GHID PENTRU CALCULUL CONSUMULUI DE CLDUR AL CLDIRILOR DOTATE CU SISTEME PASIVE DE NCLZIRE SOLAR

Indicativ GP 017-1996

Cuprins* ELEMENTE GENERALE PRIVIND NCLZIREA SOLAR CU SISTEME PASIVE DE CAPTARE A RADIAIEI SOLARE* DOMENIUL DE APLICARE I CONDIII DE UTILIZARE* CLASIFICAREA SISTEMELOR PASIVE DE NCLZIRE SOLAR* ALCTUIREA SISTEMELOR* FUNCIONAREA SISTEMELOR PASIVE DE NCLZIRE SOLAR* DETERMINAREA PERFORMANELOR ENERGETICE ALE SISTEMELOR PASIVE DE NCLZIRE SOLAR* PRINCIPII DE DIMENSIONARE I CONFORMARE A INSTALAIEI INTERIOARE DE NCLZIRE* Anexa 1: DETERMINAREA DISTANEI MINIME A CLDIRII DOTATE CU SISTEM PASIV FA DE OBSTACOLE* Anexa 2: DETERMINAREA FACTORULUI MEDIU DE UMBRIRE Au / APS CARACTERISTIC SISTEMULUI "SPAIU SOLAR* Anexa 3: Proiect IPCT SA nr. 1191. CLADIRE DE LOCUIT DOTATA CU SISTEME PASIVE DE INCALZIRE SOLARA

1. ELEMENTE GENERALE PRIVIND NCLZIREA SOLAR CU SISTEME PASIVE DE CAPTARE A RADIAIEI SOLARE

Sistemele pasive de captare a radiaiei solare conin elemente specializate care capteaz radiaia solar, realizeaz conversia acesteia n cldur i asigur transferul cldurii n spaiul locuit prin mijloace naturale bazate pe procesele fundamentale de transfer de cldur i masa (conducie, convecie, radiaie, difuzie) fr intervenia unor mijloace artificiale (pompe, ventilatoare, etc.). Procesul de captare i conversie a radiaiei solare n cldur se bazeaz pe utilizarea efectului de ser specific unor materiale transparente (sticl, policarbonat, plexiglas, etc.).

Casele solare indiferent de sitemul de captare a radiaiei solare care intr n componena acestora, fac parte din categoria construciilor cu caracteristici energetice conservative. Fa de construciile conservative realizate n sistem constructiv convenional, casele solare se disting printr-o caracteristic geometric specific reprezentat de raportul dintre suprafaa de captare a radiaiei solare Aps i volumul spaiului nclzit V. Pentru ca o construcie s fie construcie solar este necesar s se ndeplineasc condiia:

(1)

n consecin performana energetic a unei case solare se va considera reprezentativ dac soluia constructiv se ncadreaz ntre limitele sus menionate.

Se disting, funcie de soluiile tehnologice elaborate pn n prezent, trei tipuri de sisteme pasive de captare a radiaiei solare utilizate pentru nclzirea unor spaii locuite, dup cum urmeaz:

- sistem indirect cu circulaia controlat a aerului n sera captatoare (ex. sistem Trombe-Michel, sistem INCERC)

- sistem indirect fr circulaia controlat a aerului n sera captatoare (ex. sistem "SPAIU SOLAR")

- sistem aport direct (ex. sistem ET- element transparent).

Cercetrile efectuate au condus la concluzia c primele dou tipuri de sisteme pot fi aplicate la construcia unor case noi de tip unifamilial conducnd la reducerea important a consumului energetic pentru nclzire.

Sistemul aport direct, eficient n varianta ET, implic rezolvri arhitecturale speciale precum i intervenii ale instalaiei de nclzire care necesit un foarte ridicat grad de automatizare.

Sistemul de nclzire solar pasiv INCERC i SPAIUL SOLAR care fac obiectul prezentului ghid, beneficiaz de analiza funcional att din punct de vedere teoretic ct i din punct de vedere experimental pe suportul caselor solare romneti construite n perioada 1974-1982. Practic relaiile de calcul care sunt cuprinse n actualul ghid reprezint o prelucrare a modelelor matematice de simulare a funcionrii sistemelor (SINCERC, INVAR, SPASOL, SIMULAT 3,4) elaborate n INCERC Secia Instalaii i a datelor furnizate de experimentele de lung durat desfurate pe suportul caselor solare CSI Cmpina i CS3 Bucureti.

Soluiile de calcul termotehnic i de proiectare a instalaiilor interioare de nclzire clasic cuprinse n ghidul de fa permit i efectuarea analizei economice a soluiilor de case solare i prin urmare dimensionarea optic a elementelor structurale componente i a instalaiilor aferente caselor solare.

