EVALUAREA GRADULUI DE CONFORT HIGROTERMIC

EVALUAREA GRADULUI DE CONFORT HIGROTERMIC

Evaluarea gradului de confort higrotermic in unitatile functionale ale cladirilor existente presupune urmatoarele etape:

investigarea preliminara;

evaluarea performantelor;

raportul de evaluare.

Investigarea preliminara

Investigarea preliminara cuprinde:

analiza documentatiei tehnice care a stat la baza executarii cladirii (in care este amplasata unitatea functionala analizata), cu privire la:

tipul cladirii si sistemul constructiv;

perioada de realizare a cladirii;

norme de proiectare termotehnica in vigoare la data proiectarii/executiei;

amplasarea unitatii functionale in cadrul partiului;

nivelul la care este amplasata unitatea functionala;

parametrii higrotermici considerati;

regimul higrotermic al incaperilor adiacente unitatii functionale analizate;

nivelul de izolare termica a elementelor delimitatoare ale unitatii functionale;

efectuarea unui sondaj de opinie privind senzatia de confort-disconfort resimtita de utilizatori;

identificarea eventualelor surse de disconfort local;

identificarea eventualelor degradari vizibile ale elementelor ce delimiteaza unitatea functionala analizata, care pot influenta confortul higrotermic.

Evaluarea performantelor

Evaluarea performantelor are ca scop stabilirea valorilor parametrilor de confort higrotermic si compararea lor cu nivelurile de performanta admisibile.

Metodologia de evaluare presupune urmatoarele etape:

stabilirea parametrilor ce trebuie analizati;

stabilirea aparaturii ce trebuie utilizata la determinarea prin masurari a parametrilor higrotermici ai mediului interior;

stabilirea tehnicii de determinare a parametrilor ce definesc confortul higrotermic (prin masurari "in situ', prin calcule);

stabilirea pozitiei (pe orizontala si pe verticala) punctelor in care trebuie sa se efectueze masurarile, in functie de scopul urmarit (in mijlocul incaperii pentru determinarea indicelui de confort, la 0,6 m distanta de sursa de disconfort, pentru determinarea parametrilor de disconfort local etc);

efectuarea masurarilor;

prelucrarea datelor experimentale;

determinarea prin calcul a parametrilor care nu au putut fi masurati (temperatura pe suprafata elementelor, temperatura medie de radiatie etc);

evaluarea prin calcul a parametrilor de confort;

analiza comparativa intre rezultatele obtinute si nivelurile de performanta normate.

Raportul de evaluare va cuprinde urmatoarele:

obiectul si motivul evaluarii;

descrierea unitatii functionale ce face obiectul evaluarii (pozitionare, elemente de constructie delimitatoare, destinatie, regim higrotermic etc);

conditiile in care s-au efectuat masurariie/calculele;

rezultatele experimentale obtinute;

concluziile rezultate din analiza comparativa dintre rezultatele obtinute si valorile normate pentru parametrii de confort higrotermic;

recomandarile privind masurile ce trebuie adoptate pentru imbunatatirea gradului de confort (daca este cazul).

1 PROCEDURI DE EVALUARE A GRADULUI DE CONFORT

Evaluarea gradului de confort presupune determinarea parametrilor definitorii, precizati in normele in vigoare, compararea valorilor determinate cu nivelurile de performanta estimate ca satisfacatoare pentru asigurarea conditiilor de confort si stabilirea eventualelor surse/zone ce pot conduce la un disconfort local.

Determinarea parametrilor de confort se face: 1/ prin masurari 'in situ' si 2/ prin calcul.

Amplasarea senzorilor de masurare a parametriloi» de confort ai unei ambiante se face, de regula, in centrul incaperii, la diverse inaltimi, indicate in tab.1.

Tab.1 Amplasarea senzorilor de masurare

1.1 Determinarea parametrilor de confort

1.1.1 Temperatura aerului

La masurarea temperaturii aerului se pot utiliza urmatoarele tipuri de senzori de temperatura:

termometru cu dilatare de lichid sau cu dilatare de solid;

termometru cu rezistenta electrica.

