referat pierderilor de caldura

Principii generale privind pierderi de căldură prin transmisie Page 0

Universitatea Tehnică a MoldoveiFacultatea Urbanism şi ArhitecturăCatedra: Construcţii Arhitectonice

ReferatTEMA: Principii generale privind pierderi de

caldura prin transmisie

la disciplina: Reabilitarea termica a clădirilor

A efectuat: st. gr. UAT – 101 MVieru Angela

A verificat: l. s. Zestrea Petru

Chişinău 2011


Principii generale privind pierderi de căldură prin transmisie

Pierderi de căldură este transferul de căldură din spaţii interne spre exterior prin intermediul

conducţiei, convecţiei şi radiaţiei. Materialele destinate reducerii pierderilor de căldura prin

conducţie sunt materialele cu conductivitate redusa ( termoizolatoare ).

Izolarea termica a unei clădiri are drept scop reducerea pierderilor de căldura către mediul

ambiant.

Aceste pierderi sunt nedorite deoarece conduc la:

- creşterea cheltuielilor de exploatare,

- intensificarea poluării mediului înconjurător,

- riscuri de degradare a clădirii.

Pentru ca izolaţia termica a unei structuri sa fie perfecta, trebuie sa se evite:

- - fisurile

- - pierderile de căldură

- - punţile termice, care duc la formarea condensul in interiorul elementelor constructive si pe

suprafeţele interioare ale ambientului.


Aceasta fotografie în infraroşu ilustrează pierderile de căldura datorate unor pereţi insuficient

izolaţi si ferestrelor nepotrivite.

**Nota Zonele roşii si galbene din fotografie indica exact zonele prin care se pierde

căldura. In acest caz, principalele zone problema sunt ferestrele si pereţii de beton insuficient izolaţi.

Pierderile de căldură ale unei clădiri apar pe perioada sezonului de încălzire si sunt repartizate astfel:

- acoperiş - 30%,

- pereţi - 16%,

- podea - 16%,

- punţi termice - 3%,

- ventilaţie - 20%,

- neetanşeităţi ale uşilor şi ferestrelor - 15%

Ca concluzie la cele enumerate mai sus, putem afirma ca “o casa pierde energie termică”.


Astfel realizând o izolaţie termică corespunzătoare a elementelor de închidere ale

construcţiei, scade energia necesara încălzirii spaţiului respective.

Mai jos vom reprezenta exemple de elemente ale construcţiilor izolate termic, astfel vom

analiza cum are loc micşorarea pierderilor de căldura, si vom evalua avantajele termoizolaţiei.

Pierderi de căldura prin pereţi exteriori

În general între 20% şi 40% din totalul pierderilor de căldură

se realizează prin pereţii exteriori. În ultimii ani, tot mai multă lume caută să îşi termoizoleze

locuinţa şi astfel, pe piaţă au apărut tot felul de soluţii de izolare termică, una mai lăudată ca alta. Se

ajunge pană la a spune “asta e tehnologie aerospaţială, dezvoltată de NASA pentru navetele

spaţiale”. Foarte frumos, dar la final totul se reduce la un simplu coeficient de transfer termic (k)

măsurat în W/m²·K, sau inversul acestui coeficient, rezistenţa termică (m²·K/W). Rezistenţa termică

totală a unui perete depinde de materialele din care este alcătuit fiecare strat al sau. Cu cât rezistenţa

termică este mai mare, cu atât pierderile de căldură prin acel perete vor fi mai mici.

Cea mai răspândită metoda de izolare termică a pereţilor este acoperirea la exterior cu un strat de

polistiren. Grosimea lui depinde mult de “ce spune lumea”: “5 cm de polistiren expandat sunt

suficienţi sa izoleze termic şi respira şi casa”, “3 cm de polistiren extrudat fac cat 10 cm de

polistiren expandat”.Polistirenul, ca toate materialele, este caracterizat de o conductivitate termică (o

constantă a materialelor măsurată în W/m·K), care în general este scrisa pe ambalaj. Aceasta

conductivitate termică, in raport cu grosimea, determină coeficientul de transfer termic. Între

polistirenul expandat şi cel extrudat, nu există o diferenţa considerabilă a conductivităţii termice,

ceea ce se poate traduce prin “9 cm de polistiren extrudat fac cat 10 cm de polistiren expandat”.


