERMICE AL
CLADIRII (H) III.1.5.5
APORTURI DE CALDURA
(Φg) III.1.5.6
FACTOR DE UTILIZARE
(η) III.1.5.7
NECESAR DE ENERGIE PENTRU
INCALZIRE (Qh)
III.1.5.11.
CARACTERISTICI AUTOMATIZARE INSTALATIE DE
INCALZIRE
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE
TRANSMISIE (Qem)
III.1.5.12.
CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE
INSTALATIE DE INCALZIRE (L,d)
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE
DISTRIBUTIE (Qd)
III.1.5.13.
CONSUM DE ENERGIE
AUXILIARA (Wde)
III.1.5.14.
CONSUM DE ENERGIE PENTRU INSTALATIA DE INCALZIRE, (Qfh)
III.1.5.16.
PERIOADA DE INCALZIRE
(t, θech, θe, Ij) III.1.5.8 PIERDERI DE CALDURA
ALE CLADIRII (QL)
III.1.5.9.
APORTURI DE CALDURA
(Qg) III.1.5.10.
CARACTERISTICI ALE SURSEI
TERMICE (ηg,net)
PIERDERI DE ENERGIE LA
SURSA (Qg)
III.1.5.15.
Figura III.1.4.b Schema bloc de calcul a consumului de energie
pentru
încălzire pentru clădiri rezidenţiale alimentate de la surse
proprii
32
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
CARACTERISTICI GEOMETRICE
(Sanv, Sînc, Vînc) III.1.6.1.
CARACTERISTICI TERMOTEHNICE
(R) III.1.6.2.
PARAMETRII CLIMATICI, PERIOADA DE INCALZIRE (SR 4839)
(t, θe, Ij) III.1.6.3.
TEMPERATURI DE CALCUL
(θi, θu, θiad) III.1.6.4.
PIERDERI DE CALDURA ALE CLADIRII
(QL) III.1.6.6
APORTURI DE CALDURA
(Qg) III.1.6.7
FACTOR DE UTILIZARE
(η) III.1.6.8
NECESAR DE ENERGIE PENTRU INCALZIRE (Qh)
III.1.6.9
CARACTERISTICI AUTOMATIZARE
INSTALATIE DE INCALZIRE
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE TRANSMISIE (Qem)
III.1.6.10
CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE
INSTALATIE DE INCALZIRE (L,d)
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE DISTRIBUTIE (Qd)
III.1.6.11
CONSUM DE ENERGIE AUXILIARA
(Wde) III.1.6.12
CONSUM DE ENERGIE PENTRU INSTALATIA DE INCALZIRE ,(Qfh)
III.1.6.13
PROGRAM DE FUNCTIONARE
(t) III.1.6.5.
Figura III.1.4.c Schema bloc de calcul a consumului de
energie
pentru încălzire pentru clădiri terţiare alimentate de la surse
urbane
33
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
CARACTERISTICI GEOMETRICE
(Sanv, Sînc, Vînc) III.1.7.1.
CARACTERISTICI TERMOTEHNICE
(R) III.1.7.2.
PARAMETRII CLIMATICI (SR 4839), (t, θe, Ij)
III.1.7.3.
TEMPERATURI DE CALCUL
(θi, θu, θiad) III.1.7.4.
PIERDERI DE CALDURA ALE CLADIRII
(QL) III.1.7.6.
APORTURI DE CALDURA
(Qg) III.1.7.7.
FACTOR DE UTILIZARE
(η) III.1.7.8.
NECESAR DE ENERGIE PENTRU
INCALZIRE (Qh)
III.1.7.9.
CARACTERISTICI AUTOMATIZARE INSTALATIE DE
INCALZIRE
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE
TRANSMISIE (Qem)
III.1.7.10.
CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE
INSTALATIE DE INCALZIRE (L,d)
PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE
DISTRIBUTIE (Qd)
III.1.7.11.
CONSUM DE ENERGIE
AUXILIARA (Wde)
III.1.7.12.
CONSUM DE ENERGIE PENTRU INSTALATIA DE INCALZIRE, (Qfh)
III.1.7.14.
PROGRAM DE FUNCTIONARE
(t) III.1.7.5.
CARACTERISTICI CENTRALA TERMICA
(ηg,net)
PIERDERI DE ENERGIE
LA SURSA (Qg)
III.1.7.13.
Figura III.1.4.d Schema bloc de calcul a consumului de energie
pentru
încălzire pentru clădiri terţiare alimentate de la surse
proprii
34
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
III.1.4. Schema de calcul pentru clădiri rezidenţiale alimentate
de la surse urbane
Regimul de ocupare pentru astfel de clădiri este considerat
continuu, cu furnizare continuă, iar modelul de calcul este
simplificat şi permanent.
Metoda de calcul se aplică pe perioada de încălzire.
III.1.4. 1. Caracteristici geometrice
In cadrul caracteristicilor geometrice se disting lungimi si
inălţimi ale elementelor ce compun anvelopa, inălţimi de nivel,
volumul clădirii conform STAS 4908-85 si C107-2005.
Elemente componente ale anvelopei clădirii se clasifica în
raport cu poziţia în cadrul sistemului clădire:
▪ elemente exterioare în contact direct cu aerul exterior (ex:
pereţilor exteriori, inclusiv suprafaţa adiacentă rosturilor
deschise);
▪ elemente interioare care delimitează spaţiile încălzite de
spaţii adiacente neîncǎlzite sau mai puţin încǎlzite (ex: pereţii
şi planşeele care separă volumul clădirii de spaţii adiacente
neîncălzite sau mult mai puţin încălzite – poduri, subsoluri
tehnice, precum şi de spaţiul rosturilor închise);
▪ elemente în contact cu solul; In cele ce urmează se definesc
arii utilizate în calculul astfel:
o arie ȋncălzită : suma ariilor tuturor spatiilor incalzite
direct si indirect sau in contact cu spatii incalzite (holuri,
camere de depozitare, spatii de circulaţie comună);
o arie neincalzita: suma ariilor tuturor spatiilor reprezentând
pivniţe, garaje, subsoluri tehnice, ganguri, poduri, etc;
o aria utila: suma ariilor utile ale tuturor spatiilor inclusiv
aria spatiilor de circulaţie comuna (casa scării, holuri de
intrare, spălătorii, uscătorii, etc)
o aria locuita: suma ariilor tuturor spatiilor destinate pentru
locuit (dormitoare, camere de zi), nu se includ bucătarii, holuri
sau grupuri sanitare;
o arie desfăşurată: suma ariilor tuturor nivelurilor;
o aria anvelopei: suma tuturor ariilor elementelor de
construcţie perimetrale ale clădirii, prin care are loc transfer
termic;
o volumul clădirii: volumul delimitat de suprafeţele perimetrale
care alcătuiesc anvelopa clădirii, reprezintă volumul încălzit al
clădirii, cuprinzând atât încăperile încălzite direct (cu elemente
de încălzire), cât şi încăperile încălzite indirect (fără elemente
de încălzire), dar la care căldura pătrunde prin pereţii adiacenţi,
lipsiţi de o termoizolaţie semificativă. Se consideră ca făcând
parte din volumul clădirii: cămări, debarale, vestibuluri, holuri
de intrare, casa scării, puţul liftului şi alte spaţii comune;
Mansardele,
35
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
precum şi încăperile de la subsol, încălzite la temperaturi
apropiate de temperatura predominantă a clădirii, se includ în
volumul clădirii
Toate aceste arii si volume se determina fie din planurile de
arhitectura (daca acestea exista) fie din măsurători efectuate in
situ.
Dimensiunile de calcul pentru arii şi volume, conform
MC001/2006- PI, se consideră măsurate la interior între suprafeţele
finite.
III.1.4.2. Caracteristici termotehnice
Parametrii de performanţă caracteristici elementelor de
anvelopă, necesari pentru evaluarea performanţei energetice a
clădirilor sunt :
- rezistenţe termice unidirecţionale (R), respectiv transmitanţe
termice unidirecţionale (U), - rezistenţe termice (R’), respectiv
transmitanţe termice (U’) corectate cu efectul punţilor
termice; raportul dintre rezistenţa termică corectată şi
rezistenţa termică unidirecţională (r),
- rezistenţe termice corectate, medii, pentru fiecare tip de
element de construcţie perimetral, pe ansamblul clădirii (R’m);
- rezistenţă termică corectată, medie, a anvelopei clădirii
(R’M); respectiv transmitanţă termică corectată, medie, a anvelopei
clădirii (U’clădire);
Rezistenţa termică totală, unidirecţională a unui element de
construcţie alcătuit din unul sau mai multe straturi din materiale
omogene, fără punţi termice, inclusiv din eventuale straturi de aer
neventilat, dispuse perpendicular pe direcţia fluxului termic, se
calculează cu relaţia :
se
n
jj RRaR +++= ∑∑
=1si R R [m2K/W]
(III.1.2)
Valorile rezistenţelor termice superficiale interioare (Rsi si
Rse) din tabelul III.1.1 sunt valabile pentru suprafeţele
interioare obişnuite, netratate (cu un coeficient de emisie ε =
0,9); valorile din tabel au fost determinate pentru o temperatură
interioară evaluată la + 20 oC.
