4.1 PARAMETRII DE CALCUL AI AERULUI EXTERIOR.
Factorii metereologici- temperatura si umiditatea aerului exterior, radiatia solara, viteza vāntului, durata de stralucire, presiunea barometrica, gradul de nebulozitate- au o influenta complexa asupra oamenilor, cladirilor si instalatiilor de ventilare si climatizare. Ca factori climatici, prin actiunea lor de scurta durata, ei cer ca instalatia sa aiba o inertie redusa si functionarea elastica capabila sa modifice īntr-un scurt timp parametrii aerului refulat corespunzator modificarii parametrilor aerului exterior pentru mentinerea confortului, iar ca parametrii climatici influenteaza sarcina termica si schema tehnologica a agregatului de tratare a aerului.
Actiunea factorilor climatici se resimte:
fiziologic: alternante de perioade reci si calde
grad de nebulozitate variabil stimulente pentru activitatea
precipitatii si vānturi alternante fizica si intelectuala
cresterea gradului de nebulozitate
reducerea duratei de stralucire efecte daunatoare asupra
reducerea radiatiei solare directe sanatatii si activitatii
cresterea numarului de zile cu ceata
tehnologic: -te, asociata cu gradul de izolare, de vitrare si orientare a cladirii
determina
marimea sarcinii termice debitul de aer marimea investitiei
(instalatiei);
-x, CO2 si alte particule contribuie la cresterea tex si īmpiedica racirea
scoartei terestre noaptea;
-presiunea barometrica intervine ca parametru de referinta īn transfor-
marile aerului umed deci trebuie introduse corectii de altitudine.
Pentru dimensionarea instalatiilor de ventilare si climatizare este necesara definirea parametrilor climatici exteriori īn functie de specificul instalatiei care presupune prelucrarea statistica si interpretarea īnregistrarilor meteorologice cu luarea īn considerare a unor frecvente de manifestare īn functie de importanta obiectivului si genul de instalatie cu specificarea ca īn domeniul climatizarii acestei frecvente sunt mai mici. Astfel :
Īn cazul ventilarii
mecanice sau V.N.O. se definesc pentru starea aerului exterior E(
) ce reprezinta si parametrii aerului refulat
si prin preluarea de caldura perceptibila si/sau
umiditate se limiteaza fie la 
fie la
. Frecventa temperaturilor 
este mare si valorile si pot fi limitate īn cazul acestor valori, pentru
depasirea valorilor, limitele nu se mai pot mentine, fig. 4.1.
Īn cazul climatizarii se
stabileste de la īnceput starea aerului interior din conditii de
confort sau tehnologice prin ti si ji vizibil influentate de parametrii aerului
exterior si se stabileste o stare a aerului refulat c necesara
pentru mentinerea lui ti si ji. Pentru garantarea acestor conditii
interioare se defineste o stare a aerului exterior E(
) pentru frecvente de aparitie mult mai mici, fig.
4.2.
 |
maxima absoluta
media maximelor lunare
media maximelor zilnice
temperatura medie lunara
media minimelor zilnice
media minimelor lunare
minima absoluta
 |
Pentru dimensionarea instalatiei de ventilare si climatizare, e necesara definirea unei temperaturi medii, tem, a unei variatii diurne de calcul a aerului exterior, te, pentru īntocmirea bilanturilor termice si a unei temperaturi exterioare de calcul tev pentru reprezentarea punctului de stare. Aceasta posibilitate a fost oferita prin prelucrarea si interpretarea statistica a īnregistrarilor meteorologice pentru localitati din tara pe o perioada de cel putin 10 ani. Astfel se pot trasa 7 curbe ce definesc din punct de vedere a temperaturii clima unei localitati, fig. 4.3.
Fig. 4.3
Pentru instalatii de ventilare si climatizare aceasta figura evidentiaza necesitatea definirii temperaturii mentionate pentru cel putin doua perioade distincte: pentru perioada de vara, luna iulie si pentru perioada de iarna, luna ianuarie.
Pentru evidentierea frecventei de aparitie a diverselor valori te se defineste frecventa acestora:
(4.1)
Nte- numarul de zile din perioada analizata īn care te>decāt valoarea considerata;
Nt - numarul total de zile din perioada considerata.
obtināndu-se curbe clasate de forma din figura unde temperatura medie pentru frecventa de aparitie de 50% poarta numele de temperatura medie lunara, fig. 4.4.
