Lect. Univ. D r. Claudiu ȘUȚAN [606582]

UNIVERSITATEA DIN PITEȘTI
FACULTATEA DE ȘTIINȚE, EDUCAȚIE FIZICĂ ȘI
INFORMATICĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific:
Lect. Univ. D r. Claudiu ȘUȚAN

Absolvent: [anonimizat] 2017

UNIVERSITATEA DIN PITEȘTI
FACULTATEA DE ȘTIINȚE, EDUCAȚIE FIZICĂ ȘI
INFORMATICĂ
SPECIALIZAREA: INGINERIA MEDIULUI

STUDIUL CONFORTULUI
TERMIC AL LOCUINȚELOR

Coordonator științific:
Lect. univ. dr. Claudiu ȘUȚAN

Absolvent: [anonimizat]

2017

DECLARAȚIE

Prin prezenta declar că Proiectul de diplomă cu titlul “ Studiul confortului
termic al locuințelor ” este scrisă de mine și nu a mai fost prezentată niciodată la
o altă facultate sau instituție de învățământ superior din țară sau străinătate. De
asemenea, declar că toate sursele utilizate, inclusiv cele de pe Internet, sunt
indicate în proiectul de diplomă, cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului:
 toate fragmentele de text reproduse exact, chiar și în traducere proprie
din altă limbă, s unt scrise între ghilimele și dețin referința precisă a
sursei;
 reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține
referința precisă;
 rezumarea ideilor altor autori deține referința precisă la textul original.

PITEȘTI, data
Absolvent: [anonimizat]
_________________________
(semnătura în original)

CUPRINS

Introducere………………………………………………………….. ………………………. .8

Capitolul 1. Energia termică………………………………… ……………………….. 10
1.1. Noțiuni generale de termodinamică………………………………………. ……..10
1.2. Principalele surse de producere a energiei termice…………………….. …..15
1.3. Transferul energiei termice prin materiale de construcții. ……………. ….25

Capitolul 2. Sisteme de încălzire a locuințelor……… ……………………….. .33
2.1. Sistemele centralizate de distribuție a energiei termice în mediul
urban…. …………………………………………………….. …………. ………………….. …..33
2.2. Clasificarea sistemelor de încălzire individuale convenționale… …..38
2.3. Sisteme de încălzire eficiente energetic……………………………………… ..40

Capitolul 3. Studiul sistemelor de încălzire a locuințelor moderne… ..43
3.1. Prezentarea locuinței și a structurii acesteia………………………………. …43
3.2. Prezentarea sistemelor de încălzire…………………………………………… …51
3.3. Achiziția, prelucrarea și interpretarea rezultatelor obținute…………. ..57

Concluzii……………………………………………………………… ………………………. 68

Bibliografie………………………………………………………………………………… …71

Lista figurilor

Figura 1.1. Sistem termodinamic format din subsiste mele A, B, C………………. ..11
Figura 1.2. Transferul de căldură prin conductivitate term ică……………………… ..28
Figura 1.3. Suprafețe izoterme……………………………………… …………………….. ……29
Figura 1.4. Distribuția temperaturilor printr -un perete plan omogen ……………. .32
Figura 2.1. Schema de funcționare a unei centrale electrice de termoficare…… ..34
Figura 2.2. Distribuția energiei termice de la surse centralizate spre locuințe. ….35
Figura2.3. Schema de funcționare a centralelor termice individuale……………….38
Figura 2.4. Centrala termică în condensație Victrix Maior…………………………… .40
Figura 2.5. Schema asigurării energiei termice mixte, centrală term ică panouri
solare…………………………………………………………………. ………………………. ……….. 41
Figura 2.6. Energie termo -solară………………………………….. ………………………….. .42
Figura 3.1. Locație construcție…………………………………………………………………..4 5
Figura 3.2. Planurile arhitecturale clădire……………………………………………………4 5
Figura 3.3. Secțiunea A/1 prin clădire…….. ……………………………………………….. .46
Figura 3.4. Secțiunea A/2 prin clădire………………………………………………………..4 7
Figura 3.5. Plan subsol………………………………………………… ………. ………………… .48
Figura 3.6. Plan parter………………………………………………………………………………49
Figura 3.7. Plan etaj……………………………………………………. …………………………. .50
Figura 3.8. Centrala termică Immergas Victrix Maior 35kW…………………………53
Figura 3.9. Boilerul Eldom Green Line 200l cu două schimbătoare de
căldură………………………………………………………………………….. ……… …………….. ..54
Figura 3.10. Distribuția apei calde pentru încălzirea în pardoseală…………………55
Figura 3.11. Termomanometrul Afriso și filtre de apă rece…………………………. ..56
Figura 3.12. Asigurarea confortului termic vara și eficiența energetică…………..56
Figura 3.13. Termometre digitale calibrate………………………………………. …………57

Figura 3.14. Măsurarea teperaturii în subsol, parter și etaj la înălțimile față
de podea de 0,2m, 1m și 2m………………………………………… …………. …………….. …58
Figura 3.15. Măsurarea volumului camerelor locuinței………… ………. …………… ..59
Figura 3.16. Creșterea temperaturii în funcție de timp pentru di stanța de 0,2m
față de podea………………………………………………………………….. ………….. …………. 63
Figura 3.17. Creșterea temperaturii în funcție de timp pentru distanța de
1m față de podea…………………….. ……………………………………………. ………… ……..64
Figura 3.18. Creșterea temperaturii în funcție de timp pentru distanța de
2m față de podea…………………………………………………………………………. ……… ….65

Lista tabelelor

Tabelul 1.1 . Modul de acoperire a cererii mondiale de energie primară,
Mtep(%)……………………………………………………………………………………. …………..1 8
Tabelul 1.2.Participarea formelor de energie primară la producerea de
energie electrică % ………………………………………………………………………… ……….19
Tabelul 3.1.Evoluția temperaturilor în subsol(garaj)volum cameră 30m3……… ..60
Tabelul 3.2.Evoluția temperaturilor parter(living)volum cameră 96m3……………61
Tabelul 3.3. Evoluția temperaturilor etaj(dormitor 1) volum cameră 33m3………62

8
Introducere

Confortul locuințelor a fost și este strâns legat de capacitatea acestora de a
asigura o temperatură interioară plăcută, atât vara cât și iarna. Diferențele mari
de temperatură dintre cele două anotimpuri înseamnă sisteme de încălzire -răcire
a aerului din încăperi adaptate fiecărui anotimp. Multă vreme preocupările
principale ale oamenilor erau legate de asigurarea căldurii în anotimpul rece,
răcoarea din timpul verii nefiind importantă pentru supraviețuire.
Creșterea prețului energiei, schimbările climatic e ce au impus modificări
legislative importante, dar și conștientizarea populației au condus la
îmbunătățierea semnificativă atât a izolării termice a locuințelor cât și la sporirea
eficienței sistemelor de încălzire și la dezvoltarea unora noi. Căutarea d e soluții
tehnologice cu randament ridicat a adus beneficii utilizatorilor nu numai din
punct de vedere al asigurării confortului termic dar și la nivel financiar, scăzând
mult prețul plătit de acesta către furnizorii de energie termică.
În acest proiect de diplomă mi -am propus să studiez mai multe soluții
tehnologice de încălzire a locuințelor din punct de vedere al confortului termic
resimțit de utilizator și al eficienței energetice. Importanța acestui studiu este
dublă: reducerea consumului de energie termică și asigurarea unui confort termic
locuitorilor. Pentru a realiza acest studiu am efectuat mai multe seturi de
măsurători ale temperaturilor din camerele unei locuințe noi, fiecare dintre
acestea având soluții tehnice diferite.
Proiectul de diplomă debutează cu un capitol dedicat energiei termice. În
cadrul acestui capitol am prezentat noțiunile teoretice de bază legate de energie
în general și de energie termică în special. Tot în acest capitol am prezentat
metodele principale de producere a energie i termice și a sistemelor de transport a
acesteia către beneficiar. Capitolul întâi se încheie cu o prezentare succintă a

9
transferului de energie prin materiale de construcții. Am considerat necesară
introducerea acestor noțiuni teoretice pentru că trasfer ul de energie prin
materialele de construcții poate influența alegerea sistemului de încălzire dintr -o
locuință și, deci, a consumului de energie termică.
În continuarea proiectului meu, în capitolul al doilea, am prezentat
principalele sisteme de încălzir e utilizate în prezent pentru asigurarea
temperaturii optime în timpul iernii în locuințe. Acestă parte a proiectului dedică
subcapitole separate sistemelor de încălzire centralizate, utilizate în trecut pe
scară largă, și sistemelor de încălzire individua le, preferate în prezent. Tot în
capitolul al doilea am prezentat și cele mai cunoscute sisteme eficiente de
asigurare a energiei termice din prezent.
În capitolul al treilea al proiectului am prezentat studiul efectuat pe o
locuință unifamilială ce folose ște sisteme de încălzire a aerului din încăperi
diferite dar provenind de la aceeași sursă: o centrală termică pe gaz. Sunt
prezentate detaliat planurile locuinței, locațiile unde am efectuat măsurătorile
experimentale precum și senzațiile de confort termi c pe care camerele din acest
imobil le oferă. Tot în acest capitol am prezentat și interpretarea rezultatelor
experimentale obținute în urma efectuării măsurătorilor. În finalul proiectului am
prezentat concluziile acesteia și bibliografia utilizată.

10
Capitolul 1. Energia termică

1.1.Noțiuni generale de termodinamică
Corpurile macroscopice sunt formate din atomi și molecule, constituenți
microscopici aflați într -o mișcare continuă, numită mișcare de agitație termică,
datorită energiei lor termice. Evident, s tarea constituenților microscopici
determină proprietățile termice ale corpurilor. În descrierea proprietăților termice
ale corpurilor s -au dezvoltat două teorii bazate pe metode specifice de cercetare:
1.Termodinamica – studiază proprietățile termice ale sistemelor fizice la
scară macroscopică, stabilind relații cantitative între mărimile direct observabile
(presiunea, volumul, temperatura, etc.) fără a lua în considerare structura
microscopică a acestor sisteme, bazându -se pe metoda termodinamică.
2.Teori a cinetico -moleculară – studiază proprietățile termice ale sistemelor
fizice pe baza structurii lor microscopice, adică privindu -le ca pe niște sisteme de
atomi și molecule aflate într -o perpetuă mișcare dezordonată și se bazează pe
metoda statistică. Para metrii componenților microscopici ai sistemelor fizice
(masa atomilor și moleculelor, viteza și energia medie a acestora, etc.) determină
parametrii macroscopici ai sistemelor fizice.
Având în vedere că un sistem fizic este constituit dintr -un număr foart e
mare de constituenți microscopici, pentru studiul evoluției stărilor acestora nu
pot fi utilizate principiile din mecanica punctului material ci este utilizată metoda
statistică (teoria probabilităților). Aceasta a avut ca efect dezvoltarea unei teorii a
probabilităților orientată spre studierea fenomenelor fizice numită fizica
statistică. Atât termodinamica cât și teoria cinetico -moleculară studiază sisteme
termodinamice aflate în starea de echilibru. (E. Culea și colab., 1998)

