1. Tipuri de transfer de căldură

 

a. Transferul căldurii prin conducţie constă în transmisia căldurii dintr-o regiune cu temperatură mai ridicată către o regiune cu temperatură mai scăzută, în interiorul unui mediu solid, lichid sau gazos, sau între medii diferite în contact fizic direct, sub influenţa unei diferenţe de temperatură, fără existenţa unei deplasări aparente a particulelor care alcătuiesc mediile respective. În construcţii acest tip de transfer este întâlnit în special la corpurile solide (pereţi, planşee, acoperişuri, tâmplărie etc.) şi se desfăşoară prin vibraţia termică a reţelei cristaline şi, în cazul elementelor metalice, cu ajutorul electronilor liberi (de valenţă).

 

b. Transferul termic prin convecţie reprezintă procesul de transfer al căldurii prin acţiunea combinată a conducţiei termice, a acumulării de energie şi a mişcării de amestec. Convecţia este cel mai important mecanism de schimb de căldură între o suprafaţă solidă şi un fluid, între care există contact direct şi mişcare relativă. În construcţii transferul convectiv are loc în special la lichide şi gaze şi se datorează transportului de căldură prin mişcarea moleculelor fluidelor. Fenomenul intervine la suprafaţa de contact a elementelor de construcţii cu aerul interior sau exterior.

 

c. Transferul energiei termice prin radiaţie este procesul prin care căldura este transferată de la un corp cu temperatură ridicată la un corp cu temperatură scăzută, corpurile fiind separate în spaţiu. Schimbul de căldură prin radiaţie se realizează de la distanţă, fără contact direct între corpuri. Fenomenul are sens dublu: un corp radiază energie, dar şi absoarbe energia emisă sau reflectată de corpurile înconjurătoare. Radiaţia termică are loc sub formă de unde electromagnetice şi intervine în mod semnificativ la diferenţe mari de temperatură între corpurile solide, sau între solide şi fluide, cum este în cazul elementelor de încălzire din locuinţe (radiatoare).

 

2. Confortul termic

 

Corpul omenesc trebuie să fie menţinut continuu la o temperatură constantă, în jurul a 370 C, în care scop căldura internă a acestuia trebuie evacuată în mediul înconjurător. Datorită reacţiilor chimice din organism, se produce căldura care este preluată de sânge, de la organele interne şi este transportată la suprafaţa pielii de unde apoi este eliminată în exterior prin:

- conducţie, 

- convecţie – aprox. 25%

- radiaţie – aprox. 50%

- evaporare - la nivelul pielii (transpiraţie) şi prin respiraţie

Pentru spaţiile industriale, valorile parametrilor confortului termic în zona de lucru sunt reglementate de Normele de protecţie a muncii, în funcţie de categoria de muncă şi de specificul procesului de producţie, aceste valori trebuie respectate în zona de lucru, deci într-un plan situat la 1,5-2 m de la pardoseală.

 

3. Sisteme de încălzire  specifice ȋncălzirii spaţiilor mari (suprafeţe şi înălţimi mari) – hale industriale de producţie, depozite, etc.

 

 Necesarul de căldură pentru încălzirea spaţiilor mari nu poate fi asigurat de instalaţiile de încălzire cu corpuri statice. În aceste condiţii pentru încălzirea spaţiilor, funcţie de modul în care se transmite căldura se disting următoarele sisteme de încălzire :

- cu aer cald, în care caz încălzirea încăperii se realizează prin amestecul aerului cald introdus, cu aerul încăperii

- prin radiaţie cu ajutorul elementelor radiante ale instalaţiei, cedarea de căldură prin radiaţie fiind preponderentă

 În cazul încălzirii cu aer cald ta > tmr  iar în cazul încălzirii prin radiaţie ta < tmr .

 

Încalzirea cu aer cald 

​

Avantaje: 

- încălzirea rapidă a încăperilor după punerea în funcţiune a instalaţiei

- evitarea pericolului de înghet

- cuplarea acestui sistem cu sistemul de ventilare sau condiţionare

Dezavantaje:

- transportul unor debite mari de aer cald pentru acoperirea pierderilor de căldură, datorită capacităţii termice scăzute  a aerului

- răcirea rapidă a încăperilor după întreruperea alimentării cu aer cald

- se creează curenţi de aer cu viteze mari ;

- se realizează o încălzire neuniformă a încăperii, atât în plan orizontal, dar mai ales pe înălţime ; 

- ca urmare a supraîncălzirii zonei superioare a încăperii rezultă o creştere a consumului de căldură şi implicit a consumului de combustibil ;

- răspândirea mirosurilor neplacute şi a altor nocivităţi în cazul sistemelor de încălzire care utilizează, parţial sau total, aerul recirculat

- riscul apariţiei zgomotelor, în funcţie de performanţa echipamentelor

- dificultăţi în reglarea termică a instalaţiei în funcţie de necesităţile energetice interioare 

- pentru combaterea efectului radiant al suprafeţelor reci asupra ocupanţilor se impune şi încălzirea perimetrală cu corpuri statice.

 

Încălzirea prin radiaţie

​

Avantaje: 

- asigură un grad de confort termic mai ridicat, întrucât temperatura suprafeţelor de construcţii ce delimitează încăperea este mai ridicată şi mai uniform, iar temperatura aerului interior este mai scăzută cu 1-40C

- realizează în încăpere un gradiant de temperatură mai redus, uniformitate a temperaturilor în zona ocupată, se limitează stratificarea aerului pe înaltime ; 

- curenţii de aer dispar ; ambient mai curat prin diminuarea împrăştierii prafului anorganic, suport al florei bacteriene

- pierderile de căldură prin elementele de construcţie sunt mai mici

- temperatura de confort se asigură în scurt timp de la punerea în funcţiune a instalaţiei

- asigură posibilitatea încălzirii locale

- asigură posibilitatea încălzirii spaţiilor deschise

- economii de combustibil între 30-70% faţă de încălzirea cu aer cald

Dezavantaje : 

- în încăperile unde se impune climatizare sau în încăperile unde se produc diverse degajări de umiditate, nocivităţi, praf etc., care necesită ventilarea lor pe cale mecanică, combinarea instalaţiilor de încălzire prin radiaţie cu instalaţii centralizate de condiţionare (ventilare, purificare, dezumidificare, răcire) duce la costuri de investiţie ridicate.