SNCSS 2012

A XI-A SESIUNE NAȚIONALĂ DE
COMUNICĂRI ȘTIINȚIFICE
STUDENȚEȘTI 2012

Cluj-Napoca, 9 – 11 mai 2012

Editori:
Prof.dr.ing. Cristina CÂMPIAN

Șef lucrări dr.ing. Sanda NAȘ

U.T.PRESS
CLUJ-NAPOCA, 2012
ISBN 978-973-662-727-9

CUPRINS

Tibád Gergely, Vaida Zoltán, Agregate pentru betoane ușoare-sticlă
31 Veber Robert, Vekov Imre expandată
Structuri armonice
Carţiş Sergiu, Chioran Ionela, Analiza a relatiei Timp - Bani in constructii
87 Jianu Denis

99 Tudor Iuga

Iulia Andone, Mihaela Ioana Case de lemn - Case care economisesc
47 Seliștean energie

111 Vlad Adrian CRISTEA AVANTAJELE CASEI PASIVE FATA DE
CASA OBISNUITA

Cofraje Termoizolante

82 Muresan Adina Ana

RECUPERATOR DE CALDURA CU TUBURI

Daniel BORDIANU si Bogdan TERMICE PENTRU VALORIFICAREA

21 NOROC ENERGIEI REZIDUALE DIN CLADIRI

Studiu de caz: Alimentarea cu energie
electrică a unei locuinţe unifamiliare P+M

6 Alexandra Ursanu1, Emil Baciu2 folosind exclusiv panouri solare fotovoltaice cu

Siliciu

Csongor BIRÓ[1], Lucia MACHETĂ DIN LEMN BALSA SUPUSĂ LA
CIMPOI[2], Szabolcs HADI[3], MIŞCĂRI SEISMICE

Anca JURCUŢ[4], György Utilizarea sistemului de urmarire si
KÁDÁR[5], Alpár KIS[6], localizare a vehiculelor pentru transport
Tamás KÖVECSI[7], Máté urban in muncipiul Cluj Napoca
60 PÉNTEK[8]

Festeu Nicoleta, Filimon
138 Camelia

Alexandra Maria BALEA, Lavinia Studiu privind situația circulației pasive în
zona Piața Mihai Viteazul din Cluj-Napoca
177 OROS POD NOU PESTE RÂUL MUREȘ, LA

123 Daian Georgiana Larisa PARTOȘ, ALBA

149 Ivascu Gelu Aspecte de analiza structurala pentru
macarale mobile Liebherr de inaltime mare

187 Szilveszter Szabolcs Lucrare de observaţie - Str. Mărginaşă

194 Urda Adrian-Ioan Locul Ales
133 Duma Cristina, Anitei Iulia Ecoducte

253 Mircea Terec-Alexandru Planseu din beton cu goluri de tip
Bubbledeck
BRAIC ANDREEA, MNERTAN
243 ALIN , BOT ALEXANDRA REABILITAREA TEATRULUI REGINA
MARIA

347 Serdenciuc Catalin, Pitaru Cosmin BAcCD

CERCETARI PRIVIND POSIBILITATILE

DE UTILIZARE A DESEURILOR DE

Anca NICOARA, Andreea LEMN IN INDUSTRIA MATERIALELOR

284 Roxanna NADASAN DE CONSTRUCTII

UTILIZAREA ALIAJELOR CU MEMORIA

Anca NICOARA, Andreea FORMEI ÎN DOMENIUL
293 Roxanna NADASAN CONSTRUCŢIILOR

Karina M. Sarffy, Edith I. Casa Pasivă
332 Sipos, Ioana A. Urcan

265 Munteanu Victoria, Muresan Lucia Condensul in cladiri

222 Crişan Bogdan, Creţu Gabriel Betonul Translucid
IZOLAREA CLADIRILOR CU AEROGEL
Bombonica Rodica NECHITA, STOCAREA ENERGIEI ÎN CLĂDIRI
230 Daniel Nicolae NASTE

Bianca Cristina CîMPEAN ;
299 Florina POP

276 Marta COSMA, Dan NEMES ICECRETE

213 Bokor Bogdan TEORII ALTERNATIVE PRIVIND
Tămaș Vlad, Vlasa Anca, PRABUSIREA TURNURILOR GEMENE,
WORLD TRADE CENTER 1 , 2 SI 7
204 Kerestely Hunor INFLUENȚA RIGIDITĂȚII ASUPRA
RĂSPUNSULUI SEISMIC

199 Alina TRIFAN, Diana DRAGONICI Materiale de constructii ecologice

Andrei PORCILĂ 1, Ilinca ROIB 2, UTILIZAREA SISTEMELOR DE
Karina SARFFY 3 , Florina TARA POZIŢIONARE GLOBALĂ ÎN RIDICĂRILE
325 4
TOPOGRAFICE