Izolarea termică a pereţilor exterior

Termoizolarea suplimentară a pereţilor exterior:


- partea opacă, se realizează de regulă la partea exterioară a acestora, cu tehnologii bine puse

la punct şi verificate de-a lungul anilor.

- Materialele şi sistemele izolante utilizate trebuie să fie însoţite de declaraţii de conformitate

ale producătorilor, prin care să se ateste conformitatea cu specificaţiile tehnice recunoscute

în condiţiile legii.

Avantaje suplimentare:

- Se realizează o protecţie a componentei rezistente a pereţilor la variaţiile termice sezoniere.

- Nu se afectează spaţiul util al încăperilor.

- Se evită apariţia punţilor termice prin continuitatea stratului termo-izolant exterior.

- Se îmbunătăţeşte aspectul estetic al blocurilor de locuinţe şi implicit al localităţilor

Pierderi de căldura prin neetanşeităţi ale uşilor şi ferestrelor

Din suprafaţa totala a unei încăperi, ferestrele ocupa aproximativ 10%. Cea

mai mare pierdere de căldura se realizează prin intermediul ferestrelor.

Oamenii de ştiinţa au încercat sa corecteze acest neajuns al ferestrelor

clasice si astfel a apărut termopanul (sau geam termopan).

Geamul termopan reprezintă "Un ansamblu format din doua foi de sticla,

intre care exista un mediu gazos (aer sau in unele cazuri un gaz), etanşate (sigilate) perfect."

Principiul este foarte simplu: doua foi de sticla aşezate la o distanta măsurabila in milimetri, separate

de un cadru din bagheta - distanţier de aluminiu, etanşeizate, formând o unitate monobloc ce reduce

transmisia termica si fonica. Grosimea foii de sticla este variabila.

Substanţa din care sunt fabricate elementele de tâmplărie PVC, respectiv PVC-ul, prezintă o serie de

caracteristici care îl recomanda drept material extrem de durabil. Acesta este motivul pentru care

produsele de tâmplărie PVC oferă importante beneficii economice si ecologice:


Izolarea termică a ferestrelor

Prin înlocuirea ferestrelor tradiţionale, duble, cu ferestre cu geam termoizolant şi cu sistem pentru

ventilare controlată, se obţin următoarele avantaje:

- Scăderea schimburilor termice prin suprafaţa vitrată (ceea ce conduce la o mai bună

protecţie termică a mediului interior atât pe timp de iarnă şi, parţial, pe timp de vară).

- Creşterea calităţii confortului interior prin asigurarea unei ventilări controlate a încăperilor.

- Reducerea transmisiei zgomotelor din exterior în interiorul clădirii.

- Conservarea calităţii mediului prin reducerea emisiilor de CO2 în atmosferă.

- Reducerea costurilor pentru încălzire/răcire.


Pierderi de căldura prin acoperiş

Pierderi de căldura prin acoperiş reprezintă cam 16% din căldura casei. De aceea, este necesar

termoizolarea acoperişurilor.

Acoperiş înclinat

Materialului izolator, trebuie să fie mai mare cu 2-3 cm decât lăţimea spaţiului care trebuie izolat.

Aşezarea ruloului prin comprimare laterală in spaţiul dintre căpriori. Părţile laterale compresibile ale

materialului izolant asigură o îmbinare perfectă a acestuia cu structura de lemn, fapt care limitează la

maxim punţile termice. Este indicată montarea unei saltele de vată de sticlă pe direcţia

perpendiculară a rulourilor aşezate intre căpriori. În acest fel se înlătură complet posibilitatea

formării de punţi termice in dreptul căpriorilor. De asemenea se recomandă instalarea unei bariere

active de vapori pentru a asigura etanşeitatea fată de aer şi vaporii de apă. Pentru o funcţionare

corectă a barierei de vapori, sub învelitoarea acoperişului se montează obligatoriu o membrană de

difuzie a vaporilor.