Instalaia de nclzire se poate realiza att n varianta clasic cu agent termic lichid ct i n varianta utilizrii sobelor electrice cu acumulare a cldurii, n cazul n care se dispune de tarif difereniat a energiei electrice asociat cu o putere instalat proprie adoptrii acestui tarif.

n general, casele solare reprezint construcii cu confort sporit care implic investiii superioare fa de construciile de locuit clasice. Pe de alt parte costurile de exploatare caracteristice caselor solare sunt sensibil reduse fa de cele specifice construciilor clasice. Caracterul conservativ energetic a acestor construcii asociat soluiei de utilizare eficient a energiei mediului ambiant conduce la reduceri importante ale consumului de cldur pentru nclzire n raport cu construcii similare realizate conform tehnologiilor clasice. De asemenea dotarea caselor solare cu elemente de construcie cu funciuni inteligente fixe sau/i mobile conduce i la eliminarea disconfortului din sezonul cald, frecvent ntlnit n cazul caselor convenionale construite n zona de es. Promovarea unor astfel de construcii moderne i ecologice, n special n zona de deal, care reclam un sezon de nclzire prelungit, poate conduce la reduceri spectaculoase ale consumului de combustibil pentru nclzire i la promovarea unor tehnologii n domeniul instalaiilor termice. [top]

2. DOMENIUL DE APLICARE I CONDIII DE UTILIZARE

2.1. Sistemele pasive de nclzire solar care fac obiectul prezentului ghid sunt destinate nclzirii spaiului de locuit n sezonul rece.

2.2. Amplasarea locuinelor prevzute cu sisteme pasive de nclzire solar se poate face pe teritoriul Romniei fr restricii de ordin geografic. innd seama de eficiena sistemelor pasive de nclzire solar n harta din fig. 1 se prezint zonarea energetic a Romniei n care zona 0 este caracterizat de performane energetice maxime urmate n ordinea descresctoare zonele I i II.

2.3. Sistemele pasive de nclzire solar vor fi prevzute la cldiri nou proiectate.

2.4. Cldirile de locuit dotate cu sisteme pasive de nclzire solar se vor ncadra n regimul de nlime parter sau parter i etaj.

2.5. Sistemele pasive de nclzire solar vor fi incluse n faadele verticale ale cldirilor orientate preferenial ctre sud.

2.6. Se va evita pe ct posibil amplasarea balcoanelor pe faada sud a cldirilor dotate cu sisteme pasive de nclzire solar.

n cazul n care soluia de arhitectur impune amplasarea unor balcoane pe faade care constituie suprafaa de captare a radiaiei solare, se vor practica retrageri ale elementelor de faad astfel nct balcoanele s nu constituie obstacole n calea radiaiei solare (un exemplu de rezolvare n proiectul ataat prezentului ghid).2.7. Se recomand amplasarea ncperilor cu funciuni anexate (buctrii, bi, WC, etc.) la faada nord a cldirilor dotate cu sisteme pasive de nclzire solar.

2.8. Amplasarea cldirilor dotate cu sisteme pasive de nclzire solar trebuie s respecte condiia de a nu se umbri reciproc i nici s nu fie afectate de umbre din partea unor obstacole naturale cu excepia arborilor (care-i pierd frunzele n timpul iernii) sau artificiale din zon, pe ntreaga perioad de funcionare. Determinarea distanelor minime de amplasare se face conform prevederilor anexei 1 din prezentul ghid.

2.9. Nu se recomand amplasarea cldirilor de locuit dotate cu sisteme pasive de nclzire solar n zone de degajri mari de praf, fum etc.

[top]

3. CLASIFICAREA SISTEMELOR PASIVE DE NCLZIRE SOLAR

3.1. Sistemele pasive de nclzire solar care fac obiectul prezentului ghid, se clasific dup cum urmeaz:

a. sisteme pasive de tip INCERC (indirect cu circulaia controlat a aerului n sera captatoare)

b. sisteme pasive de tip "spaiu solar" (indirect fr circulaia controlat a aerului n sera captatoare).

3.2. Sistemele pasive prevzute la art. 3.1. se amplaseaz pe faa de sud a cldirii. Se admite amplasarea acestor sisteme i pe faade a cror proiecie n plan orizontal a normalei la suprafa se abate cu 15o fa de direcia sud; pentru sistemele prevzute la pct. 3.1.b se admite amplasarea acestora i pe faadele E i V.[top]

4. ALCTUIREA SISTEMELOR

4.1. Sistem pasiv de tip INCERC

Sistemul pasiv de tip INCERC are urmtoarea alctuire:

a. perete captator format din dou straturi:

un strat adiacent spaiului din crmid sau crmid cu goluri cu grosimea de 0,30 m;

un strat adiacent serei captatoare constituit din BCA tip GBN 35 cu grosimea de 0,15 m a crui suprafa exterioar este acoperit cu vopsea absorbant mat.

Valorile coeficienilor de absorbtivitate a radiaiei solare de und scurt "a", pentru cteva culori, sunt prezentate n tab. 1.

Tabel 1

Culoarebejgri, roumaronalbastruverdenegru

a0,470,670,710,750,770,92

b. sera captatoare constituit dintr-un vitraj dublu, foarte bine etanat n raport cu exteriorul i amplasat la distan de 0,15 m fa de peretele captator.

Vitrajul dublu poate fi constituit dup cum urmeaz:

geam termopan (2 foi);

dou foi de geam (sticl) una cu grosimea de 0,003 m ctre spaiul serei i cealalt cu grosimea de maxim 0,005 m ctre exterior, distana dintre geamuri fiind cca. 0,02 m;

dou folii transparente din materiale plastice care i pstreaz transparena nealterat n timp (policarbonat, polimetilmetacrilat plexiglas);

folie de geam (ctre exterior) i una transparent din material plastic (ctre interior).

Sera captatoare se realizeaz sub form de ochiuri (module) fixe i mobile, respectndu-se condiia ca suprafaa umbrit datorat ramei de fixare a vitrajului s nu depeasc 5% din suprafaa de captare.

