CALCULUL IZOLATIEI TERMICE A SPATIILOR FRIGORIFICE

CALCULUL IZOLATIEI TERMICE A SPATIILOR FRIGORIFICE

1. Izolarea depozitelor frigorifice

Pentru reducerea pierderilor de frig, elementele de constructie exterioara ale cladirii depozitului frigorific se completeaza printr-un strat de materiale rezistente la trecerea caldurii care poarta denumirea de izolatie.

Rolul principal al izolatiei depozitului frigorific este de a reduce trecerea caldurii prin peretii exteriori. In felul acesta se pot realiza temperaturi mai uniforme in camerele de depozitare a produselor alimentare.

Calitatea izolatiei depinde de alegerea justa a materialului izolant de grosime suficienta, de combinarea rationala a izolatiei cu materialele de constructii pentru protejarea impotriva umiditatii.

Daca izolatia este buna, este posibila instalarea unui utilaj frigorific de capacitate mai mica.

Calitatea izolatiei este determinata prin coeficientul de transmisie a caldurii K [Kcal/m² h grad] si depinde de coeficientul de conductivitate termica a materialului de izolatie folosit.

Calculul izolatiei depozitului frigorific consta in determinarea coeficientului de transmitere a caldurii prin peretii exteriori. In acest scop, grosimea stratului de material izolant se adopta.

Materialele izolante trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa aiba coeficientul redus de canductivitate termica;

- sa aiba higrocospicitate redusa;

- sa fie rezistente la presare;

- sa fie lipsite de miros;

- sa nu fie atacabile de rozatoare, ciuperci, mucegaiuri;

- sa fie stabile la influente chimice;

- sa fie prelucrate usor;

- sa fie ieftine.

Una din cele mai importante calitati ce se cer unui material izolant este nehigrocospicitatea, deoarece absorbtia de apa sau de vapori de apa duce la cresterea masei volumice si diminuarea proprietatilor sale izolante.

Prin patrunderea vaporilor de apa in peretele cu izolatie se poate produce condensarea lor si chiar congelarea.

Aceste considerente duc la concluzia ca procesul de condensare se realizeaza cand procesul are presiunea partiala a vaporilor de apa intr-un anumit strat mai mare decat presiunea de saturatie a vaporilor corespunzatoare temperaturii din stratul respectiv conform figurii alaturate, in care:

p_s = presiunea de saturatie partiala a vaporilor de apa la temperatura t₁, t₂, t₃, t₄. p_s1 p_s2

p_v1

p_v2 p_s3

p_s4

1 2 p_v3 3 p_v4

In cazul unui perete construit, de exemplu din trei straturi, variatia temperaturii prin perete de la exterior (e) spre interior (i) este reprezentata in figura:

t₁ t₂

(e) t₃ (i)

t₃

1 2 3

1. -zidarie

-izolatie

3. -tencuiala interioara

Pentru evitarea condensarii, curba ce indica variatia presiunii partiale a vaporilor de apa (p_V) sa se afle sub curba presiunii de saturatie si sa nu se intersecteze, deci vaporii sa nu atinga punctul de roua.

La introducerea barierei de vapori trebuie sa se tina seama de urmatoarele recomandari:

bateria de vapori se aplica intotdeauna la partea calda a peretelui;

nu se aplica bariera de vapori la zidurile exterioare ale camerelor cu temperaturi interioare mai mari de -3 C, ca si la zidurile despartitoare la care mersul fluxului de caldura se poate inversa    deci, se poate inversa si sensul difuziei de vapori, care in final trebuie sa iasa spre exterior;

nu se aplica bariere de vapori intre straturile de material izolant, ci ele se lipesc cu bitum dar nu in strat continuu ci prin puncte.

1. strat de caramida;

strat de tencuiala de egalizare;

3. strat de bitum (bariera contra vaporilor);

4. izolatie frigorifica;

5. strat de tencuiala interioara.

Calculul izolatiei

Pentru peretii exteriori ai camerei de depozitare a produselor congelate.

Pentru elementele de constructie se folosesc urmatoarele materiale asezate astfel, dinspre exterior spre interior:

1.Strat de caramida:

- grosimea: d = 250 mm

- coeficient de conductibilitate termica:

Stratul de tencuiala de egalizare din mortar de ciment:

- grosimea: d = 20 mm

- coeficient de conductibilitate termica:

3. Stratul de bitum (bariera contra vaporilor)

- grosimea: d = 20 mm

- coeficient de conductibilitate termica:

4. Izolatia frigorifica - polistiren

- d d_iz

5.Stratul de izolatie interioara

- d = 20 mm

Coeficientul de transmisie a caldurii:

unde:

a_ex - ceficient de trecere a caldurii de la aerul exterior la suprafata exterioara a peretilor

pentru ziduri expuse la vant

a_int = coeficient de trecere a caldurii de la peretele interior la aerul camerei

Daca s-a ales tipul materialului de izolatie precum si mediul de executie a lucrarilor de izolatie, atunci la un coeficient de transmitere a caldurii date, grosimea necesara a stratului de izolatie, conform notatiilor de mai sus, este:

Deci:

Pentru izolatie se folosesc doua placi de polistiren conform cu geosimea de 60 mm fiecare.

d_iz = 2 x 60 = 120 mm = d

Se calculeaza K:

1. Calculul de verificare al izolatiei alese

La o diferenta mare de temperatura intre camerele vecine, trebuie verificata posibilitatea condensarii umiditatii la suprafata elementului de constructie despartitor, in special pentru planseele dintre etaje si peretii despartitori.