Acoperişuri verzi

Aceste tipuri de acoperişuri reduc semnificativ iarna pierderile de căldura, iar vara menţine o

temperatura scăzuta in casa. Acoperişurile vegetale reprezintă deasemenea una dintre cele mai

inovative si eficiente soluţii pentru redresarea mediului înconjurător.

Avantajele acestor acoperişuri sunt:

Durabilitate mare.

Protejează structura acoperişului.

Ajuta la răcirea clădirii pe timpul verii prin transpiraţia plantelor, ceea ce in final presupune

economii la nivelul soluţiilor de răcire ale caselor.

Variaţiile de temperatura de la nivelul acoperişului sunt mult mai mici, astfel ca viaţa

acestuia este prelungita considerabil.

Acoperişul verde izolează fonic, conferă un aspect deosebit locuinţei.

Costurile de întreţinere sunt reduse.

Contribuie la îmbunătăţirea condiţiilor de trai la nivelul întregii comunităţi, prin reducerea

temperaturii si diminuarea efectelor încălzirii globale.


Termo-hidroizolarea terasei/termoizolarea planşeului peste ultimul nivel în cazul existenţei

şarpantei

Reabilitarea termică constă în:

• îndepărtarea straturilor până la hidroizolaţia existentă, în condiţiile menţinerii ei cu funcţie de

barieră contra vaporilor şi a menţinerii stratului termoizolant existent;

• montarea unui strat termoizolant suplimentar, de calitate şi grosime corespunzătoare noilor cerinţe;

• montarea celorlalte straturi, inclusiv a straturilor hidroizolante.


Pierderi de căldura prin pardosea

Prin pardoseala se pierde cam 16% din căldura casei, de aceea, este necesar si termoizolarea

pardoselelor.

Termoizolarea se poate face, înainte de turnarea placi peste parter, sau după, peste placa. De

preferat ar fi primul caz. In funcţie de cazul ales, termoizolarea se face:

In primul caz, când termoizolarea se face înainte de turnarea placi, se folosesc o serie de paşi.

Primul pas după compactarea terenului, este aplicarea unui strat de nisip peste balast. Acest strat se

pune pentru a acoperi pietrele care pot sparge folia. Folia se aşează după compactarea nisipului,

peste ea aşezându-se polistirenul extrudat. Extrudatul se armează cu plasa, de plasa urmând a fi prins

extrudatul, prin nişte scoabe, fara a sparge folia. Aceste scoabe se utilizează pentru a tine plăcile de

polistiren, atunci când este turnat betonul pentru placa, acestea putându-se deplasa de la locul lor

(fig.1).


Pasul doi, atunci când termoizolarea se face peste placa, este mai simpla. Se asiza folia de

polietilena, apoi polistirenul extrudat, se armează cu plasă, peste care se trage o sapa de egalizare.

Grosimea sapei peste polistirenul extrudat va fi de minimum 45 mm, o grosime inferioara duce la

fisurarea acesteia. In acest caz in locul foliei de polietilena se pot folosi placi subţiri din polistiren

extrudat (fig.2).


Pierderi de căldura prin punţi termice

De regula, atunci când construim suntem nevoiţi sa utilizam materiale diferite având rezistente

termice diferite, unele fiind mai bune izolatoare, altele mai puţin.

Punţile termice se formează si in acele locuri unde este întrerupta termoizolaţia, permiţând pierderea

de căldura prin acele locuri.

Aceste punţi termice cu pierderi de căldura semnificativa se formează la elementele care compun

peretele exterior al casei, de exemplu: contactul dintre tocul ferestrei si buiandrugul de beton, la

buiandrugii de beton care nu sunt protejaţi termic( in aceasta situaţie este posibila si apariţia

fenomenului de condens).

