cursul 9ci

Upload: ibanescu-alexandra

Post on 13-Jul-2015

704 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

cursuri constructii civile

TRANSCRIPT

FIZICA CONSTRUCIILORCONFORTUL N CLDIRIPrin destinaia lor, cldirile trebuie s realizeze n spaiul construit ambiana corespunztoare exigenelor utilizatorilor, caracterizat n special de metabolismul, cerinele fiziologice i condiiile tehnologice specifice ale acestor utilizatori. Microclimatul interior este determinat de un ansamblu de parametri: temperatura aerului i a suprafeelor elementelor (n special a celor de nchidere), umiditatea relativ a aerului, intensitatea curenilor de aer, nivelul zgomotului, luminozitatea, calitatea i culoarea elementelor de finisaj etc. Dac valorile acestor parametri se ncadreaz n anumite limite, conform exigenelor utilizatorului si a unor valori normate, se apreciaz c n spaiul construit confortul interior este realizat. Fizica construciilor (Fizica cldirilor) reprezint o disciplin tehnic consacrat studierii fenomenelor fizice din spaiul construit, ai cror parametri determin microclimatul interior, avnd ca scop realizarea confortului n cldiri.

Confortul termic, determinat n general de temperatura aerului interior i a suprafeelor interioare ale elementelor de construcie (perei, tavane, pardoseli) i umiditatea relativ a aerului (care este n strns legtur cu temperatura), reprezint cea mai important component a confortului interior. Importana confortului termic rezult att din influena deosebit pe care acesta o exercit asupra calitii vieii i sntii oamenilor, ct i din cheltuielile necesare pentru realizarea lui, ceea ce explic preocuprile susinute ale specialitilor (arhiteci, constructori, instalatori, fizicieni, medici) n acest domeniu. n ultimii ani problema realizrii confortului termic se pune n contextul evoluiei preurilor actuale i de viitor ale resurselor energetice, ale materialelor de construcie (n primul rnd ale celor de izolare termic) i combustibililor. n acest context problema confortului termic trebuie analizat att sub aspectul investiiilor necesare pentru realizarea proteciei termice a cldirilor, ct i sub aspectul evoluiei, n viitor, a preului combustibililor necesari, inclusiv a mijloacelor i procedeelor privind nclzirea cldirilor.

HIGROTERMICAHigrotermica reprezint acea parte a fizicii construciilor, care studiaz fenomenele fizice legate de temperatur i umiditate, att n spaiul interior ct i n structura elementelor de nchidere, utiliznd metode teoretice i experimentale pentru cunoaterea fenomenelor, sub toate aspectele calitative i cantitative, n vederea realizrii confortului higrotermic n cldiri.

Actele normative cele mai importante care intervin n proiectarea higrotermic :

A. Norme cu caracter general 1. *** STAS 12400/0 - Construcii civile i industriale. Performane n construcii. (proiect) - Noiuni i principii generale. 2. *** STAS 12400/1 - Construcii civile i industriale. Performane n construcii. (proiect) Coninutul prescripiilor fundamentale redactate n spiritul conceptului de performan n construcii. 3. *** STAS 12400/2-88-Construcii civile i industriale. Performane n construcii. Mod de exprimare a performanelor cldirii n ansamblu.B. Standarde romneti. Euronorme i ISO 1. *** SR ISO 7730 - Ambiane termice moderate. Calculul indicilor PMV i PPD. 2. *** SR ISO 7726 - Ambiane termice. Aparate i metode de msurare a mrimilor termofizice. 3. *** SR 1907/1-97 - Instalaii de nclzire. Necesarul de cldur de calcul. 4. *** SR 1907/2-97 - Instalaii de nclzire. Necesarul de cldur de calcul. Temperaturi interioare convenionale de calcul. 5. *** SR 4389-97. - Instalaii de nclzire. Numrul de grade-zile. 6. *** STAS 6648/1-98 - Instalaii de ventilare i climatizare. Calculul aporturilor de cldur din exterior. Prescripii fundamentale. 7. *** STAS 6648/2-98 - Instalaii de ventilare i climatizare. Parametrii climatici

8. *** STAS 12574 - Aer n zone protejate. Condiii de calitate. 9. *** SR EN 6946 - Performane termice ale elementelor de construcii. 10. *** SR EN ISO 10211-1 - Puni termice n cldiri Calculul fluxurilor termice i temperaturilor superficiale. Partea I-a. Metode de calcul. 11. *** SR EN ISO-10211-2 - Puni termice n cldiri Calculul fluxurilor termice i a temperaturilor superficiale (n curs de aprobare). Partea a II-a. Calculul punilor termice liniare. 12. *** SR EN ISO 13370 - Performana termic a cldirilor. Transferul termic prin sol. Metode calcul. 13. *** STAS 6472/6 - Puni termice n cldiri. Calculul rezistenei termice i a temperaturilor superficiale. 14. *** STAS 6472/7- Calculul permeabilitii la aer a elementelor i a materialelor de construcii. 15. *** SR EN ISO 10077/1 - Performana termic a ferestrelor, uilor i jaluzelelor. Calculul transmitanei termice. Partea I-a. Metoda simplificat.

C. Normative i ghiduri de proiectare 1. C 107/0-2002 - Normativ pentru proiectarea i executarea lucrrilor de izolaii termice la cldiri. 2. C 107/1-2005 Normativ pentru calculul coeficientului global de izolare termic al cldirilor de locuit 3. C 107/2-2005 - Normativ privind calculul coeficienilor globali de izolare termic la cldirile cu alt destinaie dect locuirea.