11
Sistem termodinamic = oric e sistem fizic compus dintr -un număr foarte
mare, dar finit, de particule aflate în interacțiune mecanică sau termică. În funcție
de schimbul de energie dintre sistemul termodinamic și mediul exterior avem:
1. sistem termodinamic închis sau izolat (nu schi mbă cu mediul exterior
căldură și lucru mecanic);
2. sistem termodinamic rigid (între sistem și mediul exterior are loc numai
schimb de căldură, dar nu și de lucru mecanic)
3. sistem termodinamic adiabat (între sistem și mediul exterior nu are loc
schimb de căldură, dar are loc schimb de lucru mecanic).
4. sistem termodinamic deschis (admite schimbul de lucru mecanic și
căldură cu mediul exterior. (E. Culea și colab., 1998)
Parametrii de stare (mărimi de stare) = parametrii macrofizici cu ajutorul
cărora se precizează starea a unui sistem termodinamic.
Stare de echilibru termodinamic = orice stare în care parametrii sistemului
termodinamic (presiune, volum, temperatura, masa, etc.) rămân neschimbați, atât
timp cât condițiile exterioare rămân neschimbate.
Transformare termodinamică de stare = modificarea parametrilor de stare
a unui sistem, acesta trecând dintr -o stare de echilibru în alta; variația
parametrilor de stare este provocată de schimbul de energie între sistem și
mediul exterior.
Transformările ter modinamice pot fi:
a. reversibile (trecerea între două stări termodinamice poate fi realizată în
ambele sensuri, pe același drum, trecând prin aceleași stări intermediare de
echilibru);
b. ireversibile (trecerea între două stări termodinamice nu poate fi r ealizată
în ambele sensuri trecând prin aceleași stări intermediare de echilibru). (E. Culea
și colab., 1998)

12
Principiul zero al termodinamicii. Temperatura.
Principiul general al termodinamicii afirmă că un sistem izolat se află în
stare de echilibru term ic pe care și -o menține atâta timp cât mărimile de stare
externe rămân constante. Acest principiu ne asigură de existența stărilor de
echilibru și ne precizează în ce condiții acestea pot fi atinse și menținute.
Fie un sistem termodinamic format din 3 subs isteme, A, B și C (figura
1.1). Peretele din jurul sistemului A+B+C și peretele dintre subsistemele A și B
sunt adiabatice. Subsistemul C este separat de A și B prin pereți diatermici. Dacă
A este în echilibru termic cu C și dacă C este în echilibru termic cu B, atunci și A
este în echilibru termic cu B, chiar dacă între ele nu există schimburi de căldură
prin peretele adiabatic. (I. Coroiu, E.Culea, 1999)

Figura 1.1. Sistem termodinamic format din subsistemele A, B, C (I.
Coroiu, E.Culea, 1999)

Principiul zero al termodinamicii ne asigură de tranzitivitatea echilibrului
termodinamic adică, două sisteme care sunt fiecare în echilibru termic cu un al
treilea, trebuie să fie în echilibru termic și între ele însele. Principul zero permite
introducerea noțiun ii de temperatură empirică ca mărime de stare privilegiată ce
caracterizează starea de echilibru termic a unui sistem termodinamic. Astfel,

13
toate sistemele termodinamice aflate în echilibru termic au aceeași temperatură.
Prin convenție, temperatura sistemu lui termodinamic care cedează căldură este
mai mare decât temperatura sistemului care primește căldură.
Măsurarea temperaturii empirice a unui sistem se face cu ajutorul unui
instrument numit termometru. Acesta se pune în contact cu sistemul studiat și se
așteaptă ca el să ajungă la echilibru termic cu sistemul, după care temperatura
termometrului va fi egală cu a sistemului.
Termometrele trebuie să îndeplinească o serie de cerințe:
• principiul de funcționare să se bazeze pe modificarea unei mărimi fizice
în funcție de temperatură (volumul, rezistența electrică, etc.).
• să existe o dependență liniară între temperatură și proprietatea
termometrică deoarece aceasta permite trasarea ușoară a scării termometrului.
• proprietatea termometrică să sufere modifică ri suficient de mari astfel
încât termometrul să aibă o sensibilitate suficient de bună. (I. Coroiu, E.Culea,
1999)
Termometrul se realizează cu ajutorul unei substanțe termometrice
(substanța ce are o mărime fizică convenabilă ce se modifică o dată cu
temperatura) și a unei scări termometrice (necesară pentru măsurarea schimbării
mărimii fizice).
În principiu, orice mărime fizică X ce caracterizeaza o cantitate de
substanță poate fi folosită pentru măsurarea temperaturii sale pe o scară arbitrară.
Dacă t 0 reprezintă valoarea temperaturii la care mărimea fizică are valoarea X 0
(măsurată pe scara termometrică la un moment dat), o temperatură oarecare t
căreia îi corespunde valoarea X a mărimii fizice va fi exprimată de formula:

În prezent sunt utilizate mai multe scări de temperatură.

14
– scara Celsius – cea mai cunoscută scară de temperatură; se atribuie
valoarea 0 punctului de topire a gheții și valoarea 100 punctului de fierbere al
apei în condiții de presiune atmosferică normală, la nivelul mării, la 45o
latitudine; intervalul de temperatură dintre cele două repere menționate se
divizează în 100 de intervale egale.
– scara Fahrenheit – diferă de scara Celsius prin faptul că intervalul de
temperatură dintre punctul de topire al gheții (corespunzător temperaturii de
320F) și cel de fierbere al apei (corespunzător temperaturii de 2120F) se divide în
180 de intervale egale; relația dintre valorile exprimate în scara Fahrenheit,
respectiv Celsius, pentru aceeași temperatură este:
( )
( )
– scara Kelvin (scara temperaturilor absolute) – de o importanță deosebită
din punct de vedere științific și tehnologic; a fost definită prin atribuirea
temperaturii de 273,150K punctului triplu al apei, respectiv a temperaturii de 0 K
stării în care nu m ai există agitatia termică a moleculelor; temperatura de 0K este
cea mai mică temperatură ce poate fi înregistrată, temperatura la care materia
este “înghețată”; relația dintre valorile exprimate în scara Kelvin, respectiv
Celsius, pentru aceeași temperatu ră este:
T(K)=T( )+273.15
Să reținem faptul că în cazul scării Kelvin, temperatura de 273,16 K
corespunde punctului triplu al apei (starea în care cele 3 stări de agregare ale apei
– solid, lichid, gazos – sunt la echilibru).
Energia internă a sistemelor termo dinamice este energia lor totală.
Modelul cinetico -molecular al gazului presupune că toate moleculele sale sunt
considerate în mișcare, respectiv în interacțiune, supunându -se legilor mecanicii.

15
Într-un astfel de sistem termodinamic, energia totală este da tă de suma energiilor
cinetice și potențiale a moleculelor din care este format sistemul.
Lucrul mecanic în procesele termodinamice. Așa cum am văzut la
capitolul de mecanică, lucrul mecanic este o mărime fizică ce caracterizează
sistemul studiat din punct de vedere al schimbului energetic. El reprezintă
energia schimbată între sistem și mediul exterior în cursul interacțiunii lor
mecanice. Lucrul mecanic reprezintă efectul acțiunii unor forțe perpendiculare
pe conturul sistemului închis, aflat în repaus, f orțe care produc o modificare a
stării sistemului ca urmare a deplasării suprafeței sale de delimitare față de
mediu. (S. Anghel, 2015)
Căldura reprezintă o energie de natură termică ce poate fi schimbată de un
sistem termodinamic și mediul înconjurător pr ocesul fiind însoțit de modificarea
temperaturii sistemului. Experimental s -a stabilit că energia schimbată pe această
cale într -un proces termodinamic elementar este dată de formula:
Q=mcdT
unde m = masa sistemului, c = căldura specifică a sistemului, ia r dT
=diferența de temperatură, iar semnul indică faptul că variația infinit mică a
cantității de căldură nu este o diferențială totală.
Primul principiu al termodinamicii exprimă legea conservării energiei
aplicată în cazul proceselor termodinamice. Ea exprimă legătura ce există între
energia internă (U) a sistemelor termodinamice, lucrul mecanic (L), respectiv
căldura (Q), schimbate de acestea și mediul înconjurător. Principiului întâi al
termodinamicii afirmă că variația infinitezimală a energiei in terne a unui sistem
termodinamic între două stări (dU) este egală cu suma variațiilor infinit mici de
căldură ( Q) și de lucru mecanic (dL) schimbate de sistem cu mediul
înconjurător (S. Anghel, 2015):
dU= Q+dL

16
1.2.Principalele surse de producere a energiei
Dezvoltarea unei industrii energetice puternice este condiționată de
existența unor surse de energie primară care să se caracterizeze prin: diversitate,
accesibilitate, siguranță, prețuri stabile, asigurarea cantităților dorite pe o
perioadă de timp cât ma i mare. În raport cu aceste condiții, atenția industriei
energetice se îndreaptă spre o gamă din ce în ce mai diversificată de surse de
energie primară, cu particularități din ce în ce mai diferite. Prin conversia
realizată în instalații specializate, aces te surse acoperă cererea de energie
electrică și termică a societății. (Cenușă V., 2017)
În mod convențional, sursele de energie primară sunt împărțite în două
mari categorii:
• surse finite;
• surse regenerabile.
Sursele finite de energie primară se co nsideră a fi limitate atât în timp, cât
și în spațiu. Ele sunt capabile să acopere nevoile societății umane doar pentru o
perioadă de timp limitată. Mărimea acestei perioade de timp depinde de volumul
rezervelor de energie primară la care are acces societa tea umană. Cele mai
importante surse finite de energie primară sunt combustibilii fosili și nucleari.
Din punct de vedere al modului în care se definesc rezervele corespunzătoare
surselor finite de energie, se disting:
• Rezerva certă: reprezintă cantitat ea din respectivul combustibil existentă
în zăcământ, care a fost certificată prin măsurători și a cărui exploatare este
considerată ca fiind rentabilă în condițiile economice și de dezvoltare
tehnologică corespunzătoare unui anumit moment dat.
• Rezerva certă recuperabilă: reprezintă cota din rezervele certe care poate
fi recuperată (extrasă din zăcământ), în condițiile economice și de dezvoltare
tehnologică corespunzătoare unui anumit moment dat.

17
• Rezerva adițională: reprezintă cantitatea din respectiv ul combustibil,
adițională în raport cu rezervele certe, care poate fi: – certificată prin măsurători,
dar a cărei exploatare nu este rentabilă pentru condițiile tehnologice și
economice curente; – rezultată în urma unor estimări care se referă atât la
porțiuni neexploatate ale unor zăcăminte cunoscute, cât și la regiuni care oferă
condiții geologice favorabile.
• Rezerva adițională recuperabilă: reprezintă cota din rezervele adiționale
posibil a fi recuperate în viitor. Se subliniază faptul că volumul rez ervelor certe,
respectiv adiționale, este variabil în timp, el depinzând de dezvoltarea
cunoștințelor geologice, de variația prețului combustibililor, de progresul
înregistrat în domeniul tehnologiei. De exemplu, scăderea prețului la o categorie
de combust ibili poate muta un zăcământ din zona rezervelor certe în cea a
rezervelor adiționale, exploatarea lui devenind nerentabilă din punct de vedere
tehnico – economic. (Cenușă V., 2017)
Sursele regenerabile se referă la acele categorii de surse primare de
energie care sunt generate în mod continuu de către sistemele naturale. Se disting
următoarele categorii principale de surse regenerabile de energie: hidraulică,
solară, eoliană, geotermală, a mareelor, a valurilor, biomasa. Ele se
caracterizează prin:
• Potențialul teoretic brut: Reprezintă energia care ar deveni disponibilă
prin conversia în energie utilă a tuturor fluxurilor naturale de energie
regenerabilă, cu o eficiență de 100 %.
• Potențial tehnic: Reprezintă cota din potențialul teoretic brut care poa te fi
convertită în energie utilă, ținând seama de nivelul de dezvoltare tehnologic și de
posibilitatea de utilizare a acesteia de către societatea umană (geografia umană).
• Potențial economic: Reprezintă cota din potențialul tehnic care poate fi
convertită în energie utilă, în condiții de rentabilitate economică. Toate sursele

18
de energie menționate mai sus participă, într -o măsură mai mare sau mai mică, la
satisfacerea nevo ilor energetice ale societății umane. Este foarte interesant să se
analizeze evoluția în timp a disponibilului de energie primară în lume. Se poate
constata că rezervele și producția evoluează dependent de consum, de politica
(investițiile) în domeniul pro specțiunilor, de interesul marilor companii implicate
și foarte mult de interesele politice și strategice ale țărilor mari consumatoare de
energie. Dacă se urmărește această evoluție, se poate constata că secolul XX
marchează trecerea de la dominația puter nică a cărbunelui la penetrarea
petrolului și gazelor naturale. (Cenușă V., 2017)
Avantajele folosirii acestora a condus la diminuarea prospecțiunilor
miniere. Crizele energetice din 1973 și 1979, care în esență au fost crize
petroliere, au relansat intere sul pentru cărbune. Concluziile evidente ale acestor
mutații impun existența obligatorie a unei strategii naționale în acest domeniu,
strategie care să impună o dezvoltare orientată spre mai multe forme de energie
primară și pe realizarea unor stocuri stra tegice, tampon, care să preia fluctuațiile
cauzate de crizele și perturbațiile economice și politice. (Kogălniceanu A., 1986)
În tabelul 1.1 este prezentat modul în care este acoperită cererea mondială
de energie primară pentru anul 1997, respectiv 2020.

