Dimensionarea radiatoarelor pt centrale cu condensare

Sau, mai corect spus, alegerea temperaturilor de tur/retur la care sa dimensionam radiatoarele in cazul unei centrale termice cu condensare, astfel incat, in functie de temperatura exterioara, aceasta sa lucreze cat mai aproape de randamentul ei maxim.

Centralele termice cu condensare reprezinta virful de tehnologie din acest domeniu, putand fi cu 10-15% mai eficiente decit cele clasice (unii zic ca asigura economii intre 20 si 40% fata de cele clasice), iar pretul lor reflecta acest lucru. Desi, in ultimii ani, diferenta de pret fata de o centrala clasica, care nu beneficiaza de tehnologia condensarii, nu mai este prohibitiva. Astfel, centralele cu condensare nu mai sint privite ca un lux intangibil, sau ca un moft putin inteles, ci ca o solutie viabila si ecologica pt reducerea consumului de energie si ca o investitie posibil de amortizat intr-un interval de timp mai mic decit durata lor de viata. Si nu este foarte departe ziua cand TOATE centralele pe gaz de pe piata vor fi obligatoriu cu condensare.

Randamentul cazanelor cu condensare ajunge sa fie supraunitar (mai mare de 100%), deoarece raportarea se face, conform normelor, la PCI = Puterea Calorifica Inferioara a gazelor (ardere fara condensarea vaporilor). Insa o centrala cu condensare reuseste sa "stoarca" maximun de energie din arderea unei unitati de gaz prin recuperarea caldurii latente continute de vaporii de apa din gazele de ardere, prin racirea acestora, intr-un schimbator de caldura, cu ajutorul apei mai reci din returul centralei. Astfel se poate vorbi de PCS = Puterea Calorifica Superioara a gazelor (arderea lor urmata de condensarea vaporilor si recuperarea caldurii lor). Aportul suplimentar maxim posibil este de 11% pt gazul natural (6% pt combustibil lichid, 4% pt GPL), astfel ca centralele cu condensare se lauda cu randamente intre 105% si 109%, raportate la PCI. De asemenea, temperatura gazelor de ardere evacuate (caldura irosita!) nu mai este de 120-180*C, ca la o centrala termica standard, ci de numai 40-50*C.

Cu cit temperatura pe tur, respectiv pe retur cu care functioneaza o centrala cu condensare este mai mica, cu atat condenseaza o cantitate mai mare de vapori de apa si cu atat randamentul ei este mai bun. Prin arderea a 1 mc de gaz se formeaza ~1,6 kg de apa sub forma de vapori (in practica, se obtine ~1 litru de apa usor acida). Temperatura punctului de roua in cazul gazelor provenite din arderea gazului natural este de plus-minus 55*C. Daca temperatura gazelor de ardere nu va scadea sub aceasta valoare, atunci NU va avea loc fenomenul condensarii vaporilor de apa din aceste gaze. Centrala va functiona ca si una clasica. Dar chiar si asa, randamentul ei va fi cu cateva procente mai mare decat la una clasica, insa sub 100%, departe de potentialul (si costul) ei. Deci temperatura apei din returul centralei, cu care se raceste amestecul de gaze de ardere, va trebui sa fie sub 55*C, pt a INCEPE macar condensarea. Iar aceasta condensare nu este de tipul on-off, sau nimic-complet, adica nu se petrece ba deloc, ba integral. Este un proces care de cele mai multe ori are loc partial, mai mult sau mai putin, in functie de temperatura apei pe retur (vezi graficul de mai jos).

Pe situl Calore.ro am gasit un articol bun si interesant despre centralele cu condensare si dimensionarea radiatoarelor pt acestea. De acolo am preluat si urmatorul grafic interesant, care prezinta randamentul centralei in functie de temperatura ei de retur. Din acest grafic se vede ca, de fapt, la temperatura de 50*C pe retur, condensarea este abia o treime din maxim, iar randamentul centralei este sub 100%.