36
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Tabelul III.1.2.
DIRECŢIA ŞI SENSUL FLUXULUI TERMIC
Elemente de construcţie în contact cu:
• exteriorul • pasaje deschise
(ganguri)
Elemente de construcţie în contact cu spaţii ventilate
neîncălzite:
• subsoluri şi pivniţe • poduri • balcoane şi logii
închise • rosturi închise • alte încăperi
neîncălzite hi/Rsi he/Rse hi/Rsi he/Rse
0,1258
*)
0,04224
0,1258
0,08412 i e, u
0,1258
*)
0,04224
0,1258
0,08412
0,1676
*)
0,04224
0,1676
0,08412
*) Pentru condiţii de vară : he = 12 W/(m2K), Rse = 0,084
m2K/W
Valoarea rezistenţei termice superficiale exterioare din tabelul
III.1.2 corespunde următoarelor condiţii:
- suprafaţa exterioară netratată, cu un coeficient de emisie ε =
0,9 ;
- temperatura exterioară θe = 0 oC
e, u
i
i
e, u
37
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
- viteza vântului adiacent suprafeţei exterioare v = 4 m/s
Pentru alte viteze ale vântului rezistenţa termică superficială
exterioară se poate considera orientativ astfel:
Tabel III.1.3 v Rse
[m/s] [m2K/W] 1 0,08 2 0,06 3 0,05 4 0,04 5 0,04 7 0,03 10
0,02
Rezistenţele termice ale straturilor de aer neventilat (Ra) se
consideră, în funcţie de direcţia şi sensul fluxului termic şi de
grosimea stratului de aer (document recomandat SR EN ISO 6946),
pentru toate elementele de construcţie, cu excepţia elementelor de
construcţie vitrate.
Pentru modul în care se pot considera în calculele termotehnice
straturile de aer în care există un oarecare grad de ventilare al
spaţiului de aer, deci o comunicare cu mediul exterior, se poate
consulta documentul recomandat este SR EN ISO 6946.
Rezistenta termica unidirecţională pentru straturi omogene se
determina cu relaţia următoare:
∑∑==
=n
j j
jn
jjR
11 λδ
[W/(m2K)] (III.1.3)
La evaluarea performanţelor termice ale clădirilor,
caracteristicile termotehnice de calcul ale materialelor de
construcţie se vor considera astfel:
− pentru materialele tradiţionale aflate în regim normal de
exploatare şi la care, în urma analizei termice, nu s-au constatat
degradări: conform datelor din Anexa III.1.1.
− pentru materialele la care în urma analizei termice, s-a
constatat creşterea umidităţii peste umiditatea de echilibru,
conductivitatea termică de calcul se va stabili prin utilizarea
coeficienţilor de majorare a conductivităţii termice prezentaţi în
tabelul III.1.4, atunci când nu se dispune de date privind
umiditatea reală a materialului;
− pentru alte materiale, care nu sunt cuprinse în anexa III.1.1,
conductivitatea termică de calcul se va stabili pe baza
conductivităţii termice declarate de producător (document
recomandat SR EN ISO 10456), luându-se în considerare condiţiile
reale de exploatare. Totodată, pentru a ţine seamă de influenţa
asupra valorilor declarate a incertitudinii de măsurare, a
reprezentativităţii eşantioanelor pe care se fac măsurările, a
modificării în timp a grosimii şi a compoziţiei materialelor,
pentru materialele termoizolante se recomandă majorarea cu 20% a
conductivităţilor termice declarate.
38
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Tabel III.1.4
Material Starea materialului Coeficient de majorare
1 2 3 vechime ≥ 30 ani • în stare uscată
1,03
• afectată de condens 1,15
Zidărie din cărămidă sau blocuri ceramice
• afectată de igrasie 1,30 vechime ≥ 20 ani • în stare
uscată
1,05
• afectată de condens 1,15
Zidărie din blocuri de b.c.a. sau betoane uşoare
• afectată de igrasie 1,30 vechime ≥ 20 ani • în stare
uscată
1,03
• afectată de condens 1,10
Zidărie din piatră
• afectată de igrasie 1,20 • afectat de condens 1,10 Beton armat
• afectat de igrasie 1,10 vechime ≥ 30 ani • în stare uscată
1,03
• afectat de condens 1,10
Beton cu agregate uşoare
• afectat de igrasie 1,20 vechime ≥ 20 ani • în stare uscată
1,03
• afectată de condens 1,10
Tencuială
• afectată de igrasie 1,30 vechime ≥ 10 ani • în stare uscată,
fără degradări vizibile
1,10
• în stare uscată, cu degradări vizibile (fisuri, exfolieri)
1,15
Pereţi din paiantă sau chirpici
• afectaţi de igrasie, condens 1,30 vechime ≥ 10 ani • în stare
uscată
1,15
• afectată de condens 1,30
Vată minerală în vrac, saltele, pâsle
• în stare umedă datorită infiltraţiilor de apă (în special la
acoperişuri)
1,60
vechime ≥ 10 ani • în stare uscată
1,10
• afectată de condens 1,20
Plăci rigide din vată minerală
• în stare umedă datorită infiltraţiilor de apă (în special la
acoperişuri)
1,30
vechime ≥ 10 ani • în stare uscată
1,05
• afectat de condens 1,10
Polistiren expandat
• în stare umedă datorită infiltraţiilor de apă (în special la
acoperişuri)
1,15
vechime ≥ 10 ani • în stare uscată
1,02
• afectat de condens 1,05
Polistiren extrudat
• în stare umedă datorită infiltraţiilor de apă (în special la
acoperişuri)
1,10
39
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Relaţia (III.1.2) se utilizează şi pentru determinarea
rezistenţei termice în câmp curent, a elementelor de construcţie
neomogene (cu punţi termice).
În calculul unidirecţional, suprafeţele izoterme se consideră că
sunt paralele cu suprafaţa elementului de construcţie.
La elementele de construcţie cu straturi de grosime variabilă
(de exemplu la planşeele de la terase), rezistenţele termice se pot
determina pe baza grosimilor medii ale acestor straturi, aferente
suprafeţelor care se calculează .
La elementele de construcţie în contact cu solul se utilizează
relaţiile de calcul prezentate în capitolul I.10 din Metodologie
PI.
Transmitanţa termică/coeficientul unidirecţional de transmisie
termică prin suprafaţă se determină cu relaţia :
RU 1= [W/(m2K)] (III.1.4)
Dacă valorile R şi U reprezintă rezultate finale ale calculelor
termotehnice, ele pot fi rotunjite la 3 cifre semnificative (2
zecimale).
Punţile termice la clădiri determină o creştere a fluxurilor
termice şi o scădere a temperaturilor superficiale în comparaţie cu
cele corespunzătoare unei structuri fără punţi termice. Aceste
fluxuri termice şi temperaturi pot fi determinate cu un grad
suficient de exactitate prin calcule numerice (documente
recomandate: EN ISO 10211-1 pentru flux termic tridimensional, EN
ISO 10211-2 pentru flux termic bidimensional).
Pentru punţile termice liniare este mai operativ să se utilizeze
metode simplificate pentru estimarea transmitanţelor termice
liniare/coeficienţilor de transmisie termică liniară (document
recomandat: SR EN ISO 14683).
În cazul elementelor de constructie cu punti termice, pentru a
se obţine un coeficient de cuplaj termic corect, este necesară
adăugarea unor termeni de corecţie prin transmitanţele termice
liniare şi punctuale, după cum urmează: L= ΣUjAj + Σψklk + Σχj
[W/K] (III.1.5) unde:
L este coeficientul de cuplaj termic, în [W/K]; ; Uj este
transmitanţa termică a părţii j de anvelopă a clădirii, în
[W/(m2K)];
Aj este aria pentru care se calculează Uj, în [m2]; ψk este
transmitanţa termică liniară a punţii termice liniare k, în
[W/(mK)];
lk este lungimea pe care se aplică ψk, în m; χj este
transmitanţa termică punctuală a punţii termice punctuale j, în
[W/K].