Tabelul 1.1. Modul de acoperire a cererii mondiale de energie primară,
Mtep (%)
Sursă de energie primară Anul 1997 Anul 2020
Cărbune 2 239 (26) 3 247 (24)
Petrol 3 444 (40) 5 412 (40)
Gaz natural 1 894 (22) 3 517 (26)
Combustibili nucleari 603 (7) 676 (5)
Energie hidraulică 258 (3) 271 (2)
Alte surse regenerabile* 172 (2) 406 (3)
TOTAL 8 610 (100) 13 529 (100)

19
* Include următoarele categorii de energii regenerabile: geotermală,
eoliană, solară, a mareelor, a valurilor, biomasa, deșeuri industriale și menajere
(Cenușă V., 2017)
Din analiza datelor de mai sus se pot trage următoarele concluzii:
• Combustibilii fosili continuă să acopere cea mai mare parte din cererea
mondială de energie primară (90 % în anul 2020).
• Deși va crește în valoare absolu tă, energia hidraulică va satisface în anul
2020 o cotă mai mică a cererii de energie primară, în raport cu anul 1997.
Același lucru este valabil și pentru energia nucleară.
• În ciuda avântului deosebit pe care îl vor înregistra, sursele regenerabile
de energie (altele decât cea hidraulică) nu vor acoperi în anul 2020 decât 3 % din
cererea mondială.
În conformitate cu previziunile Agenției Internaționale de Energie,
producția mondială de energie electrică va crește de la 14 000 TWh, în 1997,
până la aprox imativ 26 000 TWh în anul 2020. În Tabelul 1.2 este prezentat
modul în care diversele surse de energie primară participă la producția de energie
electrică.

Tabelul 1.2. Participarea formelor de energie primară la producerea de
energie electrică, %
Sursă de energie primară Anul 1997 Anul 2020
Cărbune 39.5 37.7
Petrol 9 6
Gaz natural 15 30
Combustibili nucleari 17 9
Energie hidraulică 18 15
Alte surse regenerabile* 1.5 2.3
TOTAL 100 100

20

* Include următoarele categorii de energii regenerabile: geotermală,
eoliană, solară, a mareelor, a valurilor, biomasa, deșeuri industriale și menajere
(Cenușă V., 2017)
Se pot remarca următoarele elemente:
• Ponderea combustibililor fosili în producerea de energie electrică va
crește de la 63,5 % la 73,7 %.
• Cărbunele își menține poziția de lider în ceea ce privește producția de
energie electrică.
• Prin avantajele pe care le oferă, îndeosebi din punct de vedere al
protecției mediului, ponderea gazului natural se va dubla.
• Deși în valoare absolută partici parea surselor regenerabile de energie
(altele decât energia hidraulică) va crește semnificativ, ponderea lor nu va depăși
2,3 %.
Cărbunele este una din cele mai importante surse primare de energie, lui
revenindu -i aproape 70 % din energia înglobată în re zervele certe de
combustibili fosili. Cărbunele care a constituit baza revoluției industriale din
secolul XIX, după o perioadă importantă de regres (1950 – 1980), revine ca o
energie primară deosebit de importantă pentru viitor. Din punct de vedere al
calității, cărbunii pot fi împarți în:
• cărbuni bituminoși (superiori): Includ huila și antracitul, iar formarea lor
a început în perioada jurasică.
• cărbuni bruni: Formarea acestora a început în paleogen. În această
categorie se disting cărbunele brun sub -bituminos și lignitul.
• turba: Reprezintă rezultatul unui proces de carbonificare incomplet.
Pentru industria energetică îndeosebi primele două categorii prezintă o

21
importanță deosebită. În raport cu ceilalți combustibili fosili cărbunele are o serie
de avantaje indiscutabile:
• Se găsește din abundență.
• Poate acoperi nevoile societăți umane pe o perioadă mare de timp,
permițând elaborarea unor strategii energetice pe termen lung.
• Este răspândit pe o arie geografică mult mai largă decât petrolul s au
gazul natural.
• Prețul este relativ stabil, fiind puțin influențat de factori politici.
• Nu există probleme majore privind transportul de la sursă la consumator.
(S.E.R. 2001)
• Există tehnologii mature din punct de vedere comercial care permit o
utilizare “curată” a cărbunelui, cu impact minim asupra mediului înconjurător.
Luând ca referință anul 1999, rezervele certe recuperabile de cărbune pot
satisface cererea mondială pentru aproximativ 225 de ani. Limitările cele mai
importante privind utiliz area cărbunilor sunt provocate în special de puternicul
impact pe care îl au asupra mediului înconjurător. Se amintesc în acest sens
emisiile de pulberi, oxizi de sulf, oxizi de azot, dioxid de carbon. Pentru
reducerea emisiilor aferente primelor trei cate gorii de noxe există la ora actuală
tehnologii mature din punct de vedere comercial capabile să satisfacă cele mai
severe restricții. Din punct de vedere al dioxidului de carbon (care contribuie în
mod substanțial la amplificarea efectului de seră), cărbun ele se caracterizează
prin cea mai ridicată emisie specifică în raport cu cantitatea de căldură rezultată
prin ardere. În consecința, în următoarele decenii eforturile vor fi îndreptate
înspre dezvoltarea unor tehnologii performante, mature din punct de ve dere
comercial, care să asigure reținerea și stocarea dioxidului de carbon rezultat din
arderea combustibililor fosili. (S.E.R. 2001)

22
Petrolul și gazele naturale lichide. Petrolul rămâne o energie primară
deosebit de căutată datorită avantajelor importante pe care le oferă atât din punct
de vedere al valorii sale energetice cât și al proprietăților sale fizico -chimice.
Utilizarea lui este la ora actuală îngrădită atât de reducerea rezervelor, cât și de
accesul dificil la zăcăminte repartizate în mod inegal din punct de vedere
geografic. Un alt dezavantaj major al petrolului este legat de preț, care prezintă
fluctuații importante, de multe ori din cauze politice.
Pe lângă petrol, o pondere deloc neglijabilă o au gazele naturale lichide.
Acestea sunt reprezen tate de hidrocarburi componente ale gazului natural (etan,
propan, butan, pentan) care sunt recuperate sub formă lichidă. În general
statisticile includ rezervele de gaze naturale lichide în cele de petrol. Luând ca
referință anul 1999, rezervele certe rec uperabile de petrol pot satisface cererea
mondială pentru aproximativ 40 de ani. Un element demn de remarcat este
concentrarea deosebită a rezervelor din zona Orientului Mijlociu (peste 64 % din
totalul rezervelor mondiale).
Gazul natural este definit ca u n amestec de hidrocarburi care este exploatat
în stare gazoasă și a cărui componentă principală este reprezentată de metan. În
ultimele decenii gazul natural a devenit combustibilul preferat în raport cu
cărbunele sau petrolul, în principal din următoarele motive:
• Gazul natural este un combustibil relativ “curat” din punct de vedere
ecologic, cu emisii reduse de oxizi de sulf, oxizi de azot și pulberi. Datorită
raportului carbon/hidrogen mai scăzut decât în cazul cărbunelui și petrolului,
emisiile de dio xid de carbon sunt de asemeni simțitor mai reduse.
• Aria geografică de răspândire este mai largă decât în cazul petrolului.
Peste 85 de țări posedă zăcăminte semnificative de gaz natural.

23
• Au fost dezvoltate tehnologii industriale de mare eficiență car e
funcționează pe bază de gaz natural (ex. ciclurile combinate gazeabur). (S.E.R.
2001)
Ca dezavantaj principal se menționează problemele pe care le implică
transportul de la sursă la consumator. Acest transport necesită existența unor
conducte magistrale de mare capacitate care în multe cazuri trebuie să traverseze
teritoriile unor terțe țări. De asemeni prețul gazului natural este mult mai instabil
decât în cazul cărbunelui.
Uraniul reprezintă una din sursele primare cu concentrare energetică
deosebit de ridicată. Datorită reactivității chimice ridicate uraniul nu este întâlnit
în natură în stare metalică, ci sub formă de oxizi (UO2, U3O8), fosfați, silicați,
etc. Aceste rezerve sunt clasificate în funcție de costul specific aferent
operațiunilor de exploa tare, transport și procesare a minereului de uraniu.
În anul 1999 cererea mondială de uraniu a fost de aproximativ 61 600
tone, urmând ca ea să ajungă la 54 500 – 79 800 tone/an în 2015. Aproximativ
75 % din cererea anului 1999 a fost acoperită din producț ia zăcămintelor de
uraniu, restul provenind din alte surse cum ar fi stocurile deja existente de
combustibili nucleari sau arme nucleare dezafectate. Pe plan mondial peste 90 %
din producția de uraniu este asigurată doar de 10 țări, dintre care cel mai
important este Canada (8 214 tone de uraniu în 1999, cea ce reprezintă
aproximativ 25,2 % din total). Folosirea uraniului în aplicații civile este strâns
legată de dezvoltarea centralelor nuclearoelectrice (CNE). Deși în perioada 1980
– 1990 energetica nuclea ră s-a confruntat cu crize majore, cum ar fi accidentele
de la Three Miles Island (SUA) și Cernobîl (Ucraina), ea rămâne în continuare o
variantă viabilă de acoperire a cererii de energie electrică. În acest sens se
menționează cazurile Franței și Lituanie i în care CNE acoperă peste 70 % din
necesarul de energie electrică al țărilor respective.

24
Ținând seama de rezervele de uraniu existente, CNE vor putea juca și în
viitoarele decenii un rol important în acoperirea cererii de energie electrică. În
acest scop este necesară rezolvarea unor probleme cum ar fi:
• Creșterea siguranței în exploatare;
• Scăderea costurilor de capital la nivele comparabile cu cele ale
centralelor electrice care funcționează pe combustibili fosili;
• Stocarea în siguranță a deșeuri lor nucleare (inclusiv a combustibilului
uzat);
• Creșterea gradului de acceptare a CNE de către opinia publică. (S.E.R.
2001)
Energia hidraulică reprezintă cea mai importantă sursă regenerabilă de
energie, acoperind aproximativ 18 % din cererea mondială de energie electrică.
În mod convențional noțiunea de energie hidraulică este asociată doar cursurilor
de apă, alte surse primare pe bază de apă (cum ar fi energia valurilor sau
mareelor) fiind asimilate la categoria Surse regenerabile de energie. Deși ocu pă
deja un rol major în balanța energetică mondială, există în continuare un
potențial tehnic și economic impresionant care nu a fost pus încă în valoare și
care ar putea contribui în viitor la acoperirea cererii de energie electrică. Dintre
avantajele cer te oferite de energia hidraulică se pot aminti:
• Resursele sunt larg răspândite pe glob, peste 150 de țări dispunând de
potențiale hidroenergetice semnificative.
• Tehnologia de conversie a energiei hidraulice în energie electrică este
matură din punct de vedere comercial.
• Joacă un rol important în reducerea emisiei de gaze cu efect de seră.
• Centralele hidroelectrice (CHE) se caracterizează prin flexibilitate în
exploatare.