Ochiurile mobile sunt necesare pentru ndeprtarea prafului din spaiul serei i curirii feei interioare a geamului dinspre ser (Anexa 3).

La alegerea materialelor din care se realizeaz sera captatoare se va ine seama de proprietile termofizice ale acestora n scopul nlturrii pericolului de deteriorare datorit dilatrilor i contractrilor care se produc n timpul funcionrii sistemului. Principalele proprieti ale unor materiale folosite la realizarea serelor captatoare sunt prezentate n tab. 2 i 3.

Tabel 2

Material

ProprietateSticlPolicarbonatPolimetacrilat

Temperatura maxim oC204110-13282-88

Coeficient de dilatare[cm/cm K 10-6] 72,467,573,8

Grosime [mm]3,003,003,00

Greutate corespunztoare grosimii[kg/m2]8,003,803,70

Coeficient de transmisivitate la incidena normal (-)0,83-0,850,82-0,890,89

Tabel 3

Material

ProprietateOelAluminiuLemn

esen tareLemn

esen moale

Densitate [kg/m3]72102740370-1120350-740

Coeficient de dilatare[cm/cm K 10-6]12,1025,002,00-9,602,00-9,60

c. fante de form dreptunghiular pentru circulaia aerului ntre spaiul de locuit i sera captatoare prevzute cu clapete mobile (fig. 2). Fantele de circulaie a aerului se vor amplasa dup cum urmeaz:

fanta inferioar (de admisie a aerului din ncpere n spaiul serei) este amplasat ntr-un plan perpendicular pe suprafaa peretelui captator, la cca. 0,05 m de planul pardoselei;

fanta superioar (de refulare a aerului cald n spaiul de locuit este amplasat n planul peretelui captator, la minim 0,15 m i maxim 0,5 m de planul tavanului, distana fiind msurat de la latura superioar a fantei la planul tavanului.

dimensiunile recomandate ale fantelor pentru circulaia aerului sunt urmtoarele:

fanta inferioar are nlimea de 0,3 i limea de 0,12 m;

fanta superioar are nlimea de 0,2 m i limea de 0,30 m.

Soluia tehnic de realizare a fantei inferioare va fi astfel conceput nct s asigure pierderi de sarcin minime pe traseul de circulaie a aerului.

Peretele captator se realizeaz sub forma modular, suprafaa maxim a unui modul fiind de 6 m2. Prin modul se nelege elementul de captare a radiaiei solare care are n componen sa dou fante de circulaie a aerului (fanta inferioar, respectiv fanta superioar).

Pereii captatori sunt de tip opac. ntre dou module succesive se poate amplasa o fereastr dubl sau tripl avnd parapetul executat din material termoizolant.

4.2. Sistem pasiv de tip "SPAIU SOLAR"

Sistemul pasiv de tip "SPAIU SOLAR" (fig. 3) are urmtoarea alctuite:

a. perete captator alctuit din parte transparent (ferestre, ui). Partea opus a peretelui captator este caracterizat de rezistena termic specific corectat minim R = 1,2 m2 K/W. R se determin conform Normativului privind calculul termotehnic al elementelor de construcie ale cldirilor.

Suprafaa peretelui captator adiacent spaiului serei este acoperit cu vopsea absorbant mat (vezi pct. 4.1. a).

Partea transparent a peretelui captator este reprezentat de ferestre (ui) duble mobile.

b. sera captatoare construit dintr-un vitraj simplu realizat din sticl cu grosimea de 0,005 m.

Sera captatoare se amplaseaz la o distan minim de 1 m fa de peretele captator.

Sera captatoare se realizeaz din ochiuri (module) fixe i mobile astfel nct suprafaa celor mobile s reprezinte minim 60% din suprafaa total a vitrajului.

Soluia tehnologic de realizare a serei captatoare va asigura etanarea la precipitaii a acesteia (ploaie, zpad, etc.). De asemenea, soluia tehnologic trebuie s in seam de ncrcarea cu zpad sau/i de efectele datorate unor prescripii abundente (grindin) care s nu pericliteze integritatea serei.Introducerea aerului proaspt necesar realizrii confortului fiziologic se asigur prin deschiderea ochiurilor mobile (vezi i pct. 5.2.).

Se recomand ca n perioada cald a anului s se asigure deschiderea tuturor ochiurilor mobile n scopul ventilrii spaiului serei.

4.3. Sera captatoare din structura ambelor sisteme se va proiecta i executa astfel nct s se asigure securitatea att a locatarilor ct i a zonei din imediata vecintate a construciei dotate cu sisteme pasive de nclzire solar.

4.4. Se recomand ca la proiectarea cldirilor de locuit prevzute cu sisteme pasive de nclzire solar, valorile rezistenelor termice specifice ale elementelor de construcie (opace sau transparente) altele dect cele solare, s fie cel puin egale cu cele prevzute n Normativul C 107/I-1994.

4.5. Se recomand ca elementele mobile de nchidere (ui, ferester), s fie prevzute cu garnituri de etanare.

4.6. n cazul ambelor sisteme se recomand ca elementele de construcie interioar s asigure o capacitate termic specific minim de 800 KJ/m2 K cu referire la suprafaa de captare a radiaiei solare.

4.7. Asigurarea microclimatului interior se realizeaz n principal cu ajutorul sursei clasice de nclzire, sistemul pasiv contribuind la reducerea consumului de combustibil necesar nclzirii cldirii.

n perioada de introducere a aerului proaspt, se va ntrerupe alimentarea cu cldur de la sistemul clasic.

n perioada n care n spaiul de locuit se introduce aer cald datorat sistemelor pasive, cu temperatur superioar temperaturii aerului interior, elementele de control i reglaj reduc fluxul termic al sursei clasice de nclzire.