Valorile transmitanţelor termice liniare depind de sistemul de
dimensiuni ale clădirii utilizat în calculul ariilor, efectuat
pentru fluxurile unidimensionale. Rezistenţa termică corectată R‘
şi respectiv transmitanţa termică corectată/coeficientul corectat
de transmisie termică prin suprafaţă U' se calculează cu relaţia
generală :
( )AA
lRR
U ∑∑ +⋅Ψ+== χ11'' [W/(m2K)] (III.1.6) în care :
R rezistenţa termică totală, unidirecţională, aferentă ariei
A;
40
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
l lungimea punţilor liniare de acelaşi fel, din cadrul
suprafeţei A. Rezistenţa termică corectată se mai poate exprima
prin relaţia :
RrR x'= [m2K/W] (III.1.7) în care r reprezintă coeficientul de
reducere a rezistenţei termice totale, unidirecţionale :
( )[ ]AlR
r∑ ∑+⋅Ψ⋅+
=χ
1
1 [ - ] (III.1.8)
In anexa III.1.2 sunt prezentate valori pentru coeficientul r.
Transmitanţele termice liniare ψ şi punctuale χ aduc o corecţie a
calcului unidirecţional, ţinând seama atât de prezenţa punţilor
termice constructive, cât şi de comportarea reală, bidimensională,
respectiv tridimensională, a fluxului termic, în zonele de
neomogenitate a elementelor de construcţie. Punţile termice
punctuale rezultate la intersecţia unor punţi termice liniare, de
regulă, se neglijează în calcule.
Transmitanţele termice liniare ψ şi punctuale χ nu diferă în
funcţie de zonele climatice; ele se determină pe baza calculului
numeric automat al câmpurilor de temperaturi, pe baza indicaţiilor
din MC001-PI. Pentru detalii uzuale se pot folosi valorile
precalculate din tabelele cuprinse în cataloage cu valori
precalculate ale transmitanţelor termice liniare şi punctuale
precum si în normativul C107-3/2005.
III.1.4.3. Parametrii climatici (t, θe, Ij), perioada de
încălzire (SR 4839)
Pentru clădiri rezidenţiale şi construcţii asimilate acestora
(cămine, grădiniţe, etc) durata perioadei de încălzire se determină
în conformitate cu SR4839/1997, ținându-se cont de altitudinea
localității în care este amplasată clădirea studiată, de
temperatura interioară, de temperatura exterioară medie anuală.
Valorile de calcul ale temperaturii exterioare și intensității
radiației solare se obţin prin medierea valorilor lunare pentru
întreaga perioadă de încălzire.
III.1.4.4. Temperaturi de calcul, (θi, θu) Temperaturile
interioare ale încăperilor încălzite (θi)
Temperaturile interioare convenţionale de calcul ale încăperilor
încălzite, se consideră conform reglementărilor tehnice în vigoare
(document recomandate SR 1907-2/97).
Dacă într-o clădire încăperile au temperaturi de calcul
diferite, dar există o temperatură predominantă, în calcule se
consideră această temperatură; de exemplu, la clădirile de locuit
se consideră θi = +20oC.
Dacă nu există o temperatură predominantă, temperatura
interioară convenţională de calcul se poate considera temperatura
medie ponderată a tuturor încăperilor încălzite:
∑∑ ⋅=
j
jiji A
Aθθ [oC] (III.1.9)
în care:
41
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Aj aria încăperii j având temperatura interioară θij .
Temperaturile interioare ale spaţiilor neîncălzite (θu)
Temperaturile interioare ale spaţiilor şi încăperilor
neîncălzite se determină exclusiv pe bază de bilanţ termic, în
funcţie de temperaturile de calcul ale încăperilor adiacente, de
ariile elementelor de construcţie care delimitează spaţiul
neîncălzit, precum şi de rezistenţele termice ale acestor elemente.
În calcule se va ţine seama în mod obligatoriu şi de numărul de
schimburi de aer în spaţiului neîncălzit.
Tot pe bază de bilanţ termic se vor determina temperaturile θu
din rosturile închise, podurile şi etajele tehnice, precum şi cele
din balcoanele şi logiile închise cu tâmplărie exterioară.
Pentru determinarea temperaturii convenţionale de calcul
dintr-un spaţiu neîncălzit de tip cămară sau debara, se face un
calcul de bilanţ termic, utilizându-se relaţia generală :
( ) ( )jj
jjjju nVL
nVL
∑∑∑∑⋅⋅+
⋅⋅⋅+⋅=
34,034,0 θθ
θ [oC] (III.1.10)
în care :
Lj coeficienţii de cuplaj termic aferenţi tuturor elementelor de
construcţie orizontale şi verticale care delimiteza spaţiul
neîncălzit de mediile adiacente: aer exterior sau încăperi
încălzite, în [W/K];
θj temperaturile mediilor adiacente: aer exterior (θe ) sau
încăpere încălzită (θi ), în [oC];
V volumul interior al spaţiului neîncălzit [m3]; nj numărul de
schimburi de aer datorită permeabilităţii la aer a elementului j,
în
[h-1]. Pentru determinarea temperaturilor din spaţii neîncalzite
de tip subsol ocupat sau neocupat, casa scării se folosesc
urmatoarele relaţii de calcul:
3211 EEE kok si ++= θθθ [oC] (III.1.11)
4322 BBB kok si ++= θθθ [oC] (III.1.12)
unde coeficienţii B şi E sunt conţinuţi în Anexa A.10.2. din
Metodologie – PI.
III.1.4.5. Calculul pierderilor de energie ale clădirii , QL
Pierderile de căldură, QL, ale unei clădiri mono-zonă, încălzită la
o temperatură interioară uniformă, pentru o perioadă de calcul
dată, sunt :
tHQL ei )( θθ −= [J] sau [kWh] (III.1.13)
în care
θi este temperatura interioară de calcul, conform ecuaţiei
III.1.9;
θe este temperatura exterioară medie pe perioada de calcul;
42
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
t este durata perioadei de calcul;
H este coeficientul de pierderi termice al cladirii.
Coeficientul de pierderi termice H, se calculează cu
relaţia:
VT HH = H + [W/K] (III.1.14)
Coeficientul de pierderi termice prin transmisie HT, se
determină astfel:
usT H + L + L = H [W/K] (III.1.15)
unde:
L este coeficientul de cuplaj termic prin anvelopa clădirii,
definit prin relaţia (III.1.5), în [W/K];
Ls este coeficientul de cuplaj termic prin sol, (document
recomandat: SR EN ISO 13370) şi care se admite a fi calculat în
regim staţionar (document recomandat: SR EN ISO 13789), în
[W/K];
Hu coeficientul de pierderi termice prin spaţii neîncălzite
(document recomandat: SR EN ISO 13789), în [W/K].
Pierderile termice cauzate de permeabilitatea la aer a anvelopei
clădirii (document recomandat SR EN ISO 13790:2004) sunt exprimate
prin coeficientul de pierderi termice datorate împrospătării
aerului prin ventilare, Hv, calculat cu relaţia:
Vc= H aaV &ρ [W/K] (III.1.16)
în care:
Hv este coeficientul de pierderi termice datorate împrospătării
aerului/prin ventilare, în W/K;
ρa ⋅ ca este capacitatea termică volumică; ρa ⋅ ca = 1200
J/(m3K) sau ρa ⋅ ca = 0,34 Wh/(m3K);
V& este debitul mediu volumic de aer proaspăt, în m3/s sau
m3/h.
sau cu relaţia:
Vnc= Hv aaaρ [W/K] (III.1.17)
în care:
na este numărul mediu de schimburi de aer pe oră, în h-1;
V este volumul încălzit, în m3.
Pentru clădirile de locuit şi asimitate acestora, numărul mediu
de schimburi de aer pe oră datorate permeabilitatii la aer a
cladirii, poate fi evaluat în funcţie de:
− categoria de clădire; − clasa de adăpostire a clădirii;
43
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
− clasa de permeabilitate la aer a clădirii, utilizând datele
din tabelul III.1.5.
Tabel III.1.5 Clasa de permeabilitate la aer Categoria clădirii
Clasa de adăpostire
ridicată medie scăzută
neadăpostite 1,5 0,8 0,5
moderat adăpostite 1,1 0,6 0,5
Clădiri individuale (case unifamiliale, cuplate sau
însiruite ş.a.)
adăpostite 0,7 0,5 0,5
neadăpostite 1,2 0,7 0,5
moderat adăpostite 0,9 0,6 0,5 dublă
expunere
adăpostite 0,6 0,5 0,5
neadăpostite 1,0 0,6 0,5
moderat adăpostite 0,7 0,5 0,5
Clădiri cu mai multe
apartamente, cămine,
internate, ş.a. simplă
expunere
adăpostite 0,5 0,5 0,5
Încadrarea clădirilor în clasele de adăpostire se face conform
tabelului III.1.6.
