4.1 PARAMETRII DE CALCUL AI AERULUI EXTERIOR.
Factorii metereologici- temperatura si umiditatea aerului exterior, radiatia solara, viteza vântului, 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 într-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 vânturi 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 împiedica racirea
scoartei terestre noaptea;
-presiunea barometrica intervine ca parametru de referinta în transfor-
marile aerului umed deci trebuie introduse corectii de altitudine.
Pentru dimensionarea instalatiilor de ventilare si climatizare este necesara definirea parametrilor climatici exteriori în functie de specificul instalatiei care presupune prelucrarea statistica si interpretarea înregistrarilor meteorologice cu luarea în considerare a unor frecvente de manifestare în functie de importanta obiectivului si genul de instalatie cu specificarea ca în domeniul climatizarii acestei frecvente sunt mai mici. Astfel :
În 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 în cazul acestor valori, pentru
depasirea valorilor, limitele nu se mai pot mentine, fig. 4.1.
În cazul climatizarii se
stabileste de la început 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 întocmirea 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 înregistrarilor 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 în care te>decât valoarea considerata;
Nt - numarul total de zile din perioada considerata.
obtinându-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 înregistrarilor meteorologice arata
diferente fata de relatia teoretica în sensul ca
minimul se realizeaza în jurul orei 5 si maximul în jurul orei 15.
Deci Dt=
iar clopotul temperaturilor mai mari decât temperatura medie
este mai pronuntat în intervalul 9-14, fig. 4.5.
 |
relatie înscrisa în STAS 6648/2-1982.
 |
în care : tem -este temperatura medie zilnica în 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 în tabelul 4.1.
Pentru instalatii de ventilare mecanica:
te=tml+Az (
pentru frecventa de 50%)
Valorile de calcul din anexa 1 sunt în 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 împreuna 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.
 |
din înregistrarile meteo pentru o localitate la
aceiasi ora este o dreapta de o anumita înclinatie,
valorile x sunt maxime pentru iulie si minime înspre luna ianuarie. Pentru
obtinerea valorilor de calcul au fost trasate doua curbe (drepte) în
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 în consideratie în fiecare an,
 |
Fig. 4.8
Punctele 3 si 4 au aceleasi semnificatii cu mentiunea ca sunt valori pentru ora 1900 constatându-se ca aceste puncte de stare au continuturi de umiditate mai mari.
Reprezinta factorul determinant în 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 în spatiu de
catre soare, prin reactiile de transformare a H2 în He ce
au loc în masa sa, circa doua miliardimi ajunge pe Pamânt ceea ce
reprezinta la nivelul atmosferei 1,353 kw/m2 cu abateri de 
datorita
fenomenelor solare si 
% datorita variatiei distantei
Pamânt-Soare.
Valoarea radiatiei solare receptata la nivelul solului este mult mai diminuata de factorii perturbatori:
-retinerea în straturile dense a radiatiei cu l mica (raze x, g si ultraviolete);
-difuzia RAYLEIGH (reflexia luminii în toate directiile);
-absorbtia radiatiei ultraviolete în stratul de ozon;
-difuzia termica datorata prezentei particulelor de praf;
-absorbtia radiatiei de catre vaporii de apa, CO2 si alte gaze triatomice emanate în atmosfera ceea ce duce la supraîncalzire a straturilor de aer;
-reduceri importante datorita modificarii stratului de aer cauzata de axa înclinata a Pamântului, miscarea de rotatie si revolutie.
 |
Pentru lat.45o nordica variatia de principiu este prezentata în fig. 4.9. Valoarea de calcul poate fi exprimata analitic de relatia:
(4.4)
fie tabele rezultate în urma prelucrarii înregistrarilor 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
În 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 însorite 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 vântului
Viteza vântului nu afecteaza sarcina termica a încaperilor de ventilare si climatizare prin faptul ca zilele puternic însorite, defavorabile pentru ventilare sunt caracterizate prin calm atmosferic.
4.1.2.1. Temperatura aerului exterior este necesara pentru întocmirea bilanturilor termice si reprezentarea starii aerului în diagrama h-x. Aceasta se va considera în conformitate cu STAS 1907/1997.
4.1.2.2. Umiditatea aerului exterior, necesara reprezentarii starii aerului exterior în h-x se va considera pentru toate localitatile din tara, je=80% sau în functie de temperatura exterioara de calcul.
|
te C] | ||||
|
xe[g/kg |
4.1.2.3. Radiatia solara influenteaza marimea sarcinii termice numai în masura în care STAS 1907/1997 tine seama de aceasta (adaosurile de orientare).
4.1.2.4. Viteza vântului, spre deosebire de situatia de vara , iarna, viteza vântului poate influenta starea de confort prin marimea debitului de aer rece infiltrat. De aceea se recomanda, pentru înlaturarea acestui efect, ca functionarea instalatiilor de ventilare sa se faca în suprapresiune. De asemenea trebuie cunoscuta directia dominanta a vântului 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 în cazul climatizarii tehnologice si constituie în acelasi timp ipoteze de baza în dimensionarea instalatiilor de ventilare si climatizare.
Parametrii ce se iau în 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 în centrul încaperii la înaltimea de 1,5 m de pardoseala, cu un termometru protejat împotriva radiatiei directe si intervine la reprezentarea punctului de stare, ca valoare de calcul pentru întocmirea bilantului de caldura si la stabilirea temperaturii aerului refulat pentru încaperi climatizate.