25
• CHE se caracterizează prin costuri de exploatare deosebit de scăzute și
durate mari de viață.
• Amenajările hidroenergetice pot contribui la rezolvarea altor probleme
cum ar fi irigațiile sau asigurarea cu apă potabilă a populației. Principalele
limitări care apar în dezvoltarea CHE sunt legate de costurile ridicate de capita l
și de impactul deosebit de sever produs asupra mediului în faza de construcție –
montaj. (S.E.R. 2001)
Surse regenerabile de energie. Una din alternativele energetice deosebit de
tentante la ora actuală este reprezentată de utilizarea surselor regenerabi le de
energie. Dintre beneficiile aduse de utilizarea acestor surse se pot aminti:
• Prezervarea rezervelor de combustibili fosili ale omenirii;
• Reducerea impactului asupra mediului înconjurător produs de sectorul
energiei electrice, cu accent asupra d iminuării emisiei de gaze cu efect de seră.
Principalele surse regenerabile care pe termen mediu pot fi luate în
considerație la acoperirea cererii de energie sunt: energia hidraulică (prelucrată
în microhidrocentrale), biomasa, energia solară, energia eo liană și energia
geotermală. Microhidrocentralele formează o categorie distinctă atât sub aspect
tehnic, cât și financiar. În general, în această categorie sunt cuprinse CHE cu o
putere electrică instalată mai mică de 10 MW. Microhidrocentralele se limitea ză
la interesele de valorificare a unor surse relativ mici de energie hidraulică, fiind
promovate în general de colectivități locale sau de industria de capacitate mică și
mijlocie. (S.E.R. 2001)
În ultimii zece ani utilizarea acestor surse energetice a de venit o prioritate
la nivel guvernamental pentru foarte multe țări, în acest scop fiind promovate o
serie facilități și stimulente fiscale. Cel mai bun exemplu ar putea fi Cartea Albă
promulgată de Uniunea Europeană (UE) în anul 1997 prin care se stabilesc
obiective deosebit de îndrăznețe în ceea ce privește sursele regenerabile de

26
energie. Astfel, până în anul 2010 aceste surse trebuie să acopere cel puțin 12 %
din consumul de energie primară al Uniunii Europene. Prin aceasta se urmărește
o reducere a emis iilor anuale de dioxid de carbon cu peste 400 Mt. Centralele
electrice bazate pe surse regenerabile de energie se caracterizează (cu excepția
energiei hidraulice) prin puteri unitare relativ mici. Ele se constituie în general în
surse distribuite de electr icitate plasate în imediata apropiere a consumatorilor.
(S.E.R. 2001)

1.3.Transferul energiei termice prin materiale de construcții
Locuințele, spațiile de birouri și fabricile reprezintă medii controlate în
care oamenii își desfășoară acttivitatea. Toate acestea generează căldură și
consumă energie termică pentru asigurarea producției sau a confortului termic. În
ultimii ani, organizațiile de mediu dar și specialiștii au constatat dereglări grave
ale factorilor de mediu cu consecințe importante asupra cli mei pe pământ. Mai
mult, energia necesară generării energiei termice a devenit din ce în ce mai
scumpă. Toate aceste considerente au condus la politici de energie foarte stricte
cu reglementări asupra tuturor consumatorilor de energie termică.
Impactul di rect și indirect al utilizării energiei termice asupra mediului a
fost foarte bine conștientizat și de populație, care este din ce în ce mai
preocupată de construcția de locuințe eficiente termic. Încălzirea corespunzătoare
a locuințelor reprezintă un elem ent important în definirea gradului de confort și
civilizație. Costurile din ce în ce mai mari, precum și necesitatea reducerii
emisiilor poluante asociate generării de energie termică, au condus la dezvoltarea
unor noi materiale de construcții. Reducerea consumului de energie termică este
direct proporțională cu pierderile de energie dintr -o locuință. Până acum aceste
pierderi erau compensate de un consum mai mare sau de lipsa confortului
(temperaturi scăzute în locuințe).

27
În această lucrare vom studia in fluența formei clădirilor asupra
consumului de energie termică atât din perspectiva reducerii cheltuielilor
aferente încălzirii cât și din perspectiva reducerii emisiilor de gaze cu efect de
seră prin reducerea consumului de energie termică. Dezvoltarea ma terialelor de
construcții a permis reducerea semnificativă a energiei termice necesare încălzirii
locuinței. Aceste materiale au devenit mai ușoare, mai eficiente și mai bune
izolante termice.
Energia termică necesară pentru încălzirea unei locuințe perm anente este
egală cu energia pierdută de locuință dacă a fost atinsă temperatura dorită de
locatari. Practic, odată atinsă temperatura dorită, toată energia consumată de
instalația de încălzit compensează pierderile termice ale locuinței. Izolarea
termică reduce semnificativ pierderile de căldură și deci consumul de energie
termică pentru menținerea temperaturii. Aceste afirmații sunt valabile indiferent
de forma de energie folosită pentru generarea energiei termice.
Transferul de căldură în interiorul unui corp sau de la un corp la altul este
condiționat de o diferență de temperatura care reprezintă forța motoare sau
potențialul procesului . Conform principiului I al termodinamicii două corpuri pot
schimba între ele căldură până la atingerea echilibrului termic, adică până la
egalarea temperaturilor corpurilor . (Bazil Popa, 1977)
Principiul II al termodinamicii arată că transformările spontane în sisteme
finite se desfășoară în sensul creșterii entropiei sistemului (dS>0), ceea ce
înseamnă că în astfel de sisteme căldura trece spontan de la corpul mai cald la cel
mai rece.
Există trei mecanisme prin care se realizează transferul de căldură:
-conductivitatea termică (conducția),
-convecția și
-radiația termică .

28
Pentru studiul nostru vom ține cont doar de conducția termică, deși se
reamintește că în majoritatea cazurilor transmiterea căldurii se face simultan prin
cel puțin două din mecanismele amintite. Conductivitatea termică, sau transferul
de energie prin contact, este influențat de mai mulți parametrii . Unul dintre cei
mai importanți pentru studiul nostru ține cont de suprafața de contact dintre
clădire și mediul înconjurător, adică de forma acesteia. În figura 1.2 este
prezentat schematic transferul de energie prin principalele mecanisme.

Figura 1.2. Transferul de căldură prin conductivitate termică
(http://www.plusconfort.ro)

Transferul de căldură se realizează atâta timp cât forța motoare este
diferită de zero, adică atâta timp cât între două corpuri sau între două puncte ale
aceluiași corp există o diferență de temperatură . (A. Badea, 2005)
Totalitatea temperaturilor dintr -un mediu considerat se numește câmp de
temperatură . Temperatura este un parametru de stare scalar care este o funcție de
coordonatele spațiale și de timp: T=f(x,y,z,t). Dacă tem peratura este
independentă de timp atunci:

29
dT
dt = 0
și regimul de temperatură este staționar iar funcția de temperatură devine:
T=f(x,y,z,). În cazul în care temperatura variază în timp regimul de temperatură
este nestaționar .
Locul geometric al tuturor punctelor dintr -un corp care au aceeași
temperatură formează în spațiu o suprafață izotermă (Figura 1.3.) .
Considerând două suprafețe izoterme având temperaturile T, respectiv
T+dT, situate la distanța dl, măsurată pe direcția n ormală la aceste suprafețe,
prin definiție limdT
dt= T
l este gradientul de temperatură.

Figura 1.3. Suprafețe izoterme (A. Badea, 2005)

Cantitatea de căldură, Q’ schimbată între corpuri sau în interiorul aceluiași
corp reprezintă o formă de energie . Cantitatea de căldură transferată în unitatea
de timp Q, este fluxul de căldură :
Q=lim Q
t=dQ
dt [ J
s=W]
În regim staționar fluxul (debitul) de căldura este constant în timp.
Cantitatea de căldură transferată în unitatea de timp prin unitatea de suprafață se
numește flux termic unitar (solicitare termică sau încărcare termică ), și este notat
cu q.

30
q=1
SdQ
dt=Q
S[W
m2]

Conductivitatea termică se poate realiza prin corpuri solide lichide sau
gazoase, dar în cazul fluidelor nu se poate realiza o conductivitate “pură”
deoarece în cazul acestora este prezentă și convecția liberă. Din aceasta cauza se
consideră că acest mecanism este specific solidelo r.
Ecuația care exprimă fluxul de căldură transferat prin conductivitate, în
regim staționar se numește Legea Fourier :
Q = –

Fluxul de căldură transferat prin conductivitate este proporțional cu aria
secțiunii normală la direcția transferulu i, S și cu gradientul de temperatură,
lT
 .
Coeficientul de proporționalitate notat cu λ se numește coeficient de
conductivitate termică . Semnul minus este dat de valoare negativă a gradientului
de temperatură. (A. Badea, 2005)
Ținând cont de relația dintre fluxul termic și fluxul termic unitar
SQq /
ecuația Fourier poate fi scrisă și sub forma:
q=Q
S= – T
l
Coeficientul de conductivitate termică exprimă ușurința cu care se
transferă căldura print -un corp prin acest mecanism. Unitatea de măsură a
coeficientului de conductivitate termică rezultă din Legea Fourier:

Coeficientul de conductivitate termică este o proprietate fizică importantă în
practică de care se ține cont la alegerea materialelor de construcție a utilajelor
KmW
SI

31
sau a materialelor cu rol de izolatoare termice. Pentru majoritatea materialelor λ
variază liniar cu tempera tura, conform relației
) 1(0 kT . (A. Badea, 2005)
Materialele cu conductivitate mică (termoizolatoare) se folosesc pentru
izolarea termică a aparatelor încălzite în scopul de a se limita pierderile de
căldură în mediul exterior și din motive de protecția muncii.
Dintre substanțele uzuale aerul are conductivitatea cea mai mică, totuși
folosirea unor mantale cu aer nu asigură o izolare termică eficientă datorită
convecției libere care se manifestă în paralel cu conductivitatea .
Pentru a limita convecția liberă se recomandă ca aerul sa fie divizat în
volume cât mai mici. Așa se explică proprietățile termoizolatoare ale unor
materiale cu structură poroasă sau fibroas ă cum ar fi: vata de sticlă, vata de
zgură, azbestul, pluta, polistirenul expandat, etc. Dacă în pori pătrunde apa care
are λ de circa 25 de ori mai mare decât a aerului, conductivitatea crește
semnificativ.
Fluxul de căldură transferat prin conductivita te se poate calcula din legea
Fourier, dacă se cunoaște gradientul de temperatură. Pentru a calcula acest
gradient trebuie cunoscută funcția de distribuție a temperaturilor în corp. Această
funcție se poate determina prin integrarea ecuației diferențiale a distribuției
temperaturilor în corp.
Dacă mediul material prin care se transferă căldura este un corp solid
atunci mecanismul transferului de căldură este conductivitatea termică, iar
ecuația care dă distribuția temperaturilor în corp este ecuația difere nțiala a
conductivității termice.
Pierderile de căldură din locuințe pot fi aproximate ca un proces staționar
de transfer de energie. Căldura generată în permanență de centrala termică este
folosită pentru a menține temperatura interioară care are tendinț a de a scădea
datorită pierderilor. În momentul atingerii temperaturii dorite, pierderile de

