| INSTALATII Pentru Productii de Beton Celular Usor - BCU Tip BCA | ||
|---|---|---|
                   
Tehnologia de producere a BCU este protejata in Romania prin BREVETUL DE INVENTIE Nr. 118746 B/30.10.2003, proprietatea SC "FOTON 2000 SELF" SRL BUCURESTI si care are ca obiect “ Procedeul de obtinere a betoanelor celulare usoare, fara autoclavizare ( BCU – BCfA ) “...... .....................[ detalii ]
|
 |
|
|
|
||
1. IntroducereFOTON 2000 SELF a realizat un sistem de achizitie specializat pentru temperaturi - umiditate si un software care permite vizualizarea si analiza datelor pentru deteminarea calitatii cladirilor cu aplicatie pentru peretii realizati din BCU (Beton Celular Usor).
Proiectul a fost finantat
partial prin programul AMTRANS coordonat de SC IPA SA-SC SIAT SA
si Ministerul Educatiei si Cercetarii.
Tema “PROCEDURI SI ECHIPAMENT EFICIENT DE EVALUARE TEHNICA A
CONFORTULUI TERMIC SI FONIC AL TEHNOLOGIEI BCU UTILIZATE IN CONSTRUCŢII”
a inceput la sfarsitul anului 2004 si a fost realizata cu sprijinul
institutului de cercetari ICPE SA (coordonator), facultatea
UTC Bucuresti si FORENERG srl. Monitorizarea termica a fost continua pentru a
se observa comportarea BCU-ului in conditii climatice diferite. Echipamentul este util si in determinarea calitatii materialelor de constructii si depistarea cauzelor care produc disconfortul in incaperi (umezeala, igrasie, mucegai). Peretii monitorizati au o izolatie cu polistiren extrudat (fig. 2.3) sau expandat (fig. 2.5). Pentru comparatie fata de BCU s-au realizat masuratori si pe pereti usori din OSB (fig. 2.9 ), RIGIPS (fig. 2.6) sau pe structura de beton armat izolata termic (fig. 2.7). Echipamentul are o configuratie minimala (8 intrari de termocuplu, fig. 2.12) si permite realizarea testelor termice printr-un software specializat. Extinderea senzorilor (temperatura, umiditate) se face prin adaugarea de module (fig. 2.1, fig. 2.4, fig. 2.11, fig. 2.14, configuratie cu 24 termocuple, sonda de temperatura – umiditate si statie meteo). In momentul instalarii se alege zona de monitorizat si pozitia senzorilor (perechi exterior – interior, fig 2.2, fig. 2.8, fig. 2.10). Raportul temperatura umiditate este indicele de confort termic care trebuie sa nu depaseasca 80 unitati. Calitatea peretilor se determina din diferentele de temperatura exterioara–interioara. Analiza datelor necesita cunoasterea structurii peretelui (tencuiala, tip termoizolatie, densitate BCU, vata termoizolanta, rigips, grosimea ansamblului). Verificarea echipamentului s-a facut prin comparatie intr-un laborator atestat. Erorile au fost de maxim +/- 1 grd. Senzorii au fost achizitionati de la o firma care este atestata ISO 9001.
Echipamentul realizat
perminte alegerea solutiilor optime pentru reducerea consumurilor energetice
cauzate de asigurarea unui climat optim in incaperile de locuit, birouri sau
spatii de productie. Concluziile masuratorilor sunt utile proiectantilor,
producatorilor de materiale si beneficiarilor care pot sa aleaga solutia
optima calitate- pret. Firma FOTON 2000 este producatoarea generatorului de
spuma necesara realizarii BCU -ului si este beneficiara rezultatelor testelor
efectuate. S-au realizat mai multe tipuri de caramizi de zidarie cu polistiren
expandat inglobat in structura si s-au turnat pereti direct in cofraj realizat
din polistiren. Retetele de fabricatie a BCU-ului au fost imbunatatite in urma
testelor realizate (fig 3.2). In prima etapa a proiectului s-a utilizat o camera cu termoviziune. Aceasta nu poate da o informatie concludenta intr-o monitorizare pe o perioada mare de timp dar poate localiza defectele de termoizolatie.