Domeniul de masurare al aparatelor trebuie sa fie cuprins intre 10 si 30° C cu o precizie de ±0,2°C.

La masurarea temperaturii aerului senzorul trebuie sa fie protejat impotriva influentei radiatiei termice provenite din vecinatati (pereti calzi sau reci).

Tipurile de protectie utilizate curent sunt:

acoperirea senzorului cu o vopsea reflectanta;

lustruirea senzorului, in cazul celor metalici;

interpunerea unor ecrane reflectante intre pereti si senzorul de temperatura.

Datorita inertiei termice a senzorilor de temperatura, se recomanda ca masurarea sa se efectueze intr-un interval de timp de cel putin 1,5 ori timpul de raspuns al acestora.

Temperatura medie de radiatie

Temperatura medie de radiatie este utilizata pentru determinarea indicelui PMV sl se determina pe baza masurarii temperaturii aerului si a temperaturii globului negru.

Termometrul cu glob negru este constituit dintr-o sfera neagra in centrul careia este plasat un captator de temperatura (termometru cu mercur, termocuplu, termorezistenta). Diametrul sferei poate fi teoretic oarecare, dar se recomanda utilizarea unui diametru de 15 cm, pentru aceasta valoare relatiile de calcul ale temperaturii medii de radiatie fiind bine stabilite. (Se mentioneaza ca influenta temperaturii si vitezei aerului asupra preciziei masurarii este cu atat mai mare, cu cat diametrul sferei este mai mic).

Sfera trebuie sa fie confectionata dintr-un material foarte bun conducator de caldura si suprafata sa trebuie sa fie innegrita, fie prin metode electrolitice, fie prin vopsire cu o vopsea neagra mata, astfel incat sa fie capabila sa absoarba radiatia termica provenita de la elementele delimitatoare ale incaperii.

Pentru globul negru realizat in aceste conditii se poate considera o emisivitate e = 0,95.

La masurarea temperaturii cu globtermometrul trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele:

timpul de raspuns al unui globtermometru este de 20-30 minute, in functie de caracteristicile fizice ale sferei si ale ambiantei termice;

pentru inregistrarea echilibrului termic trebuie sa se faca citiri succesive;

datorita inertiei termice mari, globtermometrul nu poate fi utilizat pentru determinarea temperaturii de radiatie in ambiante termice care variaza rapid.

Umiditatea aerului

Umiditatea aerului este caracterizata de urmatorii parametri masurabili:

umiditatea absoluta a aerului;

umiditatea relativa a aerului.

1.1.3.1Umiditatea absoluta reprezinta cantitatea reala de vapori de apa continuti in aer.

Pentru caracterizarea umiditatii absolute a aerului se folosesc in mod curent doua marimi:

raportul de umiditate;

presiunea partiala a vaporilor de apa.

1.1.3.2 Raportul de umiditate pentru un esantion de aer umed dat, reprezinta raportul dintre masa vaporilor de apa din esantion si masa aerului uscat din acelasi esantion .

W_a = M_v/M_a

unde:

W_a - raportul de umiditate;

M_v - masa vaporilor de apa;

M_a - masa aerului uscat din esantionul de aer umed dat.

Presiunea partiala a vaporilor de apa din aerul umed reprezinta presiunea exercitata de vaporii de apa, daca ei ar ocupa singuri
volumul pe care il ocupa aerul umed, la aceeasi temperatura.

Intre raportul de umiditate si presiunea partiala a vaporilor de apa exista urmatoarea relatie, considerandu-se gazele perfecte:

W_a =0,61298 p_a / (p-p_a)

unde:

W_a - raportul de umiditate;

p_a - presiunea partiala a vaporilor de apa din aerul umed; p - presiunea atmosferica totala.

Pentru masurarea umiditatii absolute a aerului dintr-o incinta se pot utiliza doua tipuri de aparate:

psihrometrul;

higrometrul cu clorura de litiu.   