[top]

5. FUNCIONAREA SISTEMELOR PASIVE DE NCLZIRE SOLAR

5.1. Funcionarea sistemului INCERC

n orele cu soare din sezonul de nclzire se deschid ambele clapete punndu-se n legtur spaiul nclzit cu spaiul serei captatoare. Aerul din spaiul locuit ptrunde n spaiul serei captatoare i capt micare ascensional. Aerul cald rezultat este refulat n spaiul locuit. Amplasarea fantelor de absorbie i refulare a aerului n planuri perpendiculare reciproc conduce la realizarea unei micri turbulente a aerului n sera captatoare. n orele fr soare clapetele cu care sunt prevzute fantele de circulaie a aerului se nchid pentru a se evita aa numitul efect de termosifon invers, care ar conduce la ptrunderea unui debit de aer cu temperatura inferioar aerului din spaiul nclzit.

Prin asigurarea nchiderii i deschiderii automate a fantelor de circulaie a aerului se obine eficiena energetic maxim a sistemului.

Condiia de deschidere a fantelor este dat de inegalitatea:

Condiia de nchidere a fantelor este dat de inegalitatea:

n care:

tp temperatura suprafeei absorbante a peretelui captator msurat ntr-un punct situat la nlimea de 0,50 m deaspra laturii superioare a fantei interioare n zona central a peretelui captator;

ta temperatura ntr-un punct amplasat pe suprafaa interioar a peretelui captator corespunztor punctului care msoar temperatura tp.

n perioada cald a anului ambele clapete vor fi nchise etan indiferent de valorile temperaturilor tp i ta.5.2. Funcionarea sistemului SPAIU SOLAR

n sezonul de nclzire se asigur nchiderea complet a vitrajului serei n scopul realizrii efectului de ser n orele cu soare. n spaiul nchis cuprins ntre peretele captator i vitraj se realizeaz la orice moment o temperatur a aerului superioar temperaturii exterioare. n orele cu soare, dac tempeatura aerului din ser este superioar tempeaturii aerului din spaiul locuit, se deschid ferestrele sau/i uile care corespund cu spaiul serei, asigurndu-se un flux termic de natur convectiv care reduce (sau anuleaz) fluxul termic cedat de instalaia de nclzire clasic.

Pentru asigurarea confortului fiziologic, indiferent de valoarea temperaturii aerului din ser se deschid concomitent ochiurile mobile din componena vitrajului i ferestrele sau/i uile ncperilor adiacente spaiului solar.

n sezon cald, prin ndeprtarea ochiurilor mobile ale vitrajului serei se va evita supranclzirea spaiului locuit.

Funcionarea sistemului nu necesit dotarea cu elemente de comand automatizate.

n scopul facilitrii ptrunderii aerului cald din spaiul serei captatoare n spaiul de locuit pe de o parte i pentru evitarea ptrunderii aerului viciat din buctrii, bi, WC-uri, etc., se asigur evacuarea aerului viciat din aceste spaii prin sisteme de ventilare natural organizat sau sisteme de ventilare mecanic.

[top]

6. DETERMINAREA PERFORMANELOR ENERGETICE ALE SISTEMELOR PASIVE DE NCLZIRE SOLAR

6.1. Elemente de calcul

Construciile dotate cu sisteme pasive de nclzire solar fac parte din categoria construciilor cu caracteristicile conservative din punct de vedere energetic. Construciile cu caracteristici conservative sunt caracterizate de consumuri energetice pentru nclzirea spaiului de locuit reduse, fa de construcii similare n varianta convenional.

n general construciile cu caracteristicile energetice conservative se disting de cele convenionale prin urmtoarele elemente:

protecia termic superioar;

control mbuntit al ventilrii spaiului nclzit;

funcionarea automatizat a sursei de cldur i contorizarea consumului de cldur;

utilizarea raional i eficient a energiei mediului nconjurtor.

Construciile dotate cu sisteme pasive de nclzire solar sau n componena lor elemente specializate de captare i conversie a radiaiei solare n cldur, acestea contribuind la reducerea consumului de cldur pentru nclzire propriu construciilor.

Funcia de soluie constructiv, elementele de captare a radiaiei solare reprezint fie bariere termice, fie surse de flux termic care se adaug celui cedat de sursa clasic n scopul realizrii condiiilor de confort termic impus.

Cele dou funciuni susmenionate sunt puse n valoare de soluia constructiv ct i de condiiile climatice exterioare proprii zonei geografice n care se amplaseaz construcia. Rezult c dotarea unor construcii cu sisteme pasive de captare a radiaiei solare conduce la reducerea consumului de cldur pentru nclzire n raport cu o construcie conservativ similar.

Performana energetic a sistemelor pasive de nclzire solar este definit de urmtoarele mrimi:

- Eficiena energetic care reflect reducerea pierderilor energetice anuale ale unei construcii dotate cu sisteme pasive de nclzire solar n raport cu o construcie similar (cu aceeai conformare i rezisten termic a elementelor de nchidere perimetral) dar lipsit de dotri solare;

- Indicele specific de economie de combustibil care reprezint economia de combustibil pentru nclzire reportat la suprafaa de captare a radiaiei solare.