2. Echipament de evaluare a confortului termicEchipamentul de evaluare a confortului termic achizitioneaza date de la senzori (temperatura, umiditate, conditii atmosferice), le memoreaza si analizeaza pentru a determina daca imbunatatirile aduse unei constructii au ca efect si sporirea confortului termic.
In figura
2.1 este prezentata o configuratie a sistemului
folosita in cazul testelor efectuate pe o hala industriala a firmei FOTON (fig.
3.4). Statia meteo este independenta hardware. Fisierele generate de
programul de achizitie sunt analizate de un software special care extrage
informatia dorita (temperatura, umiditate, punctul de roua si presiunea
atmosferica) si le alatura datelor legate de regimul termic al peretelui BCU (fig
2.18 si 2.19). 2a. Reteaua de senzori utilizatiTrei exemple ilusreaza modul de amplasare a senzorilor de temperatura. Se folosesc termocuple tip K conectate la module specializate de achizitie ICP 7018 (fig. 2.1) sau adaptoare de termocuplu cu iesire in curent 4-20 mA conectate la modulul de achizitie ICP 7017 (fig. 2.12). Echipamentul Rotronic - Hygroflex masoara temperatura si umiditatea in aceeasi sonda si determina punctul de roua ceea ce ne permite sa analizam posibilitatea de a avea condens in perete. Un exemplu de amplasare a unei retele de senzori este in fig. 2.2. In figura se observa cum gruparea senzorilor determina 5 sectiuni transversale in perete:
1.
T4 -> T1
-> T12 ; De asemenea, grupurile de termocuple:
asigura masurarea gradientului de temperatura pe trei suprafete paralele: interioara, exterioara (sub polistiren) si la mijlocul peretelui. S-a considerat ca temperatura la exterior pe tencuiala -> izolatie -> zid BCU este uniforma (senzor T3).
Cazul urmator se refera la o
hala industriala a firmei FOTON. Peretii au diafragme de beton si BCU turnat
in cofraje DOKA (fig. 2.5).
Echipamentul de evaluare a
confortului termic a fost instalat intr-o configuratie minima la ICPE – Agigea
(fig. 2.9 , fig.
2.10). Opt termocuple de tip K au fost conectate la adaptoare de
temperatura cu iesire in curent 4 – 20 mA. Un modul ICP 7017 conectat la o
interfata seriala ICP7520 asigura achizitia datelor de catre un PC (
fig. 2.12). Aceasta structura se poate extinde
prin alte tipuri de senzori. O statie meteo preia temperatura si umiditatea
exterioara, temperatura si umiditatea interioara, calculeaza punctul de roua,
masoara viteza si directia vantului. Si in acest caz senzorii sunt acoperiti
cu polistiren extrudat (5 cm) care preseaza pastila termocuplului pe perete si
asigura o masurare corecta. Prezenta demisolului afecteaza temperatura
interioara deci ar trebui instalati senzori si pe podea.Umiditatea este
masurata de o statie meteo la interior si la exterior. 2b. Echipamemte de achizitie dateIn figura 2.1 se poate vedea structura sistemului de achizitie. Avem trei tipuri de senzori:
-
24 termocuple tip K; Modulele ICP 7018 (fig. 2.11, fig. 3.2) permit alegerea tipului de termocuplu si corectia temperaturii de referinta (CJC). Ele sunt conectate la o retea RS485 care permite extinderea sistemului. O carcasa metalica tip Rittal protejeaza modulele de praful din incapere. In cazul aplicatiei de la ICPE Agigea (fig. 2.9, 2.12) s-a inlocuit modulul ICP 7018 cu ICP 7017F si adaptoare de termocuplu tip ADTC2. Aceasta configuratie evita utilizarea unor termocuple lungi al caror pret este ridicat sau nu se pot folosi in cazul unei arii mari