4. C 107/3-2005 - Normativ privind proiectarea i executarea lucrrilor de izolaii termice la cldiri. 5. C 107/4-2005 - Ghid pentru calculul performanelor termotehnice ale cldirilor de locuit. 6. C 107/5-2005 - Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcie n contact cu solul. 7. C 107/6-2002 - Normativ privind calculul transferului de mas (umiditate) prin elementele de construcie. 8. C 107/7-2002 - Normativ pentru proiectarea la stabilitate termic a elementelor de nchidere ale cldirilor ale cldirilor 9. NP 008-1997 - Normativ privind igiena compoziiei aerului n spaii cu diverse destinaii, n funcie de activitile desfurate n regim de iarn- var. 10. P 104 -1994 - Instruciuni tehnice pentru proiectarea i executarea pereilor i acoperiurilor din elemente de b.c.a. 11. GP 058-2000 - Ghid privind optimizarea nivelului de protecie termic la cldirile de locuit. 12. NP 057-2002 Normativ privind proiectarea cldirilor de locuine (revizuire NP -16-96). 13. NP 064-2002 Normativ pentru proiectarea mansardelor la cldiri de locuit 14. Metodologia de calcul al performanei energetice a cldirilor. Partea I-a Anvelopa cldirii- Indicativ MC 001/1-2006; Partea a II-a Performana energetic a instalaiilor din cldiri - Indicativ MC 001/2-2006; Partea a III-a Auditul si certificatul de performan energetic - Indicativ MC 001/3-2006.

D. Legi i Ordonane de Guvern 1. Legea 10/1995 - Lege privind calitatea n construcii.

Regim termicn mod real, temperaturile mediului interior i ale mediului exterior variaz n timp. Dac cel puin temperatura unui mediu este variabil, se instituie regimul termic nestaionar sau variabil. Dac se admite ipoteza simplificatoare conform creia temperaturile celor dou medii nu variaz n timp se instituie regimul termic staionar sau permanent. Obinuit, in mod simplificat, proiectarea higrotermic se face regim termic staionar. Efectul regimului termic real, nestaionar se introduce prin coeficieni de corecie sau prin verificari suplimentare.

Suprafee si linii izotermeSuprafeele din interiorul unui mediu material care au aceeai valoare a temperaturii se numesc suprafee izoterme. Liniile care unesc puncte de aceeai valoare a temperaturii se numesc linii izoterme. Cldura Cldura este o form a energiei. Cldura se propag ntre medii de temperaturi diferite, n univers existnd tendina de echilibru termic. n proiectarea higrotermic se utilizeaz sistemul internaional de unitti de msur ( SI ). Pentru unele transformari se pot utiliza relaiile de legtur: 1W = 1 J/s = 0,860 kcal/h 1J = 1 Ws = 2,39 10-4 Kcal 1Wh = 3600 J = 0,860 kcal 1 kcal/h = 1,163 W = 1,163 J/s

Transferul termic prin elementele de nchidereFormele de transmitere a cldurii n regim termic staionarConform primului principiu al termodinamicii, transferul de cldur (sau energia termic) se produce de la zonele cu temperatur mai ridicat spre zonele cu temperatur mai cobort. Transferul termic are loc atta timp ct exist diferen de temperatur i nu poate fi oprit ci doar micorat prin interpunerea unor materiale cu proprieti termoizolante. Cantitatea de energie termic (Q) transmis ntre dou suprafee perpendiculare pe direcia de propagare se determin cu relaia:

Q =U A t T

[J]

unde : U - coeficient de transfer termic, A este suprafaa perpendicular pe direcia de propagare, t - timpul considerat, T - diferena de temperatur ntre cele dou suprafee. Energia termic transmis n unitatea de timp (secund) se numete flux termic () i se msoar n wai:

=U A T

[W]

Fluxul termic transmis printr-o suprafa unitar (de 1m2) se numete flux termic unitar (q) i reprezint densitatea (sau intensitatea) fluxului termic:

q =U T

[W/ m2 ]

Din relaia de mai sus rezult expresia coeficientului de transfer termic sau

transmitana:

U=

q T

[W/ m2 K]

Transmisia cldurii se realizeaz prin conductivitate termic, convecie i radiaie, fiind definii coeficienii de transfer termic pentru fiecare caz n parte. a) Transferul termic prin conductivitate termic are loc n mediile solide, energia termic fiind transmis fr transport de materie. Dac diferena de temperatur dintre cele dou suprafee este egal cu un grad Kelvin pe metru (suprafeele de transfer termic aflndu-se la distana de 1 metru), coeficientul de transfer termic pentru aceast situaie este egal cu coeficientul de conductivitate termic () i rezult:

=q

[W/m K]

Coeficientul de conductivitate termic reprezint cantitatea de cldur caretrece ntr-o secund printr-un cub cu latura de 1 m, realizat din material omogen, dispus perpendicular pe direcia fluxului termic, cnd diferena de temperatur dintre feele sale este de 1 K (sau 1oC). Dac materialul omogen este penetrat de alte materiale cu alte conductiviti termice (oel, beton, lemn etc.), se definete conductivitatea termic echivalent ech, care reprezint ponderarea conductivitilor termice ale materialelor componente cu aria ocupat de acestea:ech =

Aj Aj

j

[W/m K] sau pentru o suprafa de 1 m2 :

ech =

Aj 1 m2

j

[W/m K]

unde Aj reprezint aria stratului de material cu conductivitatea termic j perpendicular pe direcia fluxului termic.