Dupa cum stiti, cu ajutorul programului Radia3 putem afla pierderile de caldura individuale pt 12 camere, precum si dimensiunile potrivite ale radiatoarelor pt fiecare dintre aceste camere, pt orice temperaturi de Tur/Retur/Interior dorite. Odata introduse datele despre aceste temperaturi, despre locatie si camere, putem modifica oricare dintre aceste date (restul raminind neschimbate) pt a vedea cum influenteaza asta rezultatele.

Am decis sa fac cateva simulari, cu Radia3, pt a afla la ce temperaturi de tur/retur merita sa dimensionam radiatoarele pt o centrala cu condensare si, odata ales radiatorul, ce randamente vom avea la diferite temperaturi exterioare.
Ca exemplu, am ales 3 camere imaginare, al caror necesar termic (calculat pt zona Bucuresti, adica zona climatica II) este 1000, 1500 si 2031 W, cu aproximativ 33, 43 si 51 W/mc, respectiv 83, 107 si 127 W/mp (clic pe imaginile de mai jos pt a le vedea marite!):

Mai jos, am centralizat toate rezultatele, pe care as vrea sa le analizam in cele ce urmeaza (clic pe imagine pt marire!)

In jumatatea de sus a imaginii: la cele 3 camere, pastram constanta temperatura exterioara, si implicit necesarul termic al camerei (coloanele cu rosu) si observam cum creste dimensiunea necesara a radiatorului potrivit, pe masura ce scad temperaturile de tur/retur. La observatii, conform graficului de mai sus, am facut corelatia intre temperatura de retur si randamentul centralei. In coloanele "Diferenta" am notat cu cat este mai mare (valorile pozitive) sau mai mic (negative), ca si putere termica, radiatorul cu lungimea respectiva fata de necesarul termic calculate al camerei respective. Spre deosebire de propunerea celor de la calore.ro (radiatoare cu 10 cm mai mari, deci cu 8-16% mai mari decat cele pt 75/65/20*C), eu as propune dimensionarea radiatoarelor pt temperaturile de tur/retur de maxim 60/50*C, pt a avea un strop de condensare chiar si la -15*C temperatura exterioara. Urmariti mai departe de ce!

In jumatatea de jos a imaginii: pt fiecare temperatura de tur/retur ca mai sus, am cautat temperatura exterioara pt care putem pastra constanta lungimea initiala a radiatoarelor (dimensionate pt 75/65/20*C). Evident, modificand temperatura exterioara, se va modifica si necesarul termic al camerei. Dupa cum vedeti, un randament apropiat de maxim, pe care ni-l dorim, il putem obtine cu radiatoarele respective (repet, dimensionate pt 75/65/20*C) doar cand afara temperatura este mai mare de 10*C. Adica in noiembrie si martie, plus vreo cateva zile peste iarna. Ce sa mai zicem noi, cei din zona climatica IV (sau V)? La noi, medii de +10*C se ating in septembrie si aprilie. Doar atunci sa avem randament apropiat de maxim? Cam putin...

Pt zona climatica II (Bucuresti etc), degeaba dimensionam radiatoarele la 75/65*C, sau marite cu 10%, sau ne amagim ca putem pastra radiatoarele vechi care au fost ok cu centrala veche clasica, daca abia pe la -8*C afara incepe condensarea, daca abia pe la -3*C afara ajungem la 1/3 condensare (cu randament inca sub 100%), si daca abia de pe la 1-2*C cu plus afara atingem jumatate din maximul condensarii si reusim sa trecem de 100% randament. Abia de pe la +7*C in sus atingem 3 sferturi din condensul potential, si avem un randament de minim 103%. Nici nu am mai afisat situatia pt 40/30*C, unde randamentul centralei este chiar maxim, pt ca radiatoarele ar fi de-a dreptul gigantice. Eu consider ca aceste temperaturi (40/30) se preteaza exclusiv incalzirii prin pardoseala. Ati inteles acum de unde vine contradictia (si frustrarea clientilor care au "muscat-o") dintre "centrala in condensatie poate merge si cu radiatoarele vechi, eventual supra-dimensionate cu 10%)" si "centrala in condensatie asigura economii intre 20 si 40% fata de una clasica"? Cand auzi "intre 20 si 40% economie" te gandesti cam asa: "in cazul meu, hai sa nu fie 40%, poate nici 35%, da' macar la un 30% economie tot ma astept". Ei bine, daca pierderile caldura ti-s prea mari si/sau radiatoarele ti-s prea mici pt temperaturile de tur/retur de care ai avea nevoie, atunci astepti degeaba aceasta economie promisa de marketingul lor...