32
căldură cu mediul exterior se desfășoară în regim staționar dacă temperatura
exterioară este constantă. Este evident că în exteriorul clădirii temperatura
variază mult, dar pentru studiul nostru comparativ al mai multor materiale de
construcții putem să tratăm situația regimului staționar de pierderi de căldură.
(Calota Sorin, 2003)
Se consideră un perete solid plan (figura 1.4), omogen cu suprafața mult
mai mare de cât grosimea δ. Pe fețele opuse ale peretelui se mențin constante
temperaturile Tp1 respectiv Tp2 cu Tp1>Tp2 . Dacă temperaturile fețelor opuse
sunt constante, între punctele de pe aceste suprafețe nu se schimbă căldură
(acestea fiind suprafețe izoterme). (Calota Sorin, 2003)

Figura 1.4. Distribuția temperaturilor printr -un perete plan omogen (Calota
Sorin, 2003)

Fluxul de căldură schimbat între cele două fețe ale peretelui plan se
calculează din legea Fourier:
Sd
d

33
Gradientul de temperatură dT/dx se poate determina din funcția care dă
variația temperaturilor în perete: T=f(x), iar aceasta funcție rezultă din integrarea
ecuației distribuției temperaturilor în regim staționar după o singură direcție:

În cazul în care peretele plan est e format din mai multe straturi de grosimi
și conductivități termice diferite (perete compozit) se demonstrează că fluxul de
căldură în regim staționar printr -un astfel de perete este proporțional cu suprafața
de transfer S, cu potențialul transferului ΔTp și invers proporțional cu rezistența
termică totală a peretelui. (Calota Sorin, 2003)

34
Capitolul 2. Sisteme de încălzire a locuințelor

2.1. Sistemele centralizate de distribuție a energiei termice în mediul
urban
Distribuția energiei termice în orașele din România s -a făcut în trecut cu
ajutorul unor conducte de mari dimensiuni care preluau căldura de la centralele
termice și o distribuiau blocurilor. Această metodă avea un mare avantaj și
anume acela că centrala termică putea fi amplasată în afara oraș ului, nepoluându –
l. Din punct de vedere al eficienței transportului de energie termică, pierderile
înregistrate pe traseul țevilor erau foarte mari, la consumatorii casnici ajungând
agentul termic la temperaturi foarte mici. În același fel era pregătită și apa caldă
menajeră prin schimbătoare de căldură ce transferau energia termică de la sursa
caldă spre apa rece ce era apoi trimisă spre blocuri ca apă caldă.
În general era preferată această metodă de asigurare a energiei termice
pentru orașe pentru că înt r-o centrală termică se putea produce și energie
electrică. Schema de funcționare a unui CET este prezentată în figura 2.1.

Figura 2.1. Schema de funcționare a unei centrale electrice de termoficare (CET)
(termoelectrica.md)

35
Energia termică produsă era transportată cu ajutorul țevilor către punctele
termice din cartierele orașelor de unde putea fi distribuită ca energie termică
pentru încălzirea locuințelor (iarna) și apă caldă menajeră. În figura 2.2. este
prezentată schema de distribuție a energiei ter mice centralizate.

Figura 2.2. Distribuția energiei termice de la surse centralizate spre locuințe
(enetsa.ro)

În prezent se studiază metode și instalații eficiente de transport a energiei
termice de la CET -uri către consumatorii finali pentru scăderea la maxim a
pierderilor și eficientizarea economică a încălzirii centralizate. Sistemul de
alimentare centralizat cu energie termică (SACET) are câteva avantaje
importante:
• Este un sistem care, dacă este bine administrat și întreținut, poate atinge
o eficiență energetică mai mare decât cea a soluțiilor individuale.
• Evoluția tehnologică este mai ușor de implementat într -o singură centrală
decât în mai multe instalații individuale.
• Nivelul de securitate este ridicat.

36
• Respectă normele de mediu. (tetkron.ro)
Firmele de specialitate caută în permanență soluții pentru atingerea unor
obiective de eficiență financiară și grad sporit de atractivitate pentru
consumatorii finali, pentru a crește numărul locuințelor racordate la SACET -uri
la nivel naționa l.
În general, sunt urmărite următoarele principii:
– accesibilitatea populației la resursele energetice pentru încălzire
(accesul întregii populații la încălzire și apa caldă menajeră);
– siguranță și fiabilitate în alimentarea cu energie termică (interconexi uni
între PT -uri și CT – uri);
– eficiența energetică a instalațiilor ;
– asigurarea rentabilității financiare în producerea, transportul și
distribuția energiei termice;
– implementarea tehnologiilor avansate;
– reducerea impactului negativ asupra mediului;
– respectarea legislației naționale și alinierea la legislația Uniunii
Europene în domeniul energiei și protecției mediului. (tetkron.ro)
Condiții obligatorii:
– capacitatea de producție a unității de producție a agentului termic
trebuie proiectată pentru cons umul actual și cel previzionat;
– reducerea considerabilă a pierderilor în rețelele de transport al
agentului termic primar;
– creșterea eficienței energetice a punctelor termice;
– instalarea modulelor termice individuale, acolo unde se justifică
economic;
– contorizare la nivel de imobil și la nivel de puncte termice și chiar la
nivel de apartament;

37
– reducerea pierderilor de energie termică și apă din rețelele interioare
ale imobilelor;
– introducerea sistemelor de automatizare și dispecerizare, astfel încât să
poată fi asigurată monitorizarea și controlul permanent al funcționării
instalațiilor în cadrul parametrilor optimi, de la producere până la
utilizator;
– optimizarea regimurilor de f uncționare a SACET;
– încadrarea tuturor aspectelor de funcționare a întreprinderii într -un
sistem informațional unic.
Obiective:
– îmbunătățirea continuă a calității serviciilor de alimentare cu energie
termică, cu menținerea costurilor la un nivel ce ar asi gura
accesibilitatea consumatorilor la aceste servicii;
– promovarea principiilor economiei de piață; (tetkron.ro)
– atragerea capitalului privat în finanțarea investițiilor din domeniul
infrastructurii locale;
– promovarea măsurilor de eficiență energetică;
– promovarea parteneriatului public privat.
Efecte globale:
– reducerea pierderilor de căldură din cadrul SACET până la 10 -12%;
– reducerea consumurilor specifice de energie și combustibil;
– creșterea eficienței echipamentelor și instalațiilor din cadrul sistemu lui;
– creșterea gradului de siguranță în exploatarea sistemului;
– reducerea costurilor de producere a energiei;
– creșterea gradului de protecție a mediului înconjurător prin reducerea
emisiilor de gaze pe unitatea de energie produsă. (tetkron.ro)

38
Sistemele de încălzire individuale se bazează pe producerea și utilizarea
energiei termice în interiorul locuinței. Acestea sunt mult mai simple din punct
de vedere constructiv, având la bază o centrală termică individuală, pompă de
recirculare a apei, calorifere și ț evile de legătură. În figura 2.3 este prezentată
schema unui sistem individual de asigurare a apei calde menajere și a încălzirii.

Figura 2.3. Schema de funcționare a centralelor termice individuale
(termocaminicarinci.it)

Principalul avantaj al sistemu lui individual de încălzire și asigurare a apei
calde menajere este dat de reducerea semnificativă a pierderilor de energie
termică pe traseu. Un alt avantaj important este confortul foarte mare oferit
locatarilor prin individualizarea temperaturilor dorit e în fiecare încăpere și
atingerea acestora în intervale de timp foarte mici. Pentru cei care călătoresc
mult, acest sistem de încălzire individual înseamnă și o reducere a cheltuielilor,
sistemul permițând reducerea sau chiar oprirea activității centralei .

39
2.2. Clasificarea sistemelor de încălzire individuale convenționale
Încălzirea cu centrală termică pe bază de gaze naturale reprezintă una
dintre cele mai eficiente metode de încălzire a locuinței. Pentru sectorul
rezidențial, mare consumator de energie termică, încălzirea pe bază de gaze
naturale a permis utilizarea unui sistem energetic cu timp de răspuns mic la
nevoile utilizatorului.
Randamentul unei centrale termice montată într -un apartament de bloc
este net superior altor sisteme de încălzire unde sursa de producere a energie se
află la mare distanță de locuință. Pierderile de energie pe traseul de distribuție a
agentului termic în cazul centralelor termice sunt mult diminuate datorită
distanțelor mici de la sursă la corpurile radiante (calorifere) , practic vorbim de
câțiva metri de traseu al conductelor. Toate acestea, la care se adaugă multe alte
avantaje, independența, confortul, fiabilitatea, au poziționat centralele termice pe
bază de gaze naturale pe primele locuri în preferințele utilizatoril or din sectorul
rezidențial care au adoptat această soluție alternativă la încălzirea centralizată.
Principalele categorii de centrale termice individuale sunt:
• centrala cu tiraj natural funcționează cu o cameră de ardere deschisă
astfel încât aerul necesar arderii este aspirat din încăperea unde este amplasată
centrala. Din acest motiv, această încăpere se prevede cu priză de aer.
• centrala cu tiraj forțat es te prevăzută cu o tubulatură concentrică de tip
tub în tub, cu ajutorul căreia aerul necesar arderii combustibulului gazos este
preluat din exteriorul încăperii unde este montată centrala. Pentru a prelua aerul
în camera de ardere, aceasta este etanșă. Ace astă soluție constructivă a centralei
are avantajul că poate fi montată în încăperi mici.
• pentru locuințele rezidențiale se recomandă centralele murale (de perete)
cu tiraj forțat.

40
• pentru case, vile cu suprafețe mari se recomandă centralele de
pardoseală, deoarece au puteri mai mari, necesare pentru a asigura încălzirea
corespunzătoare acestor suprafețe.
• centralele care funcționează pe principiul condensării recuperează o parte
din vaporii de apă din gazele de ardere într -un schimbător de căldură.
Condensarea se produce numai dacă temperatura apei din circuitul termic are o
valoare mai mică de 55°C pe circuitul de retur, condiție necesară pentru
producerea condensării.
Avantajul principal este consumul redus de combustibil și randamente
mari. Totuși, condensarea nu se poate produce decât prin supradimensionarea
corpurilor radiante (calorifere) astfel încât să se producă scăderea temperaturii
agentului termic la valori sub 55 °C. Din acest motiv, aceste centrale termice
sunt potrivite pentru locuințe c u suprafețe mari ale camerelor. În figura 2.4 este
prezentată schema unei centrale termice în condensație. (engie.ro)

Figura 2.4. Centrala termică în condensație Victrix Maior (calor.ro)

41
2.3. Sisteme de încălzire eficiente energetic
Încălzirea eficientă a locuințelor poate fi realizată de la caz la caz,
adaptându -se tehnologia existentă la condițiile de care dispune locuința. Dacă în
cazul blocurilor de locuințe sau birouri este nevoie de acordul tuturor membrilor
comunității pentru a se realiza sisteme ce utilizează energia termică solară, în
cazul caselor situația este mult mai ușoară, fiecare având de luat decizia în
funcție de necesitățile și dorințele proprii.
Sistemele energetice individuale trebuie să asigure un grad de confort
ridicat, cel puțin la fel de mare ca în cazul sistemelor colective. Din punct de
vedere al eficienței energetice, acestea pot fi realizte cu randamente mult
superioare SACET, iar din punct de vedere financiar, costurile de operare trebuie
să fie mult mai mici. Apariția panourilor solare de mare eficiență, printre care
amintim de panourile cu tuburi vidate, a permis colectarea unei cantități mai mari
de energie termică solară și utilizarea acesteia pentru locuințe. În figura 2.5 este
prezentată schema unui sistem de încălzire și apă caldă menajeră pentru o
locuință ce folosește energia solară pentru acumularea de energie termică.