b) Transferul termic prin convecie are loc n cazul fluidelor, cnd energia termic este transmis cu transport de materie, cum este transferul termic ntre suprafaa unui corp solid i aerul din jur, care se afl n permanent micare. Considernd fluxul termic unitar n cazul transferului prin convecie, dac diferena de temperatur dintre suprafaa unui corp solid i mediul nconjurtor sau diferena de temperatur dintre feele unei suprafee ipotetice dintr-un fluid este de un grad Kelvin (1 K) , se definete coeficientul de transfer termic prin convecie (c) : =q [W/ 2 K]c

m

Coeficientul de transfer termic prin convecie reprezint fluxul termic unitar pentru diferena de temperatur de 1 K sau cantitatea de energie termic ce se transmite prin convecie pe o suprafa de 1 m2 n unitatea de timp, pentru o diferen de temperatur de 1 K. c) Transferul termic prin radiaie are loc ntre dou zone cu temperaturi diferite i separate printr-un mediu ce permite transmiterea radiaiilor (aer, vid, corpuri solide transparente sau translucide). Dac diferena de temperatur dintre cele dou zone (de exemplu dintre suprafaa unui corp solid i mediul nconjurtor) este de 1 K, atunci fluxul termic unitar este egal cu coeficientul de transfer termic prin radiaie (r) :r

=q

[W/ m2 K]

Definirea coeficientului de transfer termic prin radiaie se face identic cu cel prin convecie, avnd ns n vedere forma de transfer termic. Transferurile termice prin convecie i radiaie n cazul elementelor de construcie se consider global, definindu-se coeficientul de transfer termic prin convecie i radiaie :

=

n literatura tehnic i n prescripii se dau valorile lui pentru diverse materiale, respectiv valorile lui pentru cazuri concrete.

c

+

r

[W/ m2 K]

Transferul termic prin elemente de nchidere alctuite dintr-un singur stratSe consider un element de nchidere alctuit dintr-un singur strat cu grosimea d i coeficientul de conductivitate termic (Fig.4.4). La interior avem temperatura interioar Ti i la exterior temperatura exterioar Te (Ti > Te). n mod simplificat, regimul termic se consider staionar, adic temperaturile Ti i Te sunt constante.

Rezistena termic definete proprietatea mediilor prin care se propag cldurade a se opune acestei propagri.

Rezistena termic specific unidirecionalSe consider un element de nchidere alctuit dintr-un singur strat cu grosimea d i coeficientul de conductivitate termic . La interior avem temperatura interioar Ti i la exterior temperatura exterioar Te(Ti>Te). n mod simplificat, regimul termic se consider staionar, adic temperaturile Ti i Te sunt constante iar direcia fluxului termic este perpendicular pe element. Pe suprafaa interioar a elementului (Ai) i pe cea exterioar (Ae) are loc transferul termic prin convecie i radiaie, care se consider global prin coeficienii de transfer termic superficiali: i pentru suprafaa interioar i e pentru suprafaa exterioar; rezistenele la transfer termic superficial la aceste suprafee sunt inversul valorilor acestor coeficieni:

Rs i =

1i

[ m K/W]

2

;

Rs e =

1e

[ m2 K/W]

Rsi i Rse reprezint deci rezistena pe care o opune stratul de aer de la suprafaa unui element de construcie la schimbul de cldur cu mediul nconjurtor. Rezistena termic specific unidirecional a unui strat omogen de material cu suprafaa de 1 m2 i grosimea d (peretele propriu-zis) este:

Rs =

1

d=

d

[ m2 K/W]

unde 1/ reprezint rezistena la transfer termic pentru un perete cu grosimea de 1 m.

Fiind parcurse succesiv (n serie) de ctre fluxul termic, rezistena la transfer termic a peretelui (R) rezult prin nsumarea rezistenelor parcurse:

R = Rs i + R s + R s e

[ m2 K/W]

Inversul rezistenei termice specifice unidirecionale este coeficientul de transfer termic unidirecional al peretelui:

1 1 U= = R Rs i + Rs + Rs e

[W/ m2 K]

Coeficientul de transfer termic unidirecional (U) este fluxul termic unitar pentru diferena de 1 K ntre temperatura interioar (Ti) i cea exterioar (Te).

Temperatura Tx dintr-un punct oarecare P din interiorul peretelui, situat la distana x n raport cu suprafaa interioar, se obine scriind egalitatea dintre fluxul termic unitar care strbate ntregul element i fluxul termic unitar care strbate peretele de la interior pn n punctul P (respectiv pn la suprafaa perpendicular pe flux ce trece prin punctul P), folosind relaia :

Ti -Te = Ti -T x q =U T = R RxR x = R si +Rezult astfel:

unde:

x

T x=Ti - (Ti - Te )

Se constat c relaia de mai sus este ecuaia unei drepte care reprezint variaia temperaturii pe grosimea elementului. Se precizeaz c temperaturile se introduc cu semn algebric i dac Te < 0, n paranteza relaiei de mai sus, cele dou temperaturi se nsumeaz. Pe suprafeele interioare i exterioare sunt salturi n diagrama temperaturii cauzate de rezistenele la transfer termic superficial (Ri i Re).

Rx R

Temperatura pe suprafaa interioar (Tsi) se calculeaz cu relaia de mai suspentru x = 0 i Rx = Rsi:

n zona punilor termice temperaturile Tsi se determin printr-un calcul automat al cmpului de temperaturi. Calculul cmpului de temperaturi se face pe baza precizrilor din Anexa J a Normativului C107/3-05. n mod curent, pentru determinarea temperaturilor minime Tsi min.este suficient a se face calculul campului plan, bidimensional, de temperaturi. Pentru cazurile i detaliile curente, temperaturile superficiale minime Tsi min se dau n tabelele 1 73 din Normativului C107/3-05. Valorile din tabele sunt valabile pentru zona a II-a climatic i temperatura interioar Ti = 200C. Pentru alte condiii n C107/3-97 se dau relaii de calcul specifice. La colurile intrnde de la intersecia a doi perei exteriori cu un planeu (la tavan sau pardoseal) Tsi min se evalueaz prin calcul automat sau se consider valoarea aproximativ Tsi col = 1,3 Tsi min 0,3 Ti

R = T i - ( T i - T e ) si Tsi R

sau Tsi = Ti i

T

R

Temperatura superficial medie Tsi

aferent suprafeei interioare a unui element de construcie se determin cu relaia :m

T

Tsi m = Ti -

i

R

'

unde

R rezistena termic specific corectat determinat pentru o ncpere sau pentru ansamblul cldirii ;

Transferul termic prin elemente stratificateSe consider elementul de nchidere din figura 4.6 alctuit din trei straturi perpendiculare pe fluxul termic, avnd grosimile d1, d2, d3 i coeficienii de conductivitate termic 1, 2 i 3. Temperatura interioar este mai mare dect cea exterioar (Ti > Te).