La încaperile social-culturale si administrative destinate pentru asigurarea confortului, temperatura interioara de calcul, ti, se determina cu relatia:
ti=10+0,5tev 0C (5.9)
în care: tev- temperatura de calcul a aerului exterior
La încaperi de productie, în care tehnologia reclama anumite conditii de microclima, se adopta temperatura interioara indicata pentru realizarea procesului tehnologic. În cazul în care procesul tehnologic se poate desfasura în 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 între 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 în sensul realizarii în spatii delimitate a conditiilor de confort, fie în sensul micsorarii timpului de lucru.
Cercetari recente fiziologice si tehnologice precizeaza din ce în ce mai mult valori pentru perechi de parametri interiori (de obicei ti si fi), ca spre exemplu în 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 împreuna 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 în intervalul - fi
Din punct de vedere al confortului interior valoarea maxima a umiditatii relative este limitata însa în functie de temperatura aerului interior, pentru a se evita senzatia de zapuseala.
|
ti |
C |
|||||||
|
fi |
Totusi se mentioneaza ca sunt situatii (ex. industria usoara) când 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 în 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 în corelatie cu temperatura aerului interior si starea de efort fizic elimina senzatia de curent, constituind ipoteza principala pentru stabilirea vitezei în dispozitivele de introducere a aerului, deci implicit a determinarii suprafetelor lor.
La instalatii de climatizare se pot adopta urmatoarele valori pentru viteza aerului în 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 încaperea 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 în 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 pâna în prezent, la alegerea lor fiind indicat sa se tina seama de urmatoarele observatii:
I. Valorile indicate pentru cladirile social-culturale în STAS 1907/2-80 corespund conditiilor de confort pentru încaperi încalzite.
II. Temperatura aerului interior la climatizare este necesar a fi limitata inferior la +20 0C, datorita urmatoarelor cauze:
lipsa totala a elementelor de încalzire (este stiut ca normele actuale nu permit prevederea pentru acelasi obiectiv a doua sisteme de încalzire) face ca temperatura medie de radiatie sa fie mai mica decât în cazul încaperilor încalzite.
limitarea inferioara a
temperaturii aerului refulat (tr
15 0C) ar conduce în unele situatii (ex.
încaperi 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 în conditiile folosirii incintei, corespunzator destinatiei sale, în 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 în 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.
Ramâne de obicei aceeasi ca în situatiile de vara, instalatiile functionând cu debit constant.
În cazul instalatiilor cu debit de aer variabil, în 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 încât valoarea temperaturii medii de radiatie sa se încadreze în limitele de confort (corelata cu ti).
Sunt de remarcat însa 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 când locurile de munca sau sedere se afla în 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 încalzire 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 încaperile cu elemente de închidere 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 încaperi cu grad mare de vitrare se poate adopta si solutia refularii unor jeturi de aer sub forma unor perdele în dreptul suprafetelor vitrate.
4.2.3.1. Situatia de vara.
4.2.3.1.1. Temperatura interioara de calcul ti.
Pentru încaperile 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 în 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 încaperi ventilate mecanic sau natural, fara cerinte tehnologice speciale, limitarea acesteia la maximum +31 0C pentru încaperi fara degajari importante de caldura, tocmai având în vedere aspectul mai sus mentionat.
Normele generale de protectia muncii (NGPM), care desi înca în redactare provizorie reiau în mare parte prescriptiile Normelor republicane de protectia muncii (NRPM) prevad limitarea maximala a temperaturii aerului interior în 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 pâna la 140 w |
degajare de caldura 140.205 w |
degajare de caldura 205.350 w |
degajare de caldura peste 350 w. |
|
|
pâna la 20 peste 80 | ||||
Aprecierea degajarii de caldura cedate se poate face si indirect, dupa tabelul 4.3. din aceleasi norme, în functie de intensitatea efortului fizic depus.
Tabelul 4.3. Degajarea de caldura în functie de intensitatea
efortului fizic, determinata de activitati profesionale.
|
Felul muncii |
Degajarea de caldura (w) |
|
- Activitati cu caracter static (sezând sau în picioare) - Activitati cu efort fizic mic - Activitati cu efort fizic mijlociu - Activitati cu efort fizic mare |
- pâna la 140 - peste 350 |
4.2.3.1.2. Umiditatea relativa a aerului exterior, ji
Valoarea umiditatii relative, în cazul ventilarii mecanice, rezulta odata cu determinarea starii aerului interior. Aceasta valoare este însa limitata maximal la 65%, fiind corelata în 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., însa 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 lânga precizarile generale de la punctul 4.2.2.4. apar în unele situatii restrictii suplimentare referitoare la temperatura superficiala a unor suprafete calde, astfel încât nivelul radiatiei termice sa nu depaseasca limitele indicat în tabelul 4.4., în 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 îndrumator.
Tabelul 4.4. Aprecierea nivelului radiatiilor calorice la locul de munca pe
baza senzatiei termice în 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 în STAS 1907/2-80 cu observatiile de la punctul 4.2.2.1.
Normele generale de protectia muncii (NGPM), limiteaza însa minimal temperatura si respectiv maximal viteza de miscare a aerului interior, în 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) |
|
pâna 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.
În cazul instalatiilor de ventilare mecanica este indicata solutia de utilizare a unui debit de aer mai mic iarna, ceea ce conduce atât la scaderea vitezei de miscare a aerului interior, cât 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.
|
