Energetica Clădirilor

1.MICROCLIMATUL INTERIOR AL UNEI CLĂDIRI

1.1. Importanţa realizării confortului termic

Confortul termic este definit de ASHRAE* (Standard ANSI/ASHRAE 55-2004) şi de standardul ISO 7730:2005 ca fiind acea stare a minţii care exprimă satisfacţie în raport cu mediul înconjurător. Confortul termic se referă la suma de condiţii ale mediului înconjurător, în cadrul cărora percepţia mentală şi fizică este de confort, fără eforturi din partea organismului pentru compensarea termică. Din punct de vedere al studiului noţiunii de confort termic, se urmăreşte răspunsul uman la impactul climatic (O’Callaghan, P.W., 1978)

Datorită faptului că majoritatea oamenilor îşi petrece mai mult de 70% în clădiri (incinte închise), realizarea şi menţinerea confortului termic reprezintă sarcinile de bază pentru inginerii specialişti în microclimat interior. Clădirile de locuit şi cele din sectorul terţiar trebuie să asigure posibilitatea efectuării în condiţii optime a muncii fizice, cele intelectuale, a recreării, odihnei, în general a activităţilor pentru care sunt destinate clădirile respective cu o eficienţă energetică ridicată.

Clădirile, indiferent de destinaţia lor, sunt mari consumatoare de energie şi în acelaşi timp oferă oportunităţi mari pentru ridicarea eficienţei energetice, problemă de mare actualitate în actualul context mondial. Îmbunătăţirea eficienţei energetice atrage după sine şi reducerea facturii energetice, o cerinţă foarte importantă din punct de vedere economic.

Din cele enunţate mai sus rezultă că microclimatul interior al unei clădiri trebuie să fie rezultatul unei optimizări multicriteriale, având în vedere atât confortul termic cât şi economia de energie.

1.2. Noţiuni introductive de confort termic

Noţiunea de confort termic implică atât microclimatul dintr-o încăpere, cât şi factori de natură psihologică şi mentală. Realizarea unui confort termic adecvat este foarte importantă, deoarece afectează întregul moral uman. Chiar dacă organismul uman se adaptează la mediul înconjurător prin strategii adaptive de genul îmbrăcare, dezbrăcare, schimbare de poziţie, mutarea în alte zone din incintă de alt nivel termic, etc., acestea nu sunt de durată. Se defineşte confortul termic rezonabil (reasonable confort) atunci majoritatea este satisfăcută. HSE consideră 80% dintre ocupanţii unei incinte o limită rezonabilă pentru un număr minim de oameni care trebuie mulţumiţi de confortul termic creat. Din aceste considerente, în proiectarea clădirilor, principalul factor de care se ţine seama este realizarea confortului termic pentru factorul uman. Evaluarea confortului este subiectivă şi include satisfacţia, acceptarea, caracterul plăcut sau reacţii negative.

Obs. - * ASHRAE – American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers

Confortul termic este afectat de procesele de conducţie, convecţie, radiaţie, precum şi de pierderile de căldură prin evaporare. Mediul termic interior este influenţat de şase parametrii, denumiţi factori de confort termic:

• Temperatura aerului interior Ti, care reprezintă cel mai comun indicator al confortului termic. Se defineşte ca temperatura aerului din jurul corpului uman, la distanţă faşă de radiaţia surselor de căldură. Variaţiile chiar foarte reduse ale acestei temperaturi sunt sesizate imediat de organismul uman. Această temperatura este considerată ca valoare medie, ce trebuie reconsiderată în funcţie de cazul analizat. Pentru un individ normal îmbrăcat, cu o activitate fizică uşoară este prezentată în figura 1 o zonă de confort admisă. (Manual ventilare). În funcţie de valoarea acesteia se determină consumurile de energie pentru încălzire, respectiv răcire. Temperatura aerului interior trebuie să fie mai ridicată în încăperile în care oamenii se găsesc în repaus sau desfăşoară o activitate uşoară şi trebuie să fie mai scăzută acolo unde activitatea desfăşurată este mai intensă;

Figura 1.1. Zona de confort admisibilă în funcţie de temperatura aerului interior (DIN 1946/72)

• Temperatura medie de radiaţie a suprafeţelor delimitatoare Tmr are o influenţă mai mare decât temperatura aerului interior asupra modului în care persoanele pierd dau primesc căldură din mediul înconjurător. Pielea omului absoarbe aproape la fel de multă energie ca un obiect negru mat. Valoarea temperaturii medie de radiaţie determină mărimea schimbului radiant de căldură al omului cu mediul ambiant. Se poate calcula ca media ponderată a temperaturilor pereţilor, ferestrelor, plafonului, pardoselii şi a corpurilor de încălzire din incintă cu formula (manual de ventilare):

, [oC], (1.1)

unde Ti - temperatura fiecărei suprafeţe luate în considerare în oC, i=1..n, Sn – suprafaţa luată în considerare în m2, n – numărul de suprafeţe radiante. Temperatura medie a pereţilor incintei trebuie să fie apropiată de temperatura aerului interior. Temperatura medie de radiaţie este în mod indirect influenţată de tipul de sistem de încălzire utilizat. Aceasta înseamnă, că pentru o anume incintă, echipată cu sisteme de încălzire diferite, temperatura rezultantă va fi diferită.

• Viteza aerului interior w. Este un factor foarte important pentru organismul uman, deoarece aerul stagnant într-o incintă creează o senzaţie înăbuşitoare. Activitatea fizică poate creşte deplasarea aerului, astfel încât viteza aerului poate fi corectată pentru a ţine cont de nivelul confortului termic personal prin activitate fizică. Sensibilitatea la viteza aerului interior este foarte diferită la oameni şi dependentă de starea sănătăţii, sex, vârstă, îmbrăcăminte, anotimp;