Consideratii generale - transmisia caldurii in constructii

Consideratii generale - transmisia caldurii in constructii

Fizica constructiilor are ca obiect studiul proceselor care se desfasoara intre mediul exterior si cel interior (delimitat de constructie), in scopul adoptarii unor masuri de protectie care sa conduca la asigurarea conditiilor optime pentru desfasurarea activitatilor omului, respectiv a conditiilor de igiena si confort, iar pentru cladiri cu alte destinatii decat cele de locuit, a conditiilor favorabile unor procese specifice.

Functie de parametrul de confort avut in vedere in mod preponderent, fizica constructiilor cuprinde o serie de capitole de baza: higrotermica, ventilarea naturala, acustica, iluminatul natural.

Desi toate laturile fizicii constructiilor sunt importante, higrotermica necesita o atentie deosebita, deoarece se ocupa de aspecte esentiale privind conditiile de munca, destindere sau odihna ale oamenilor.

Higrotermica este o ramura a fizicii constructiilor in cadrul careia sunt studiate acele fenomene si caracteristici ale cladirilor ce au in vedere satisfacerea cerintelor de viata ale oamenilor si in special protectia contra agentilor climatici: variatii de temperatura si de umiditate, vant, ploaie, zapada etc. Astfel, sunt investigate procesele de transfer de masa si caldura in constructii, respectiv transmisia vaporilor de apa (higro) si a caldurii (termo) prin elementele de constructii, precum si efectele pe care aceste procese le au asupra conditiilor de microclimat interior, a conditiilor de igiena si confort, a durabilitatii si a caracteristicilor fizice ale elementelor.

Prin transfer de caldura se intelege procesul spontan, ireversibil de propagare a caldurii in spatiu, reprezentand schimbul de energie termica intre corpuri, sau regiuni ale aceluiasi corp, ca rezultat al diferentei de temperatura dintre acestea. Transferul de caldura este un transfer de energie intre sisteme fizico-chimice sau intre diferitele parti ale aceluiasi sistem, in cadrul unei transformari in care nu se efectueaza lucru mecanic.

Stiinta transferului de caldura are ca preocupare procesele in care energia termica la parametri mai ridicati este transformata in energie termica la parametri mai coborati. In mod curent, parametrul cu care se apreciaza calitatea caldurii este temperatura, definita ca o masura globala a intensitatii proceselor care determina energia interna a unui corp.

Schimbul de caldura respecta cele doua principii fundamentale ale termodinamicii.

Principiul I al termodinamicii, care exprima legea conservarii energiei:

"Daca intr-un sistem izolat termic, schimburile de caldura se desfasoara fara reactii chimice, fara fenomene electromagnetice sau de disociere si fara deplasari de mase, cantitatea de caldura a sistemului ramane constanta, oricare ar fi schimburile termice dintre partile sale componente."

• Principiul al II-lea al termodinamicii, care stabileste sensul natural al propagarii caldurii, intotdeauna de la zona cu temperatura mai ridicata catre zona cu temperatura mai coborata:

"Daca intr-un sistem izolat termic, distributia temperaturilor este neuniforma, vor avea loc schimburi de caldura, aceasta scurgandu-se din regiunile cu temperatura ridicata spre cele cu temperatura joasa, pana la completa nivelare a temperaturilor sistemului."

Practic, transferul de caldura este prezent intr-o masura mai mare sau mai mica in majoritatea domeniilor tehnicii actuale, iar importanta lui este in continua crestere. Legile transferului termic controleaza modul in care caldura se transmite prin elementele exterioare ale cladirilor (anvelopa), proiectarea si functionarea unei extrem de mari varietati de aparate si instalatii industriale etc.

Se poate afirma ca obiectivele generale ale studiului transferului de caldura sunt constituite de gasirea metodelor si procedeelor de franare a acestui fenomen in cazul elementelor de izolare termica, sau de intensificare in cazul unor instalatii de diverse tipuri.

In mod analog transferului de caldura, transferul sau schimbul de masa se defineste ca procesul spontan de transfer de substanta, intre doua regiuni cu concentratii diferite. Sensul transferului de masa este intodeauna din regiunea cu concentratie mai mare catre regiunea cu concentratie mai redusa. Transferul de masa are loc in doua moduri distincte: prin difuzie moleculara si prin difuzie turbulenta.

In aplicatiile practice, procesele de transfer de caldura si de masa se pot desfasura separat sau impreuna.

Cladirile trebuie sa satisfaca anumite cerinte de confort, pentru indeplinirea carora marimile fizice ce caracterizeaza microclimatul incaperilor nu trebuie sa depaseasca anumite limite. De exemplu, temperatura interioara in cladirile de locuit trebuie sa fie minim 20 ºC iarna si maxim 26 ºC vara, umiditatea relativa cca. 3570% iarna si 60% vara, viteza maxima de miscare a aerului interior 0.2 m/s.