Fig. 4.6. Element de nchidere stratificat

Rezistenele la transfer termic sunt parcurse succesiv (n serie) de ctre fluxul termic astfel nct rezistena la transfer termic a elementului este:

R= Rs i + = Rs i + dii

Rs + Rs e= [ m 2 K/W]

+ Rs edi i

Rs = = d1 1 + d2 2 + d3 3

= [ m 2 K/W]

Se constat c pe grosimea fiecrui strat temperatura variaz liniar, panta dreptei fiind cu att mai mare cu ct este mai mare rezistena de transfer termic a stratului respectiv (Fig.4.6).

Transferul termic prin elemente cu zone diferiten practic se ntlnesc elemente cu zone diferite, cum este de exemplu n cazul pereilor de nchidere. Astfel, n figura 4.7 s-a considerat un element cu zonele distincte I, II, III, suprafeele acestor zone fiind AI, AII i AIII. Fiecare zon este, la rndul ei, stratificat i similar elementului din figura 4.6.

Fig. 4.7 Element de nchidere cu zone diferite.

Rezistena termic specific medie a unui element de construcie secalculeaz cu relaia : R m = 1 / U m = Aj / (AjUj) (m2K/W) Rezistenele termice medii corectate R m se pot calcula pentru un element de nchidere cu zone diferite, un exemplu fiind pereii de nchidere. Astfel, considerndu-se un element cu zonele distincte I, II, III, suprafeele acestor zone sunt AI, AII i AIII. Fiecare zon este, la rndul ei, stratificat. Rezistenele la transfer termic RI, RII i RIII ale zonelor se determin pentru fiecare zon. Pentru elementul ntreg se determin coeficientul mediu de transfer Ai AI + AI I + AI I I + ... termic:U m = U i Ai = Ai Ri = R I R I I R I I I Ai AI + AI I + AI I I + ... [W/ m2 K]

Rezistena medie la transfer prin conductivitate a peretelui ntreg este: 1 A AI + AI I + AI I I + ... R m = = = [ m2 K/W] A AI AI I AI I I U m + + + ... R RI RI I RI I I Zonele distincte se refer numai la partea opac. Pentru calculul R m pentru ansamblul unei cldiri, pentru un nivel al cldirii, sau pentru o ncpere relaia de calcul devine R m = 1 / U m = Aj / (AjUj j ) unde j este factorul de corecie al temperaturii exterioare, corespunztor suprafeei j .

Rezistena termic a straturilor de aer

Modul n care poate fi considerat n calcule rezistena termic a straturilor de aer este precizat n Normativul C 107/3-05. Valorile rezistenei termice pentru straturile de aer neventilat sunt redate n Tabelul III din Normativul C107/3-1997 iar proprietile straturilor de aer n Anexa E din acelai Normativ. Astfel: a) pentru straturi de aer neventilate rezistenele termice (Ra) sunt redate n Tabelul III din Normativul C107/3-1997;b) pentru straturi de aer foarte slab ventilate la care legtura cu mediul exterior se face prin fante cu suprafee reduse dup cum urmeaz: - pentru straturi verticale max. 500 mm2/metru liniar; - pentru straturi orizontale max. 500 mm2/m2, cu condiia ca fantele s fie dispuse astfel nct s nu se poat forma un curent de aer prin stratul considerat, iar ntre stratul de aer i mediul exterior s nu existe nici un strat termoizolant; stratul de aer slab ventilat se poate asimila cu un strat de aer neventilat;

c) pentru straturi de aer slab ventilate n care se ncadreaz straturile de aer la care fantele au dimensiunile: - pentru straturi de aer verticale, ntre 500 i 1.500 mm2/metru liniar; - pentru straturi orizontale, ntre 500 i 1.500 mm2/m2, cu condiia ca fantele s nu favorizeze formarea de cureni de aer, rezistena stratului de aer se consider n calcule jumtate din valoarea precizat n Tabelul III din Normativul C107/3-1997. Dac rezistena termic a straturilor amplasate ntre stratul de aer i mediul exterior depete 0,15 m2K/W, rezistena termic a acestor straturi de material se introduce n calcule cu valoarea limit de 0,15 m2K/W.

d) pentru straturi de aer bine ventilate, adic cele la care fantele de admisie au dimensiunile: - pentru straturi verticale, peste 1.500 mm2/metru liniar; - pentru straturi orizontale, peste 1.500 mm2/m2, rezistena termic a acestor straturi de aer precum i a celor de material situate ntre stratul de aer i exterior se neglijeaz; rezistena termic superficial Rse se ia egal cu Rsi, corespunztor situaiei n care se afl elementul anvelopei.

Pentru un element al anvelopei care cuprinde straturi de aer neventilat rezistena termic specific unidirecional va avea expresia:

R= Rs i +

Rs +

Ra + Rs e

[ m 2 K/W]

Puni termice n cazul pereilor stratificai apar, din motive tehnologice, ntreruperi ale stratului termoizolant (n special pe conturul ferestrelor i la mbinri), aprnd punile termice (Fig.10.8,a), caracterizate prin rezistenele mici la transfer termic, pierderi importante de energie termic i temperatur sczut pe suprafaa lor interioar.

