Tehnici de verificare a eficienţei energetice

Tehnici şi aparate pentru verificarea calităţii lucrărilor şi parametrilor de bază a aerului şi îngrădirilor de protecţie.

Aspecte generale privind determinarea parametrilor de bază a aerului şi îngrădirilor de protecţie

        La verificarea  calităţii lucrărilor şi materialelor se deosebesc controlul nedistructiv şi controlul distructiv.

       Controlul nedistructiv este varianta de control al întegrităţii sau rezistenței unei structuri,  elementului tehnico-sanitar,ţevilor fără a fi necesară distrugerea ori demontarea acestora pentru a detecta defecte ce prin alte metode de control este fie mai costisitor şi dificil.

       Controlul distructiv este metoda de încercare mecanică însoţită de distrugerea ori demontarea parţială sau totală a obiectului examinat, de exemplu, fragmentelor al îngrădirilor de protecţie, izolaţiei termice, îmbinărilor sudate.

       Determinările de structură sunt esenţiale pentru determinarea proprietăţilor mecanice/fizice/chimice, făcând parte dintr-un ansamblu de încercări absolut necesare pentru determinarea integrităţii şi bunei funcţionări a diferitelor echipamente.

        Orice tip de investigare trebuie să fie precedat de control vizual a supafeţei. Procedeul este simplu dar indispensabil, examinarea vizuală presupune respectarea condiţiilor de claritate satisfăcătoare a suprafeţelor materialelor, echipamentelor şi sudurilor luând în considerare caracteristicile şi proprietăile acestora.

        La verificarea calităţii lucrărilor şi materialelor mai des se foloseşte metoda nedistructivă.

Pentru cercetarea performanţelor energetice a clădirii şi a confortului igienico - sanitar din încăperi, echipa de inspectori trebuie să fie dotată cu echipamente performante şi evident  metrologic testate.

        Aparate pentru măsurarea temperaturii

        Pentru măsurarea temperaturii (lichide, solide şi gaze) se folosesc termometre:

- cu citire directă cu scală dreaptă cu mercur sau alcool, termometre cu rezistenţă electrică, cu sondă de temperatură şi tub capilar, termometre cu contact etc;

- cu citire directă şi înregistrare, termometre cu scală dreaptă, cu alcool, cu teacă din alamă, pentru temperaturi cuprinse între 50 şi 300 ⁰ C.

       Pot fi utilizate termometre cu cadran gradat de la 0 la 120 ⁰ C cu colier din cupru pentru strângere pe conducte, diametrele de strângere sunt de la DN 20 la DN 120 mm,  termometre cu cadran gradat de la 0 la 120 ^o C cu tub de imersie. Pentru măsurarea temperaturii pentru cazane şi aparate cu sondă se folosesc termometre şi tub capilar (cu lichid) şi cu tirant filetat. Domeniile de utilizare sunt: de la 0  la 120 ^o C; de la 0  la 200 ^o C; de la - 40 la + 40 ^o C. Se utilizează şi aparate digitale cu citire directă, împreună cu viteza curentilor de aer şi umiditate relativă, cu posibilitâti de înregistrare.

       Termometru cu termocuplu – serveşte pentru măsurarea temperaturii aerului interior şi exterior. Avantajul este că are o precizie şi sensibilitate foarte înaltă.  

       Termometru cu senzor – serveşte pentru măsurarea temperaturii aerului interior şi exterior. Este comod prin dimensiuni de gabarit mic.

 

       Contoare pentru măsurarea consumului de căldură

       Contoarele de apă caldă se clasifică în funcţie de destinaţia lor, conform reglementărilor internaţionale:

·           contoare de tip 1, utilizate de sine stătătoare pentru contorizarea apei calde. Se încadrează în intervale de temperaturi: 30 la 70 ^o C, 30 la 90 ^o C, 30 la 130 ⁰ C şi 30 la 180 ^o C;

·           contoare de tip 2 care sunt un ansamblu al contoarelor de energie termică. Se încadrează în intervalele de temperaturi menţionate la cele de tip 1 cu observaţia că temperatura minimă a fluidului poate fi şi sub 30 ⁰C;

·           contoare de tip 3, utilizate, în general, pentru măsurarea condensatului.

       Contoarele de energie termică trebuie să fie compatibile cu rigorile următoarelor clase climatice:

·         clasa climatică A (pentru populaţie şi montare în interior):

·         temperatura ambiantă: +5 la +55 ⁰ C;

·         nivel scăzut de umiditate;

·         clasa climatică B (pentru populaţie şi montare în exterior):

·         temperatura ambiantă: -25 la +55 ⁰ C;

·        nivel normal de umiditate;

·        solicitări mecanice scăzute;

·        clasa climatică C (condiţii indusriale) ;

·        temperatura ambiantă: +5 la +55 ⁰C;

·        condiţii normale de umiditate;

·        solicitări mecanice scăzute.