Determinarea mrimilor susmenionate permit proiectantului s decid dac adoptarea soluiei de cas solar se justific din punct de vedere economic. Criteriul de decizie l constituie durata de amortizare a investiiei suplimentare datorat sistemelor pasive de nclzire solar pe seama economiei de combustibil pentru nclzire.

Prezentul ghid are ca obiect determinarea economiei anuale de combustibil prin utilizarea sistemelor pasive de nclzire solar.

n cap. 6.2. se prezint succesiunea calculelor necesare determinrii economiei anuale de combustibil funcie de mrimea suprafeei de captare a radiaiei solare.

6.2. Etape de calcul

6.2.1. Pe baza soluiei termice de proiect se determin fluxul termic specific volumic disipat ctre exterior al construciei nesolare similar cu construcia solar cu relaia:

(2)

n care:

V volumul spaiului locuit (m3)

AT suprafaa anvelopei construciei inclusiv pardoseala peste subsol sau sol (m2).

rezistena termic specific medie a elementelor de construcie perimetrale (m2K/W)

numrul mediu de schimburi de aer cu exteriorul care asigur condiiile de confort fiziologic (s-1)

densitatea aerului la temperatura interioar i (kg/m3)

cp cldura specific a aerului la presiune constant (J/lgK)

Valoarea recomandat este 210-4 s-1.

Valoarea se determin cu relaia:

(3)

n care:

(4)

i, j, n indici de nsumare

AFS suprafaa ferestrelor amplasate pe faada sud a construciei [m2]

ANps suprafaa pereilor opaci care constituie faada sud a construciei [m2]

Apd suprafaa pardoselii parterului [m2]

AFi suprafaa ferestrelor amplasate pe oricare alt faad dect cea cu orientare sud [m2]

Apn suprafaa peretelui amplasat pe oricare alt faad dect cea cu orientarea sud (inclusiv fereastra) [m2]

en factor de corecie a temperaturii exterioare; en = 1 pentru elemente de construcie exterioare; en = 0,4 pentru elemente de construcie care separ spaiul de locuit de spaii cu temperaturi interioare inferioare

Rps rezistena termic specific corectat (conform Normativului privind calculul termotehnic al elementelor de construcie ale cldirilor) a pereilor opaci care constituie faade sud ale construciei (m2K/W)

RFs rezistena termic specific a ferestrelor amplasate pe faade sud (m2K/W)

Rpd rezistena termic specific corectat a pardoselii peste sol (subsol) (m2K/W)

RFi rezistena termic specific a ferestrelor amplasate pe oricare alt faad dect cea cu orientare sud (m2K/W)

Rpn rezistena termic specific corectat a pereilor amplasai pe oricare alt faad dect cea cu orientarea sud (m2K/W)

b, c, d coeficieni numerici care se aleg din tabelul 4, funcie de localitatea n care este amplasat construcia i de tipul de fereastr prevzut pe faada sud a cldirii.

6.2.2. Funcie de soluia de proiect se propun cteva valori tehnic posibile pentru suprafaa de captare a radiaiei solare Aps (care verific dubla inegalitate din relaia (1) i se determin valorile corespunztoare ale coeficientului adimensional "x" cu relaia:

(5)

n care:

a coeficient numeric care ine seama de localitatea n care este amplasat construcia, prezentat n tabelul 4 [m2 K/W]

n cazul n care valoarea maxim posibil a suprafeei de captare a radiaiei solare nu conduce la o valoare a coeficientului adimensional "x" apropiat de 1,1 se recomand reducerea fluxului termic specific volumic prin izolarea termic suplimentar a elementelor de construcie exterioar, altele dect cele solare, respectndu-se condiia:

INCLUDEPICTURE "mk:@MSITStore:C:\\MATRIX\\TERMICE.CHM::/gp017-1996-image/Image11.gif" \* MERGEFORMATINET W/m3 K

6.2.3. Din diagramele din fig. 4 sau fig. 5 corespunztor sistemului pasiv ales se determin funcie de valorile "x" rezultate, valorile eficienei energetice teoretice ES utilizndu-se curba de calcul "C".

n fig. 4 curba "C" este caracteristica unei suprafee absorbante neumbrite, acoperit cu vopsea negru mat i a unei suprafee vitrate formate din dou foi transparente a cror transmisivitate este afectat de depunerile normale de praf sau alte impuriti.

n fig. 5 curba "C" este caracteristica unei suprafee absorbante neumbrite acoperit cu vopsea negru mat i unei suprafee vitrate format dintr-o foaie de geam a crei transmisivitate este afectat de depunerile normale de praf sau alte impuriti.

Pentru alte culori dect cea neagr din aceleai diagrame se pot determina eficienele energetice teoretice corespunztoare.

6.2.4. Se determin eficiena energetic a sistemului Eu, cu relaia:

Eu = u ESn care:

u = 1 pentru sistemul INCERC

Pentru sistemul SPAIU SOLAR valoarea "u" se determin dup cum urmeaz:

a. Se determin raportul dintre suprafaa umbrit Au i suprafaa total de captare Aps conform metodei prezentate n anexa 2 sau cu oricare alt metod grafic cunoscut care permite determinarea acestui raport.