de monitorizat. Masurarea umiditatii din interiorul peretelui de BCU s-a realizat cu sonda HigroClip IC05 (fig 2.4, 2.6, 2.13). Ea cuprinde in aceeasi teaca si un senzor de temperatura. Interfata traductorului este realizata de firma ROTRONIC care este specializata in fabricatia echipamentelor de acest gen. HygroClip este un senzor de umiditate cu o precizie si stabilitate ridicate in timp. Domeniile de utilizare pot fi in monitorizarea unor procese (industriile farmaceutice si semiconductoare) , laboratore de test sau camere climatice. HygroClip IC05 se utilizeaza in aplicatii de monitorizare a temperaturii si umiditatii in materiale : caramida, beton, lemn. Programul de achizitie realizat (fig. 2.15) citeste valorile de la interfetele ICP si Rotronic. In acest scop se foloseste o interfata seriala si una USB a unui PC. Statia meteorologica este independenta. Ea are un software propriu si un PC separat cu o interfata seriala (fig. 2.14). Senzorii sunt grupati in 4 zone:
-
temperatura, umiditate si presiune exterioara;
Componentele hardware pot fi suplimentate cu noi senzori care sa permita
evaluarea confortului termic. De exemplu energia consumata de instalatia de
climatizare ar putea fi o marime care sa indice costurile energetice. Un
perete bine dimensionat reduce utilizarea climatizarii. 2c. Software de achizitie, vizualizare si analiza dateProgramul de achizitie din figura 2.15 asigura memorarea a 24 intrari de termocuple (modulele ICP 7018-1, 7018-2, 7018-3) si a trei marimi generate de echipamentul Rotronic (umiditate, temperatura si punctul de roua). Modulele ICP pot fi reconfigurate si permit corectia temperaturii CJC. Acest lucru s-a realizat prin masurarea temperaturii de 0 grade (gheata cu apa) si 100 grade (vapori de apa la fierbere). In general au aparut erori intre termocuple < 1 grad C.
Valorile masurate se
salveaza in fisiere tip "xls" cu durata de o ora si sunt precedate cu un
comentariu despre conditiile in care se realizeaza masuratorile: tip de
senzori, modificarea pozitiei unui termocuplu, montarea instalatiei de
climatizare etc.
Fiecare modul ( 7018-1, 7018-2,, 7018-3 si Rotronic) poate fi introdus sau
scos din achizitie printr-un fisier de configurare. In figurile 2.18, 2.19 avem reprezentate variatiile de temperatura, umiditate, punct de roua in aer si pe peretele de BCU. In figura 2.20 avem 308 ore vizualizate. Datele apartin termocuplelor si echipamentului Rotronic si arata efectul incalzirii incaperii si pierderile termice care pot apare dinspre interior spre exterior. Acoperisul (T23 -> T19) are un coeficient termic foarte bun deoarece la o incalzire interioara de 21 grade nu avem nici un efect pe exterior. Datele care provin de la echipamentul Rotronic sunt RH%, Temp/C si DW/C. Programul de vizualizare permite gruparea a 8 canale de date, alegerea numarului de fisiere pentru analiza si vizualizarea globala asemenea figurii 2.20 sau 4.6.
In exemplul urmator (fig.
2.21) se calculeaza Rt(C/W), Pt(W) si Q(Ws) pentru izolatia de polistiren
extrudat de pe peretele exterior cu o grosime de 2 cm, o suprafata de 1 mp
si λ = 0.0544 (W/(m*C)).
Pt =
fluxul termic Rt = d / (λ * S ) (grad C/ W); (2) Rt = rezistenta termica Q = Pt * t (J) ; (3)
Q =
caldura care trece prin perete in intervalul t delimitat de cursoarele c0 si
c1. Prelucrarea se face pentru perechi de termocuple care masoara temperaturile pe fetele opuse ale materialului (fig. 2.2).