        Elementele componente ale contorului de căldură sunt, în general: contorul de apă, sondele de temperatură, blocul de calcul, cabluri de legătură (sonde-bloc de calcul).

       Graţie expunerii de lungă durată a îngrădirilor de protecţie ale clădirilor, la condiţii variate de mediu, regimul hidrotermic şi gradul de uzură al elementelor anvelopei suferă modificări esenţiale, ceea ce conduce la modificarea performanţelor energetice a acestora, condiţionând abateri semnificative a rezistenţei reale faţă de cea teoretică calculată.

       De aceea, gradul real de izolare termică a îngrădirilor (elementelor de anvelopă) a clădirii, la etapa scanării se va stabili prin măsurarea rezistenţei termice globale reale a acestora. În acest scop se folosesc pirometrele digitale portabile cu unde infraroşii care ne permit de a măsura fluxul unitar de căldură şi temperaturile suprafeţelor îngrădirilor de la  distanţă. 

       Pirometru cu unde infraroşii serveşte pentru măsurarea de la distanţă a temperaturii suprafeţelor radiante şi a fluxului de căldură. Se utilizează pentru cercetarea performanţelor energetice a elementelor anvelopei clădirilor şi a instalaţiilor aferente care asigură confortul termic din clădiri.

       Camera de termoviziune - cu ajutorul camerei de termoviziune se efectueze teste pe materiale şi componente fără a le afecta structura. Acest lucru vă permite să identificaţi problemele în mentenanţa şi producţia industrială înainte să apară o eroare de funcţionare. De asemenea, pot fi vizualizate pierderile de căldură ale clădirilor, ajutând clienţii să diminueze costurile ridicate pentru încălzire.

       Aparate pentu masurarea temperatuii şi vitezei aerului

       Termoanemometru cu senzor – serveşte pentru măsurarea temperaturii şi vitezei aerului din încăperi şi canale. Se utilizează la cercetarea parametrilor care determină confortul termic şi igienico - sanitar din încăperi şi a aerului din canalele de ventilare.

       Termoanemometru cu elice – serveşte pentru măsurarea temperaturii şi vitezei aerului din încăperi şi a aerului exterior, în gurile şi coşurile de ventilare. Se utilizează la cercetarea parametrilor care determină confortul termic şi igienico - sanitar din încăperi.

       Psihrometru serveşte pentru măsurarea umidităţii relative a aerului interior şi exterior. Avantajul este că are o precizie şi sensibilitate foarte înaltă.

Metoda spectrometrică de rezistenţa electrică în determinarea parametrilor de bază a aerului şi îngrădirilor de protecţie.

       Pentru determinarea existenței incluziunilor neomogene şi punţilor termice se poate utiliza metoda spectrometrică. Metoda spectrometrică de rezistență electrică EIS este o metodă de măsurare a caracteristicilor de frecvență ale rezistenței electrice a materialelor. Măsurările sunt efectuate cu ajutorul unei perechi de electrozi. Măsurările pot fi temporare, adică pot fi efectuate cu o modificare a valorii rezistenței în diferite puncte ale probei de testare pentru numărul selectat de canale pentru o anumită perioadă de timp.

       În cadrul programului EUREKA pentru utilizarea dispozitivelor tip Z-meter, a fost efectuată cercetarea diverselor materiale și structuri, cum ar fi soluri, diguri hidraulice, baraje, pereți de clădiri istoric valoroase, precum și solul terenurilor de golf, biofilter etc.

       Studiul caracteristicilor fizice ale materialelor de construcție, și anume conductivitatea lor electrică în funcție de umiditate, prezentul punţilor termice ocupă de asemenea un loc important printre aceste studii. Astfel, s-a făcut un studiu asupra stării blocurilor de beton cu o modificare a gravității lor specifice cu umiditatea crescândă [8], s-au efectuat studii de laborator asupra blocurilor de calcar, în funcție de densitatea acestora [7] și distribuția umidității în blocuri de beton celular în diferite condiții de operare [9].

       Toate lucrările enumerate oferă caracteristici ale comportamentului materialelor la schimbarea stării lor interne, fără schimbarea parametrilor aerului înconjurător, adică schimbarea rezistenței electrice este cauzată de schimbarea umidității unui material, fără influența temperaturii și umidității aerului exterior.

       Pentru  acționarea dispozitivului Z-meter III, se adoptă frecvența de la 100000 Hz. Măsurările se efectuează de 5 ori pe oră. Rezistența electrică a materialului de perete se determină la patru puncte, pornind de la suprafața interioară până la suprafața exterioară a peretelui exterior. Se înregistrează  rezistența electrică în grosimea peretelui la diferite adâncimi, R, Ω. Se construieşte graficul dependenţei rezistenței electrice de adâncimea peretelui. Necorespunderea curbelor liniilor pentru fiecare strat în toate punctele înseamnă prezenţa incluziunilor neomogene în perete, care afectează și rezistenţa electrică a elementului.