Punţile termice favorizează variaţii de temperatura, variaţii care afectează in mod negativ

comportarea in timp a materialelor ce compun elementul de închidere.

Prin aceste punţi termice se recomanda reducerea pe cat posibil a suprafeţelor neprotejate termic,

care sunt in contact direct cu exteriorul.

Punţile termice sunt direct influenţate de raportul dintre lăţimea punţii termice si grosimea

elementului de separare. Cu cat lăţimea punţii este mai mare, cu atât si pierderea de căldura este mai

mare.

Pentru evitarea formarii punţilor termice, se recomanda reducerea pe cat posibil a lăţimii

elementului care favorizează formarea acestora si dispunerea spre interior a stratului principal cu

masa mare.

Reducerea apariţiei punţilor termice se mai poate face prin prevederea de materiale termoizolante la

intersecţia dintre doua elemente care au rezistente termice diferite, evitându-se astfel si formarea

elementului de condens.


Astfel Termoizolaţia elementelor de construcţie are următoarele avantaje :

- Reducerea substanţial a consumului de energie pentru încălzire / răcier

- Climat interior confortabil

- Lipsa pereţilor reci pe timpul iernii

- Lipsa excesului de căldura vara

- Lipsa prafului generator de alergii

- Lipsa condensului si mucegaiului.

Toţi aceşti factori prelungesc durata de viaţa a construcţiei comparative cu o locuinţa neizolata.

Termoizolaţia are proprietatea de a reduce transmisia căldurii intre doua medii cu temperaturi

diferite. Atunci când o suprafaţa fierbinte este înconjurata de o zona mai rece, va avea loc un

transfer de căldura pana când ambele ajung la aceeaşi temperatura.

Acest transfer de căldura are loc prin următoarele 3 metode :


- Conducţie: *Transfer de energie intr-un material solid sau gazos si depinde de caracteristicile

materialului respective

*Diferite tipuri de substanţe solide transmit căldura in mod diferit decât altele, metalul fiind printre

cele mai bune materiale ce transfera căldura.

- Convecţie: *Căldura se propaga datorita mişcării aerului sau schimbării densităţii acestuia la

diferite temperaturi. Are loc de la fluid la suprafaţa unui corp si invers.

* Cea mai mare parte a energiei termice transferata in acest mod se produce atunci când gazele

încălzite se pun in mişcare, acţiune care formează curenţi care transporta energia de la o locaţie la

alta.

- Radiaţia: * Energia transferata prin intermediul undelor electromagnetice.

* Orice material captează radiaţiile termice si le emite mai departe în funcţie de emisivitate si

temperatura pe care a acumulat-o. Schimbul de căldura tine cont de mediul de propagare (aerul),

atunci când radiaţiile sunt absorbite sau reflectate transferul termic fiind diminuat.

***Nota

Pierderile de căldura dintr-o locuinţa se pot împarţi in 2

categorii:

- Conducţie prin pereţi, ferestre , subsol si acoperiş.

- Înlocuirea aerului din încăperi prin ventilaţie

1. Conducţie prin pereţi, ferestre , subsol si acoperiş.

Reducerea pierderilor de căldura este un pas important in realizarea unei case pasive.


Locuinţele sunt realizate din mai multe materiale având rolul de rezistenta sau design: tencuieli,

beton, cărămidă, sticla. Fiecare material are gradul sau de conductivitate termica măsurat in W/mK

Cantitatea de căldura pierduta este direct proporţionala cu suprafaţa, diferenţa de temperatura dintre

cele doua medii separate de suprafaţa si invers proporţionala cu rezistenta termica R Q=A*(Tinterior -

Texterior)/R

Singurul factor care poate fi optimizat pentru reducerea cantităţii de căldura pierdute este rezistenta

termica a suprafeţei de separaţie R.

R=d/L ,unde d este grosimea materialului iar L este conductivitatea termica a materialului.

Materialele destinate reducerii pierderilor prin conducţie sunt materiale cu conductivitate redusa

(termoizolatoare).