Fig. 4.4 Fig. 4.5
Variatia diurna a temperaturii aerului exterior este data de expresia:
(4.2)
Analiza īnregistrarilor meteorologice arata
diferente fata de relatia teoretica īn sensul ca
minimul se realizeaza īn jurul orei 5 si maximul īn jurul orei 15.
Deci Dt=
iar clopotul temperaturilor mai mari decāt temperatura medie
este mai pronuntat īn intervalul 9-14, fig. 4.5.
 |
relatie īnscrisa īn STAS 6648/2-1982.
Pentru temperatura
exterioara de calcul:
īn care : tem -este temperatura medie zilnica īn functie de localitate si grad de
asigurare sau frecventa de aparitie conform anexa 1;
c -coeficient de corectie al amplitudinii;
Az-amplitudinea oscilatiilor amplitudinii de temperatura conform anexa 1.
Valorile produsului cAZ sunt date īn tabelul 4.1.
Pentru instalatii de ventilare mecanica:
te=tml+Az (
pentru frecventa de 50%)
Valorile de calcul din anexa 1 sunt īn functie de gradul de asigurare si localitate.
Tabel 4.1 Valorile produsului cAz
|
| |||||||||||||
|
Az, [0C | |||||||||||||
|
| |||||||||||||
|
| |||||||||||||
|
Az, [0C | |||||||||||||
4.1.1.2. Umiditatea aerului exterior
Este necesara de definit pentru ca īmpreuna cu temperatura aerului exterior de calcul, defineste starea aerului exterior (tev,xe).
Umiditatea relativa a aerului exterior prezinta pentru o localitate o variatie anuala, fig. 4.6 si o variatie diurna, fig. 4.7.
Reprezentarea
valorilor te,je
din īnregistrarile meteo pentru o localitate la
aceiasi ora este o dreapta de o anumita īnclinatie,
valorile x sunt maxime pentru iulie si minime īnspre luna ianuarie. Pentru
obtinerea valorilor de calcul au fost trasate doua curbe (drepte) īn
h-x a perechilor de puncte te,je , fig. 4.8.
Fig. 4.6 Fig. 4.7
Coordonatele punctelor 1 si 2 au urmatoarea semnificatie:
1: t1-media valorilor temperaturilor maxime pentru luna iulie pe 10 ani,
j -media umiditatii relative din acele zile si ani si la ora 1300;
t2-temperatura medie de la ora 1300 din zilele considerate cu temperaturi maxime luate īn consideratie īn fiecare an,
j -media valorilor umiditatii relative corespunzatoare.
Fig. 4.8
Punctele 3 si 4 au aceleasi semnificatii cu mentiunea ca sunt valori pentru ora 1900 constatāndu-se ca aceste puncte de stare au continuturi de umiditate mai mari.
Reprezinta factorul determinant īn privinta marimii aporturilor de caldura QPE si QFE. Cunoasterea modului de variatie si stabilirea corecta a valorilor de calcul asigura o dimensionare rationala a instalatiei.
Din cantitatea de energie emisa īn spatiu de
catre soare, prin reactiile de transformare a H2 īn He ce
au loc īn masa sa, circa doua miliardimi ajunge pe Pamānt ceea ce
reprezinta la nivelul atmosferei 1,353 kw/m2 cu abateri de 
datorita
fenomenelor solare si 
% datorita variatiei distantei
Pamānt-Soare.
Valoarea radiatiei solare receptata la nivelul solului este mult mai diminuata de factorii perturbatori:
-retinerea īn straturile dense a radiatiei cu l mica (raze x, g si ultraviolete);
-difuzia RAYLEIGH (reflexia luminii īn toate directiile);
-absorbtia radiatiei ultraviolete īn stratul de ozon;
-difuzia termica datorata prezentei particulelor de praf;
-absorbtia radiatiei de catre vaporii de apa, CO2 si alte gaze triatomice emanate īn atmosfera ceea ce duce la supraīncalzire a straturilor de aer;
-reduceri importante datorita modificarii stratului de aer cauzata de axa īnclinata a Pamāntului, miscarea de rotatie si revolutie.