Fig. 10.8. Puni termice necorectate (a) i corectate (b): 1 panouri de nchidere; 2 zidrie cu stlp din beton; 3 corectarea punii termice n exterior.

Rezistena termic specific corectat se determin la elementele de construcie cu alctuire neomogen i ea ine seama de influena punilor termice asupra valorii rezistenei termice specifice determinate pe baza unui calcul unidirecional n cmp curent, respectiv n zona cu alctuire predominant. Rezistena termic specific corectat R' i respectiv coeficientul de transfer termic corectat U' se determin cu relaia:

U

1 R

1 R

l A A

[W/(m2K)]

n care: R este rezistena termic specific unidirecional aferent ariei A; l lungimea punilor termice liniare de acelai fel, din cadrul suprafeei A.

Rezistena termic specific corectat R' se mai poate exprima prin relaia:

R

r R

[m2K/W]

n care : r coeficientul de reducere a rezistenei termice unidirecionale, calculat, conform Normativului C 107/3-05, cu relaia:

r 1

1R l A

[-]

Coeficienii specifici liniari i punctuali de transfer termic aduc o corecie a calculului unidirecional i in seama att de prezena punilor termice constructive ct i de comportarea real, bidimensional, respectiv tridimensional, a fluxului termic, n zonele de neomogenitate a elementelor de construcie. Ei se determin pe baza calculului numeric automat al cmpurilor de temperaturi. Punile termice punctuale rezultate la intersecia unor puni termice liniare, de regul, se neglijeaz n calcule.

Coeficienii i au valori pozitive sau negative i ei se introduc n relaiile de mai sus cu semnele lor algebrice. Semnul (+) reprezint o reducere a rezistenei termice corectate R' fa de rezistena termic specific unidirecional R, iar semnul () are o frecven mai redus i semnific o mrire a valorii R' fa de valoarea R. n tabelele 173 din Normativul C 107/3-05 se dau coeficienii i pentru o serie de detalii curent utilizate, iar n tabelele 118 din Normativul C 107/5-05 se dau coeficienii liniari de transfer termic afereni pereilor exteriori din zona de intersecie cu placa pe sol. n cazul n care coeficienii i nu pot fi extrai din tabele, ei se pot determina pe baza indicaiilor din anexa J a Normativului C 107/3-05, care se refer la calculul numeric automat.

Pentru fazele preliminare de proiectare i pentru cldiri de mic importan sau cu repetabilitate redus, Normativul C107/1-05 recomand pentru coeficientul de reducere r valori n limitele de mai jos: r = 0,55 0,80 pentru perei exteriori; r = 0,75 0,85 pentru planee teras i de pod; r = 0,80 0,90 pentru perei la rosturi; r = 0,65 0,75 pentru planee peste subsol nenclzit, plci pe sol, planee sub bowindouri i peste ganguri. Alegerea valorii coeficientului r n limitele de mai sus, rmne la latitudinea proiectantului, care va ine seama de alctuirea constructiv a elementului de construcie, de procentul de puni termice i de gradul de corectare a acestora. La faze intermediare de proiectare se admite determinarea rezistenei termice specifice corectate cu metoda aproximativ prezentat n anexa H a Normativului C 107/3-05, care const n determinarea mediei aritmetice a rezistenelor termice calculate pe zone dispuse paralel cu fluxul termic i pe straturi dispuse perpendicular pe fluxul termic. Metoda este preluat dup CEN/TC 89 N351E i ISO 6946. La faza final de proiectare se utilizeaz numai metode exacte i anume: - Metoda coeficienilor specifici liniari () i punctuali () de transfer termic. - Metoda cmpurilor plane (2D) i spaiale (3D) de temperaturi pe baza calculului numeric automat.

Metoda direct din Normativul C 107/3-97- Anexa H Metoda este preluat dupa CEN/TC 89 N351E i se poate aplica numai n fazepreliminare de proiectare. Metoda prezint calculul direct al rezistenei termice corectat R pentru o arie A a unui element de construcie cu alcatuire caracteristic neomogen, ca medie aritmetic a rezistenelor termice Rmax si Rmin, acestea din urm reprezentnd: Rmax este rezistena termic unidirecional calculat ca medie ponderat pe zona Am, cu alctuiri distincte, paralele cu fluxul termic, n m2K/W; Rmin - rezistena termic unidirecional considernd straturile verticale cu grosimea dj i conductivitatea termica j ca medie ponderat cu ariile Am, n m2K/W. Procedeul metodei este redat mai jos, pentru o suprafa cu alctuire neomogen a unui element de construcie alctuit ca n figur. Dimensiunile L si H se stabilesc n funcie de situaia real. Lungimea L poate fi 1 m, o travee sau o faad. nlimea H poate fi o fie orizontal cu nlimea de 1 m, un nivel sau o faad. Pentru calculul efectiv se procedeaz astfel: Elementul de construcie de arie A = L x H se mparte n fii (zone) orizontale distincte, cu nlimile a, b, c, d i cu ariile Aa, Ab, Ac, Ad. Pe vertical elementul de construcie se mparte n straturile j = 1, 2 i 3 cu grosimile dj i conductivitile termice aj , bj , cj si dj . Se calculeaz coeficienii de pondere ai ariilor zonelor cu relaiile: fa = Aa/A; fb = Ab/A; fc = Ac/A si fd = Ad/A (-) fa + fb + fc + fd = 1 Se obin astfel fragmente de tip mj (a1, a2, b1, b2, etc) cu grosimea dj, conductivitatea termic, mj , ponderea fm i rezistena termic Rmj

LStraturi 1 2 3

H

Zone

Aa a

Ab b

Ac c

Ad d

d1 d2 d3

Fig. 3.7

Se calculeaza rezistentele termice unidirectionale pe zone cu relatiile:

Ra = Rsi +Rc = Rsi +

djaj

+Rse+Rse

Rb = Rsi +Rd = Rsi +

djbj

+Rse+Rse

( m2K/W )

dj

djcj

( m2K/W )

cj

Se calculeaz conductivitile termice medii ponderate pe stratul j cu relaii de forma: j = ajfa + bjfb + cjfc + djfd Rezistena termic maxim se obine cu relaia de ponderare : Rmax =1 fa Ra fb Rb fc Rc fd Rd

( m2K/W)

Se calculeaz rezistena termic minim :

Rmin = Rsi +

dj' j

+ Rse

( m2K/W )

Rezistena termic corectat pe aria de calcul A = L x H se obine ca medie aritmetic a rezistenelor Rmax i Rmin: R max R min R = ( m2K/W )

2

Eroarea relativ maxim posibil, n procente, este data de relaia :

R max R min 2R '

x 100

( % )

Dac raportul Rmax /Rmin = 1,25 eroarea este de 11%. Pentru Rmax /Rmin = 1,50 eroarea este de 20% iar pentru raportul R /R = 2,00 eroarea este de 33%.

Rezistena termic a zonelor vitrateZonele vitrate sunt necesare pentru asigurarea iluminrii naturale a ncperilor, a confortului optic i estetica cldirii. Dar, din punct de vedere termic, golurile pentru ferestre i luminatoare reprezint zone slabe n capacitatea de izolare termic a construciei. Prin pierderile mari de cldur se mrete costul instalaiei de nclzire i de combustibil n exploatare, ferestrele fiind o cauz important de reducere a confortului termic.Efectul defavorabil al zonelor vitrate asupra proteciei termice a cldirilor se datoreaz att rezistenei reduse la transfer termic a suprafeei vitrate (rezistena stratului de aer i rezistenele la transfer termic superficial Rsi i Rse), ct i ptrunderii aerului rece prin rosturile tmplriei. n Tabelele V i VII din Normativul C107/305 se dau valori ale rezistenei termice specifice efective i necesare pentru elemente de construcie vitrate, iar calculul simplificat pentru determinarea coeficientului de transfer termic al tmplriei exterioare se prezint n Anexa I (v.Tab. 12;13) al aceluiai Normativ. Pentru a micora efectul defavorabil al zonelor vitrate se recomand limitarea suprafeelor vitrate la strictul necesar, corectarea neetaneitilor i chiar msuri speciale prin prevederea de profile elastice de etanare, trei rnduri de geam, geamuri termopan, obloane care se pot nchide pe timpul nopii (i chiar n timpul zilei pentru unele ncperi expuse radiaiei solare) etc. Pentru calcule n fazele preliminare de proiectare, rezistenele termice ale tuturor tipurilor de tmplrii se pot determina pe baza prevederilor din anexa I a Normativului C 107/3-05, care utilizeaz prevederi din EN ISO 10077-1 i EN ISO 10077-2. n anexa I a Normativului C 107/3-05 se impune ca, pentru ultima faz de proiectare, s se utilizeze valori atestate ale coefienilor de transfer termic, n conformitate cu actele normative n vigoare.

Calculul termotehnic al elementelor de construcie n contact cu solul

Calculul termotehnic al elementelor de construcie n contact cu solul, pe timpul iernii, este prezentat n Normativul C 107/5-05 i se aplic la elementele de construcie care delimiteaz, fa de sol, spaiile nclzite i nenclzite ale cldirilor de locuit, social-culturale i industriale, n condiii de exploatare normal. Elementele de construcie la care se aplic prevederile Normativului C 107/5-05 sunt urmtoarele: plcile pe sol, amplasate la nivelul terenului sistematizat sau peste acest nivel, pe umplutur; plcile de la partea inferioar a subsolurilor i a altor spaii subterane; pereii de pe conturul exterior al subsolurilor parial ngropate n pmnt i al demisolurilor; pereii de pe conturul exterior al subsolurilor i al altor spaii subterane, complet ngropate; plcile de la partea superioar a spaiilor subterane acoperite cu pmnt; pereii de pe conturul interior al subsolurilor pariale.

n Normativul C 107/5-97 sunt prezentate relaii de calcul pentru determinarea rezistenelor termice specifice corectate R i a coeficienilor de transfer termic U ale elementelor de construcie n contact cu solul, n funcie de coeficienii liniari de transfer termic , care in seama de toate efectele bidimensionale (coluri, puni termice .a.), precum i de efectul specific al transferului termic prin pmnt. Pentru situaiile curente i uzuale coeficienii sunt dai n tabelele 118. Valorile din tabelele 118 s-au determinat pe baza unor calcule numerice efectuate pentru zona II climatic i pentru o temperatur interioar a ncperilor nclzite Ti = + 20 0C, dar ele sunt valabile i pentru alte zone climatice precum i pentru temperaturi interioare de calcul Ti = +18 0C+22 0C. n cazul unor detalii care difer substanial de detaliile aferente tabelelor 118, coeficienii i rezistenele termice R se vor determina pe baza unui calcul automat al cmpului plan, bidimensional (2D) de temperaturi.

Stabilitatea termic a elementelor de nchidere

n cazurile curente se consider n mod simplificat c regimul termic este staionar, respectiv temperaturile (interioar i exterioar) sunt constante. n realitate regimul termic este nestaionar, temperaturile variind n timp. Un mod simplificat prin care se ine seama de regimul termic nestaionar pe timp de iarn este utilizarea coeficientului de masivitate termic ce caracterizeaz ineria termic a elementelor la modificrile termice ale mediului exterior. Pe timp de var exist variaii mari ale temperaturii exterioare i ale suprafeei exterioare ale elementelor de nchidere, care se transmit prin elementele de nchidere influennd temperatura pe suprafaa interioar a acestora, ns cu amplitudini de oscilaie reduse i defazate n timp fa de oscilaiile temperaturii de pe suprafaa exterioar datorit ineriei termice a elementelor de nchidere. Pentru a avea confort termic pe timp de var este necesar ca reducerea amplitudinii oscilaiei termice ( = ATse/ATsi) i defazajul () s fie mai mari dect valorile minime prescrise (Fig. 4.27).