Concluzia mea:
* dimensionarea radiatoarelor (atentie: la temperatura exterioara de calcul aferenta zonei climatice in care va aflati!) nu este o chestie stricta, de precizie, de tipul corect-gresit, sau bine-rau. Se poate face intr-o plaja larga de valori de tur/retur, intre 70/60 si 45/35*C, cu conditia sa stim si sa ne asumam randamentul centralei pt anumite temperaturi exterioare. Noi trebuie de fapt sa alegem, in functie de buget si spatiul destinat radiatoarelor, de la ce temperaturi exterioare in sus vrem sa avem randament maxim, si, de asemenea, sa ne asumam acea temperatura exterioara sub care nu vom mai avea condensare, deci randament minim. De aceea, este aproape obligatoriu ca o centrala cu condensare sa fie accesorizata cu o sonda externa de temperatura, in functie de citirile careia isi va alege singura anumite curbe de functionare, respectiv anumite temperaturi de tur/retur minime.
* dimensionarea radiatoarelor pt o centrala cu condensare NU merita facuta pt temperaturi de tur/retur mai mici de 55/45*C, asta insemnand un radiator ~dublu, ca lungime si putere, fata de 75/65*C)!...
* ...dar nici la temperaturi DE RETUR mai mari de 50*C (65/50 sau 60/50*C) pt zonele climatice I si II sau 55*C (70/55 sau 65/55*C) pt zonele climatice III-IV-V, deoarece am avea un randament al centralei peste 100% doar pt o treime, maxim jumatate din durata sezonului de incalzire, si randament de peste 103% doar 2-3 saptamani pe an, toamna si primavara. Mult prea putin, as zice eu!

O noua zona climatica a Romaniei: a V-a

Se pare ca la Miercurea Ciuc este mai frig decit prevedea legea ;)

In urma unor studii specifice, Institutul INCERC Bucuresti a constatat ca temperaturile negative de iarna din Miercurea Ciuc sint mai mici decit cele -21 de grade C ale temperaturii exterioare de calcul aferente zonei climatice IV, careia ii apartine acum acea zona geografica. In consecinta, "se considera necesara" introducerea unei noi zone climatice de iarna, si anume zona climatica V.

Aceasta zona climatica V de iarna se va afla in interiorul zonei IV din actuala zonare climatica a Romaniei, fiind marginita la nord de Toplita, la sud de Sfintu Gheorghe, la vest de Odorheiul Secuiesc si la est de Covasna. Zona climatica V va fi caracterizata de o temperatura exterioara conventionala de calcul de -25 grade C.

Am facut modificarile necesare in fisierele Radia3-KDF si ~CalculTermic~, astfel incit aceasta a V-a zona climatica a Romaniei sa poata fi selectata, iar calculele de necesar termic sa se poata face tinind cont si de temperatura exterioara conventionala de calcul de -25 grade C.

Aveti mai jos si noua Harta cu zonarea climatica a Romaniei, in care se poate vedea si noua zona climatica V:

Harta cu zonarea climatica de iarna a Romaniei 2014


Later Edit: in 2016, harta a devenit oficiala, insa temperatura zonei V este -24*C, nu -25*C. Vezi comentariile si linkurile de mai jos.