Pentru a determina rezistenta termica a unui perete trebuie sa luam in considerare fiecare material

din care este compus peretele , sa-i determinam rezistenta termica a fiecărui material si apoi sa le

însumam R=R1+R2+…+Rn (m2K/W)

Pentru ferestre , caracteristica principala termoizolaţia (U=1/R) in funcţie de numărul de straturi ale

sticlei(simplu,dublu si triplu strat) si tipul de profil (aluminiu, lemn, plastic)


Pentru fiecare suprafaţa (perete, subsol,fereastra,acoperiş) se calculează rezistenta termica R

Pierderile de caldura exprimate procentual pentru un model de casa.

2. . Înlocuirea aerului din încăperi prin ventilaţie

Daca luam in considerare si cea de-a doua categorie , înlocuirea aerului din încăperi , la o rata de

înlocuire de 0,35 si de la temperatura exterioara de -30 Co vom avea următoarele rezultate :


CALCULUL PIERDERILOR DE CALDURA.

PIERDERILE DE CALDURA PRIN TRANSMISIA QT

Exista doua feluri de pierderi de căldura:

I. Pierderi de căldura prin transmisie QT efectuează prin elementele delimitatoare ale

încăperii fără schimb de masa.

II. Pierderi de căldura datorate aerului rece infiltrat cu schimb de masa.

Prin STAS1907/91 se defineşte:

Qn – căldura necesara pentru a compensa pierderile

Qn = QT(1+ i

QT - căldura pierduta prin transmisie

Qi – căldura necesara încălzirii aerului rece infiltrat.

– suma coeficienţilor de corecţie pentru QT specifica unei anumite categorii de clădiri .

QT = QTE + QPE + QPi + QFE,UE + QPA

QT = k*S*

k – coeficientul global de transfer termic k = 1/R0 .

R0 – rezistenta termica a elementului de construcţie respectiv.

S – suprafaţa elementului de construcţie .

mj - coeficient de masivitate termica a peretelui.


t - diferenţa de temperatura dintre interior si exterior

Rm - rezistenta termica medie a încăperii:

ti-te - diferenţa de temperatură faţă de exterior.

ST = suprafaţa totala a încăperii considerata ca un paralelipiped

ST = 2*(L*l+L*h+h*l)

OBSERVATIE:

Daca intre încăperea de calcul si încăperea adiacenta este o diferenţa t=2 Co nu se mai iau in calcul

pierderile de căldura (acestea fiind foarte mici).

La parter avem pierderi de căldura prin pardoseala deoarece clădirea are subsol cu temperatura

t=5oC.

NECESARUL DE CALDURA PENTRU INCALZIREA AERULUI RECE INFILTRAT.

Aerul rece se infiltrează fie prin rosturile elementelor mobile exterioare, fie prin deschiderea

frecventa a uşilor exterioare.

E – coeficient de altitudine corectează pierderile de căldura funcţie de înălţimea clădirii. Se

aplica clădirilor cu peste 10 etaje.

In acest caz E = 1(pentru clădiri civile cu mai puţin de 12 niveluri

L – lungimea(totala) a rosturilor prin care aerul rece este infiltrat.


i – coeficientul de infiltrare, (depinde de tipul tâmplăriei şi al clădirii ,si de raportul suprafaţa

exterioara la suprafaţa interioara al elementelor mobile).

v – viteza de calcul a vintului pentru zona eoliana din tema.

Su – Suprafaţa uşii.

U – cantitatea de căldura necesara încălzirii cu un grad a aerului infiltrat prin unitatea de

suprafaţa a uşii pentru deschidere.

n – numărul de deschideri pe ora.

METODA INDICILOR SPECIFICI DE PIERDERI DE CALDURA PENTRU DEDUCEREA

NECESARULUI DE CALDURA PENTRU RESTUL INCAPERILOR

Pentru încăperi asemănătoare se ştie Qnec,se calculează:

V = L*l*h (m3) încăperii considerate : i – te.

qv – indice volumic pentru încăperea considerata.