Tabel III.1.6– Încadrarea clădirilor în clasa de adăpostire
Clasa de adăpostire Tip de clădire
neadăpostite clădiri foarte înalte, clădiri la periferia
oraşelor şi în pieţe, clădiri la şes
moderat adăpostite clădiri în interiorul oraşelor, cu minim 3
clădiri în apropiere, clădiri la şes protejate de arbori
adăpostite clădiri din centrul oraşelor, clădiri în păduri
Încadrarea clădirilor în clasele de permeabilitate la aer se
face conform tabelului III.1.7.
Tabel III.1.7- Încadrarea clădirilor în clasele de
permeabilitate la aer
Clasa de permeabilitate la aer Tip de clădire
ridicată clădiri cu tâmplărie exterioară fără măsuri de
etanşare
medie clădiri cu tâmplărie exterioară cu garnituri de
etanşare
scăzută clădiri cu ventilare controlată şi cu tâmplărie
exterioară cu măsuri speciale de etanşare
44
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Mai multe informaţii pentru un calcul detaliat al debitului de
aer proaspat sunt prezentate în capitolul III.2. III.1.4.6.
Calculul aporturilor de căldură , Qg
Aporturile totale de căldură la interiorul unei clădiri sau
încăperi, Qg, reprezintă suma dintre degajările interioare şi
aportul radiaţiei solare:
QsQiQg += [J] sau [kWh] (III.1.18)
Degajarile de căldură interne, Qi, cuprind toata cantitatea de
căldură generata în spatiul încalzit de sursele interne, altele
decât instalatia de încalzire, ca de exemplu :
1. degajari metabolice care provin de la ocupanti;
2. degajari de căldură de la aparate şi instalaţia de
iluminat;
Pentru calculul degajărilor de căldură se utilizează fluxurile
termice medii lunare sau pe sezonul de încalzire, în funcţie de
perioada de calcul stabilită. În acest caz, degajarile de căldură
interne se consideră 4W/m2 se calculează cu relaţia următoare
conform EN ISO 13790 anexa K.:
tSQ INCi 4= [J] sau [kWh] (III.1.19)
Pentru calculul aporturilor de căldură datorate radiaţiei
solare, suprafeţele care se iau în considerare pentru iarnă, sunt
vitrajele, pereţii şi planşeele interioare ale serelor şi
verandelor, pereţii situaţi în spatele unei placări transparente
sau a izolaţiei transparente Aporturile solare depind de radiaţia
solară normală corespunzătoare localităţii, de orientarea
suprafeţelor receptoare, de umbrirea permanentă şi caracteristicile
de transmisie şi absorbţie solară ale suprafeţelor receptoare.
Pentru calculul aporturilor prin suprafeţele opace expuse radiaţiei
solare, se poate consulta standardul SR EN ISO 13790 anexa F.
Pentru o perioadă de calcul dată, aporturile solare prin
suprafeţe vitrate se calculează cu relaţia următoare :
tAIbAIQj
usnjj
sjn
snjj
sjS ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+= ∑∑∑∑ ][)1(][ . [J] sau [kWh] (III.1.20)
unde:
- Isj este radiatia solară totală pe perioada de calcul pe o
suprafata de 1 m² având orientarea j, în J/ m²;
-b este coeficient de reducere ce ţine seama că spaţiul
neîncălzit este la o temperatură diferită de cea exterioară, se
poate consulta standardul SR EN ISO 13789. - Asnj este aria
receptoare echivalenta a suprafetei n având orientarea j, adica
aria unui corp negru care conduce la acelaşi aport solar ca
suprafata considerata. Primul termen corespunde spaţiului încalzit
şi cel de-al doilea este pentru spaţiul neîncălzit. Aporturile
solare din spaţiile neîncălzite sunt înmulţite cu (1 - b), unde b
reprezintă factorul de diminuare. În fiecare termen, prima sumă se
efectuează pentru toate orientarile j, iar a doua pentru toate
suprafeţele n care captează radiaţia solară. NOTA – Isj poate fi
înlocuit printr-un factor de orientare care se înmulţeşte cu
radiaţia solară totală pe unitatea de suprafaţă pentru o orientare
(de exemplu, vertical sud).
45
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Aria receptoare echivalentă As a unui element de anvelopă vitrat
(de exemplu o fereastră) este:
xgxFAxF = A FSS [m2] (III.1.21)
unde : A este aria totala a elementului vitrat n (de exemplu,
aria ferestrei)(m2); FS este factorul de umbrire al suprafetei n;
FF este factorul de reducere pentru ramele vitrajelor, egal cu
raportul dintre aria suprafetei transparente şi aria totala a
elementului vitrat; g este transmitanta totala la energia solara a
suprafetei n. NOTA - Pentru definirea factorului de umbrire şi a
transmitantei la energia solara a vitrajului, se iau în considerare
numai elementele de umbrire şi de protecţie solară permanente. În
principiu, transmitanţa totală la energia solară g utilizată
trebuie să fie media în timp a raportului dintre energia care
traversează elementul expus şi energia incidentă pe acesta, în
absenţa umbririi. Pentru ferestre sau alţi pereţi exteriori
vitraţi, ISO 9050 prezintă o metodă de determinare a transmitanţei
totale la energia solară pentru radiaţiile perpendiculare pe
vitraj.
Transmitanţa g se calculează în funcţie de g aplicând un factor
de corecţie astfel: ⊥
xgFg w ⊥= (III.1.22)
NOTA – Documentul recomandat pentru calculul valorilor g şi a
unor valori tipice pentru factorii de transmisie solară este
standardul SR EN ISO 13790 anexa H..
⊥
Factorul de umbrire, FS , care poate varia între 0 şi 1,
reprezintă reducerea radiaţiei solare incidente cauzată de umbriri
permanente ale suprafeţei considerate datorită unuia din următorii
factori:
1. alte clădiri;
2. elemente topografice (coline, arbori etc.);
3. proeminenţe;
4. alte elemente ale aceleiaşi clădiri ;
5. poziţia elementului vitrat faţă de suprafaţa exterioară a
peretelui exterior.
Factorul de umbrire este definit astfel :
s
pss
II
SF,= (III.1.23)
unde :
I s,ps este radiatia solara totală primită de suprafaţa
receptoare cu umbriri permanente pe durata sezonului de
încalzire;
Is este radiatia solară totală pe care ar primi-o suprafaţa
receptoare în absenţa umbririi.
NOTA – SR EN ISO 13790 anexa H prezintă informaţii despre
factorii de umbrire.
46
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
III.1.4.7. Determinarea factorului de utilizare ,η
Pentru a calcula factorul de utilizare al aporturilor de căldură
trebuie stabilit un coeficient adimensional care reprezintă
raportul dintre aporturi şi pierderi, γ, astfel:
L
g
QQ
=γ (III.1.24)
Factorul de utilizare al aporturilor de căldură se calculeaza
astfel:
daca γ ≠1 111
+−−
= aa
γγη (III.1.25)
daca γ = 1 1+
=a
aη (III.1.26)
unde a este un parametru numeric care depinde de constanta de
timp τ, definit prin relatia:
00 τ
τ+= aa (III.1.27)
Valorile pentru a0 şi τ0 sunt indicate în tabelul III.1.8.
Tabelul III.1.8. – Valori ale parametrului numeric a0 şi ale
constantei de timp de referinta τ0
Tipul cladirii a0 τ0[h]
I
Cladiri încalzite continuu (mai mult de 12 h pe zi), precum
cladirile de locuit, hoteluri, spitale, camine şi penitenciare:
Metoda de calcul lunar
1 15
Metoda de calcul sezonier 0,8 30
Constanta de timp, τ, caracterizează inerţia termică interioară
a spaţiului încălzit. Aceasta se determină cu relaţia
următoare:
HC
=τ (III.1.28)
C este capacitatea termica interioară a cladirii;
H este coeficientul de pierderi termice al cladirii.
Nota: Daca exista valori conventionale ale constantei de timp
pentru clădiri tipice acestea pot fi luate în calcul direct.
47
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Figura III.1.5 prezintă factorii de utilizare pentru perioadele
de calcul lunar şi pentru diverse constante de timp, pentru clădiri
din categoria I (încălzite continuu) şi II (încălzite
discontinuu).