Tabel 4

Nr. crt.Localitatea [W/m2K]b [-]c [-]d [-]

fer.dublefer.simple

1Alexandria5,1810,6210,5540,8660,585

2Bacu4,3790,6800,6230,8870,543

3Brlad4,6310,6610,6020,8800,559

4Botoani4,4490,6750,6170,8850,534

5Bucureti5,3050,6120,5440,8630,591

6Calafat5,5170,5970,5250,8580,621

7Caransebe5,0430,6310,5660,8700,613

8Clrai5,6840,5840,5110,8530,621

9Cmpina5,3480,6090,5400,8620,565

10Cluj4,5560,6670,6080,8820,543

11Constana6,3290,5370,4550,8370,662

12Craiova5,3120,6120,5430,8630,591

13Curtea de Arge5,2940,6130,5450,8630,559

14Dorohoi4,1620,6960,6420,8930,526

15Drgani5,8000,5760,5010,8500,610

16Galai5,2020,6200,5530,8660,585

17Iai4,3690,6810,6240,8870,552

18Oradea5,0200,6330,5680,8700,599

19Predeal4,1790,6940,6400,8920,472

20Rmnicu Srat4,7860,5770,5020,8510,599

21Roiorii de Vede5,4780,5990,5290,8580,602

22Satu Mare4,7170,6550,5940,8780,568

23Sibiu4,5240,6690,6110,8830,546

24Sighet4,9150,6410,5770,8730,581

25Timioara5,0740,6290,5630,8690,617

26Trgu Jiu5,2460,6160,5460,8650,588

27Trgu Mure4,4420,6750,6180,8850,546

28Trgu Secuiesc4,3860,6790,6230,8870,495

29Turnu Mgurele5,3690,6070,5380,8610,606

30Turnu Severin5,7990,5760,5010,8050,637

b. Funcie de raportul celor dou suprafee (Au/Aps) din diagrama din fig. 6 se citete n ordonan valoarea "u".

6.2.5. Se determin fluxul termic specific volumic disipat ctre exterior de casa solar Gs cu relaia:

(7)

6.2.6. Se determin pierderea exergetic a casei solare cu relaia:

(8)

n care:

- numrul anual de grade-zile de calcul corespunztor temperaturii interioare medii a casei solare 0i, determinat conform "Ghid pentru determinarea necesarului de cldur de calcul i al necesarului de cldur al construciilor" Partea a II-a Numrul anual de grade-zile.

6.2.7. Se determin indicele specific de economie de combustibil "i" cu relaiile:

- pentru cazul utilizrii combustibililor lichizi, solizi sau gazoi:

(9)

- pentru cazul combustibilului convenional:

(10)

6.2.8. Se determin economia anual de combustibil realizat de casa solar fa de casa similar lipsit de dotri solare cu relaia:

C = i Aps [kg/an]; [Nm3/an]; [kgcc/an] (11)

[top]

7. PRINCIPII DE DIMENSIONARE I CONFORMARE A INSTALAIEI INTERIOARE DE NCLZIRE

7.1. Casele solare sunt dotate cu instalaii de nclzire clasice care mpreun cu elementele de captare a radiaiei solare asigur confortul termic n spaiul locuit.

7.2. Instalaiile de nclzire clasice pot fi instalaii care utilizeaz agent termic ap cald sau instalaii de nclzire electrice utiliznd sobele electrice cu acumulare.

7.3. Instalaii de nclzire cu agent termic ap cald.

7.3.1. Necesarul de cldur de calcul se determin conform "Ghid pentru calculul necesarului i al consumului de cldur al construciilor", partea I.

7.3.2. Corpurile de nclzire din ncperile dotate cu sistem pasiv INCERC sunt corpuri statice. Nu se vor utiliza sisteme de joas temperatur (nclzire de pardoseal), ventilaconvectoare i nclzire cu aer cald.

7.3.3. Amplasarea corpurilor de nclzire n camerele dotate cu sistem pasiv de tip INCERC se face dup cum urmeaz:

ntre dou module de perete captator sub fereastra orientat ctre sud, astfel nct distana minim dintre planul n care sunt amplasate fantele inferioare de circulaie a aerului prin sera captatoare i suprafaa lateral a ultimului element de radiator s fie de 0,25 m;

pe oricare dintre pereii exteriori adiaceni peretelui captator.

7.3.4. n cazul utilizrii "SPAIULUI SOLAR", corpurile de nclzire se amplaseaz ca i n cazul camerelor nclzite clasic fr restricii de poziionare a acestora. Se interzice amplasarea corpurilor de nclzire n spaiul serei captatoare.

7.3.5. Dimensionarea hidraulic a instalaiei de nclzire se efectueaz n conformitate cu prescripiile n vigoare.

7.3.6. Instalaia interioar de nclzire se poate racorda la un sistem centralizat de distribuie a cldurii (ex. termoficare sau central termic de cartier), sau poate avea n componen cazan propriu alimentat cu combustibil lichid sau gazos.

7.3.7. Instalaia de nclzire va cuprinde elemente de control automat a debitului de agent termic, precum i elemente de control a temperaturii interioare din spaiul locuit. Exemplu de soluii de instalaii sunt prezentate n Anexa 3 a prezentului ghid.

7.4. Instalaii de nclzire cu sobe electrice cu acumulare.

7.4.1. Puterea electric necesar a fi instalat n cazul nclzirii cu sobe electrice cu acumulare a cldurii se determin cu relaia:

Pnec = 2,25 Q0 (W) (12)

n care:

Q0 necesarul de cldur de calcul al casei solare determinat conform "Ghid pentru determinarea necesarului de cldur de calcul i a necesarului anual de cldur" partea I.