                             

 

Studiu de caz. Analiza caracteristicilor fizice ale materialelor de construcţie şi prezenţei punţilor termice.

       Laboratorul Departamentului Alimentarea cu Căldură, Apă, Gaze și Protecția Mediului al UTM, echipat cu sisteme autonome de întreținere a microclimei în clădire publică a fost ales ca obiect de studiere al metodei spectrometrice EIS de rezistență electrică folosind instrumentul Z-meter III,. Încăperea studiată este situată la etajul 4 al unei clădiri cu 4 etaje din blocul 9 a Universității Tehnice din Moldova din Chișinău. Experimentul s-a desfășurat pe 17 decembrie 2016, la orele de zi, cu un strat de nor variabil.     

       A fost studiat peretele exterior dintre două ferestrele duble. Peretele este confecționat din panouri din beton oţel cu argilă expandată cu o grosime de δ = 257 mm, cu un strat de izolaţie termică din vată minerală cu grosime δ = 100 mm și un strat interior dintr - un mortar de nisip calcaroasă δ = 10 mm. În peretele au fost executate găurile la diferite adâncimi din interior. Scopul de studii experimentale a fost stabilirearea posibilității de utilizare a metodei EIS pentru a determina conținutul de umiditate al unui perete din beton oţel cu argilă expandată și pentru a determina influența temperaturii a aerului interior, τ_i,° С, asupra rezistenței electrice a peretelui exterior, R, Ω, și temperatura aerului exterior τ_ext,° С.

       Pentru acționarea dispozitivului Z-meter III a fost stabilită frecvența de la 100000 Hz. Măsurările au fost efectuate de 5 ori pe oră, începând cu orele 10.30 până la 18.30. Rezistența electrică a materialului peretelui a fost determinată în patru puncte, pornind de la suprafața interioară până la suprafața exterioară a peretelui.

Datele pentru nouă serii de experimente au fost înregistrate într-un jurnal experimental, în care au fost înregistrate următoarele:

·         temperatura aerului interior, τ_i, ° С;

·         temperatura aerului exterior, τ_ext, ° С;

·         rezistența electrică în grosimea peretelui exterior la adâncimi diferite, R, Ω.

                  

   Concluzie:

·           metoda spectrometrică de rezistență electrică EIS poate fi utilizată pentru a studia dependența schimbării umidității pereților de temperatura aerului exterior și interior;

·           analiza datelor obținute în timpul experimentului arată că partea exterioară a peretelui exterior este mai puțin dependentă de indicii de umiditate de la temperaturile aerului exterior și interior decât partea sa interioară;

·           curbele liniilor de pe grafic nu corespund în niciun moment cu alte straturi, ceea ce se datorează probabil incluziunilor neomogene în perete, ceea ce afectează și rezistența electrică.

Bibliografie:

1.       Enciclopedia Tehnică de Instalaţii. Manual de instalaţii. Instalații de încăzire Ed. ARTECNO. Bucureşti, România.2010. ISBN 978-973-85936-5-7.P. 592

2.     

Proiectarea protecţiei termice a clădirilor CP E 04. 05-2006 ACDT 2007.

3.      Protecţia termică a clădirilor NCM E 04. 05-2006 ACDT 2007

4.      ELCUT: Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия 5.8. Руководство пользователя. – СПб. : Производственный кооператив ТОР, 2010. – 345 с.

5.       Ţuleanu C., Bînzari A., Haiducova M. GHID DE INSTRUIRE PRIVIND EFICIENTIZAREA RESURSELOR ȘI PRODUCEREA MAI PURĂ (RECP) CU APLICARE ÎN INSTITUŢIILE PUBLICE CHIŞINĂU, 2013, 35p.

6.      EURECA 2017. 5th conference and working session 28.11.2017, Brno, CZ, ISSN 2464-4595, ISBN 978-80-214-5573-3. 

7.      EUREKA 2012 3^rd conference and working session Shedule. Proceedings. September 20-21. 2012. GEOtest, Inc., Brno, CZ.p.55-65

8.      EUREKA 2013 1^rd conference and working session Shedule. Proceedings. October 30 to November 01. 2013. GEOtest, Inc., Karolinka, CZ.p.124-131

9.      EUREKA 2015 3^rd conference and working session Shedule. Proceedings. October 15-16. 2015. GEOtest, Inc., Jaromerice nad Rokytnou, CZ.p.156-164

10.  К.Цуляну, С.Путивец, Т.Коломиец, А.Вакула, Исследование полей температур и тепловых потоков в наружной стене здания. ,,Probleme actuale ale urbanismului şi amenajării teritorului”, Conferinţa tehnico – ştiinţifică internaţională, Ediţia a VIII-a, 17-19 noiembrie 2016, Chişinău, Volumul 2, ISBN 978-9975-71-849-3, p. 185-190.

11.  http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/Eficienta-energetica-  solutie-p10115171823.php