Figura III.1.5. Factor de utilizare pentru constantele de timp
de 8h, o zi, doua zile, o saptamana şi infinit, valabil pentru o
perioada de calcul lunar, pentru
cladiri incalzite continuu(cladiri din categoria I, sus) şi
pentru cladiri incalzite numai pe timpul zilei(cladiri din
categoria II, jos)
Capacitatea termică interioară a clădirii, C, se calculează prin
însumarea capacitaţilor termice ale tuturor elementelor de
construcţie în contact termic direct cu aerul interior al zonei
considerate:
C = ΣχjAj = ΣjΣi ρij cij dij Aj (III.1.29)
unde:
χj - capacitatea termica interioară raportata la arie a
elementului de constructie j;
Aj - aria elementului j;
ρij - densitatea materialului stratului i din elementul j
48
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
cij - căldura specifică masica a materialului stratului i, din
elementul j
dij - grosimea stratului i din elementul j
Suma se efectueaza pentru toate straturile fiecărui element de
construcţie, pornind de la suprafata interioară pâna fie la primul
strat termoizolant, grosimea maximă fiind indicată în tabelul
III.1.9, fie în mijlocul elementului de constructie, la distanţa
cea mai mică.
Tabelul III.1.9. – Grosimea maxima considerata la calculul
capacitatii termice
Grosime maxima Aplicare cm
Determinarea factorului de utilizare 10
Capacitatea termica internă a unei clădiri poate fi calculată de
asemenea ca suma a capacităţilor interne ale tuturor elementelor de
constructie, furnizata la nivel national, pe baza tipului
constructiei. Aceasta valoare poate fi aproximată şi se acceptă o
incertitudine relativă de zece ori mai mare decât cea
corespunzatoare pierderilor termice. NOTA 1 Factorul de utilizare
se definește independent de caracteristicile instalaţiei de
încalzire, presupunând reglarea perfecta a temperaturii şi
flexibilitate infinită. NOTA 2 O instalatie de încălzire cu un
raspuns lent şi un sistem de reglare imperfect pot afecta în mod
semnificativ utilizarea aporturilor.
III.1.4.8.Necesar de energie pentru încălzire, Qh Pierderile
termice, QL, şi aporturile de căldură, Qg, se calculează pentru
fiecare perioadă de calcul. Necesarul de energie pentru încălzirea
spaţiilor se obţine pentru fiecare perioadă de calcul cu relaţia:
Qh=QL - ηQg [J] sau [kWh] (III.1.30) Factorul de utilizare, η, este
un factor de diminuare al aporturilor de căldură, prevăzut pentru a
compensa pierderile termice suplimentare care apar atunci când
aporturile de căldură depăşesc pierderile termice calculate.
III.1.4.9.Pierderi de energie prin sistemul de transmisie, Qem
Pierderile sistemului de transmisie a căldurii se calculează
astfel:
Qem = Qem,str + Qem,emb + Qem,c [J] sau [kWh] (III.1.31)
în care:
Qem,str = pierderi de căldură cauzate de distribuţia neuniformă
a temperaturii, în J sau kWh; Qem,emb = pierderi de căldură cauzate
de poziţia corpurilor de încălzire, în J kWh; Qem,c = pierderi de
căldură cauzate de dispozitivele de reglare a temperaturii
interioare, în J kWh. Pentru a calcula pierderile de căldură
datorate distribuţiei neuniforme a temperaturii interioare se
folosesc valori experimentale stabilite pentru eficienţa sistemelor
de transmisie a căldurii.
49
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Dacă se cunoaşte eficienţa sistemului de transmisie a căldurii
ηem atunci pierderile de căldură datorate stratificării termice,
Qem,str, se pot calcula astfel:
hem
emstrem QQ ⋅
−=
ηη1
, [J] (III.1.32)
Anexa III.1.3 conţine exemple de valori pentru eficienţa
sistemelor de transmisie a căldurii datorate distribuţiei
neuniforme a temperaturii interioare. Pierderile de căldură ale
sistemelor de încălzire prin radiaţie cauzate de disiparea căldurii
către exterior Qem,emb apar la sistemele de încălzire prin radiaţie
de pardoseală, plafon sau pereţi şi se calculează doar atunci când
elementul de construcţie încălzitor conţine o suprafaţă orientată
către exteriorul spaţiului încălzit, către sol, către alte clădiri
sau către alte spaţii neîncălzite. Dacă caracteristicile
suprafeţelor emisive (exemplu: grosimea sau tipul izolaţiei
termice) sunt diferite în cadrul aceleiaşi clădiri, atunci este
necesară separarea calculelor pentru fiecare zonă omogenă din punct
de vedere al sistemului de încălzire prin radiaţie. Relaţiile de
calcul pentru aceste pierderi se regăsesc în Metodologie PII.
Pierderile de căldură ale sistemelor de încălzire cauzate de
reglarea temperaturii interioare, Qem,c se referă doar la sistemul
de reglare al consumatorului (sistemul de emisie), neluând în
calcul influenţele pe care reglarea centrală sau locală le poate
avea asupra eficienţei sursei de căldură sau asupra pierderilor de
căldură din reţeaua de distribuţie. Dacă se cunoaşte eficienţa
sistemului de reglare, pierderile de căldură pe care le implică
utilizarea unui sistem real de reglare sunt date de:
hc
cem,c Q
1Q ⋅−=ηη
[J] sau [kWh] (III.1.33)
în care: ηc = eficienţa sistemului de reglare (Anexa III.1.3
conţine exemple de valori ale mărimii ηc) III.1.4.10.Pierderi de
energie prin sistemul de distribuţie, Qd Energia termica pierdută
pe reţeaua de distribuţie în pasul de timp(perioada) t este:
Hiiami
id tLUQ ⋅⋅−⋅= ∑ )( ,' θθ [J] sau [kWh] (III.1.34) cu U’ valoarea
coeficientului de transfer de căldură în W/mK
mθ temperatura medie a agentului termic în 0C
aθ temperatura aerului exterior(ambianţă) în 0C
L lungimea conductei i indicele corespunzator conductelor cu
aceleaşi conditii la limita tH numarul de ore în pasul de timp
(h/pasul de timp) Valoarea coeficientului U’ de transfer de căldură
pentru conductele izolate, care ia în considerare atat transferul
de căldură prin radiatie cat şi prin convectie este dat de
relatia:
)1ln2
1('
aai
a
D dddU
⋅+⋅
⋅
=
αλ
π (III.1.35)
in care: d i , d a –diametrele conductei fara izolatie,
respectiv diametrul exterior al conductei (m) αa - coeficientul
global de transfer termic la exteriorul conductei (W/m²K)
(αa=1/0,33) λD –coeficientul de conductie a izolatiei (W/mK) Pentru
conductele pozate subteran coeficientul de transfer U’ se
calculeaza cu relatia:
50
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
)4ln1ln1(21'
Dz
dDU
ED
em ⋅⋅+⋅
=
λλ
π (III.1.36)
unde z – adancimea de pozare λE – coeficientul de conductie al
solului (W/mK) Pierderile de căldură ale unui sistem de conducte
trebuie să ia în considerare nu numai pierderile aferente
conductelor dar şi pe cele ale elementelor conexe (robinete,
armaturi, suporturi neizolate, etc.). Pentru a lua în considerare
pierderile în elementele conexe se consideră o lungime echivalentă.
Pentru pierderile prin corpul robinetelor inclusiv flansele de
imbinare, lungimea echivalentă considerată depinde de gradul de
izolare asa cum arata tabelul III.1.10:
Tabel III.1.10 Lungimea echivalentă pentru armături Robinete
incluzand şi flanşele de prindere
Lungimea echivalenta [m] D=100mm
neizolate 4,0 6,0 izolate 1,5 2,5 Aceasta valoare se va insuma
cu lungimea conductelor.
In mod similar luând în considerare lungimea conductelor din
spatiile neîncălzite se pot calcula pierderile de căldură
nerecuperabile prin conductele verticale (coloane) dacă acestea
sunt pozate în spaţii neîncălzite.
In cazul în care coloanele se află în spaţii încălzite, aceste
pierderi se consideră recuperabile intrând în calcul la ajustarea
necesarului de căldură.
III.1.4.11.Consum auxiliar de energie Wde
Consumul de energie electrică, Wde, pentru pompele din sistemele
de încălzire se stabileşte simplificat pe baza unei metode tabelare
în funcţie de aria pardoselilor incalzite din zona de calcul, tipul
sursei şi modul de reglare al pompei. In anexa III.1.4. se găsesc
valori orientative privind consumul auxiliar anual de energie
electrică pentru sisteme de încălzire cu circulaţie prin pompare.