In
figura 2.22 putem vedea evolutiile
temperaturilor in sectiunea transversala T4 -> T1 -> T12. Incalzirea incaperii
restabileste echilibrul termic normal. Aceasta comportare a peretelui este
cauzata de umiditatea accentuata. In aceasta situatie se analizeaza trei
senzori aflati pe aceeasi axa transversala. 2d. Erori de masura
Exista mai multe cauze
care determina erorile de masura: 3. Tehnologia BCU utilizata in constructiiBetonul Celular Usor (BCU) reprezinta un amestec intre un mortar alcatuit din nisip sort 0-3mm, ciment , apa si o substanta spumata sub presiune, dozajele fiind conforme cu o reteta de fabricatie. Urmatoarele date tehnice ne vor ajuta sa intelegem materialul pe care s-au facut testele.
Conform cu tabelul prezentat avem graficul coeficientului de conductivitate termica (fig. 3.1). Aceasta este dependent de umiditatea peretelui care se modifica pe parcursul unei zile. Pentru un perete exterior presiunea atmosferica si curentii de aer de la suprafata pot schimba λ. Variatiile temperaturii exterioare se amortizeaza in zid in functie de proprietatile lui termice. Este indicata o deplasare de faza de 10 – 12 ore intre maximul temperaturii exterioare si cea interioara. Acest lucru se realizeaza prin marirea grosimii zidului sau prin utilizarea polistirenului sau a vatei minerale. Caramida este un element termic de acumulare - eliberare a caldurii. Factorul de amortizare este raportul dintre temperaturile maxime exterioara si interioara. Impreuna cu deplasarea de faza caracterizeaza termic peretele exterior. Variatia coeficientului de conductivitate termica este prezentata in fig. 3.1.
In etapa I (01.11.2004) a
acestei teme s-au facut masuratori pe diverse caramizi din BCU cu densitati
diferite (fig. 3.2). Concluzia a fost ca o
densitate de 800 Kg/mc (λ = 0,15) este optima. Pentru comparatie o caramida
Phoroterm 38 are λ = 0,2. La densitati mai mici , 300 – 600 Kg/mc
proprietatile termice sunt mai bune dar este indicata utilizarea unor
materiale ca vata minerala sau polistirentul (λ = 0,025). 4. Analiza transferului termic prin peretii realizati din BCU
Coeficientul de
conductivitate termica determinat in laborator depinde de densitatea
materialului dar si de umiditatea lui. Aceasta nu este
In fig
2.21 si 2.22
este prezentat efectul izolarii cu polistiren si al incalzirii
incaperii . Configuratia sistemului este cea din
fig. 2.1 iar umiditatea din perete este mare asa cum a fost descrisa in
faza a III –a a acestui proiect. Efectul climatizarii
se poate observa in figura 4.1
In
figura
F1 = 5,7 ore; A1 = 27,15/14,41 =1,884 pentru fig. 4.2, cursori c0 si c2 Consideram acelasi perete dar in alta perioada a anului. F2 = 8,7 ore ; A1 = 18,54/7,15 = 2,593 pentru fig. 4.3, cursori c0 si c2 In acest caz camera era incalzita deci F si A nu se pot calcula corect.
Sa
reluam exemplul pe o alta structura (fig 2.8)
tot pe un perete de BCU.
F3 = 5,7 ore ; A3
= 35,25/33,35 = 1,057
pentru fig. 4.4, cursori c0 si c2 Amortizarea este mai buna dar deplasarea de faza se pastreaza. In cazul unui perete de OSB (configuratie fig. 2.9) avem: F4 = 3,7 ore ; A4 = 37,73/27,05 =1,395 pentru fig. 4.5, cursori c0 si c2 Factorul de amortizare este mic deoarece lipseste elementul (zidul) care sa acumuleze caldura provenita din exterior. Pentru o perioada de 7 zile avem reprezentarea din fig. 4.6. Se observa ca senzorul AT2 nu indica temperatura corect fiind in opozitie de faza cu AT0 sau AT1 deci avem un ADTC2 defect. De asemenea, in prima jumatate a intervalului variatiile maxim – minim sunt mai mici deoarece vremea a fost mai noroasa. F5 = 7 ore ; A5 = 32,67/29,53 = 1,1 pentru fig. 4.7 cursori c0 si c2 In acest caz (fig. 4.7) se observa modificarea regimului termic exterior. Diferentele de temperatura noapte – zi se maresc. Factorul de amortizare este mic si in acest caz. Un perete despartitor de Rigips (fig. 2.6 , fig. 4.8) a fost monitorizat in cadrul firmei FOTON. Izolatia termica este realizata cu vata minerala de 10 cm. F6 = 2,16 ore ; A6 = 24,34/22,54 = 1,08 pentru fig. 4.9 cursori c0 si c2 Se observa ca numai vata minerala are un efect termic.