Figura 2.5. Schema asigurării energiei termice mixte, centrală termică panouri
solare (calorserv.ro)

42
Realizarea unui sistem de î ncălzire eficient energetic presupune existența
unor panouri solare cu capacitate mare de preluare a energiei de la soare.
Pompele de recirculare vor transfera căldura către boilerul prevăzut cu
schimbătoare de căldură chiar și iarna, asigurând o preîncălz ire a apei și o
reducere a energiei termice consumate. Eficiența acestui sistem este dublată de
confortul mare oferit locuitorilor casei prin sursele de energie multiple: solar,
termic și electric. Asigurarea apei calde menajere din locuință se face din ac est
boiler, centrala termică nefiind solicitată ori de câte ori pornim robinetul de apă
caldă. Cele trei surse de energie lucrează împreună ridicând temperatura din
boiler și asigurând în permanență energia termică și apa caldă menajeră.
În figura 2.6 este prezentată schema componentelor unui sistem termic ce
utilizează panouri solare eficiente capabile să încălzească apa din boiler. Aceste
panouri solare asigură energie termică în toate anotimpurile fiind optimizate în
acest sens.

Figura 2.6. Energie ter mo-solară (1panourisolare.ro)

43
Acest tip de panou solar presurizat este recomandat pentru familii
compuse din 5 -6 persoane și poate funcționa tot timpul anului indiferent de
vreme. Pe timpul iernii într -o zi însorită cu temperaturi de -15°C, tuburile pot
produce apă caldă în procent de 70 % comparativ cu perioada verii. Tipul acesta
de panou solar va putea asigura apă caldă pe timpul iernii, neexistând riscul de
înghet datorită agentului antiînghet folosit ce asigură transferul termic între
panoul colector și boilerul cu două serpentine.
Panoul folosește tuburi vidate heat pipe de ultimă generație. Unul din
avantajele acestor tuburi este acela că ele vor putea fi la fel de performante și pe
timp înnorat, ploaie sau frig. In cazul avarierii unuia dintre tubu ri, acesta se poate
înlocui individual fără a afecta integritatea celorlalte.
Materialele folosite sunt de cea mai bună calitate pentru a elimina riscul
corodării. Folosind acest tip de produs economisiți anual, peste 600 lei iar
emisiile de CO2 vor fi red use cu până la 600 kg/an.

44
Capitolul 3. Studiul sistemelor de încălzire a locuințelor moderne

3.1. Prezentarea locuinței și a structurii acesteia
Locuințele moderne sunt proiectate să asigure atât un grad ridicat de
confort și siguranță precum și să redu că substanțial pierderile de energie termică.
Ideea de confort este asociată de cele mai multe ori cu spațiul oferit de diferitele
zone ale locuinței – living, dormitoare, bucătărie, băi – ca și de petrecerea
timpului liber. Construcțiile moderne asociază c onfortului și posibilitatea
menținerii unei temperaturi optime în interior, indiferent de anotimp și de
temperatura exterioară.
Creșterea prețului energiei termice asociată cu cerințele europene pentru
micșorarea consumului general de energie (electrică și termică) au impus tuturor
proiectanților de locuințe individuale și de spații de birouri adoptarea celor mai
moderne soluții pentru climatizarea locuințelor. Sistemele clasice sunt combinate
la ora actuală cu soluții moderne, eficiente energetic menite să asigure confortul
termic dorit la un preț cât mai mic și cu un consum energetic redus.
În această lucrare mi -am propus un studiu de caz pentru o locuință aflată
în construcție care beneficiază de mai multe tipuri de sisteme de încălzire.
Folosirea în mod adecvat a tehnologiei nu numai că asigură un confort termic
maxim dar reduce semnificativ costurile cu energia termică. Locuința de tip
familial este amplasată pe drumul european E81 (Pitești – Rm. Vâlcea) în
comuna Bascov, în imediata apropiere a Municip iului Pitești (figura 3.1).
Locuința de tip unifamiliar este proiectată astfel încât să maximizeze
iluminarea naturală a încăperilor reducând în același timp cantitatea de căldură
ce se pierde prin ferestre. Așa cum se observă din planurile de construcție
prezentate în figura 3.2, su prafețele cu vitralii au o pondere destul de mică din
totalul suprafeței laterale a clădirii. Mai mult, au fost preferate în anumite zone

45
ferestrele realizate din cărămizi de sticlă a căror pierdere de căldură este redusă
în comparație cu ferestrele normal e.

Figura 3.1. Locație construcție (Google Earth, 2017)

Figura 3.2. Planurile arhitecturale clădire (documentație tehnică)

46
Clădirea este izolată termic în exterior cu ajutorul polistirenului expandat
cu grosimea de 10cm aplicat peste zidărie. În zonele menționate în figura 3.2.
unde sunt aplicate elemente decorative (placaj piatră și placaj PVC imitație
lemn) nu se mai aplică polistiren. Ferestrele tip cărămidă sunt utilizate din două
motive principale: estetic (design stabilit de arhitect) și ter moizolație foarte bună
(stabilit de inginerul care a realizat documentația tehnică). Grosimea mare a
cărămizilor de sticlă (10cm) asigură o bună izolație termică, permite trecerea
luminii naturale și realizarea unui design deosebit, conform cu dorințele
proprietarilor.
În figura 3.3 este prezentată secțiunea A/1 prin clădire iar în figura 3.4
secțiunea A/2.

Figura 3.3. Secțiunea A/1 prin clădire (documentație tehnică)

47

Figura 3.4. Secțiunea A/2 prin clădire (documentație tehnică)

Așa cum se observă d in figurile 3.3 și 3.4, casa este compusă dintr -un
ansamblu subsol, parter și etaj, în suprafață totală construită de 68,12m2 subsol,
80,79m2 parter și 88,67m2 la etaj. Suprafața utilă a locuinței este defalcată pe
nivele astfel: 48,6m2 subsol, 58,45m2 etaj și 62,7m2 la etaj. Conform
documentației tehnice realizată de firma SC Forum Proiect Invest SRL, suprafața
totală construită este de 237,58m2 iar suprafața utilă a locuinței de 169,75m2.
Din punct de vedere tehnic, locuința este realizată din structură cu zidărie
portantă, cu fundații continue sub ziduri, planșee și sâmburi din beton armat.
Închiderile exterioare și compartimentele interioare sunt realizate din zidărie tip
C75 și mortar M100z. Acoperișul este realizat din terasă necirculabilă,
termoizola tă și hidroizolată, având cota maximă la +6,05m. Dimensiunile și
organizarea subsolului sunt prezentate în figura 3.5.

48

Figura 3.5. Plan subsol (documentație tehnică)

Subsolul are rol multiplu asigurând atât un spațiu de garaj pentru un
autovehicul cât și mai multe încăperi cu rol specific. În figura 3.5 sunt detaliate
planurile fiind precizate și suprafețele destinate spațiului tehnic al centralei
termice (cu o suprafață utilă de aproximativ 12m2), beciului (aproximativ 12m2),
magaziei (20m2) și garajul ui. Așa cum se observă, accesul în zona subsolului se
face din interiorul locuinței, ceea ce aduce proprietarilor și avantaje și
dezavantaje. Suprafața necesară casei scării se pierde din utilitatea subsolului dar

49
se câstigă foarte mult la protecția termic ă a acestuia (termoizolație superioară) și
la confort (acces facil în subsol). În figura 3.6 sunt prezentate planurile parterului
care conțin informații despre spațiu de zi, bucătăria locuinței, baia de la parter și
terasa acesteia.

Figura 3.6. Plan par ter (documentație tehnică)

Un mare avantaj al proiectului prezentat este acela al lipsei unei camere
(dormitor) sau al unui birou la parter. Temperaturile necesare în timpul iernii

50
pentru un dormitor sau pentru un birou de lucru sunt în general mai mari decât
pentru camera de zi. Acest fapt impune un consum de energie termică mare,
suplimentar pentru întregul nivel și deci un consum mai mare pentru locuință în
general. Se presupune că folosirea în acest fel a spațiului de la parter va reduce
semnificativ consumul de energie termică al locuinței și creșterea eficienței
energetice a acesteia. Dispunerea eficientă a spațiilor acestei locuințe continuă
prin prezentarea planului etajului în figura 3.7.

Figura 3.7. Plan etaj (documentație tehnică)

51
Asigurarea unei eficiențe termice crescute se poate face încă din faza de
proiectare a unei construcții. Din figura 3.7 se observă faptul că planul etajului
este conceput pentru a minimiza pierderile de căldură prin reducerea suprafețelor
ferestrelor dormitoarelor ș i gruparea acestora câte două, peretele comun
nepierzând energie termică.

3.2. Prezentarea sistemelor de încălzire
Locuința unifamilială dispune de centrală termică proprie pentru
asigurarea apei calde menajere și pentru încălzire în timpul iernii. Dimens iunile
relativ mici ale locuinței, izolarea termică superioară a pereților și tavanelor,
folosirea geamurilor termopan cu trei foi de sticlă precum și alegerea unor soluții
diferite pentru radiatoarele termice au condus la alegerea și utilizarea unei
centrale de putere relativ mică. Soluția tehnică aleasă de proiectant a fost o
centrală Imergas, model Victrix Maior 35T cu puterea de 35kW. Principalele
caracteristici tehnice și de performanță ale centralei termice sunt:
Funcționare în regim de încălzire:
Putere utilă max./min. – regim încălzire (40/30 °C): 37,0 / 3,9 kW
Putere utilă max./min. – regim încălzire (50/30 °C): 36,0 / 3,9 kW
Putere utilă max./min. – regim încălzire (80/60 °C): 34,2 / 3,5 kW
Domeniu de reglare temperatură încălzire: 20 – 85 °C
Presiune maximă circuit încălzire: 3 bar
Capacitate vas de expansiune circuit încălzire: 10 litri
Functionare în regim de producere ACM:
Putere utilă max./min. – regim ACM: 34,2 / 3,5 kW
Domeniu reglare temperatură ACM: 30 – 60 °C
Debit de ACM în serviciu c ontinuu, cu delta T = 30°C: 16,8 l/min
Debit minim circuit sanitar: 1,5 l/min

52
Presiune maximă circuit sanitar:10 bar
Presiune dinamică minimă circuit sanitar: 0,3 bar
Eficiența:
Eficiența la putere max./min. (40/30°C): 106,0 / 107,6 %
Eficiența la putere max./min. (50/30°C): 103,2 / 107,5 %
Eficiența la putere max./min. (80/60°C): 97,9 / 96,8 %
Eficiența la 30% putere nominală (80/60°C): 103.2 %
Alimentare electrică:
Grad de protecție electrică: IPX5D
Tensiune/Frecventă: 230 / 50 V / Hz
Consum și emisii:
Consum de gaz la Pmax/Pmin cu metan (G20): 3,70 / 0,38 m3/h
Emisii CO (cu gaz natural): 24 mg/kWh
Emisii NOx (cu gaz natural): 26 mg/kWh
Clasa NOx : 5
Racorduri hidraulice:
Intrare/ieșire instalație încălzire: 3/4”
Intrare/ieșire instalație sanitară:1/2 "
Intrare gaz: 3/4”
Dimensiuni și greutate centrală:
Înalțime: 748 mm
Lățime: 440 mm
Adâncime: 276 mm
Masa centrală plină/goală: 35,8 / 33,4 kg
În figura 3.8 este prezentată schema tehnică a centralei și o fotografie a
acesteia după montarea la poziție.