Consumurile sunt estimate în funcţie de aria suprafeţei încălzite,
de tipul cazanului, de tipul de funcţionare a pompei şi de
alcătuirea sistemului de încălzire. In timpul functionarii pompelor
de circulatie o parte din energia electrica este transformata în
energie termica şi transferata apei. O alta parte din energia
termica este transferată (transmisa) mediului ambiant. Ambele
fracţiuni energetice sunt recuperabile. Energia recuperata din apa
este:
edwrd WQ ,,, 25,0 ⋅= [kWh/a] (III.1.37)
III.1.4.12.Consum total de energie pentru incalzire Qfh
Consumul total de energie pentru incalzire se obtine din
insumarea termenilor prezentati in paragrafele anterioare,
respectiv:
51
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Q-WQQQ Q drwdedemhhf, +++= [J] sau [kWh] (III.1.38)
III.1.5. Schema de calcul pentru clădiri rezidenţiale alimentate
de la surse proprii
Regimul de ocupare pentru astfel de clădiri este considerat
continuu, cu furnizare intermitenta, iar modelul de calcul este
simplificat şi permanent.
Metoda de calcul se aplică pe perioada de încălzire.
III.1.5.1. Caracteristici geometrice
A se vedea subcapitolul III.1.4. 1.
III.1.5.2. Caracteristici termotehnice
A se vedea subcapitolul III.1.4. 2.
III.1.5.3. Determinarea parametrilor climatici (t, θe, Ij), (SR
4839), In cadrul studiilor efectuate pentru clădiri individuale
echipate cu surse proprii de încălzire (centrale termice) se
procedează la o determinare preliminară a unei perioade de
încălzire utilizând SR4839 în scopul determinării parametrilor
climatici precum temperatura exterioară și intensitatea radiației
solare. Calculul se realizează așa cum este menționat în
subcapitolul III.1.4.3. III.1.5.4. Temperaturi de calcul, (θi,
θu)
A se vedea subcapitolul III.1.4. 4.
III.1.5.5. Calculul coeficientului de pierderi al clădirii ,
H
A se vedea subcapitolul III.1.4. 5.
III.1.5.6. Calculul aporturilor de căldură , Qg/t A se vedea
subcapitolul III.1.4. 6.
III.1.5.7. Determinarea factorului de utilizare ,η
A se vedea paragraful III.1.4.7.
III.1.5.8. Perioada de încălzire, parametrii climatici , (t, θe,
Ij)
Metoda de calcul se aplica exclusiv clădirilor din categoria I
(încălzite continuu).
52
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Prima şi ultima zi a sezonului de încălzire, adică durata şi
condiţiile climatice medii ale acestuia pot fi stabilite la nivel
naţional pentru o zona geografica data şi pentru clădiri tip.
Sezonul de încălzire cuprinde toate zilele pentru care aporturile
de căldura, calculate cu un factor de utilizare convenţional, η1,
nu compensează pierderile termice, adică atunci când:
d
gdidech tH
Q*
1ηθθ −≤ [̊C] (III.1.39)
unde : θech este temperatura exterioară medie zilnica; θid este
temperatura interioară medie zilnica; η1 este factorul de utilizare
convenţional, calculat cu γ = 1; Qgd reprezintă aporturile solare
şi interne medii zilnice; H este coeficientul de pierderi termice
al clădirii; td este durata unei zile, adică 24 h sau 86.400 s.
Temperatura θed se numeşte “temperatură de echilibru” şi reprezintă
temperatura exterioară pentru care aporturile utilizate egalează
pierderile de căldura ale clădirii. Pentru a obţine zilele limită
pentru care este îndeplinită condiţia (1.23) este utilizată o
interpolare liniară. Pentru calculul simplificat, perioada de
încălzire poate fi stabilită grafic prin intersecţia valorii
temperaturii de echilibru calculată cu factorul de utilizare al
clădirii, η, pentru perioada de încălzire cu curba de variaţie a
temperaturilor exterioare medii lunare corespunzătoare localităţii,
aşa cum arată figura III.1.6.
1. temperatura interioară 2. începutul perioadei de încălzire 3.
număr zile de încălzire 4. curba de variaţie a temperaturilor
medii lunare 5. temperatura de echilibru 6. sfârşitul perioadei
de încălzire
Figura III.1.6. Stabilirea perioadei de încălzire
III.1.5.9. Calculul pierderilor de energie termica ale clădirii
, QL Pierderile de căldură, QL, ale unei clădiri mono-zonă,
încălzită la o temperatură interioară uniformă, pentru o perioadă
de calcul dată, sunt :
tHQL ei x)( θθ −= [J] sau [kWh] (III.1.40)
III.1.5.10. Calculul aporturilor de caldura , Qg Dacă aporturile
de căldură sunt exprimate ca fluxuri de căldură, Qg, se determina
astfel :
tQg Φ= [J] sau [kWh] (III.1.41)
53
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
III.1.5.11.Necesar de energie pentru încălzire, Qh A se vedea
paragraful III.1.4.8. III.1.5.12.Pierderi de energie prin sistemul
de transmisie, Qem A se vedea paragraful III.1.4.9.
III.1.5.13.Pierderi de energie prin sistemul de distribuţie,
Qd
A se vedea paragraful III.1.4.10.
III.1.5.14.Consum auxiliar de energie Wde
A se vedea paragraful III.1.4.11. III.1.5.15.Pierderi de energie
la nivelul sursei de căldură, Qg Pierderea de căldură totala la
nivelul generatorului se calculează în funcţie de randamentul
sezonier net cu relaţia următoare:
netg
netgoutgg QQ
,
,,
1ηη−
= (III.1.42)
Qg,out – se calculează în funcţie de tipul de cazan: o pentru
cazane de încălzire:
Qg,out = Qh + Qem + Qd - kWd,e (III.1.43) o pentru cazane de
încălzire şi preparare apa calda de consum:
Qg,out = Qh + Qem + Qd - kWd,e + Qacc (III.1.44) o pentru
sistemele de încălzire care utilizează combinat surse clasice
şi
neconvenţionale sau regenerabile de energie: Qg,out = Qh + Qem +
Qd -kWd,e + Qacc - Qrg (III.1.45) Qrg – energia furnizata de
sursele regenerabile în perioada de calcul Randamentul sezonier se
calculează în funcţie de tipul de cazan, de tipul de combustibil şi
de modul de funcţionare. Pentru ca rezultatele sa acopere
solicitarea cazanului în sarcina variabila se considera randamentul
la încărcare maximă şi randamentul la sarcina minima de 30%. In
Tabelul III.1.11 indica valoarea maxima acceptata de norme pentru
eficienta neta, ηg,net, în funcţie de tipul cazanului.
Tabel III.1.11 Eficienta maxima neta în procente, ηg,net [%]
Cazane cu condensare Cazane fara condensare
Sarcina maxima
Sarcină min 30%
Sarcina maxima
Sarcină min 30%
101,0 107,0 92,0 91,0
Pentru calculul randamentului brut se utilizează factorii de
conversie din tabelul III.1.12 în ecuaţia următoare:
54
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
ηg,brut= f × ηg,net (III.1.46)
Tabelul III.1.12: Factori de conversie f
Combustibil Factor de conversie f Gaz natural 0,901 Propan sau
butan 0,921 Cherosen sau gaz lichefiat 0,937
Randamentul sezonier se calculează în funcţie de randamentul
sezonier brut şi net al cazanelor.
Pentru a stabili randamentul sezonier brut al cazanelor se
aplica relaţiile de calcul indicate în tabelul 1.9, 1.10 şi 1.11,
în funcţie de tipul de cazan şi tipul de combustibil utilizat.
Ecuaţiile caracteristice din acest tabel depind de randamentul brut
la sarcina maxima şi sarcina minima şi de parametrii p, b, V, L
stabiliţi după cum urmează: 1. Parametrul p:
♦ cazan pe gaz, - cu flacăra de veghe p=1 - fara flacăra de
veghe p=0
2. Parametrul b: ♦ cazane cu acumulare ( pornit- oprit sau
modulare)
- cu stocaj funcţional b=1; - fara stocaj funcţional b=0
♦ cazane în condensatie (pornit- oprit sau modulare) şi unitati
primare de stocaj - b=1
3. Parametrii V,L: ♦ pentru cazane cu acumulare şi unitati
primare de stocaj se calculează volumul de acumulare V în litri,
din specificaţii şi factorul de pierdere L folosind următoarea
ecuaţie:
- daca grosimea izolaţiei, diz < 10mm: L = 0,0945-0,0055diz-
daca grosimea izolaţiei, diz ≥ 10mm: L = 0,394/diz
In funcţie de categoria cazanului în tabelul 1.8 se indica
numărul ecuaţiei din tabelul III.1.13 şi III.1.14 care se va aplica
pentru calculul randamentului brut sezonier.