Despre respiratia peretilor

Salut, Iulia.
Atit de aprig, si de abrupt, si de provocator, a fost comentariul tau, incit am decis sa-ti raspund punctual, pe indelete. Si pt ca apreciez faptul ca ma critici NE-anonim (apropo, frumoase poze, excursionisto!), m-am hotarit sa-ti dedic un intreg articol pe blog. Daca vrei, ia-o ca pe un cadou de 8 martie, de Ziua Femeii, din partea mea. La Multi Ani tie, precum si tuturor doamnelor si domnisoarelor din vietile noastre, ale barbatilor, cele care ne criticati constructiv si ne ajutati sa fim mai buni!

Redau mai jos comentariul Iuliei, pt cei care, in viitor, vor accesa aceasta postare direct, fara a mai trece prin comentariile postarii "Izolatie exterioara polistiren 3-5 cm: o gluma ?", spre care ofer acest link, pt orice eventualitate.

"Da, am citit ce ati scris, inainte de a da retete pe net oamenilor, ar trebui sa va documentati serios. Nu este de gluma cu lucrurile acestea. Unii oameni studiaza de ce si cum se face, iar altii emit pareri nedocumentate pe net. Ar trebui sa vorbiti si de permeabilitatea la vapori a polistirenului si a altor materiale. Polistirenul nu e compatibil cu caramida, de pilda, pentru ca el are o permeabilitate mai mica la vapori decat caramida..astfel, peretele nu va putea respira dinspre interior spre exterior, mai pui si un finisaj exterior impermeabil si aia e. In concluzie, apare condensul de multe ori ( in combinatie si cu geamurile termoizolante, nu mai zic de raul acre se face cladirilor vechi, prin placarea cu polistiren. Vata e o solutie mult mai buna pt caramida. Nu trebuie tinut cont numai de indicii termici dar si de permeabilitatea la vapori a materialelor si a sistemelor de termoizolare alcatuite."

Si acum, raspunsul meu la comentariul Iuliei, evident insotit de alte intrebari, la care o invit sa-mi raspunda, daca va vrea, tot printr-un comentariu la acest articol (multumesc anticipat!)