EXEMPLU DE CALCUL

S se determine performanele energetice ale caselor solare prezentate sub forma de proiect tehnic n Anexa 3 a ghidului de fa:

- a : casa solar dotat cu sistem pasiv de tip INCERC

- b : casa solar dotat cu sistem "SPAIU SOLAR"

Casele sunt amplasate n oraul Bucureti

ETAPELE CALCULULUI:

a. Casa solar dotat cu sistem INCERC

a.1. Conform cap. 1 al prezentului ghid se verific condiia de ncadrare a construciei n categoria caselor solare. Din proiect rezult

Aps = 20 m2; V = 471,4 m3.

Deci Aps / V = 0,042 (m2/m3)

valoarea care o include la limita n categoria caselor solare dotate cu sistem pasiv de tip INCERC. Detalierea etapelor de calcul conform cap. 6.2. urmeaz s pun n eviden performana energetic slab a acestei case, fapt care ntrete concluzia susmenionat.

a.2. Se determin fluxul termic specific volumic al construciei n urmtoarea succesiune:

- se determin valoarea conform relaiei (4) n care coeficienii b, c, d se citesc n tabelul 4 pentru oraul Bucureti, dup cum urmeaz:

- b (ferestre duble) = 0,612

- c = 0,863

- d = 0,591

Rezult - se determin valoarea cu relaia (3) n care AT = 407,17 m2.

Rezult = 2,67 m2K/W

- se calculeaz fluxul termic specific volumic cu relaia (22).

Rezult GNS = 0,564 W/m3 K.

a.3. Pe baza soluiei de proiect se determin factorul adimensional "x" cu relaia (5), n care pentru Bucureti a = 5,305 W/m3K. Rezult x = 0,4.

a.4. Din fig. 4 se determin valoarea ES pentru suprafaa absorbant acoperit cu vopsea negru mat. Rezult ES = 0,088 i Eu = 0,088.

a.5. Se determin fluxul termic specific volumic pentru casa solar, cu relaia (7). Rezult: = 0,514 W/m3K.

a.6. Se determin pierderea exergetic a casei solare n urmtoarea succesiune:

- se calculeaz temperatura medie a construciei. Rezult = 19,6oC;

- se calculeaz numrul anual de grade zile de calcul corespunztor temperaturii = 19,600C. Rezult = 3094 grade-zile;

- se calculeaz pierderea energetic a construciei cu relaia (8). Rezult: QS = 64,78106 kJ/an.

a.7. Se determin indicele specific de economie de combustibil convenional cu relaia (10). Rezult i = 15,62 kgcc/m2 an.

b. Casa solar dotat cu sistem "SPAIU SOLAR"

b.1. Conform cap. 1 al prezentului ghid se verific condiia de ncadrare a construciei n categoria caselor solare. Din proiect rezult Aps = 51,8 m2; V = 471,4 m3.

Deci: Aps / V = 0,11 m2/m3, valoare care ncadreaz casa n domeniul caselor solare dotate cu sistem "SPAIU SOLAR".

b.2. Se determin fluxul termic specific volumic al construciei n urmtoarea succesiune:

- se determin valoarea conform relaiei (7), n care coeficienii b, c, d, sunt cei de la pct. a.2. din exemplul de calcul anterior. Rezult = 178,31 W/m2K;

- se determin valoarea cu relaia (3). Rezult = 2,74 m2 K/W;

- se calculeaz fluxul termic specific volumic cu relaia (2). Rezult = 0,556 W/m2K.

b.3. Pe baza soluiei de proiect se determin factorul adimensional "x" cu relaia (5). Rezult: x = 1,05

b.4. Din fig. 5 se determin valoarea ES, pentru suprafaa absobant acoperit cu vopsea negru mat. Rezult ES = 0,2.

b.5. Conform soluiei de proiect a serei captatoare se determin factorul de umbrire Au / Aps = 0,2. Corespunztor acestei valori din fig. 5 rezult u = 0,98 i deci Eu = 0,196.

b.6. Se determin fluxul termic specific volumic al casei solare, = 0,447 W/m3K

b.7. Se determin pierderea energetic anual a casei solare cu relaia (10). Rezult:

QS = 56,13106 kJ/an

b.8. Se determin indicele specific de economie de combustibil convenional cu relaia (12). Rezult:

I = 12,87 kgcc/m2 an

Comentariu: Valoarea Eu = 0,196 atest o performan energetic acceptabil casei solare. [top]

ANEXA 1DETERMINAREA DISTANEI MINIME A CLDIRII DOTATE CU SISTEM PASIV FA DE OBSTACOLE

Distana dintre cldirea cu sistem pasiv de nclzire solar i un eventual obstacol pe latura SUD se calculeaz cu relaia:

[m] [1]

n care:

unghiul dintre planul terenului i planul orizontal [ o ]

H nlimea obstacolului [m]

Pentru = 0, relaia (1) devine:

d = 2,45 H [m] (2)

EXEMPLU DE CALCUL

S se determine distana minim de amplasare a unei cldiri dotate cu sistem pasiv fa de un bloc cu nlimea de 11 m aezat pe un teren cu pant de:

a. 100

b. 00

a. Conform relaiei (1) n care = 100

H = 11 M

rezult: d = 18,85 m

b. Conform relaiei (2) n care: H = 11 m

rezult: d = 26,95 m.