53

Figura 3.8. Centrala termică Immergas Victrix Maior 35kW

Centrala funcționează împreună cu un boiler mixt cu capacitatea de 200l
fabricat de firma Eldom, model Green Line Watherheater FV20067S2. Acesta
dispune de două modalități de încălzire a apei: cu aj utorul a două schimbătoare
de căldură sau cu ajutorul curentului electric. Schema de funcționare a boilerului
mixt Eldom Green Line este prezentată în figura 3.9 împreună cu o fotografie a
acestuia din locuința studiată.
Transportul apei calde pentru încăl zire și pentru apă caldă menajeră se
face cu ajutorul unor țevi de cupru pentru traseele principale (diametru cuprins
între 18mm și 22mm) și țevi din polipropilenă pentru încălzirea în pardoseală.
Disiparea căldurii în locuință este asigurată de calorifere din oțel și de țevile de
polipropilenă.

54

Figura 3.9. Boilerul Eldom Green Line 200l cu două schimbătoare de căldură

Traseele pentru încălzirea prin pardoseală pleacă dintr -un distribuitor
standard, prezentat în figura 3.10. Acesta asigură transferul opt im de căldură
pentru parterul locuinței în mod uniform pe suprafața acesteia.
Numărul mare de trasee pentru țevile de polipropilenă ce asigură încălzirea
în pardoseală a parterului locuinței este stabilit de numărul și suprafețele
camerelor. Astfel, pentru asigurarea unei încălziri eficiente energetic și pentru
menținerea confortulu i termic necesar locuitorilor, fiecare cameră de la parter are
traseu separat de încălzire în pardoseală (sau chiar două pentru suprafețele mai
mari), așa cum se observă din figura 3.10.
În plus, prin distribuitorul prezentat se pot izola rețelele de dist ribuție a
apei calde pentru încălzire atunci când apare o avarie într -o anumită cameră.
Acest sistem permite depanarea sau lucrările de întreținere a unei zone fără a fi
afectată încălzirea celorlalte camere de la parter. Pompa de recirculare este
fabricată de WILO și are trei trepte de putere (30W, 46W, 65W).

55

Figura 3.10. Distribuția apei calde pentru încălzirea în pardoseală

Subsolul, casa scărilor și etajul sunt încălzite cu ajutorul unor calorifere de
oțel cu dimensiunile alese pentru a eficientiza transferul de energie termică în
funcție de destinația camerei în care se află amplasate. Dormitoarele au
calorifere cu dimensiunea de 600x1400mm cu un randament energetic de 1500W
la o diferență de temperatură de 60oC. În zona subsolului și pe casa scării s-au
folosit calorifere mai mici cu dimensiunile de 600x1000mm. Temperatura
agentului de încălzire este monitorizată cu ajutorul unui termomanometru Afriso
prevăzut cu o supapă de suprapresiune. În figura 3.11 este prezentată o fotografie
a termomanometru lui în care se observă și filtrele de apă rece utilizate pentru
protecția centralei și ridicarea calității apei menajere.
Eficiența energetică a construcției a fost completată de utilizarea unor
ferestre de tip termopan cu trei foi de sticlă. Folosirea ace stor tipuri de geamuri
reduce foarte mult pierderea de energie termică iarna și micșorează consumul de
energie electrică pentru climatizare vara. În figura 3.12 sunt prezentate fotografii

56
ale sistemului de climatizare folosit vara (aer condiționat) împreun ă cu fotografia
geamului termopan cu trei foi de sticlă.

Figura 3.11. Termomanometrul Afriso și filtre de apă rece

Reducerea la maxim a transferului de energie termică prin componentele
locuinței este completată de ușa garajului (izolată termic cu ajuto rul panourilor
sandwich metal -spumă termoizolantă -metal) și de izolarea termică a pereților cu
ajutorul polistirenului expandat de 100mm grosime.

Figura 3.12. Asigurarea confortului termic vara și eficiența energetică

57
3.3. Achiziția, prelucrarea și interpretarea rezultatelor obținute
Funcționarea sistemului de încălzire a locuinței s -a efectuat de către
specialiștii care l -au montat în timpul testelor de predare -primire a lucrărilor din
primăvara anului 2017. Temperaturile exterioare au fost deosebit de mici, variind
între -2oC noaptea și +10oC în timpul zilei, în toată perioada testelor (10 zile).
Scopul testelor a fost de a demonstra funcționarea centralei termice atât pentru
încălzirea locuinței cât și pentru apă caldă menajeră.
În paralel cu test ele efectuate de firma constructoare, am efectuat
măsurători ale temperaturii aerului în toate zonele locuinței pentru a determina
eficiența energetică a acesteia și a sistemului de încălzire utilizat. Pentru
măsurarea temperaturii am utilizat trei termome tre de laborator digitale, calibrate
în prealabil. Am preferat măsurătorile dinamice prin care am determinat
creșterea temperaturii aerului în același timp pentru trei zone diferite. În figura
3.13 este prezentată o fotografie a termometrelor amplasate în același loc și prin
care este demonstrată calibrarea acestora (indică aceeași temperatură cu precizia
de 0,05oC = jumătate din cea mai mică diviziune afișată).

Figura 3.13. Termometre digitale calibrate

Locuința folosește mai multe sisteme de încălzire a aerului în funcție de
nivel: la subsol sunt folosite calorifere, la parter este utilizată încălzirea în

58
pardoseală iar la etaj radiatoare de oțel. Fiecare sistem a fost ales pentru a asigura
în primul rând confortul termic și apoi eficiența energetică. Determinarea
temperaturilor din fiecare cameră a locuinței a presupus măsurarea acestora în
trei puncte de interes: la 20cm față de nivelul podelei, la înălțimea de 1m față de
podea și la înălțimea de 2m. Aceste valori au fost alese pentru importanța lor î n
determinarea gradului de confort termic, dar și pentru că permit evaluarea
eficienței energetice a sistemului de încălzire.
În figura 3.14 sunt prezentate fotografii realizate în timpul efectuării
măsurătorilor temperaturii în diferite camere ale locuinț ei.

Figura 3.14. Măsurarea teperaturii în subsol, parter și etaj
la înălțimile față de podea de 0,2m, 1m și 2m

În camerele unde am efectuat măsurarea temperaturii am urmărit două
aspecte importante: să nu amplasez termometrele lângă sursele de căldură

59
(calorifere) și să determin temperatura în funcție de înălțimea senzorului și de
timp. Pentru a putea compara efici ența energetică a sistemelor utilizate am
măsurat volumul camerelor în care am amplasat termometrele cu ajutorul unui
dispozitiv Makita LD050P laser. În figura 3.15 este prezentată o fotografie
realizată în timpul determinării distanțelor pentru calcularea volumului camerei.

Figura 3.15. Măsurarea volumului camerelor locuinței

Măsurarea temperaturilor s -a efectuat pe parcursul a două ore, urmărindu –
se evoluția temperaturii într -o zonă a locuinței de la pornirea centralei termice
până la stabilirea unui echilibru termic. Pentru că locuința nu a fost dată în
folosință, am setat termostatul (senzorul de temperatură ce oprește centrala) la
valori mici, cu maxim 12oC mai mari decât cele din locuință în absența încălzirii
acesteia. În tabelul 3.1. sunt prezent ate valorile temperaturilor măsurate în
subsolul locuinței.

60
Tabelul 3.1. Evoluția temperaturilor în subsol (garaj) volum cameră 30m3
Nr.
Crt. Timp
(min.) Temperatură
0,2m (oC) Temperatură
1m (oC) Temperatură
2m (oC)
1 0 8 8,2 8,5
2 10 8,6 9,2 9,8
3 20 9,1 10,1 10,5
4 30 9,5 10,9 11,6
5 40 9,9 11,7 12,3
6 50 10,4 12,4 13,0
7 60 11,1 13,2 13,9
8 70 11,8 14,0 15,0
9 80 12,6 14,9 16,2
10 90 13,3 15,5 16,9
11 100 14,8 16,2 17,7
12 110 15,2 16,8 18,5
13 120 15,7 17,4 19,4

În timpul efectuării acestor măsurători, instalația de încălzire a parterului
și a etajului a fost închisă, temperaturile din aceste zone ale locuinței rămânând
mici. Chiar și așa, pentru că mai existau lucrări de efectuat în aceste zone,
următoarele măsur ători le -am făcut în altă zi.
Acest fapt m -a ajutat la eliminarea influenței testului de la subsol asupra
măsurătorilor de la parter și etaj. Căldura degajată de funcționarea centralei
pentru încălzirea și testarea instalației de la subsol nu a modificat temperaturile
de la parter.
În tabelul 3.2 sunt prezentate rezultatele măsurării temperaturii în funcție
de înălțimea de la podea și de timp. Este știut faptul că rapiditatea cu care este
încălzit aerul contribuie la creșterea confortului termic resimțit d e locatari.
Mai ales în cazul caselor, după ce locatarii au fost plecați câteva zile și au
lăsat instalația oprită sau setată anti -îngheț, este de dorit ca temperatură aerului
să crească rapid la pornirea centralei, chiar dacă va mai dura până se vor încă lzi

61
și pereții interiori. În această zonă am observat o creștere mai rapidă a
temperaturii la 0,2m de podea și o mai mică diferență între valorile celor 3 nivele
de măsură.

Tabelul 3.2. Evoluția temperaturilor parter (living) volum cameră 96m3
Nr.
Crt. Timp
(min.) Temperatură
0,2m (oC) Temperatură
1m (oC) Temperatură
2m (oC)
1 0 10,4 10,7 11,1
2 10 10,9 11,2 11,5
3 20 11,5 11,7 12,0
4 30 12,0 12,3 13,1
5 40 12,8 13,1 13,8
6 50 13,6 14,0 14,5
7 60 14,7 15,3 15,8
8 70 15,5 16,2 16,4
9 80 16,3 17,4 17,9
10 90 17,6 18,6 18,9
11 100 18,9 19,0 19,5
12 110 19,8 20,5 21,0
13 120 20,9 21,3 21,9

În tabelul 3.3. sunt prezentate rezultatele măsurătorilor temperaturii
efectuate la etaj într -un dormitor aflat pe partea opusă soarelui. Am ales acest
dormitor pentru a micșora influența soarelui asupra creșterii temperaturii.

Tabelul 3.3. Evoluția temperaturilor etaj (dormitor 1) volum cameră 33m3
Nr.
Crt. Timp
(min.) Temperatură
0,2m (oC) Temperatură
1m (oC) Temperatură
2m (oC)
1 0 10,8 11,2 11,6
2 10 11,2 11,8 12,5
3 20 11,6 12,4 12,9
4 30 12,0 12,9 13,8
5 40 12,4 13,6 14,3
6 50 12,9 14,1 15,2

62
7 60 13,3 14,7 16,1
8 70 13,7 15,2 16,8
9 80 14,2 16,0 17,5
10 90 15,0 16,7 18,1
11 100 15,7 17,3 19,3
12 110 16,2 17,8 20,3
13 120 16,9 18,4 21,1

Analiza evoluției temperaturilor din cele 3 zone studiate scoate în evidență
diferența de creștere a temperaturii între zonele încălzite prin pardoseală și cele
încălzite cu calorifere. Această diferență este cu atât mai mare cu cât temperatura
este măsurată mai aproape de pardoseală, ceea ce demonstrează faptul că acest
tip de instalație de încălzire este mai eficient pentru creșterea confortului termic
resimțit de locatari. Mai mult, pentru situațiile în care locuința nu a fost încălzită
multă vreme și este nevoie de creșterea temperaturii, încălzirea în pardoseală este
cel mai eficient sistem, crescând rapid temperatura la nivelul podelei și asigurând
un confort termic maxim.
Pentru a scoate și mai bine în evidență cele prezentate, am realizat
graficele dependenței de temperatură pentru cele trei zone și pentru înălțimea la
care s -a efectuat măsurătoarea. În figura 3.16 este prezentat graficul creșterii
temperaturii în funcție de timp pentru înălțimea de 0,2m față de podea.

