CALCULUL NECESARULUI DE CALDURA PENTRU INCALZIRE

BREVIAR DE CALCUL

CALCULUL NECESARULUI DE CALDURA PENTRU INCALZIRE

Calculul necesarului de caldura pentru incalzirea unei incaperi prezinta o importanta deosebita, deoarece aceasta constituie baza de dimensionare a intregii instalatii de incalzire.

Corpurile de incalzire care se prevad intr-o incapere trebuie sa cedeze un debit de caldura egal cu pierderile de caldura ale incaperii respective pentru a mentine o temperatura interioara fara variatii sensibile. Supraincalzirea, sau racirea incaperilor este provocata de un bilant termic al incaperii necorespunzator, caldura cedata de corpul de incalzire fiind mai mare sau respectiv mai mica decat necesarul de caldura al incaperii. Celelalte elemente ale instalatiei ( conducte, cazane, etc. ) se dimensioneaza de asemenea in functie de aceeasi sarcina termica.

Pentru o incapere reala schimbul de caldura cu exteriorul se produce in regim nestationar din cauza variatiei temperaturii aerului exterior, variatia vitezei si directiei vintului, precum si datorita intreruperilor de functionare ale instalatiei de incalzire. Calculul necesarului de caldura pentru instalatiile de incalzire se efectueaza, in proiectare, folosiindu-se relatii corespunzatoare regimului stationar, afectate de o serie de corectii ( adaosur prin care se tine seama de variatia factorilor exteriori ).

NECESARUL DE CALDURA PENTRU INCALZIRE

Necesarul de caldura pentru incalzire se determina cu relatia :

[ W ] ;

- pierderile de caldura prin elementele de contructie [ W ] ;

- necesarul pentru incalzirea aerului rece infiltrat din exterior [ W ] ;

- suma adaosurilor pentru compensarea unor fenomene perturbatoare ( compensare a efectului suprafetelor rece si orientare ), in procente.

Pierderile de caldura prin transmisie  :

Aceste pierderi de caldura au loc prin elementele de constructie in contact cu aerul pe ambele fete , si prin elementele de constructie in contact cu pamintul .

[ W ].

Pierderile de caldura prin transmisie printr-un element de constructie in contact cu aerul pe ambele fete :

[ W ].

m - coeficientul de masivitate termica ;

S - suprafata elementului de constructie ;

Dt - diferenta de temperatura t_i a aerului exterior sau a incaperilor invecinate si temperatura t_e a aerului exterior sau a incaperilor invecinate ( Dt = t_i - t_e ) ;

R₀ - rezistenta termica totala la transferul de caldura, a elementului de constructie [ m²K/W ] .

Coeficientul de masivitate termica :

D - indicele de inertie termica al elementului de constructie.

pentru elementele de constructie cu D ≥ 4.5 se considera m = 1

pentru tamplaria exterioara se considera D = 0.5

pentru elementele de constructie in contact cu solul precum si planseele peste subsolurile neincalzite se considera m = 1

Temperatura aerului t_i  din incaperile incalzite :

Temperatura interioara conventionala pentru incaperi incalzite din cladirile de locuit :

Temperatura exterioara t_e conventionala de calcul :

Suprafata de calcul S a elementului de constructie :

pentru pereti : S = L(l) x h, adica produsul dintre lungimea L sau latimea l a incaperii masurata la interior si inaltimea h ;

pentru usi si ferestre : S = a x b, adica produsul dintre latimea a si inaltimea b a golului de zidarie;

pentru plansee sau pardoseala : S = L x l, adica produsul dintre lungimea L si latimea l a incaperii masurata la interior.

Rezistenta termica totala R₀ a    elementului de constructie :

Pierderile de caldura prin elementele de constructie in contact cu pamintul :

a)      constructii avand forme geometrice elementare (paralelipiped dreptunghic)

[W]

unde

- aria cumulata a pardoselii si a peretilor aflati sub nivelul terenului

- aria unei benzi cu latimea de 1m situata de-a lungul conturului exterior al

suprafetei

- aria unei benzi cu latimea de 1m situata de-a lungul conturului care corespunde spatiului invecinat

si care are temperatura t_i

- rezistenta termica specifica cumulata a pardoselii si a stratului de pamant cuprins intre pardoseala si adancimea de 7m de la cota terenului sistematizat, sau a stratului de apa freatica

- rezistenta termica a benzii de contur la trecerea caldurii prin pardoseala si sol catre aerul exterior

- temperatura interioara conventionala de calcul

- temperatura exterioara conventionala de calcul

- temperatura interioara conventionala de calcul pentru incaperile alaturate

- temperatura, fie in sol la adancimea de 7m de la cota terenului sistematizat, in cazul inexistentei

stratului de apa freatica, fie in stratul de apa freatica

- coeficient de corectie

- coeficient de masivitate termica a solului

- coeficient de corectie care tine seama de conductivitatea termica a solului

b)      constructii avand forme geometrice de tip poligonal

[W]

unde

- aria placii pe sol sau a placii inferioare a subsolului incalzit

- aria peretilor in contact cu solul

- lungimea conturului in contact cu solul

- rezistenta termica unidirectionala a placii de arie

- rezistenta termica specifica corectata a peretilor de suprafata

- coeficientlinear de transfer termic, corespunzator lungimii l

- temperatura interioara conventionala de calcul

- temperatura exterioara conventionala de calcul

- temperatura, fie in sol la adancimea de 7m de la cota terenului sistematizat, in cazul inexistentei