1. Care sunt retetele si parerile alea nedocumentate care te-au deranjat atat de tare?
2. De ce crezi ca parerile mele (sau ale altora), care nu coincid cu ale tale, se datoreaza obligatoriu unei documentari... neserioase?
3. Ai citit si alte articole de pe blog, sau doar pe asta? Ai vazut cind a fost scris? La 11 aug. 2007! La inceput(uri)...!!!
4. Ai incercat programul/fisierul Radia3? Ti se pare o gluma?
5. Zici: "Nu trebuie tinut cont numai de indicii termici dar si de permeabilitatea la vapori a materialelor si a sistemelor de termoizolare alcatuite". Intru totul de acord. Dar eu mai intreb: oare de pret trebuie tinut cont? Tare sint curios daca ai avut vreodata tangenta cu domeniul vanzarilor, si daca ai patit vreodata sa te "spargi" in explicatii si recomandari savante catre vreun client, pt ca in cele din urma sa cumpere din alta parte marfa mai ieftina si evident de o calitate mai proasta.
6. Polistirenul este cel mai ieftin izolator termic. Normal ca se foloseste cel mai des! Atit la noi, cit si in toata Europa. Si asta de ani de zile, la fel ca si acum! Atita doar ca, avind in vedere nivelul de trai al celor din vest, procentul celor care isi permit sa izoleze la exterior cu vata minerala bazaltica este (mult) mai mare decit la noi...
7. Vata minerala bazaltica are 3 mari avantaje fata de polistiren: rezistenta in timp (durata de viata, unii zic 50 de ani, altii nelimitat), incombustibilitatea (nu arde si nu intretine arderea; clasa de protectie la foc A1) si respirabilitatea = permisivitatea la vaporii de apa. Dar tu te intrebi de ce mai folosim polistirenul? Prin analogie, toata lumea stie ca un Mercedes are (cel putin) 3 mari avantaje fata de Dacia. Oare de ce vedem pe strazi mai multe Dacii decit Mercedesuri? Oare de ce se vind Daciile inclusiv in Germania, patria Mercedesurilor? Indraznesc sa raspund: pt ca, desi au unele lipsuri, acestea fac ceea ce promit sa faca, la un pret acceptabil: sa te duca de colo pina colo, in conditii decente. Asa si cu polistirenul: dezavantajele lui se stiu, si le asuma fiecare cumparator, si se pot compensa, iar el iti ofera o izolatie termica buna, la cel mai mic pret.
8. Vata minerala bazaltica pt fatade tencuite (de densitate mare) este de aproximativ 2,5 ori mai scumpa (acum in RO) decit polistirenul expandat EPS80 (recomandat pt termoizolare exterioara de catre toti marii producatori din domeniu, gen Austrotherm, Caparol, Adeplast etc), la ACEEASI grosime. Concret, aproximativ 50 lei/mp la vata, fata de sub 20 lei/mp la EPS80, ambele la grosimea de 10 cm! In conditiile in care izoleaza termic cam la fel, se pun in opera cam la fel, iar accesoriile costa cam la fel (poate un pic mai scumpe pt vata!). Iar intre vata de 5 cm si polistiren de 10 cm grosime, eu prefer si recomand polistirenul de 10 cm.
9. Dintre toate cladirile din Romania izolate la exterior cu polistiren, majoritatea nu au nici un fel de probleme ulterioare (ele sau locatarii lor). Cum iti explici acest lucru? Asta indiferent din ce este alcatuit zidul exterior. Da, este clar ca exista si probleme, ca peste tot! Dintre cele care au probleme (gen igrasie, mucegai, aer inchis, etc), o buna parte datoreaza acest lucru punerii defectuoase in opera a termosistemului (greseli de montaj, punti termice, materiale nerecomandate pt astfel de lucrari etc). Iar o alta buna parte dintre cei cu probleme NU si-au / NU li s-a dimensionat corect grosimea stratului izolator. De ex: strat izolator prea subtire tinind cont de alcatuirea peretilor exteriori, care se poate traduce prin faptul ca temperatura suprafetei interioare a peretilor exteriori este (prea) mica comparativ cu gradul de saturare cu vapori de apa a aerului interior => umiditate excesiva => condens => mucegai. Pe scurt, marea majoritate a celor care au probleme in urma izolarii termice exterioare cu polistiren, fac sau au facut greseli mai mult sau mai putin grave in ceea ce priveste dimesionarea, punerea in opera sau comportarea corecta vizavi de termosistemul aplicat (+ ferestre termopan etanse).