Fig. 4.27. Oscilaiile temperaturii pe suprafaa exterioar i interioar a elementelor de nchidere.

Mrimi utilizate n proiectarea la stabilitate termicVerificarea stabilitii termice a elementelor de construcie se face pentru partea opac a pereilor exteriori supraterani ai ncperilor nclzite i pentru planeele peste ultimul nivel nclzit (terase sau poduri), conform C107/7-2002. Elementele de construcie (n special cele de nchidere), sunt supuse unor variaii periodice de temperatur, a cror perioad - determinat de oscilaiile temperaturilor exterioar i interioar - se poate considera, n mod simplificat, de 24 ore. n felul acesta se definete coeficientul de asimilare termic (s) pentru diferite materiale, care ine seama de mas, cldura specific i perioada de oscilaie a temperaturii: 2 cs= [W/ m2 K]

unde este conductivitatea termic a materialului, c - cldura specific [J/kgK], densitatea aparent [kg/m3] i o - perioada de oscilaie n ore Elementele de construcie au proprietatea de a pstra cldura acumulat, comportndu-se ca volani termici, aprecierea cantitativ fiind exprimat prin indicele de inerie termic (D) a crui semnificaie este fraciunea din lungimea de und a variaiei de temperatur n grosimea unui element de construcie. Pentru o und ntreag ineria termic este D = 8 pentru orice material de construcie: D= R s [- ] n calcule se utilizeaz coeficientul de masivitate termic (m) care se calculeaz cu relaia: m = 1,225 - 0,05 D 1 [- ] n cazul elementelor stratificate cu straturile perpendiculare pe fluxul termic indicele de inerie termic se calculeaz cu relaia:D= Ri si = R1 s1 + R 2 s 2 + R3 s 3 + ... [- ]

o

s = 8,5 10- 3

c

[W/ m2 K]

n cazul elementelor neomogene cu zone diferite, se calculeaz indicele mediu Di Ai = DI AI + DI I AI I + DI I I AI I I + ... de inerie termic: Dm e d = Ai AI + AI I + AI I I + ...

Coeficientul de amortizare a amplitudinii oscilaiilor temperaturii aerului exteriorT

Coeficientul de amortizare a amplitudinii oscilaiilor temperaturii aerului exterior, T , este raportul ntre amplitudinea oscilaiei temperaturii de pe o fa a unui element de construcie supus unui flux termic variabil i amplitudinea de oscilaie a temperaturii pe faa opus, n momentul n care fluxul se manifest pe aceast fa tot cu valoare maxim. Coeficientul se determin, conform normativului C 107/7-02, n funcie de structura elementului de nchidere, considerat n cmp curent. Coeficientului de defazare a oscilaiilor temperaturii aerului exterior, Coeficientul de defazare a oscilaiilor temperaturii aerului exterior, , reprezint timpul dup care un maxim de flux termic de pe o fa a unui element de construcie se resimte tot cu o valoare maxim, dar atenuat, pe faa opus. Calculul coeficientului se efectueaz, conform Normativului C 107/7-02, pentru perioada de var, n funcie de structura elementului de nchidere considerat n cmp curent.

EXIGENE DE PERFORMAN N PROIECTAREA HIGROTERMIC A CLDIRILORConcepia i proiectarea higrotermic a elementelor de nchidere ale cldirilor de locuit trebuie s se bazeze pe satisfacerea urmtoarelor exigene de performan: confortul termic; stabilitatea termic a elementelor de nchidere ale cldirilor; verificarea rezistenelor termice specifice realizate, n raport cu valorile normate; evitarea pericolului de condensare a vaporilor de ap pe suprafaa interioar a elementelor de construcie; verificarea lipsei acumulrii de ap de la an la an n structura interioar a elementelor de construcie i eliminarea posibilitii umezirii excesive a materialelor termoizolante; calitatea aerului; verificarea coeficientului global de izolare termic a cldirii, n raport cu valoarea normat; economia de energie; reducerea polurii mediului.

Exigena de performan privind confortul higrotermicParametri de confort higrotermic. Criterii de performan asociate exigenei de confort higrotermic Confortul higrotermic este definit ca satisfacia exprimat de om n raport cu mediul higrotermic ambiant. Starea de satisfacie presupune un bilan higrotermic echilibrat ntre om i natur, concretizat n ecuaia de bilan higrotermic : S = M W K C R E RES (W), n care: M - cldura produs prin metabolizarea hranei; W - este cldura ctigat sau consumat de om prin efectuarea unui efort fizic; K,C, R - cldura schimbat de om cu ambiana, prin conducie, convecie, radiaie; E, RES cldura cedat prin evaporarea transpiraiei prin piele i prin respiraie; Ecuaia de bilan higrotermic a organismului uman situat ntr-o anumit ambian este influenat de urmtorii 6 parametri : W lucrul mecanic efectuat de persoane (W) Rimb rezistena termic a mbrcminii, n clo (1 clo = 0,115 m2K/W) T0 temperatura operativ a cldirii (0C) Tr temperatura medie de radiaie a suprafeelor care delimiteaz ambiana (0C) Var viteza relativ de micare a aerului ambiant (m/s) umiditatea relativ a aerului ambiant (%) i Se consider c ecuaia de bilan higrotermic este ndeplinit dac S = 0 , dar avnd n vedere diversitatea indivizilor ntr-un grup este practic imposibil realizarea unei ambiane termice satisfctoare pentru toi indivizii grupului.