Intensitatea radiatiei
solare receptata la nivelul solului este īn functie de altitudine,
latitudine, grad de nebulozitate, grad de transparenta, luna,
orientare si ora.
Pentru lat.45o nordica variatia de principiu este prezentata īn fig. 4.9. Valoarea de calcul poate fi exprimata analitic de relatia:
(4.4)
fie tabele rezultate īn urma prelucrarii īnregistrarilor meteorologice.
Im- intensitatea medie diurna pentru orientarea de calcul;
In-intensitatea radiatiei solare a celei de-a "n" armonici;
t- ora de calcul;
t- ora la care se realizeaza maximul
Īn STAS 6648/2-82 sunt indicate valori ID si Id pe cer senin (vezi anexa 2), pentru toate orientarile (media valorilor maxime pe 10 zile cele mai īnsorite din luna iulie). Valorile de calcul sunt diferentiate pentru calculul aporturilor de caldura prin elemente inertiale si inertiale.
I=a1a2ID+Id ; cu a1- corectie de starea atmosferei si a2- corectie de altitudine.
Pentru elemente neinertiale se lucreaza cu 
pentru orientarea de
calcul.
4.1.1.4. Viteza vāntului
Viteza vāntului nu afecteaza sarcina termica a īncaperilor de ventilare si climatizare prin faptul ca zilele puternic īnsorite, defavorabile pentru ventilare sunt caracterizate prin calm atmosferic.
4.1.2.1. Temperatura aerului exterior este necesara pentru īntocmirea bilanturilor termice si reprezentarea starii aerului īn diagrama h-x. Aceasta se va considera īn conformitate cu STAS 1907/1997.
4.1.2.2. Umiditatea aerului exterior, necesara reprezentarii starii aerului exterior īn h-x se va considera pentru toate localitatile din tara, je=80% sau īn functie de temperatura exterioara de calcul.
|
te C] | ||||
|
xe[g/kg |
4.1.2.3. Radiatia solara influenteaza marimea sarcinii termice numai īn masura īn care STAS 1907/1997 tine seama de aceasta (adaosurile de orientare).
4.1.2.4. Viteza vāntului, spre deosebire de situatia de vara , iarna, viteza vāntului poate influenta starea de confort prin marimea debitului de aer rece infiltrat. De aceea se recomanda, pentru īnlaturarea acestui efect, ca functionarea instalatiilor de ventilare sa se faca īn suprapresiune. De asemenea trebuie cunoscuta directia dominanta a vāntului pentru stabilirea pozitiei relative a prizei de aer proaspat fata de gura de evacuare a aerului viciat.
Parametrii climatici interiori de calcul.
Parametrii climatici interiori conditioneaza direct confortul termic al unei incinte sau conditiile tehnologice pentru elaborarea unor produse sau chiar a calitatii acestora īn cazul climatizarii tehnologice si constituie īn acelasi timp ipoteze de baza īn dimensionarea instalatiilor de ventilare si climatizare.
Parametrii ce se iau īn considerare la instalatiile de ventilare si climatizare sunt: temperatura interioara de calcul, ti (temperatura aerului interior); umiditatea relativa a aerului interior, fi; viteza de miscare a aerului interior, vi si temperatura medie de radiatie a elementelor delimitatoare, cu valori de regula diferite pentru cele doua perioade climatice distincte ale anului - perioada calda - vara si perioada rece - iarna.
Situatia de vara.
4.2.1.1. Temperatura interioara de calcul ti.
Se defineste ca temperatura aerului masurata īn centrul īncaperii la īnaltimea de 1,5 m de pardoseala, cu un termometru protejat īmpotriva radiatiei directe si intervine la reprezentarea punctului de stare, ca valoare de calcul pentru īntocmirea bilantului de caldura si la stabilirea temperaturii aerului refulat pentru īncaperi climatizate.
La īncaperile social-culturale si administrative destinate pentru asigurarea confortului, temperatura interioara de calcul, ti, se determina cu relatia:
ti=10+0,5tev 0C (5.9)
īn care: tev- temperatura de calcul a aerului exterior
La īncaperi de productie, īn care tehnologia reclama anumite conditii de microclima, se adopta temperatura interioara indicata pentru realizarea procesului tehnologic. Īn cazul īn care procesul tehnologic se poate desfasura īn cadrul unor intervale mai mari de temperatura se va adopta ca valoare de calcul temperatura cea mai apropiata de conditiile de confort termic.