Analiza umiditatii relative
s-a facut cu sonda HygroClip in aer (fig. 4.10).
Se observa variatii ale RH% cauzate de deschiderea usii incaperii. Concluzia
este ca este necesara o ventilatie a camerei deoarece umezeala din peretele
BCU este inca mare.Variatia umiditatii relative din zid
este reprezentata in fig.4.11.
Conditia de condens intre polistiren si perete nu se indeplineste curba DW/C
fiind sub graficul T1 (temperatura sub izolatia de polistiren,
fig. 2.8 , fig 4.12). In faza a III –a a proiectului am analizat posibilitatea de condens pe un alt perete (fig. 2.2). O proasta hidroizolatie la baza zidului la care s-a adaugat montarea unei scurgeri de apa in acea zona a facut ca umezeala sa patrunda in perete (fig. 4.13).
Un alt test care s-a realizat este cel din figura 2.7 reprezentat si
in fig. 2.8 . Se masoara temperatura pe
verticala in apropierea peretelui de beton. Diferente mai mari de 3 grade C
intre nivelul podelei (20 cm, T20) si T19 ( 1,4 m) creaza un disconfort termic.
In fig. 4.16 se observa ca nu se indeplineste
aceasta conditie. Variatia temperaturii pe peretii exteriori si interiori sunt prezentate in fig. 4.17 si 4.18. Se urmareste utilizarea unui numar minim de senzori in conditiile unei erori acceptabile. Se observa ca variatiile intre valorile de regim stationar sunt in limita erorilor de masura dar variatiile de temperatura se transmit diferit pe perete.
Raportul temperatura
umiditate indica nivelul confortului termic si nu trebuie sa depaseasca 80
unitati. Am calculat acest factor in trei momente de timp marcate de
cursoare pentru cazul din fig. 2.6,
fig.4.21 .
5. ConcluziiEchipamentul realizat permite evaluarea unui perete indiferent de materialul din care este facut. Amplasarea senzorilor este importanta si decide modul in care se va face analiza datelor. Aparatura utilizata este simpla si la un pret acceptabil. Software-ul realizat este flexibil si adaptabil cazurilor concrete in care structura senzorilor este complexa. Durata monitorizarii este de minim o saptamana. Structura peretelui realizat cu BCU trebuie sa cuprinda la exterior o izolatie termica cu polistiren gros de 5 cm si la interior o placare cu rigips. Daca este posibil este de preferat si utilizarea unei vate minerala intre BCU si rigips. O grosime a zidului de 30 cm este suficienta in structura descrisa. Lipsa rigipsului poate modifica umiditatea din perete in sens negativ. De asemenea el acopera imperfectiunile de zidarie, turnare sau eventualele fisuri, elimina necesitatea unei tencuieli finisate superior si mareste deplasarea de faza intre maximele temperaturilor exterior/interior. Fata de OSB rezistenta peretelui este mult mai buna in conditiile unui factor de amortizare al temperaturii mai bun. Zidul actioneaza ca un element de acumulare al temperaturii mari exterioare cu eliberarea in interior in perioada de noapte.
Situatiile descrise
reprezinta cazuri reale de studiu termic. Utilizarea unor materiale scumpe nu
garanteaza si cresterea confortului. O utilizare necorespunzatoare a lor are
ca efect nu numai o cheltuiala inutila dar si deteriorarea celor existente.
Utilizarea unei climatizari locale are avantaje dar in conditiile unor hale
industriale sunt necesare alte metode. Confortul termic trebuie sa fie un
criteriu inca din faza de proiectare. |
||
|
Copyright©FOTON 2000 SELF.All rights reserved |
||
|
|
||