Se fac doua verificari:

a) verificarea grosimii izolatiei in vederea preantampinarii condensarii vaporilor de apa in aer pe suprafata exterioara.

Se pune conditia:

K(t_e - t_i ) = a_e(t_e - t_pe )

unde:

t_e = temperatura aerului exterior;

t_i = temperatura interioara;

t_pe = temperatura exterioara a calduri;

K = coeficient de transmisie a caldurii.

Pentru a nu se produce condensarea pe peretele exterior trebuie ca:

t_pe > t_r

unde:

t_r = temperatura corespunzatoare punctului de roua functie de umiditatea relativa a aerului din camera mai calda.

Deci:

t_e = 0.4 t_me + 0.6 t_max

unde:

t_e = temperatura aerului din camera calda;

t_i = temperatura aerului din camera rece;

t_r = temperatura corespunzatoare pinctului de roua functie de

umiditatea relativa a aerului din camera mai calda;

t_me = temperatura medie lunara;

t_max = temperatura maxima a mediei zilnice in cea mai calda luna a

anului pentru punctul geografic respectiv.

Depozitul este construit in TULCEA:

t_m = t_z +Dt_m = 23.0 + 4.3 = 27.3 C

t_M = t_z +Dt_M = 23.0 + 9.3 = 33 C

t_e = 0.4 t_m + 0.6 t_M = 0.4 C C

t_e = 30 C

Temperatura punctului de roua este functie de umiditate si temperatura exterioara.

t_r = f(j,t_e )

Pentru j = 60% si t_e = 30 C conform diagramei i - x rezulta:

t_r = 19.8 C

Conditia este indeplinita de unde rezulta ca nu are loc condensarea.

b) Verificarea izolatiei la aparitia zonei de condensare in interiorul peretelui exterior.

Peretele fiind neomogen, fluxul unitar de caldura este:

Grosimea totala a peretelui este:

d d d d d = 0.25 + 0.02 + 0.02 + 0.12 + 0.02 = 0.430m = 430mm

Fluxul unitar de caldura prin acest perete este:

unde:

l = coeficient de conductibilitate;

d = grosimea stratului respectiv.

Temperaturile din straturile izolatiei se determina astfel:

Fluxul de umiditate pe unitatea de suprafata este:

unde:

m = coeficient de permeabilitate la vaporii de apa a stratului considerat;

p_e = presiunea de vapori exterioara;

p_i = presiunea de vapori la interior.

Din diagrama i - x la t_e = 30 C si j = 60% rezulta:

p_e = 26.5 mmHg

Din relatia umiditatii relative:

unde:

p_s = presiunea de saturatie a vaporilor

Pentru legume umiditatea relativa la interior este:

j T p_i = 1.02 mmHg

Fluxul de umiditate pe unitatea de suprafata este:

sau

unde:

m_caramida = 0.014 g/m h mmHg

m_bitum = 0.0001 g/m h mmHg

m_tencuiala = 0.012 g/m h mmHg

m_polistiren = 0.035 g/m h mmHg

Reprezentand grafic presiunile partiale si presiunile de saturatie se observa ca ele nu se intersecteaza, ceea ce inseamna ca nu are loc condensarea in stratul de izolatie.

3.Calculul izolatiei pentru peretii exteriori

Calculul izolatiei pentru peretii exteriori ai camerei produselor refrigerate.

Elementele de constructie respective cuprind urmatoarele elemente:

1) Strat de caramida:

d = 250 mm

l = 0.75 Kcal/m h grad

2) Strat de tencuiala de egalizare din mortar de ciment:

d = 20 mm

l = 0.75 Kcal/m h grad

3) Strat de bitum (bariera contra vaporilor):

d = 10 mm

l = 0.72 Kcal/m h grad

4) Izolatia frigorifica(strat de polistiren):

d d_iz

l = 0.035 Kcal/m h grad

5) Strat de tencuiala interioara:

d = 20 mm

l = 0.75 Kcal/m h grad

Se alege:

a_e = 25 Kcal/m² h grad

a_i = 10 Kcal/m² h grad

K = 035 Kcal/m² h grad - pentru ziduri exterioare

Se adopta doua placi de polistiren cu grosimea de 60 si 20mm pentru care K devine:

d_iz = 80 mm

3.1. Calculul de verificare a izolatiei alese

a) Verificarea grosimii in vederea preantampinarii condensarii vaporilor de apa din aer pe suprafata exterioara.