Psihrometrele sunt constituite din doua termometre introduse in teci metalice si un dispozitiv care asigura ventilarea acestora cu o viteza minima a aerului. Primul termometru indica temperatura uscata a aerului t_a al doilea termometru are rezervorul inconjurat pe o lungime de circa 2 cm cu un manson de bumbac, introdus in apa distilata. Apa urca prin capilaritate la termometru si se evapora, cu atat mai repede cu cat aerul este mai uscat. Acest termometru indica temperatura umeda (psihrometrica), t_w. Domeniile de masurare ale termometrelor trebuie sa fie cuprinse intre 10 si 30° C. Ventilatorul reduce timpul de masurare prin uscarea fortata pe care o asigura si trebuie sa aiba o viteza de ventilare de ordinul a 4-5 m/s.

Valorile marimilor caracteristice ale umiditatii absolute a aerului (raportul de umiditate, presiunea partiala a vaporilor de apa) se stabilesc pornind de la valorile masurate ale temperaturii uscate (t_a) si ale temperaturii (t_w), utilizand diagrama psihrometrica data in figura 3.

Coordonatele acestei diagrame sunt urmatoarele:

a)     temperatura aerului, t_a pe axa absciselor;

b)  raportul de umiditate, W_a, pe axa ordonatelor in partea dreapta;

c)     presiunea partiala a vaporilor de apa din aer, p_a in partea
stanga.

Higrometrele cu clorura de litiu sunt instrumente care indica in mod direct presiunea partiala a vaporilor de apa .

Ele constau dintr-un termometru cu rezistenta introdus intr-un tub de sticla subtire si acoperit cu o tesatura din vata de sticla impregnata cu solutie de clorura de litiu. Doi electrozi sunt dispusi unul langa altul in elice pe invelisul din tesatura. Ansamblul este protejat de o teaca de protectie perforata. Electrozii sunt legati la o sursa de alimentare de joasa tensiune. Curentul rezultat provoaca incalzirea solutiei de clorura de litiu si evaporarea apei continute. Dupa ce apa s-a evaporat, solutia cristalizeaza. Conductibilitatea electrica si deci intensitatea curentului se reduc iar temperatura scade. Atunci solutia de clorura de litiu poate absorbi vaporii de apa continuti in aer, rezultand cresterea conductibilitatii sale electrice. Valoarea curentului electric creste, provocand din nou evaporarea apei. Se stabileste rapid un echilibru intre continutul de vapori de apa din aer si puterea de incalzire, sau temperatura senzorului. Aceasta temperatura de
echilibru, care se masoara cu un termometru, depinde numai de presiunea
vaporilor de apa din aer, deci de umiditatea absoluta. Citirea indicatiilor se
face dupa trecerea timpului de raspuns, caic este de ordinul a 6 minute.

In diagrama din figura 4 este indicat domeniul de masurare a umiditatii absolute pentru higrometrul cu clorura de litiu.

Umiditatea relativa reprezinta raportul dintre presiunea partiala a vaporilor de apa, p_a din aerul umed si presiunea de saturatie a vaporilor de apa, p_as la aceeasi temperatura si presiune totala. Ea se calculeaza in
procente cu relatia:

ρ = p_a 100/p_as

Umiditatea relativa se poate determina utilizand diagrama psihrometrica, pe baza temperaturii uscate si umede determinate cu psihrometrul.

1.1.4 Viteza aerului

Viteza aerului este o marime definita prin modulul, directia si sensul sau. In cazul ambiantelor termice, marimea care trebuie avuta in vedere este viteza efectiva a aerului, adica modulul vitezei aerului (intensitatea medie a vitezei).

Pentru masurarea vitezei aerului unei ambiante se utilizeaza anemometrul cu element cald. Acesta poate fi de tipul catatermometru (aparat putin directional) sau anemometru cu fir cald (aparat directional).

Anemometrul cu element cald se bazeaza pe masurarea transferului de caldura intre un solid cald si mediul ambiant. Etalonarea prealabila a aparatului permite convertirea transferului de caldura in viteza a aerului.