Tabelul III.1.13:Categorii de cazane Fara condensare Cu
condensare
Gaz Hidrocarburi Tem
pera
turi
scaz
ute
Gaz Hidrocarburi
On/
Off
Mod
ular
On/
Off
Mod
ular
On/
Off
Mod
ular
On/
Off
Mod
ular
Cazane clasice 101 102 201 X X 101 102 201 X
Cazane instant cobinate (inc+acc) 103 104 202 X X 103 104 202
X
55
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Cazane cu acumulare combinate(inc+acc)
105 106 203 X X 105 106 203 X
Unitate primara combinata de stocare
107 107 X X X 105 106 X X
Tabelul III.1.14: Eficienta sezoniera bruta η pentru cazane pe
gaz Cazan pe gaz Nr. ec. Ecuatie Pornit oprit normal 101 η = 0.5(η
max + η part) – 2.5 – 4p Normal modular 102 η = 0.5(ηmax + ηpart) –
2.0 – 4p Combinatie pornit/oprit instantaneu 103 η = 0.5(ηmax +
ηpart) – 2.8 – 4p
Combinatie modular acumulare 104 η = 0.5(ηmax + ηpart) – 2.1 –
4p
105 η = 0.5(ηmax + ηpart ) – 2.8 + (0.209 × b × L × V) – 4p
106 η = 0.5(ηmax + ηpart ) – 1.7 + (0.209 × b × L × V) – 4p
Combinatie pornit oprit cu acumulare
107 η= 0.5(ηmax + ηpart ) – (0.539 × L × V) – 4p Tabel III.1.15:
Eficienta bruta sezoniera η pentru cazane utilizand hidrocarburi
Normal 201 η = 0.5(ηmax + ηpart)
Instantaneu 202 η= 0.5(ηmax + ηpart) – 2.8 Amestec cu acumulare
203 η = 0.5(ηmax + ηpart ) – 2.8 + (0.209 × b × L
× V)
Cazane pe hidrocarburi Nr. ec. Ecuatie
Pentru a calcula randamentul sezonier net al cazanelor se aplica
ecuaţia următoare: ηg,net = 1/f × ηg,brut (III.1.47) Pentru cazane
care nu se regăsesc in categoriile de mai sus precum si pentru
cazane mai vechi sau aflate intr-o stare avansata de uzura se
foloseşte următoarea relaţie.
gdrnetg, x x= ηηηη (III.1.48) • Randamentul de reglare al
instalaţiei de încălzire interioară, ηr, reprezintă capacitatea
instalaţiei de încălzire interioară şi a echipamentelor de reglare
din dotarea acesteia de a asigura necesarul de căldură al clădirii,
ţinând seama de variaţia în timp a parametrilor climatici şi a
aporturilor interne. Valorile medii pentru ηr sunt date în tabelul
III.1.16 în funcţie de tipul instalaţiei de încălzire şi de dotarea
cu echipamente de reglare a clădirii. Tabel III.1.16: Randamentul
de reglare ηr
Situaţia çr
Instalaţia de încălzire centrală datorată cu robinete de reglaj
termostatic 0,99
Instalaţia de încălzire centrală fără robinete de reglaj
termostatic 0,92
56
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Instalaţia de încălzire locală cu sobe de teracotă funţionând cu
cobustibil lichid sau gazos 0,88
Instalaţia de încălzire locală cu sobe de teracotă funcţionând
cu combustibil solid 0,85
Instalaţia de încălzire interioară prevăzută cu perdele de aer
cald 0,83
• Randamentul de distribuţie a căldurii în instalaţia de
încălzire interioară, ηd, reprezintă raportul dintre necesarul de
căldură la nivelul spaţiilor încălzite şi necesarul de căldură
pentru încălzire ţinând seama de fluxul termic disipat prin reţeaua
de distribuţie a agentului încălzitor şi care nu contribuie la
încălzirea directă a spaţiilor.
dL
L
QQQ
d +=η (III.1.49)
• Randamentul mediu anual al sursei de generare a căldurii
pentru încălzirea spaţiilor, ηg se determină cu relaţia :
)(00 γηγη vgg −∗= (III.1.50)
În care
γ0 reprezintă un coeficient de reducere a valorii nominale (de
catalog) ηg0 datorită pierderilor la oprirea cazanului, funcţie de
tipul cazanului, de puterea nominală a acestuia şi de gradul mediu
de încărcare al cazanului în raport cu puterea termică nominală a
acestuia.
Randamentul nominal de producere a căldurii ηg0 este definit
pentru funcţionarea continuă a cazanului la sarcina termică
nominală şi în general este dat fie în documentaţia tehnică a
cazanului (dacă există), fie pe plăcuţa cu datele tehnice ştanţate
pe cazan. În situaţia în care nici una din situaţiile menţionate nu
este posibilă cunoaşterea ηg0, acesta poate fi măsurat utilizând o
procedură normată sau poate fi estimat utilizând valorile
orientative din tabelul III.1.17.
Tabel III.1.17. Randamentul nominal de producere a căldurii
ηg0Cazan ηg0
Cazan classic din fontă cu
-arzător separat 0,84
-arzător integrat 0,90
Cazan modern 0,92
Combustibil
lichid
Cazan cu preparare a apei calde cu semi-acumulare 0,74
Cazan clasic cu funcţionare tot sau nimic
-înainte de 1990 0,79
Combustibil gazos cu arzător atmosferic
(tiraj natural) -după 1990 0,86
57
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Cazan clasic cu funcţionare modulară
-înainte de 1990 0,76
-după 1990 0,83
Cazan classic din fontă sau oţel cu
-arzător separat 0,86
-arzător integrat 0,90
Cazan modern 0,92
Combustibil gazos cu arzător cu aer insuflat
(tiraj forţat)
Cazan cu condensaţie 0,98
Pentru centralele termice valorile γ0sunt următoarele:
Pn77.00 *177,01
1−
+=γ -pentru centrală termică proprie aferentă unei unitaţi
funcţionale
individuală (clădire individuală/apartament sau clădire
înşiruită cu mai puţin de trei apartamente )
γ 0 =0.99 - pentru centrală termică aferentă unei clădiri
colective (cu mai mult de 4 apartamente) echipată cu arzător
atmosferic funcţionând cu gaze naturale,
γ 0 =0,98 - pentru centrală termică aferentă unei clădiri
colective (cu mai mult de 4 apartamente ) echipată cu arzător
funcţionând cu gaze naturale cu tiraj forţat sau funcţionând cu
combustibil lichid sau solid.
în care
Pn - puterea termică utilă a cazanului în condiţii nominale) din
documentaţia tehnică a acestuia ), [kW]
γ v - reprezintă un coeficient de reducere a valorii de catalog
η 0g în funcţiune de vechime a cazanului :
- pentru cazan mai noi de 5 ani: γ v =0,02;
- pentru cazan cu vechime cuprinsă între 5 şi 10 ani: γ v
=0,04;
- pentru cazan mai vechi de 10 ani: γ v =0,05;
Pentru cazane prost întreţinute (stare proastă) valorilor de
penalizare γ v de mai sus li se adaugă 0,04.
58
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
În tabelul III.1.18. sunt date valori orientative pentru
randamentul mediu anual de generare a căldurii caracteristice altor
tipuri de surse de căldură decât cazane /centrale termice,
utilizate pentru încălzirea spaţiilor.
Tabel III.1.18. Randamentul mediu anual Sursa de căldură çg
Sobe din teracotă funcţionând cu :
combustibil gazos 0,60
combustibil lichid 0,55
combustibil solid 0,45
III.1.5.16.Consum total de energie pentru încălzire Qfh
Consumul total de energie pentru încălzire se obţine din
însumarea termenilor prezentaţi în paragrafele anterioare,
respectiv:
gdrwdedemhhf, Q Q-WQQQ Q ++++= [J] sau [kWh] (III.1.48)
III.1.6. Schema de calcul pentru clădiri terţiare alimentate de
la surse centralizate
Regimul de ocupare pentru astfel de clădiri este considerat
intermitent, cu furnizare intermitentă, iar modelul de calcul este
simplificat şi permanent.