Observatie: Daca temperatura interioara trebuie mentinuta strict īntre anumite limite, care nu concorda cu conditiile pentru realizarea confortului termic, se pot lua masuri suplimentare pentru asigurarea conditiilor de munca celor ce supravegheaza procesul de productie, fie īn sensul realizarii īn spatii delimitate a conditiilor de confort, fie īn sensul micsorarii timpului de lucru.
Cercetari recente fiziologice si tehnologice precizeaza din ce īn ce mai mult valori pentru perechi de parametri interiori (de obicei ti si fi), ca spre exemplu īn cazul urmatoarelor procese tehnologice:
ti,0C fi
- prelucrarea pieselor de precizie 24 45-50
- fabricarea si ajustarea pieselor de 20-24 45-50
precizie
- etalonarea si controlul aparaturii si 20 45-50
instrumentelor de precizie
- asamblarea aparatelor de masura si control 20 50
-
sectia de masini de tricotat perdele 26
2 652
din fibre poliamidice
4.2.1.2. Umiditatea relativa a aerului interior, fi
Serveste īmpreuna cu temperatura la reprezentarea punctului de stare al aerului interior si are influenta deosebita asupra confortului, calitatii produselor si asupra unor procese tehnologice.
Valorile de calcul pentru instalatiile de climatizare sunt cuprinse īn intervalul - fi
Din punct de vedere al confortului interior valoarea maxima a umiditatii relative este limitata īnsa īn functie de temperatura aerului interior, pentru a se evita senzatia de zapuseala.
|
ti |
C |
|||||||
|
fi |
Totusi se mentioneaza ca sunt situatii (ex. industria usoara) cānd se cer asigurate umiditati relativ mari pentru perioada de vara, care, desi defavorabile din punct de vedere al confortului, ofera posibilitatea de racire a aerului prin folosirea umidificarii adiabatice, procedeu avantajos, deoarece nu necesita prezenta īn functiune a unei surse artificiale de frig.
4.2.1.3. Viteza de miscare a aerului interior, vi.
Viteza de miscare a aerului interior accepta valori care īn corelatie cu temperatura aerului interior si starea de efort fizic elimina senzatia de curent, constituind ipoteza principala pentru stabilirea vitezei īn dispozitivele de introducere a aerului, deci implicit a determinarii suprafetelor lor.
La instalatii de climatizare se pot adopta urmatoarele valori pentru viteza aerului īn zona de activitate (de lucru sau sedere).
4.2.1.4. Temperatura medie de radiatie a suprafetelor delimitatoare, tmr.
Este dependenta de izolarea termica a elementelor ce delimiteaza īncaperea spre exterior si mai ales de gradul de vitrare.
Valori apropiate de temperatura aerului interior, ceea ce presupune o izolare termica foarte buna si un grad de vitrare redus, conduc la micsorarea aporturilor de caldura din exterior ceea ce are drept consecinta reducerea debitului de aer necesar pentru ventilare si implicit reducerea cheltuielilor de investitie si īn mod deosebit a celor pentru exploatare.
4.2.2. Situatia de iarna.
4.2.2.1. Temperatura interioara de calcul, ti.
Pentru perioada friguroasa a anului valorile de calcul pentru instalatiile de climatizare nu sunt normate pāna īn prezent, la alegerea lor fiind indicat sa se tina seama de urmatoarele observatii:
I. Valorile indicate pentru cladirile social-culturale īn STAS 1907/2-80 corespund conditiilor de confort pentru īncaperi īncalzite.
II. Temperatura aerului interior la climatizare este necesar a fi limitata inferior la +20 0C, datorita urmatoarelor cauze:
lipsa totala a elementelor de īncalzire (este stiut ca normele actuale nu permit prevederea pentru acelasi obiectiv a doua sisteme de īncalzire) face ca temperatura medie de radiatie sa fie mai mica decāt īn cazul īncaperilor īncalzite.
limitarea inferioara a
temperaturii aerului refulat (tr
15 0C) ar conduce īn unele situatii (ex.