Se calculează indicii volumici pentru încăperile in care sa calculat necesarul de căldura si se atribuie

aceşti indici încăperilor in care nu s-a calculat necesarul de căldura prin asemănare in mod grosier.

Qnec = qv*V*

Se estimează indicele de căldura :

q=Q/v*(ti-te) [w/m^3grad]


Calculul pierderi de căldura în exterior

Incintele pierd căldura in exterior prin suprafeţele delimitatoare; determinarea căldurii pierdute se

face, ca suma pierderilor de căldura prin elemente delimitatoare:

unde:

- qpt sunt pierderile de căldura prin transmisie, corespunzătoare elementelor de construcţie ce

delimitează încăperea;

- ntarea, compensarea a efectului

suprafeţelor reci si adaosul special;

- qv este necesarul de căldura pentru încălzirea aerului pătruns in incinta

Pentru o incinta încălzita, in cazul cel mai general, pierderile de căldura prin transmisie se

calculează cu relaţia:


în care:

qp reprezintă pierderile de căldura prin transmisie, către mediul exterior prin intermediul

elementelor de construcţie (pereţi, ferestre, uşi, tavane)

= ( − )[ ] qc pierderile de căldura pe contur către mediul exterior= ( − )[ ] qs pierderi de căldura către sol = ( − )[ ]

unde:

mi – este coeficientul de masivitate termica a elementelor de construcţie i (acest coeficient

uniformizează tratarea clădirilor cu inerţie termica diferita la variaţiile temperaturii

exterioare);

ki – coeficientul de transmisie a căldurii prin elementul de construcţie i, W/m2·Co

Si – suprafaţa elementului de construcţie i, m2

ti, te – temperatura aerului interior, respectiv temperatura exterioara, in Co

kc – este coeficientul de transmisie a căldurii pe contur, depinzând de adâncimea fundaţiei si

stratul de apa freatica, in W/m2·Co

C – lungimea conturului încăperii in contact direct cu solul, in m.

Ks – coeficientul de transmisie a căldurii prin către sol, W/m2·Co

Ss – suprafaţa pardoselii încăperii in contact direct cu solul, in m2

ts – temperatura solului, Co


Necesarul de căldura pentru încălzirea aerului rece infiltrat in incinta are doua componente,

respectiv:

- aerul pătruns prin neetanşeităţile elementelor de construcţie (qvr)

- aerul pătruns la deschiderea acestora (qvn).= + = ∗ ( ∗ ) ∗ ∗ ( − ) + ∗ ∗ ∗ ( − )[ ]unde: E – coeficient de altitudine corectează pierderile de căldura funcţie de înălţimea clădirii. Se

aplica clădirilor cu peste 10 etaje. In acest caz E = 1 (pentru clădiri civile cu mai puţin de 12 niveluri

;

L – lungimea rosturilor uşilor si ferestrelor, egal cu perimetrul elementelor mobile ale

acestora, in m;

i – coeficientul de infiltrare prin rosturi, W/m2·Co;

(depinde de tipul tâmplăriei si al clădirii ,si de raportul suprafaţa exterioara la suprafaţa interioara al

elementelor mobile).

v – viteza vintului, in m/s;

U – coeficientul care caracterizează pierderea specifica de căldura la o deschidere a unei uşi,

W/m2·deschidere;

Su – suprafaţa uşilor exterioare care se deschid, m2;

ns – numărul orar de deschideri ale uşilor si ferestrelor.

In cazul clădirilor industriale, cantitatea de căldura necesara încălzirii aerului din exterior

prin deschiderea uşilor se poate determina cu relaţia:


= 0,31 ∗ ( − ) ∗ 60 [ ℎ⁄ ]unde: V –debitul de aer pătruns in încăpere, in m3/h, aceasta se calculează prin metodele clasice de

determinare a debitului in cazul ventilării natural.

ti, te – temperatura aerului interior, respectiv temperatura exterioara, in Co

n – durata totala de deschidere intr-o ora, in min.

referat pierderilor de caldura

Documents