Metoda de calcul se aplică pe perioada de încălzire.
III.1.6.1. Caracteristici geometrice
A se vedea subcapitolul III.1.4. 1.
III.1.6.2. Caracteristici termotehnice
A se vedea subcapitolul III.1.4. 2.
III.1.6.3. Determinarea parametrilor climatici (t, θe, Ij), (SR
4839), A se vedea subcapitolul III.1.4.3.
59
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
III.1.6.4. Temperaturi de calcul, (θi, θu, θiad)
A se vedea subcapitolul III.1.4.4. Termenul θiad reprezintă
temperatura interioara corectata a perioadei de încălzire. Acest
parametru are o valoare constanta care conduce la aceleaşi pierderi
termice ca si in cazul încălzirii cu intermitenţă pe perioada
considerata. Pentru fiecare perioada de încălzire redusă
temperatura interioară corectată se calculează utilizând procedura
definită in Anexa C- SR EN 13790. Pentru reduceri zilnice sau
săptămânale şi în Anexa D- SR EN 13790 pentru perioada de vacanţă.
III.1.6.5. Determinarea programului de funcţionare (t) În cazul în
care se aplica încălzirea cu intermitenţă, perioadele (perioada) de
calcul se împart(e) în intervale de încălzire normală alternând cu
intervale de încălzire redusă (de exemplu nopţi, sfârşituri de
săptămână şi vacanţe). Toate intervalele de încălzire normală au
aceeaşi temperatură interioară convenţională de calcul. Pot fi mai
multe tipuri de perioade de încălzire redusă cu programe de
funcţionare diferite. În cadrul fiecărei perioade de calcul,
fiecare perioadă de încălzire redusă este caracterizată prin: 1.
durata ei; 2. numărul de apariţii ale acestui tip de perioadă
într-o perioadă de calcul; 3. modul respectiv de funcţionare cu
intermitenţă ; 4. unde este cazul, temperatura interioară
convenţională sau puterea termică redusă; 5. modul de restabilire a
încălzirii şi puterea termică maximă în perioada de restabilire a
încălzirii. În figura 1.4 este prezentat un exemplu în care
perioada de calcul include patru tipuri A de perioade de încălzire
redusa şi un tip B de perioadă de încălzire redusă (sfârşit de
săptămână).
Figura III.1.7. Exemplu de program de funcţionare cu
intermitenţă
Legenda
θ temperatura interioară convenţională t timp tc perioadă de
calcul N perioadă de încălzire normală A perioada de încălzire
redusa tip A
60
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
B perioada de încălzire redusa tip B Împărţirea în perioade
distincte nu este necesara în următoarele cazuri: a) variaţia
temperaturii interioare convenţionale între perioade de încălzire
normala şi perioade de încălzire redusa sunt mai mici decât 3 K; în
acest caz se poate utiliza media în timp a temperaturilor
interioare convenţionale; b) constanta de timp a clădirii este mai
mare de trei ori durata celei mai lungi perioade de încălzire
redusa; în acest caz se poate utiliza temperatura interioară
convenţională pentru funcţionare normala pentru toate perioadele;
c) constanta de timp a clădirii este mai mica decât 0,2 ori durata
celei mai scurte perioade de încălzire redusa; în acest caz se
poate utiliza media în timp a temperaturilor interioare
convenţionale. Se considera ca instalaţia de încălzire are puterea
termica suficient de mare pentru a permite încălzirea cu
intermitenta. NOTA 1 – În clădiri de locuit variaţia temperaturilor
interioare convenţionale şi debitele de ventilare sunt adesea
legate de ocupare. Împărţirea în perioade diferite usureaza
evaluarea debitului mediu de aer pe fiecare dintre acestea. NOTA 2
– Având în vedere faptul ca programele de încălzire se definesc în
mod uzual pe durata unei săptămâni, definirea acestora este mai
uşoara în cazul în care calculele se efectuează pentru o săptămâna
din luna. III.1.6.6. Calculul pierderilor de energie ale clădirii ,
QL În cazul în care se aplica împărţirea în perioade de încălzire
diferite, pierderile termice totale, QL, ale unei clădiri mono-zona
încălzita la o temperatura uniforma şi pentru o perioada de calcul
data, se calculează cu relaţia:
jejiadj
N
jjL tHNQ *)( ,
1
θθ −= ∑=
[J] sau [kWh]
(III.1.49) în care N numărul de tipuri de perioade de încălzire
(de exemplu 3: pentru normal, noapte şi sfârşit de săptămâna); Nj
este numărul de perioade de încălzire de fiecare tip pe durata
perioadei de calcul; θ iad,j este temperatura interioară corectata
a perioade de încălzire j; tj este durata perioade de încălzire j;
Hj este coeficientul de pierderi termice al clădirii în perioada
j;
NOTA – este egal cu durata perioadei de calcul. jN
jjtN∑
=1
In scopul simplificării notaţiilor indicele j este omis în cele
ce urmează. Cu toate acestea, atunci când se aplica împartirea în
perioade de încălzire calculul se efectuează pentru fiecare
perioada de încălzire. Pentru calculul coeficientului H a se vedea
subcapitolul III.1.4. 5.
III.1.6.7 Calculul aporturilor de căldură , Qg
Aporturile totale de căldură la interiorul unei clădiri sau
încăperi, Qg, se determina cu relaţia III.1.18.
61
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
Spre deosebire de calculul pentru clădiri rezidenţiale
aporturile de la surse interne pentru clădirile terţiare se
determina ţinând cont de numărul de surse interioare si puterea
lor, de aporturile de la iluminat dar si de aporturile de la
ocupanţi in funcţie de numărul de ore de ocupare. III.1.6.8.
Determinarea factorului de utilizare ,η A se vedea paragraful
III.1.4.7. cu precizarea ca se utilizează tabelul III.1.7. in locul
tabelului III.1.9. se foloseşte tabelul III.1.19. Tabelul III.1.19
– Valori ale parametrului numeric a0 şi ale constantei de timp de
referinţa τ0
Tipul clădirii a0 τ0 [h]
I
Clădiri încălzite continuu (mai mult de 12 h pe zi), precum
hoteluri, spitale, cămine şi penitenciare: Metoda de calcul
lunar
1 15
Metoda de calcul sezonier 0,8 30
II Clădiri încălzite numai în timpul zilei (mai puţin de 12 h pe
zi), precum clădiri destinate educaţiei, birouri, clădiri pentru
conferinţe şi comerciale
0,8 70
III.1.6.9.Necesar de energie pentru încălzire, Qh A se vedea
paragraful III.1.4.8. III.1.6.10.Pierderi de energie prin sistemul
de transmisie, Qem A se vedea paragraful III.1.4.9.
III.1.6.11.Pierderi de energie prin sistemul de distribuţie,
Qd
A se vedea paragraful III.1.4.10.
III.1.6.12.Consum auxiliar de energie Wde
A se vedea paragraful III.1.4.11. III.1.6.13.Consum total de
energie pentru încălzire Qfh A se vedea paragraful III.1.4.12.
62
-
BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR FAZA
1, REDACTAREA I
III.1.7. Schema de calcul pentru clădiri terţiare alimentate de
la surse proprii
Regimul de ocupare pentru astfel de clădiri este considerat
intermitent, cu furnizare intermitentă, iar modelul de calcul este
simplificat şi permanent.
Metoda de calcul se aplică pe perioada de încălzire.
III.1.7.1. Caracteristici geometrice
A se vedea subcapitolul III.1.4. 1.
III.1.7.2. Caracteristici termotehnice
A se vedea subcapitolul III.1.4. 2.
III.1.7.3. Determinarea parametrilor climatici (t, θe, Ij), (SR
4839), A se vedea subcapitolul III.1.4.3. III.1.7.4. Temperaturi de
calcul, (θi, θu, θiad) A se vedea subcapitolul III.1.6.4.
III.1.7.5. Determinarea programului de funcţionare (t) A se vedea
subcapitolul III.1.6.5. III.1.7.6. Calculul pierderilor de energie
ale clădirii , QL A se vedea subcapitolul III.1.6.6. III.1.7.7
Calculul aporturilor de căldură , Qg A se vedea subcapitolul
III.1.6.7. III.1.7.8. Determinarea factorului de utilizare ,η A se
vedea subcapitolul III.1.6.8. III.1.7.9.Necesar de energie pentru
încălzire, Qh A se vedea paragraful III.1.4.8. III.1.7.10.Pierderi
de energie prin sistemul de transmisie, Qem A se vedea paragraful
III.1.4.9.
III.1.711.Pierderi de energi