Coeficientul global de izolare termica

Coeficientul global de izolare termica

Rezistenta termica specifica corectata R' reprezinta o caracteristica termotehnica de baza a elementelor de constructii, fiind un indicator important al nivelului la care cerintele de izolare termica sunt indeplinite. Totusi, aceasta marime caracterizeaza in mod individual diversele elemente opace, cu functii de izolare termica, nu si cladirea in ansamblu. Pot exista situatii cand, desi rezistentele termice specifice corectate sunt superioare valorilor minime necesare (normate), pierderile de caldura globale ale cladirii se situeaza peste nivelul admisibil prevazut de normele in vigoare. Astfel de cazuri pot sa apara, in principal, din urmatoarele motive:

aria suprafetelor vitrate exterioare (ferestre, usi exterioare, pereti vitrati etc.), prin care au loc pierderi semnificative de caldura, are o pondere importanta in cadrul ariei totale a anvelopei cladirii;

cladirea are o volumetrie atipica, cu raportul dintre aria exterioara (aria anvelopei, prin care au loc pierderi termice) si volumul total al cladirii mai mare decat la constructiile cu forme uzuale;

exista infiltratii ale aerului exterior, controlate sau accidentale, datorita etansarii insuficiente a rosturilor tamplariei exterioare si/sau permeabilitatii mari la aer a unor elemente de inchidere.

In consecinta, atat normativele straine, cat si cele romanesti - Normativele C107/1 si C107/2 - introduc o marime termotehnica numita "coeficient global de izolare termica", notat cu G, ce exprima cantitatea totala de caldura pierduta de cladire in exterior.

Normativul C107/1 contine metodologia de verificare a coeficientului G la cladiri de locuit. In conformitate cu acest normativ, coeficientul global de izolare termica "reprezinta suma pierderilor de caldura realizate prin transmisie directa prin suprafata anvelopei cladirii, pentru o diferenta de temperatura intre interior si exterior de 1ºC (sau 1 K), raportata la volumul cladirii, la care se adauga pierderile de caldura aferente reimprospatarii aerului interior, precum si cele datorate infiltratiilor suplimentare (necontrolate) de aer rece".

Conform definitiei, coeficientul global de izolare termica se calculeaza cu relatia:

(72)

unde:    G - coeficientul global de izolare termica (W/m³ ºC);

Φ_j - fluxul termic ce traverseaza elementul "j" al cladirii (W);

ΔT - caderea totala de temperatura, adica diferenta dintre tempe-ratura conventionala a aerului interior si temperatura conventionala a aerului exterior: ΔT = T_i - T_e (ºC sau K);

V - volumul interior incalzit al cladirii (m³);

c_a - caldura specifica masica a aerului interior (J/(Kg ºC) sau

Ws/(Kg ºC);

_a - densitatea aerului interior (Kg/m³);

n - viteza de ventilare naturala (rata ventilarii), exprimata prin numarul de schimburi de aer pe ora intr-un anumit spatiu (apartament, incapere etc.) (1/h);

c_{a a}.n - pierderile de caldura datorate ventilarii cladirii si, eventual, infiltratiilor necontrolate de aer, raportate la volumul cladirii si la diferenta de temperatura ΔT    (W/m³ºC );

Relatia (72) poate fi pusa sub o forma mai utila din punct de vedere al calculelor practice. Astfel, suma din membrul II se poate scrie:

(73)

unde:    A_j - aria elementului "j", cu functie de izolare termica (m²);
elementele "j" pot fi: peretii exteriori, zonele vitrate exterioare, planseul de la ultimul nivel, pereti ce despart zone ale cladirii cu temperaturi diferite etc. (m²);

q_j - fluxul termic unitar mediu (densitatea de flux) a elementului
"j" (W/m²);

R'_j - rezistenta termica specifica corectata a elementului "j" (m² ºC/W);

L_j - coeficient de cuplaj termic al elementului "j", egal prin definitie cu raportul A_j/R'_j    (W/ ºC);

Daca se tine seama de valorile caldurii specifice masice a aerului interior
(c_a = 1000 Ws/KgK) si ale densitatii aerului interior (ρ_a = 1.23 Kg/m³), termenul al doilea din membrul II al relatiei (72) se poate explicita astfel:

(74)

(valoarea 3600 se introduce pentru a face trecerea de la secunde la ore)

Cu ajutorul relatiilor (73) si (74), expresia (72) devine:

(75)

Din punct de vedere al spatiilor delimitate, elementele de izolare termica ale cladirilor pot fi grupate in doua categorii:

elemente ce delimiteaza interiorul cladirii de exteriorul acesteia (elemente perimetrale);

elemente ce delimiteaza interiorul cladirii de spatii construite adiacente, cu temperatura diferita (garaje, subsoluri, poduri, spatii comerciale etc.).

Deoarece pierderile de caldura prin elementele perimetrale (in contact cu aerul exterior) sunt diferite de pierderile prin elementele ce delimiteaza spatiile adiacente, se introduce un factor de corectie adimensional notat cu τ, exprimat cu relatia:

(76)

unde: T_i, T_e - temperatura conventionala a aerului interior, respectiv exterior (ºC);

T_u - temperatura aerului interior din spatiile adiacente cladirii (ºC).

In relatia (76) se observa ca pentru T_u = T_e (egalitate valabila pentru elementele anvelopei in contact cu aerul exterior), rezulta     τ = 1.

In final, prin utilizarea rel. (75) si (76), relatia practica de calcul a coeficientului global de izolare termica va fi:

(77)

Verificarea nivelului de izolare termica globala se efectueaza, conform Normativului C107/1, cu relatia:

(78)

in care: GN - coeficientul global normat de izolare termica (W/m³ºC).

Valorile coeficientul global normat de izolare termica pentru cladirile de locuit sunt date in cadrul Normativului C107/1, functie de numarul N de niveluri si de raportul A/V dintre aria anvelopei si volumul incalzit al cladirii.