Anemometrul este constituit dintr-un element incalzit electric (sfera calda sau fir cald) la o temperatura superioara temperaturii aerului. Elementul cald pierde caldura in mediu prin convectie. Echilibrul termic se exprima prin relatia:

P = h_c(t_c-t_a)

unde:

P - puterea de incalzire primita de element;

h_c - coeficientul de transfer termic prin convectie intre element si aer, variabil, in functie de viteza aerului; tc - temperatura elementului cald;

t_a - temperatura aerului.

Cunoscand valorile temperaturii sferei, a temperaturii aerului si puterea de incalzire primita de element, se determina coeficientul h_c si prin intermediul acestuia, viteza aerului.

Anemometrele cu element cald sunt prevazute cu doi senzori de temperatura, unul pentru masurarea temperaturii elementului cald si celalalt masurarea temperaturii aerului. Ele pot fi de doua tipuri:

a) anemometre cu putere de incalzire sau intensitate de incalzire constante, la care masurarea temperaturii elementului cald permite determinarea vitezei aerului;

b) anemometre cu temperatura elementului cald constanta, la care masurarea puterii furnizate elementului pentru mentinerea acestei temperaturi permite determinarea vitezei aerului.

1.1.4 Votul mediu previzibil (PMV)

Determinarea indicelui PMV se bazeaza pe bilantul termic al corpului uman, omul fiind in echilibru termic atunci cand caldura interna produsa in corp este egala cu pierderea de caldura catre mediul ambiant.

Indicele PMV poate fi determinat in trei moduri:

prin rezolvarea ecuatiei de bilant termic, pe baza valorilor obtinute din masurari, calcule sau tabele referitoare la parametrii de mediu, la caracteristicile activitatii si tipului de imbracaminte;

prin calcule si din tabele;

- prin masurare directa, umizanu un sen^ui naeyiaiui.

Procentajul previzibil de nemultumiti (PPD)

Indicele PPD se determina in functie de Indicele PMV fie grafic, fie prin calcul.

Temperatura operativa

Temperatura operativa se calculeaza pe baza valorilor determinate sau calculate ale temperaturii aerului t_a, respectiv temperaturii medii de radiatie, t_r

t_o =A t_o+(l-A) t_r

unde:

t_o- temperatura operativa, in °C;

t_a - temperatura aerului in °C

tr - temperatura medie de radiatie, in °C,

A - coeficient a carui valoare este functie de viteza relativa a aerului, in m/s,

Asimetria temperaturii de radiatie

Asimetria temperaturii de radiatie se utilizeaza pentru evaluarea modulul in care este expusa o persoana la o radiatie termica asimetrica (radiatii termice diferite de la elementele inconjuratoare, de ex. o fereastra, un element de incalzire, etc).

Asimetria temperaturii de radiatie reprezinta diferenta dintre temperatura de radiatie plana pe doua fete opuse ale unul mic element plan.

1.1.8 Temperatura de radiatie plana este temperatura uniforma a unei incinte virtuale, pentru care radiatia pe una din fetele unui mic element plan este aceeasi ca si in mediul real neuniform. Aceasta este o marime care caracterizeaza radiatia intr-o directie.

Cantitatea de caldura cedata de piciorul uman pardoselii

Cantitatea de caldura cedata de piciorul uman pardoselii se evalueaza prin determinarea energiei disipate pe suprafata de contact dintre picior si pardoseala.

Principiul metodei consta in integrarea curbei de variatie a densitatii fluxului termic debitat de un corp incalzitor spre pardoseala si determinarea energiei disipate, Q₁ si Q₁₀. Corpul incalzitor constituit dintr-un recipient prevazut cu circulatie de apa termostatata, simuleaza piciorul uman. Senzorul utilizat pentru masurarea fluxului termic este o placuta termofluxmetrica.

Evaluarea disconfortului produs de curenti de aer

Un curent de aer reprezinta o deplasare a aerului care produce o racire locala a corpului. Disconfortul produs de curentii de aer poate fi exprimat in procentul anticipat de persoane care sunt deranjate de acesti curenti de aer.