APORTURI DE CALDURA PRIN ELEMENTE DE CONSTRUCTIE VITRATE

Aporturi de caldura prin elemente de constructie vitrate

Aporturile de caldura care patrund prin elementele de constructie vitrate se datoreaza intensitatii radiatiei solare si diferentei de temperatura dintre aerul interior si exterior.

Radiatia solara care provoaca aporturile de caldura prin elementele vitrate este compusa din radiatie directa I_D si radiatie difuza I_d si sufera o serie de modificari la trecerea printr-o fereastra.

O parte a radiatiei solare se reflecta catre spatiu sau catre constructiile înconjuratoare Ir, o alta parte se acumuleaza în masa geamului din care este construit&# 616d34g 259; fereastra Ia si doar o parte a radiatie patrunde în încapere, Ii.

Considerând r_f factorul de reflexie, t_f factorul de transmisie si a_f factorul de absorbtie, între acesti coeficienti exista relatia r_f a_f t_f

Coeficientul a_f are valori aproximativ constante si are valoare de 0,06 pentru geamuri obisnuite cu grosimea de 3 mm.

Pentru geamuri tratate, termoabsorbante coeficientul a_f are valori mult mai mari. fluxul termic absorbit conduce la cresterea temperaturii ferestrei iar o parte a acestuia de 39% ajunge în încapere.

Coeficientul de reflexie r_f, are valoare diferita functie de unghiul de incidenta al radiatiei solare pe fereastra, putând varia între 0,08 la un unghi de incidenta de 40° si 0,3 la un unghi de incidenta de 30° sau de 1 la un unghi de 90°.

Coeficientul de transmisie t_f poate atinge valori de 0,87, pentru ferestre cu geam simplu, la unghiuri de incidenta normale dar se va reduce pe masura ce unghiul de incidenta si coeficientul de reflexie r, creste, putând ajunge la 0 pentru un unghi de incidenta de 90°.

Radiatia solara în prezenta unei ferestre, se descompune conform relatiei:

I = Ir + Ia + Ii = r_f I + a_f I + t_f I

Ii t_f I - radiatia transmisa în încapere

Ir  - radiatie reflectata

Ia  - radiatie acumulata

În timpul unei zile datorita rotatiei pamântului, pozitia soarelui fata de fereastra se modifica si fereastra poate fi partial sau total umbrita functie de existenta si forma unor elemente de umbrire (stâlpi verticali, balcoane, retragerile ferestrei fata de fatada cladirii etc.) fig.6.1.

Având în vedere cele de mai sus se poate spune ca radiatia solara directa I_D, solicita fereastra numai în anumite ore din zi în functie de orientare si numai asupra suprafetei însorite a geamului Si, în timp ce radiatia solara difuza actioneaza pe toata durata de stralucire a soarelui pe suprafata ferestrei S.

Fluxul termic datorat diferentei de temperatura Dt = t_e - t_i, actioneaza permanent si pe toata suprafata ferestrei.

Pe lânga factorii enumerati mai sus aportul de caldura datorat radiatiei solare, mai depinde si de: calitatea geamului; tipul ferestrei; existenta unor mijloace de ecranare; raportul dintre suprafata efectiva a geamului si suprafata totala a ferestrei (ponderea cercevelelor).

Ferestrele care au geamurile groase sau cu calitati speciale, absorbante, reflectante sau cu elemente de ecranare precum storuri, rulouri, jaluzele, draperii etc. sunt

.considerat ferestre cu protectie antisolara si vor avea un aport de caldura mai mic decât ferestrele cu geam simplu cu grosimea de 3 mm considerat geam de referinta.

Fig. 6.1. Determinarea suprafetei însorite a unei ferestre

Fluxul termic datorat radiatiei solare este un flux radiant si el va fi preluat mai întâi de elementele de delimitare interioara, mobilier, etc. si apoi cedat aerului interior prin convectie, ceea ce face sa apara o defazare e _n si o amortizare h_n pe partea de flux termic preluata de aerul interior. Pentru cuantifica acest efect, în relatia de calcul a aportului de caldura s-a introdus un coeficient de acumulare ,,m".

Acest coeficient reprezinta raportul dintre fluxul termic convectiv cedat aerului interior si cel radiant primit de încapere de la soare.

Relatia de calcul a aportului de caldura transmis prin elementele vitrate este:

q_fe = q_i + q_t  (6.2)

unde:

- Q_i - fluxul de caldura patruns prin fereastra datorat intensitatii radiatiei solare;

- Q_T - fluxul de caldura patruns prin fereastra datorat diferentei de temperatura.

Fluxul de caldura Q_i patruns prin fereastra datorat intensitatii radiatiei solare se poate calcula cu relatia:

Qi = c_t f m (S_i c_p I_Dmax + S I_dmax ) [W] (6.3)

Unde: 

- c_t - coeficient functie de tipul tâmplariei

Pentru ferestre cu rama de lemn sau PVC, c_t = 1 iar pentru ferestre cu rama de aluminiu, gen vitrina, fara rama sau perete cortina c_t = 1,15

- c_p - coeficient pentru puritatea atmosferei, indicat în tabelul 6.1. Coeficientul pentru puritatea atmosferei se alege pentru ora la care radiatia solara directa este maxima.

- f factor solar, depinzând de calitatea geamului si a ecranarii ferestrei.

Factorul solar reprezinta raportul dintre fluxul solar patruns prin fereastra cu protectie antisolara (geam gros, geamuri duble, geamuri absorbante sau reflectante sau cu elemente de ecranare, rulouri, storuri) si fluxul solar patruns printr-o fereastra simpla cu geam de 3 mm.

Acest coeficient este indicat în tabelele 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6

Tabelul 6.1

Valorile coeficientului de puritate c_p

Tabelul 6.2

Factorul solar pentru ferestre simple sau duble (termopan) fara elemente de umbrire

Tabelul 6.3.

factorul solar pentru luminatoare si pereti din caramida de sticla

Tabelul 6.4

factorul solar pentru ferestre echipate cu jaluzele exterioare

Grupa 1 - Lamele negre cu raportul laturilor de 1,5/1 cu un spatiu de 1,1 mm între lamele

Grupa 2 - Lamele de culoare deschisa cu raportul laturilor de 1,5/1 cu un spatiu de 1,1 mm între lamele

Grupa 3 - Lamele de culoare neagra sau închisa cu raportul laturilor de 0,85/1 cu un spatiu de 1,5mm între lamele

Grupa 4 - Lamele de culoare deschisa sau aluminiu nevopsit cu grad de reflexie ridicat, cu raportul laturilor de 0,85/1 cu un spatiu de 1,5mm între lamele

Tabelul 6.5.

factorul solar pentru ferestre simple sau tip termopan echipate cu elemente de umbrire interioara

Tabelul 6.6.

factorul solar pentru ferestre duble echipate cu elemente de umbrire între geamuri