10. Aerisirea incaperilor locuite este foarte importanta, chiar si la cladirile neizolate, pt aport de aer proaspat si eliminarea umezelii. Ideal ar fi sa se faca mecanizat, cu recuperare de caldura. Insa orice schimb de aer / vapori de apa cu exteriorul inseamna de fapt pierderi de energie. Ori noi tocmai asta incercam sa impiedicam / minimizam prin termoizolarea cladirilor. NU SUNT de acord nici cu extrema cealalta, si anume recomandarea de a aerisi casa de 2 ori pe zi, cu geamurile larg deschise, cite o jumatate de ora. Este mult prea mult, mai ales daca este foarte frig afara. Pt o camera de locuit de dimensiuni medii, de 4/4 m, cu o fereastra aproape indiferent cat de mica/mare, deschiderea ei timp de 3 minute, cand afara sint cel mult 0*C, duce la inlocuirea intregului volum de aer al camerei cu un aer nou, curat, din afara. Este suficient!!!
11. Zici ca: "Polistirenul nu e compatibil cu caramida, de pilda, pentru ca el are o permeabilitate mai mica la vapori decat caramida". Asa, si ?!?! E mai compatibil cu BCA-ul? Sau cu betonul? Nici vorba! Si totusi, o multime de cladiri din caramida, mai veche sau mai noua, din toata Europa, au fost termoizolate cu polistiren expandat, si sunt bine-mersi. La fel, cladiri din BCA, sau din beton... Eu cred ca e la fel de important si cum faci, nu doar ce si unde faci.
12. Daca in urma experientei si cunostintelor mele indraznesc sa emit pareri sau sa dau sfaturi, nu inseamna ca oblig pe cineva sa fie de acord cu ele sau sa le urmeze.
13. Dupa parerea mea, chestia asta cu "respiratia peretilor" seamana cu alta manie moderna, si anume cea legata de "produse naturale, fara E-uri". E pe buzele tuturor, toti se preocupa de asta, toti cauta si doresc asta. Ca raspuns, toti producatorii (indiferent ce produc) pun pe ambalaj cuvintul "natural" sau "ecologic", intr-un context sau altul, ca sa dea bine. Atata doar ca produse 100% naturale nu prea exista, sunt greu de gasit si evident ca pretul lor este mult mai mare. Un sfert adevar, trei sferturi marketing! Nu e nimic rau in a incerca sa maninci natural; e rau doar atunci cind faci o manie din asta. Am auzit intr-un magazin o cucoana zicand vanzatoarei: "As dori un suc, dar sa fie natural. Dati-mi va rog un Cappy de portocale". Ce sa mai zic? Sigur avea acasa pereti care respira...
14. Reproduc un comentariu la un articol de pe spatiulconstruit.ro, care dezbatea acelasi subiect, al permisivitatii la vapori a cladirilor: "Circulatia aerului prin materiale de constructii, duce inevitabil la PIERDERE de ENERGIE; de aceea se izoleaza constructiile la exterior si mai nou si la interior, pentru ca acest transfer de aer care contine si vapori de apa sa fie cat mai redus. Chiar daca izolam UNIFORM si fara punti termice o casa cu peste 40-50 cm grosime de EPS, tot va fi o mica pierdere de energie, insa posibilitatea formarii condensului este exclusa. Grosimea cea mai mare pe care am realizat-o a termoizolatiei unei constructii, a fost la o cladire de birouri , unde la pereti am utilizat 40 cm de EPS , iar la Pod am montat 65 cm. Pe parcursul a 4 ani de exploatare a cladirii, nu am vazut urme de condens, iar consumul de energie total-incalzire si ventilatie cu recuperare de caldura, nu a depasit 1200- 1500 lei /luna. Suprafata constructiei este de 2.400 mp. Sistemul de ventilare functioneaza zilnic la capacitati de 2400-2700 mc aer/h; vara si iarna, aerul este racit-incalzit cu o PC, care utilizeaza agentul termic de la o adancime de 120m. Incalzirea prin pardoseala pe timpul iernii se executa cu o centrala pe gaz de capacitate 50 Kw. Pentru detalii referitoare la circulatia aerului si a vaporilor de apa prin materialele de constructii, rog vizionati pe You Tube polyoretan/celuloza si vata minerala. Polyoretanul poate fi inlocuit cu EPS . Am participat la cateva Conferinte internationale organizate de Institutul de case Passive din Germania (in perioada 2003-2009) si nu am auzit la nici o prezentare ca ,,PERETII RESPIRA,, !. Cu stima Marin"
15. Probabil ca disputa asta, referitoare la necesitatea respiratiei peretilor, nu se va stinge prea curind. Este alimentata de mult marketing si de multe interese. Ambele tabere au multi fani, fiecare cu cunostintele lui si cu experienta lui personala. Este aproape la fel ca disputa BCA - caramida. Eu prefer o abordare mai putin transanta: orice material de constructie prezinta avantaje si dezavantaje. Daca avantajele sint certe si suficient de mari, iar pretul nu este prohibitiv, merita folosit. Iar dezavantajele folosirii lui ni le asumam si incercam sa le minimizam efectele.