īncaperi aglomerate) la solutia ca debitul de aer necesar sa fie
mai mare iarna;
sub aspect economic nu apar costuri suplimentare, deoarece temperatura adoptata se asigura numai īn conditiile folosirii incintei, corespunzator destinatiei sale, īn restul timpului se asigura o temperatura de garda de +5.10 0C, pentru a nu scadea prea mult temperatura superficiala pe fetele interioare ale elementelor de constructie.
4.2.2.2 Umiditatea relativa a aerului interior fi
Se alege corespunzator conditiilor de confort sau īn functie de cerintele procesului tehnologic similar cu situatia de vara, cu mentiunea ca valori de calcul mai mici ale acesteia conduc la reducerea consumului de energie termica necesar pentru perioada rece a anului.
4.2.2.3 Viteza de miscare a aerului interior, vi.
Ramāne de obicei aceeasi ca īn situatiile de vara, instalatiile functionānd cu debit constant.
Īn cazul instalatiilor cu debit de aer variabil, īn perioada de iarna viteza de miscare a aerului interior scade, ceea ce are efecte favorabile asupra confortului termic realizat.
4.2.2.4. Temperatura medie de radiatie a elementelor delimitatoare, qmr
Structura elementelor de delimitare a incintei, mai ales spre exterior, trebuie astfel aleasa īncāt valoarea temperaturii medii de radiatie sa se īncadreze īn limitele de confort (corelata cu ti).
Sunt de remarcat īnsa doua aspecte care ar putea provoca senzatii neplacute din punct de vedere fiziologic:
- senzatia numita radiatia rece "radiatia rece" provocata de suprafete mari vitrate, mai ales cānd locurile de munca sau sedere se afla īn imediata apropiere a acestora;
- senzatia de inconfort provocata de pardoseli reci, ce poate fi amplificata de natura materialului pardoselii, de durata de sedere si de circulatia intensa a aerului la nivelul acesteia.
Efectele neplacute pot fi combatute fie prin mijloace constructive - ecranarea ferestrelor la interior si termoizolarea mai buna a pardoselilor - sau de catre inginerul de instalatii, care trebuie prin amplasarea corpurilor de īncalzire sau a dispozitivelor de introducere a aerului sa mijloceasca ridicarea temperaturii superficiale pe suprafata interioara a elementelor de delimitare spre exterior mai reci si sa adopte sisteme de introducere si evacuare a aerului care sa evite curentii de aer la nivelul pardoselii.
De asemeni, pentru īncaperile cu elemente de īnchidere spre exterior se recomanda prevederea unei instalatii de corpuri care sa asigure la nefunctionarea instalatiei de ventilare o temperatura de garda (cca. +5.10 0C), care evita scaderea temperaturii superficiale pe fata interioara a acestor elemente. La īncaperi cu grad mare de vitrare se poate adopta si solutia refularii unor jeturi de aer sub forma unor perdele īn dreptul suprafetelor vitrate.
4.2.3.1. Situatia de vara.
4.2.3.1.1. Temperatura interioara de calcul ti.
Pentru īncaperile ventilate mecanic, conform prescriptiilor din Normativul I-5-79, temperatura interioara va fi:
ti
tev+5 0C (4.11)
unde:
tev - temperatura exterioara de calcul a aerului exterior.
Observatie: Aceasta prescriptie nu pune suficient īn evidenta necesitatea limitarii cresterii temperaturii aerului interior la anumite valori, care sa asigure un nivel minim de cedare a caldurii pe cale perceptibila. Prescriptiile mai vechi si recomandari CAER prevedeau pentru īncaperi ventilate mecanic sau natural, fara cerinte tehnologice speciale, limitarea acesteia la maximum +31 0C pentru īncaperi fara degajari importante de caldura, tocmai avānd īn vedere aspectul mai sus mentionat.
Normele generale de protectia muncii (NGPM), care desi īnca īn redactare provizorie reiau īn mare parte prescriptiile Normelor republicane de protectia muncii (NRPM) prevad limitarea maximala a temperaturii aerului interior īn functie de umiditatea relativa si de degajarea de caldura sub forma tabelului 4.2.