[top]

ANEXA 2

DETERMINAREA FACTORULUI MEDIU DE UMBRIRE Au / APS CARACTERISTIC SISTEMULUI "SPAIU SOLAR"

Metodologia de calcul prezentat se refer la suprafaa vertical de captare a radiaiei solare avnd proiecia n plan orizontal sub form de poligon convex deschis cu una din laturi orientat pe axa E-V, reprezentnd proiecia n plan orizontal a faadei orientate spre sud.

Schema de calcul care permite determinarea suprafeei umbrite n fiecare moment "" este prezentat n figura A.2.1. S-au fcut urmtoarele notaii cu privire la micarea aparent a discului solar pe bolta cereasc:

hZ unghiul de nlime deasupra orizontului, care reprezint unghiul fcut de dreapta care unete un punct P de pe suprafaa vertical orientat spre sud i discul solar (considerat sub forma unui punct geometric concentrat n centrul discului solar) i normal la suprafaa vertical orientat spre sud dus din punctul P.

S unghiul de deplasare a poziiei soarelui msurat n raport cu normala la suprafaa vertical orientat spre sud, dup cum urmeaz:

S > 0 de al sud spre est;

-S < 0 de la sud spre vest

Astfel ora 1000 are valoarea -S = 300 i ora 1500 are valoarea -S = - 450

Se prezint metoda de determinare a suprafeei umbrite.

Metoda conduce al determinarea suprafeei medii sezoniere afectate de umbra fr a fi necesar s se efectueze calculul exact al suprafeei umbrite funcie de poziie relativ a soarelui pe bolta cereasc.

Notaiile utilizate sunt cele din fig. A.2.1.

Se disting urmtoarele cazuri:

A.a.1. 3 > 600; S = S > 0

Suprafaa afectat de umbr se determin cu relaia:

A.a.2. 1 - 3 < 600; S = S > 0

A.a.3. 1 < 600; S = S < 0

A.b.1. 4 > 600; S = S < 0

A.b.2. 2 - 4 < 600; S = S < 0

A.b.3. 2 < 600; S = S < 0

Factorul mediu de umbrire se determin cu relaia:

n care i pot avea oricare din valorile determinate anterior funcie de soluia de arhitectur adoptat la proiectarea serei captatoare, cu condiia de a se respecta simultan inegalitile de la punctele A.a.1. ... A.b.3.

EXEMPLU DE CALCUL

Se consider o cas dotat cu sistem "SPAIU SOLAR" avnd proiecia n plan orizontal sub forma unui poligon deschis cu urmtoarele dimensiuni: (vezi fig. A.2.1.)

L1 = 4,7 m

L2 = 9,0 m

L3 = 3,7 m

L4 = 15,6 m

L5 = 12,7 m

nlimea faadei sud este H = 5,4 m

Funcie de dimensiunile sus menionate rezult unghiurile:

1 = 680

2 = 420

3 = 230

4 = 110

Suprafaa de captare APS = 93,96 m2. De asemenea rezult segmentele: = 6,5 m; = 2,5 m

Se verific ndeplinirea simultan a inegalitilor de la punctele A.a.1 ... A.b.3.

A.a.1. = 230 < 600 nu se reine

A.a.2. 1 - 3 = 450 < 600 se reine

Se verific condiia: 0 < < 9

= -1,15474,7cos(30 + 68) = 0,755 < 9 se reine

A.a.3. 1 = 680 > 600 nu se reine

Pentru calculul raportului se rein relaiile de la punctul A.a.2.

= 0,755 m

= 5,4 - 0,42034,7sin 68 = 3,57 m

Au(+)= 0,5 (3,57 + 5,4) 0,755 + 4,7 = 28,78 m2

= 28,78 / 93,96 = 0,306

A.b.1. 4 = 110 < 600 nu se reine

A.b.2. 2 - 4 = 310 < 600 se reine

= -1,15473,7cos(30 + 23) = -2,57 < 0

Deci A.b.2. nu se reine.

A.b.3. 2 = 420 < 600 se reine

Pentru calculul raportului se rein relaiile de la punctul A.b.3., respectiv = 0 Se determin factorul mediu de umbrire:

Au / APS = 0,5(0,306 + 0) = 0,153

[top]

ANEXA 3Proiect IPCT SA nr. 1192CLADIRE DE LOCUIT DOTATA CU SISTEME PASIVE DE INCALZIRE SOLARAPlan parter - VARIANTA SPATIU SOLAR SI SERAPlan etaj - VARIANTA SPATIU SOLAR SI SERA CAPTATOAREPlan subsolSECTIUNE VARIANTA SERA CAPTATOARESCHEMA INCHIDERE VARIANTA SPATIU SOLAR SI DETALIISCHEMA INCHIDERE VARIANTA SERA CAPTATOARE SI DETALII ETANSARE OCHIURI MOBILEINSTALATIE DE INCALZIRE. Plan subsol. CENTRALA TERMICAINSTALATII DE INCALZIRE. Plan parter. VARIANTA a SI bINSTALATII DE INCALZIRE. Plan etaj. VARIANTA a SI bINSTALATIE DE INCALZIRE. SCHEME DE PRINCIPIU DE RACORDARE A INSTALATIEI DE INCALZIRESCHEMA TEHNOLOGICA SI APARATURA DE AUTOMATIZAREGURA DE AER SUPERIOARA. ANSAMBLU SI DETALIIGURA DE AER INFERIOARA. ANSAMBLU SI DETALII[top]