stratului de apa freatica, fie in stratul de apa freatica

- coeficient de corectie

- coeficient de masivitate termica a solului

Suprafata cumulata a pardoselii si a peretilor aflati sub nivelul pamantului, A_p se calculeaza cu relatia :

unde

- aria placii pe sol sau a placii inferioare pe subsolul incalzit

p - lungimea conturului peretilor in contact cu solul

h - cota pardoselii sub nivelul terenului

Rezistenta termica specifica cumulata a pardoselii si a stratului de pamant, R_p se determina cu relatia :

unde

- grosimea straturilor luate in considerare

- conductivitatea termica

- coeficientul de transfer termic prin suprafata la interior

2.2. Adaosuri la pierderile de caldura :

La pierderile de caldura prin transmisie, calculate pentru fiecare incapere se aplica adaosuri procentuale pentru orientare A si pentru compensarea efectului suprafetelor reci.

Adaosul pentru orientare A₀ :

Acest adaos se aplica in scopul diferentierii pierderilor de caldura ale incaperilor diferit expuse radiatiei solare. Valorile procentuale ale adaosului A₀ sunt date in tabelul urmator :

Adaosul pentru compensarea efectelor suprafetelor reci A_c :

Acest adaos se aplica in vederea imbunatatirii confortului termic in incaperile constructiilor civile. Valoarea acestui adaos se alege din nomograma in functie de valoarea numerica a rezistentei totale medii R_m si a numarului de elemente de constructie exterioare : pereti, plansee, terasa etc.

Adaosul A_c nu se aplica :

incaperilor de trecere in care oamenii poarta imbracaminte de strada ;

incaperilor incalzite prin radiatie ;

incaperilor in care oamenii desfasoara o munca medie sau grea.

Rezistenta totala medie

Rezistenta totala medie la transferul de caldura a elementelor de constructie delimitatoare ale incaperii este :

- suprafata totala a incaperii [m²];

- temperatura ecterioara conventionala de calcul [^oC]

- pierderile de caldura prin transmisie ale incaperii [W]

2.3. Necesarul de caldura pentru incalzirea aerului rece patruns in incapere :

Debitul de caldura necesar pentru incalzirea aerului exterior patruns in incapere :

- necesarul de caldura pentru incalzirea aerului infiltrat prin neetanseitatile ( rosturile ) ferestrelor si

usilor ;

- necesarul de caldura pentru incalzirea aerului patruns in incapere prin deschiderea usilor.

Debitul de caldura pentru incalzirea aerului rece infiltrat prin rosturile elementelor mobile :

Factorul de corectie E depinde de numarul de nivele al cladirii ( pentru cladirile civile cu mai putin de 12 niveluri E = 1 ).

Lungimea a rosturilor elementelor de constructii exterioare mobile ( usi, ferestre ), se considera ca fiind egala cu perimetrul acestora, cu observatiile urmatoare :

rosturile dintre doua elemente mobile alaturate se ia in calcul o singura data

pentru tamplarie dubla, lungimea se calculeaza pentru un singur rand de tamplarie

de asemenea, la calculul lungimii a rosturilor se tine seama si de pozitia elementelor mobile pe peretii incaperilor, precum si de actiunea vantului asupra acestora :

In cazul amplasarii elementelor mobile pe un singur perete valoarea se ia egala cu suma lungimii a rosturilor tuturor elementelor mobile pe acest perete.

In cazul amplasarii elementelor mobile pe doi pereti alaturati, valoarea se ia egala cu sumele lungimilor , ale rosturilor elementelor mobile de pe cei doi pereti alaturati.

In cazul amplasarii elementelor mobile pe trei pereti valoarea se ia egala cu sumele lungimilor rosturilor elementelor mobile de pe doi pereti alaturati cu valoarea cea mai mare.

In cazul amplasarii elementelor mobile pe doi pereti exteriori opusi valoarea se ia egala cu suma lungimii rosturilor elementelor mobile de pe un singur perete, cu valoarea cea mai mare.

Coeficientul de infiltratie i prin rosturi depinde de :

materialul din care sunt confectionate usile si ferestrele;

raportul dintre suprafata totala S_c a usilor sau a ferestrelor exterioare si suprafata S_i a usilor interioare;

felul in care are loc circulatia aerului in cadrul cladirii ( cladiri permeabile sau greu permeabile )

Prin cladiri sau compartimente de cladiri greu permeabile se inteleg acelea care au pereti

despartitori fara goluri fata de restul cladirii, circulatia aerului infiltrat prin rosturi facandu-se numai spre casa scarii sau spre un coridor central.

Prin cladiri sau compartimente de cladiri permeabile se inteleg acelea fara pereti despartitori, sau cu pereti despartitori prevazuti cu deschideri ce dau posibilitatea circulatiei aerului infiltrat, intre ferestrele plasate pe fatade diferite.

Pentru incaperile amplasate in coltul cladirii si prevazute cu ferestre si usi pe ambii pereti, valorile coeficientului i se majoreaza cu 20%.

Viteza vantului de calcul se alege din tabelul urmator si depinde de cele 4 zone eoliene, precum si de amplasamentul cladirii ( in localitate sau in afara localitatii ).

Debitul de caldura Q_u pentru incalzirea aerului rece patruns prin deschiderea usilor se determina cu relatia :

n - numarul de deschider ale usilor pe timp de o ora ( se alege in functie de destinatia cladirii ).

Nu se ia in calcul pentru intrarile in cladirile de locuit.

Datele au fost centralizate in tabelele urmatoare, pentru toate camerele cladirii.