Reglementrile tehnice SR ISO 7730 i STAS 13149-93Standardele menionate mai sus accept ca niveluri de performan valori pentru care 90% dintre persoane se simt satisfcute de confortul higrotermic oferit de mediul ambiant i 85% dintre ocupani nu sunt incomodai de curenii de aer. Insatisfacia poate fi generat de un disconfort de tip cald sau rece resimit global de corpul uman sau un disconfort local cauzat fie de o rcire sau nclzire a unei pri a corpului uman, fie de cureni de aer. Disconfortul local poate fi cauzat i de o diferen prea mare de temperatur pe vertical sau pe orizontal, adic o asimetrie a temperaturii n planul orizontal de lucru cauzat de o pardoseal (sau tavan) prea cald sau prea rece.

Criterii de performan pentru estimarea confortului higrotermicIndicele PMV (vot mediu previzibil) i indicele PPD ( % previzibil de nemulumii) : Omogenitatea i constana parametrilor ambianei care influeneaz bilanul higrotermic al organismului uman i senzaia de confort : - temperatura aerului interior Ti (0C) ; - temperatura operativ T0 (0C) ; - diferena pe vertical a temperaturii Tiv (0C) ; - viteza medie a aerului va (m/s); - umiditatea relativ a aerului i (%); - cantitatea de cldur Q cedat de picior pardoselii (J/m2); - temperatura pe suprafaa pardoselii Tp (0C) ; - asimetria temperaturii de radiaie a ferestrelor sau a altor suprafee verticale Tr,v (0C); - asimetria temperaturii de radiaie a unui plafon nclzit Tr,o determinat ntr-o zon situat la 0,6 m deasupra pardoselii (0C)

Parametri ambianei i ai elementelor delimitatoare Temperatura aerului interior Ti reprezint temperatura ambianei n jurul corpului uman, la distan fa de radiaia surselor de cldur. Nivelul de performan normat : - pe timp de iarn, n funcie de destinaia ncperii, conform STAS 1907/2 - pe timp de var, n funcie de destinaia cldirii : pentru cldiri cu cerine sanitar-igienice sporite (spitale, cree, etc) : 22 0C pentru cldiri civile cu cerine sanitar-igienice obnuite (incl.locuine) : 25 0CTemperatura operativ To este temperatura uniform a unei incinte radiante negre, n care un ocupant schimb aceeai cantitate de cldur prin radiaie i prin convecie ca ntr-o ambian neuniform real. Nivelul de performan normat : - pentru activitate uoar, preponderent sedentar : n condiii de iarn : 200C T0 240C n condiii de var : 230C T0 260C - pentru alte activiti limita de confort pentru temperatura operativ se poate estima grafic, cu diagrame, n funcie de activitate i de tipul de mbrcminte

Diferena pe vertical a temperaturii aerului Tiv reprezint diferena dintre temperatura aerului la 1,5 m i la 0,1 m deasupra pardoselii (la nivelul bustului i la nivelul gleznelor) Nivelul de performan normat : Tiv < 3 0C Viteza medie a aerului va Nivelul de performan normat : se determin grafic, cu diagrame, n funcie de Ti i intensitatea turbulenei aerului

Umiditatea relativ a aerului i (%) reprezint gradul real de umezire a aerului la o temperatur dat Nivelul de performan normat : 30 % 70 % i Cantitatea de cldur cedat de piciorul uman pardoselii Q definete senzaia de rece sau de cald resimit de om la contactul cu pardoseala, cuantificat prin : Q1 cantitatea de cldur cedat de picior pardoselii, prin unitatea de suprafa, ntr-un minut, corespunznd senzaiei cald-rece n regim de mers Q2 cantitatea de cldur cedat de picior pardoselii, prin unitatea de suprafa, n 10 min., corespunznd senzaiei cald-rece n regim de staionare Nivelul de performan normat : - pentru cldiri cu cerine igienico-sanitare sporite : Q1 10 103 J/m2 ; Q2 200 103 J/m2 - pentru cldiri cu cerine igienico-sanitare normale : Q1 50 103 J/m2 ; Q2 300 103 J/m2 - pentru alte tipuri de cldiri (ncperi) : conform normelor tehnice specifice Temperatura pe suprafaa pardoselii Tp Nivelul de performan normat : - n condiii de iarn : 19 0C Tp 26 0C; - n cazul nclzirii prin pardoseal : Tp 29 0C Asimetria temperaturii de radiaie a ferestrelor sau altor suprafee verticale Tr,v Nivelul de performan normat : Tr,v 10 0C Asimetria temperaturii de radiaie a unui plafon nclzit Tr,o - variaia de temperatur n raport cu un mic element orizontal situat la 0,6 m deasupra pardoselii . Nivelul de performan normat : Tr,o 5 0C

Valori normate ale criteriilor de performan asociate exigenei de confort higrotermic Indicii PMV sau PPD se obin prin rezolvarea ecuaiei de bilan higrotermic prezentat mai sus. ntre aceti indici se poate stabili si o corelaie grafic. Indicele PMV reprezint opiunea medie a unui grup important de persoane vis--vis de de senzaia termic resimit ntr-un mediu ambiant dat, senzaie calificat printr-o scar de valori : + 3 foarte cald; +2 cald; +1 cald; 0 neutru; - 1 rcoros; - 2 rece; - 3 foarte rece. Nivelul de performan normat pentru indicele PMV este limitat la intervalul de valori: - 0,5 < PMV < +0,5 Indicele PPD reprezint procentul de persoane susceptibile a avea senzaia de disconfort termic (prea cald sau prea rece) ntr-un mediu ambiant dat. Nivelul de performan normat este: PPD