unde:

t_i = 0 C

t_e = 30 C

t_r = 19.8 C

a_e

Conditia este indeplinita, deci nu are loc condensarea pe suprafata exterioara.

b) verificarea stratului de izolatie pentru ca in acesta sa nu se formeze zona de condensare.

t_i = 0 C

t_e = 30 C

Fluxul de caldura:

Temperatura straturilor interioare :

p_e = 17 mmHg la t_e = 30 C    si j

p_i = 4.12 mmHg la t_i = 0 C    si j

Fluxul de umiditate pe unitatea de suprafata:

Ducand curbele presiunilor partiale si a celor de saturatie, observam ca acestea nu se intersecteaza, deci nu are loc condensarea.

Grosimea peretelui:

d = 250 + 20 + 10 + 80 + 20 = 380 mm

4. Calculul izolatiei pentru peretii interiori

Calculul izolatiei peretelui dintre camera de refrigerare si cea de ambalare:

Temperatura din interior este t_i = - 1 C.

Temperatura din vestiar este t_e = 15 C.

Materialele ce se folosesc pentru elementele de constructie respective sunt:

1. Strat de tencuiala exterioara:

d = 20 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

Strat de caramida:

d = 120 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

3. Strat de tencuiala de egalizare:

d = 20 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

4. Strat de bitum (bariera contra vaporilor):

d = 10 mm

l = 0.72 kcal / m h grad

5. Izolatie frigorifica (strat de Pex):

d d_iz

l = 0.035 kcal / m h grad

6. Strat de tencuiala interioara:

d = 20 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

Pentru pereti interiori, la temperaturi cuprinse intre - 1 si 15 C se adopta:

K = 0.50 kcal / m² h

a_i = 7 kcal / m² h grad

a_e = 7 kcal / m² h grad

d_iz = 51.4 mm

Se alege o placa de polistiren de 60 mm.

Se recalculeaza valoarea lui k:

k = 0.465 kcal / m² h grad

Acest tip de izolatie se foloseste pentru peretele despartitor dintre camera de refrigerare si cea de ambalare.

Grosimea peretelui este:

d = 20 + 120 + 20 + 60 + 10 + 20 = 250 mm

Calculul de verificare nu se mai face deoarece s- a facut in situatiile cele mai dezavantajoase.

Calculul izolatiei peretelui dintre depozitul de refrigerare si birouri

Temperatura din interior este t_i = 0 C.

Temperatura din sala agregatelor este t_e = 15 C.

Materialele ce se folosesc pentru elementele de constructie respective sunt:

1. Strat de tencuiala exterioara:

d = 20 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

Strat de caramida:

d = 120 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

3. Strat de tencuiala de egalizare:

d = 20 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

4. Strat de bitum (bariera contra vaporilor):

d = 10 mm

l = 0.72 kcal / m h grad

5. Izolatie frigorifica (strat de Pex):

d d_iz

l = 0.035 kcal / m h grad

6. Strat de tencuiala interioara:

d = 20 mm

l = 0.76 kcal / m h grad

Pentru pereti interiori, la temperaturi cuprinse intre 0 si 15 C se adopta:

k = 0.5 kcal / m² h

a_i = 7 kcal / m² h grad

a_e = 7 kcal / m² h grad

d_iz = 51.4 mm

Se alege o placa de polistiren de 60 mm.

Se recalculeaza valoarea lui k:

k = 0.465 kcal / m² h grad

Acest tip de izolatie se foloseste pentru peretele despartitor dintre depozitul de refrigerare si birouri.

Grosimea peretelui este:

d = 20 + 120 + 20 + 60 + 10 + 20 = 250 mm

Calculul de verificare nu se mai face deoarece s- a facut in situatiile cele mai dezavantajoase.

Calculul izolatiei acoperisului camerei de refrigerare

Temperatura interioara este t_i = - 1 C.

Se adopta :

k = 0.5 kcal / m² h grad

a = 7 kcal / m² h grad

a = 7 kcal / m² h grad

Materialele folosite pentru acoperis sunt:

1. Strat de tencuiala :

d = 20 mm

l = 0.75 kcal / m h grad

Strat de beton armat:

d = 100 mm

l = 1.3 kcal / m h grad

3. Izolatie frigorifica (strat de Pex):

d d_iz

l = 0.035 kcal / m h grad

4. Strat de pluta minerala:

d = 100 mm

l = 0.08 kcal / m h grad

5. Strat de bitum:

d = 20 mm

l = 0.72 kcal / m h grad

6. Strat de carton asfaltat:

d = 0.5 mm

l = 0.15 kcal / m h grad

d_iz = 0.065 mm

Se alege o placa de pex de 90 mm.

Se adopta d_iz = 90 mm si se recalculeaza k:

k = 0.34 kcal / m² h grad