Tabelul 4.2. Limitele termice maxime admise la locurile de munca.
|
Umiditatea relativa a aerului fi |
Temperatura de globtermometru (0C) |
|||
|
degajare de caldura pāna la 140 w |
degajare de caldura 140.205 w |
degajare de caldura 205.350 w |
degajare de caldura peste 350 w. |
|
|
pāna la 20 peste 80 | ||||
Aprecierea degajarii de caldura cedate se poate face si indirect, dupa tabelul 4.3. din aceleasi norme, īn functie de intensitatea efortului fizic depus.
Tabelul 4.3. Degajarea de caldura īn functie de intensitatea
efortului fizic, determinata de activitati profesionale.
|
Felul muncii |
Degajarea de caldura (w) |
|
- Activitati cu caracter static (sezānd sau īn picioare) - Activitati cu efort fizic mic - Activitati cu efort fizic mijlociu - Activitati cu efort fizic mare |
- pāna la 140 - peste 350 |
4.2.3.1.2. Umiditatea relativa a aerului exterior, ji
Valoarea umiditatii relative, īn cazul ventilarii mecanice, rezulta odata cu determinarea starii aerului interior. Aceasta valoare este īnsa limitata maximal la 65%, fiind corelata īn acelasi timp cu temperatura interioara maxima si cedarea de caldura a ocupantilor, conform tabelului 4.1.
4.2.3.1.3. Viteza de miscare a aerului interior, vi.
Viteza de miscare a aerului interior, la ventilare mecanica, poate atinge si chiar depasi 0,5 m/s, conform prescriptiilor N.G.P.M., īnsa aceasta trebuie corelata cu temperatura adoptata pentru aerul interior. Sunt de asemeni valabile precizarile de 4.2.2.3.
4.2.3.1.4. Temperatura medie de radiatie a suprafetelor delimitatoare, tmr.
Pe lānga precizarile generale de la punctul 4.2.2.4. apar īn unele situatii restrictii suplimentare referitoare la temperatura superficiala a unor suprafete calde, astfel īncāt nivelul radiatiei termice sa nu depaseasca limitele indicat īn tabelul 4.4., īn caz contrar fiind necesare masuri suplimentare de ecranare sau de prevedere a unor instalatii pentru dusuri de aer, ipotezele si metodologia de dimensionare a acestora nefiind obiectul prezentului īndrumator.
Tabelul 4.4. Aprecierea nivelului radiatiilor calorice la locul de munca pe
baza senzatiei termice īn zona cutanata expusa.
|
Timpul de suportare al expunerii |
Nivelul estimat al radiatiilor calorice |
|
4 minute 50 secunde 20 secunde |
1 cal/cm2min=700 w/m2 2 cal/cm2min=1400 w/m2 3 cal/cm2min=2100 w/m2 |
4.2.3.2. Situatia de iarna.
4.2.3.2.1. Temperatura interioara de calcul, ti.
Pentru aceasta perioada se adopta valorile de calcul precizate īn STAS 1907/2-80 cu observatiile de la punctul 4.2.2.1.
Normele generale de protectia muncii (NGPM), limiteaza īnsa minimal temperatura si respectiv maximal viteza de miscare a aerului interior, īn functie dec efortul fizic depus sau cedarea de caldura a ocupantilor, conform tabelului 4.5.
Tabelul 4.5. Limitele termice minime si vitezele maxime admise la locurile de munca.
|
Nivelul degajarii de caldura prin efort fizic (w) |
Temperatura la globtermometru (0C) |
Viteza curentilor de aer (l/s) |
|
pāna la 140 peste 350 |
cel mult 0,2 cel mult 0,3 cel mult 0,4 cel mult 0,5 |
4.2.3.2.2. Umiditatea relativa a aerului interior, ji
Se alege conform precizarilor de la punctul 4.2.2.2.
4.2.3.2.3. Viteza de miscare a aerului interior, vi.
Īn cazul instalatiilor de ventilare mecanica este indicata solutia de utilizare a unui debit de aer mai mic iarna, ceea ce conduce atāt la scaderea vitezei de miscare a aerului interior, cāt si la cresterea temperaturii aerului refulat, ambele cu efecte favorabile asupra confortului.
4.2.3.2.4. Temperatura medie de radiatie a elementelor delimitatoare, qmr
Sunt valabile toate precizarile de punctul 4.2.2.4.
|