63

Figura 3.16. Creșterea temp eraturii în funcție de timp pentru distanța de 0,2m
față de podea

Așa cum se observă din figura 3.16, cea mai importantă creștere a
temperaturii de la 0,2m față de podea a fost înregistrată la parter, unde avem
încălzire în pardoseală. Acest fapt însemnă pentru locuitori un plus de confort, la
nivelul picioarelor senzația de căldură fiind evidentă. Dintre cele trei zone
analizate, volumul de aer cel mai mare a fost al parterului, dar și suprafața de
difuzare a căldurii a fost mai mare. Creșterea temperatu rii de la acest nivel redus
(0,2m) este normală, căldura fiind degajată chiar de pardoseală.
În figura 3.17 este prezentat graficul evoluției temperaturilor de la
înălțimea de 1m față de pardoseală pentru cele trei zone studiate: subsol, parter și
etaj.

64

Figura 3.17. Creșterea temperaturii în funcție de timp pentru distanța de 1m față
de podea

Creșterea temperaturii la înălțimea de 1m față de podea a fost favorizată
de prezența sistemului de încălzire în pardoseală (parter), după două ore de
funcționar e având cea mai mare temperatură. Totuși, valoarea de plecare a fost
mai mare decât în cazul subsolului cu aproximativ 2,5oC. În situații similare (etaj
și parter) temperatura la distanța de 1m față de podea a evoluat mai bine la parter
decât la etaj, ajun gând la o diferență de aproximativ 2,9oC. Valoarea mare
înseamnă și o diferență mare de confort termic resimțit de un locatar ce ar sta
așezat pe o canapea (la înalțimea aproximativă de 1m față de podea), cu un
avantaj mare pentru parter.
Aceste considere nte bazate pe confortul termic nu spun nimic despre
eficiența energetică, aproape la fel de importantă pentru studiul meu ca și
confortul termic. Senzația de cald oferită de încălzirea în pardoseală este

65
asigurată de o suprafață radiantă mare, întreaga pod ea. Pentru a o încălzi,
centrala termică trebuie să consume o cantitate mai mare de energie decât în
cazul caloriferelor. În figura 3.18 este prezentat graficul temperaturilor pentru
înălțimea de 2m.

Figura 3.18. Creșterea temperaturii în funcție de timp pentru distanța de 2m față
de podea

Din figura 3.18 se observă un ușor avantaj al sistemului de încălzire în
pardoseală, dar mult mai mic decât pentru distanța de măsură de 0,2m sau 1m.
Acest fapt era de așteptat, știind că și caloriferele distribuie fo arte bine căldura
pe înălțime iar etajul are camere cu volum foarte mic de aer. Un alt fapt
observabil este acela al creșterii aproape liniare a temperaturii la acest nivel
(2m). Din momentul pornirii sursei de căldură (centrala) indiferent de
modalitatea de transfer a căldurii, temperatura la înălțimea de 2m crește constant.
Transferul de căldură către aerul din încăperi depinde de temperatura agentului

66
termic, de diferența de căldură dintre agent și aerul din încăpere și de suprafața
dispozitivului de tra nsfer (calorifer, încălzire în pardoseală, panouri radiante,
etc).
Analizând graficele din figurile 3.16 -3.18, se observă faptul că din punct
de vedere al confortului termic cea mai recomandabilă soluție este încălzirea în
pardoseală. Astfel, deși tempera tura medie din cameră poate fi de doar 21oC,
senzația de căldură pentru acest tip de sistem termic este echivalentă cu o cameră
cu temperatura medie mai mare, de 23 -24oC dar încălzită cu calorifere. Acest
fapt este explicabil prin distribuția mai bună a te mperaturilor pe verticală și prin
înălțimea medie la care ne aflăm când suntem într -o locuință. De remarcat este
faptul că într -o cameră cu termostatul setat la 22oC temperatura la picioare va fi
de doar 19oC pentru încălzire cu calorifere, în timp ce pentru încălzirea prin
pardoseală temperatura la picioare poate fi de 20 -21oC sau chiar mai mare.
Eficiența energetică a locuințelor este un factor important pentru orice
familie și trebuie coroborată mereu cu gradul de confort dorit. Din punct de
vedere al cantității de energie consumate pentru încălzirea aceleași locuințe dar
cu sisteme termice diferite, trebuie să precizez faptul că întotdeauna se va
consuma o cantitate identică de energie. Diferența esențială dintre sisteme va fi
dată, deci, de senzați a oferită locatarilor și de rapiditatea cu care se atinge
temperatura dorită. Aceste considerente pot fi subiective și sunt greu de
cuantificat într -o prezentare a sistemelor. Totuși, efectuând aceste măsurători în
funcție de timp și de înălțimea punctului măsurat, mi -am dat seama că senzația
de confort pe care o simt locatarii la parter, unde există încălzirea în pardoseală,
este mai puternică decât la etaj sau subsol.
Un alt element ce trebuie luat în calcul este dat de funcționarea normală a
centralei, în care aceasta pornește doar pentru a menține temperatura setată. Din
acest punct de vedere, tot încălzirea în pardoseală va fi preferată, aceasta

67
menținând temperaturi plăcute la nivelul podelei chiar și când centrala nu
funcționează. Inerția termică mar e a pardoselei este suficientă pentru ca în
preajma acesteia să existe temperaturi peste 17 -18oC înainte de pornirea centralei
și creșterea acestora la peste 21oC.
Studiul pe care l -am efectuat în locuința din Bascov mi -a permis estimarea
gradului de confo rt termic oferit de sistemele de încălzire a locuințelor existente
la ora actuală și care utilizează o centrală termică. Măsurătorile experimentale s –
au desfășurat în condiții foarte bune, locuința aflându -se în construcție și nefiind
locuită. Mai mult, te mperaturile de afară au fost mici, permițându -mi o plajă
largă de temperaturi măsurate. Folosirea oricârui sistem de încălzire trebuie
dublată de utilizarea celor mai bune materiale termoizolatoare, a geamurilor cu
mai multe foi de sticlă și a ușilor de ga raj termoizolante.

68
Concluzii

Locuința reprezintă spațiul în care ne petrecem cea mai mare parte a
timpului liber. Asigurarea tuturor elementelor de confort, siguranță și recreere
dintr -o locuință sunt prioritățile tuturor proprietarilor și dezvoltatorilor
imobiliari. În România au început să se construiască locuințe din ce în ce mai
bine reprezentate la capitolul confort, mai ales în ultimii 15 -20 ani, când
sistemele și instalațiile noi au ajuns în țară.
Confortul termic este una dintre cond ițiile elementare pe care o locuință
trebuie să le ofere. Instalațiile de generare și transport ale energiei termice au
evoluat rapid, atât din punct de vedere al micșorării dimensiunilor dar și din
punct de vedere al eficienței energetice. Dacă la toate a cestea se adaugă și
termoizolarea corespunzătoare a locuinței, confortul termic este asigurat cu un
consum minim de energie.
În proiectul meu de diplomă am prezentat un studiu pe care l -am efectuat
într-o locuință aflată în construcție în zona Bascov, în a propierea orașului Pitești.
Prezența mai multor tipuri de sisteme de încălzire mi -a permis măsurarea
temperaturilor la diferite înălțimi față de podea și estimarea confortului termic
asigurat. Achiziția și prelucrarea datelor experimentale a condus la urmă toarele
concluzii:
– Centralele termice folosite la ora actuală au mici dimensiuni dar puteri
termice mari cu randament ridicat de transfer a energiei;
– Creșterea eficienței sistemului termic al unei locuințe depinde de
folosirea unor instalații suplimentare eficiente și bine calibrate (boiler
de mari dimensiuni cu schimbătoare de căldură eficiente);

69
– Indiferent de tipul instalației de încălzire utilizate, cantitatea de energie
termică ce se consumă depinde doar de dimensiunea locuinței și de
izolarea termică a acesteia;
– Utilizarea sistemului de încălzire în pardoseală asigură cel mai ridicat
grad de confort termic, mai ales din punct de vedere al temperaturilor
asigurate în apropierea podelei;
– Încălzirea spațiilor aflate la subsol necesită mai multă energie dec ât a
celor aflate la parter sau etajul întâi, mai ales dacă izolarea termică este
redusă sau lipsește;
– Timpul de ridicare a temperaturii depinde de poziția camerei (subsol,
etaj sau parter) de volumul acesteia și de tipul sistemului de încălzire,
fiind mai mic pentru camerele ce utilizează încălzirea în pardoseală;
– În toate zonele studiate temperatura la nivelul podelei (0,2m) a fost mai
mică de cât la înălțimi mai mari (1m sau 2m);
– Cele mai mari temperaturi au fost atinse la parter, în zona de încălzire
în pardoseală;
– Creșterea temperaturilor a fost influențată foarte puțin de condițiile
meteorologice din exteriorul clădirii, măsurătorile efectuându -se în
perioadă rece;
– Cu ajutorul sistemului de încălzire în pardoseală se asigură un confort
termic ridicat ș i se pot obține cel mai rapid creșteri ale temperaturii
aerului;
– Energia termică consumată a fost mult mai mare pentru utilizarea
sistemului din pardoseală, dar și volumul de aer încălzit a fost de
aproximativ 3 ori mai mare decât în zona subsolului și a e tajului;
– Utilizarea unui sistem eficient energetic, a unei bune izolări termice a
locuinței și a încălzirii în pardoseală poate conduce la un maxim al

70
confortului termic resimțit de locatari chiar și la temperaturi medii mai
mici decât pentru alte sisteme.

71
Bibliografie

1. E. Culea, I. Coroiu, T. Ristoiu, 1998, Introducere în fizica corpului solid ,
Edit. Infotrade, Cluj -Napoca, 200 p.
2. I. Coroiu si E.Culea, 1999, Fizica , vol.I, Editura UTPres Cluj -Napoca, 230
pagini.
3. S. Anghel, 2015, ermodinamică, note de curs, Universitatea din Pitești,
Facultatea de Științe, Educație Fizică și Informatică, Ingineria Mediului.
4. Chiriac F., Mihaila C., Cartas V., Ana -Maria Bianchi, 1988 ,
Termotehnica , Editura I.C.B., București.
5. Calota Sorin, 2003, Contribuții la evoluția termodinamică a incendiului
într-o incintă, București.
6. A. Badea, 2005 , Bazele transferului de căldură și masă , Editura
Academiei Române, București.
7. Cenușă Victor Eduard, 2017, Producerea energiei electrice și termice ,
Universitatea Politehnică București, Seria Cursuri Universitare, București.
8. Kogălniceanu, A., 1986, Bazele tehnice și economice ale hidroenergeticii ,
Editura Tehnică, București.
9. Survey of Energy Resources 2001, 19th Edition, World Energy Council
10. Bazil Popa, 1977, Termotehnica si masini termi ce, Editura Didactica si
pedagogica, București .
11. http://www.plusconfort.ro
12. https://www.termoelectrica.md/ro_RO/category/servicii/?print=print –
search
13. http://www.enetsa.ro/index.php/content/cu -ce-venim -la-voi-acasa
14. http://www.tetkron.ro/sacet.pdf
15. http://www.termocaminicarinci.it/schema_termocucina_senza_forno.html

72
16. https://www.engie.ro/wp -content/uploads/2016/10/alegere -centrala –
ENGIE.pdf
17. http://www.calor.ro/centrale -in-condensatie/centrale -in-condensatie –
victrix -zeus-superior
18. http://www.calorserv.r o/articole/panouri -solare/tehnica -solara -instalarea –
sistemului -solar -realizarea -instalatiei
19. http://www.1panourisolare.ro/panou -solar -termic -complex -cu-aport -la-
incalzire -300-litri
20. SC Forum Proiect Invest SRL, 2012, Documentație tehnică locuință
unifamiliar ă.