429 ing. Vlad Mihai " DETERMINAREA FORTEI DE
PRETENSIONARE A CABLURILOR UNUI
370 Alexandru I. Manea POD HOBANAT PRIN LIMITAREA
Mihaela Roxana MARIAN, Iulia DEPLASARILOR TABLIERULUI "

412 Alexandra MARTIN ACȚIUNEA SEISMICĂ ASUPRA HALELOR
PARTER DIN BETON PREFABRICAT

FENOMENUL DE ÎNGHEȚ DEZGHEȚ ÎN
COMPLEXUL RUTIER

381 Rus Gabriela Tramvaiul-un mod de transport ecologic

353 Alexandra Ioana Holmaghi Fatade ventilate din placi de fibrociment
398 Radu MIrcea Giurgiu
Tehnici si modalitati de amenajare a unei
Marchis Sergiu, Buciu Catalin, Sere-Parc (Pillow-dome)
498 Mararu Vlad
Model digital spatial al cladirilor din str.
Karina SARFFY , Ilinca ROIB, Observator nr. 72 -74 cu noi propuneri de
520 Andrei PORCILĂ amenajare
444 Hajnalka-Anita BAKI SISTEME MODERNE DE MĂSURARE
UTILIZATE ÎN LUCRĂRILE TOPOGRAFO-
462 Stefan Cioban, Claudia Vlad INGINEREŞTI. STUDIU DE CAZ.
COMUNICAREA ÎN INGINERIE –
LIMBAJUL GRAFIC INGINERESC
STUDIU ASUPRA REZOLVĂRII ÎN
PROIECŢIE COTATĂ A AMPRIZEI UNOR
PLATFORME ŞI DRUMURI DE ACCES

Maria Barta, Cătălin Buciu, ANALIZA INTERDEPENDENȚEI
451 Marina Deac COMPONENTELOR: TERITORILĂ,
SOCIO-ECONOMICĂ ȘI DEMOGRAFICĂ
Iulia HEREŞANU , Florin A LOCALITĂȚILOR CAREI, CÂMPIA
TURZII ȘI PETROŞANI

STUDIU COMPARATIV ASUPRA

LUCACIU , Maria-Antoaneta MANAGEMENTULUI URBAN AL
487 MIHAIU LOCALITĂȚILOR SIBIU, SEBEȘ, ȘTEI
CREŞTEREA EFICIENŢEI

MĂSURĂTORILOR TOPOGRAFICE

COMPLETE PRIN COMBINAREA

METODELOR CLASICE CU TEHNOLOGIA

Lucaciu Florin, Marginean Radu, GPS

508 Ignat Paul

Considerente privind integrarea informatiilor

grafice si alfanumerice intr-o aplicatie GIS.

Studiu de caz: intravilanul municipiului

546 Vasile Temle Campulung Moldovenesc
IMPORTANŢA UNUI ATLAS DE SEMNE
ZIFCEAC IAROSLAV, CONVENŢIONALE MODERN
569 NEGREAN HORATIU-DAN

535 Temerdek Arnold CALCULAREA VOLUMELOR FOLOSIND
APLICAȚII GIS

560 Temle Vasile Aspecte privind activitatile geodezice si
Tauth Pati Grigore Sergiu, cartografice habsburgice in Vechea
Craciun Simina, Tamas Ioana Romanie
Rolul preciziei lucrarilor topografice la
527 Victoria trasarea constructiilor ingineresti speciale
piscina olimpica acoperita
470 FEDER GEORGE
METODE UTILIZATE ÎN EVALUAREA
PROPRIETĂŢILOR IMOBILIARE. STUDIU

DE CAZ

STUDIU ASUPRA REZOLVĂRII ÎN
PROIECŢIE COTATĂ A AMPRIZEI UNOR
49 Stefana CIOBAN, Claudia VLAD PLATFORME ŞI DRUMURI DE ACCES

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

STUDIU DE CAZ: ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICĂ A UNEI LOCUINŢE
UNIFAMILIARE P+M FOLOSIND EXCLUSIV PANOURI SOLARE FOTOVOLTAICE

CU SILICIU
Alexandra Ursanu1, Emil Baciu2, conf. dr. ing. Traian Pleşca3

1Facultatea de Inginerie Electrică, Energetică şi Informatică Aplicată, Universitatea Tehnică
„Gh. Asachi” din Iaşi, [email protected]

2 Facultatea de Construcţii şi Instalaţii, Universitate Tehnică „Gh. Asachi” din Iaşi, [email protected]
3 Facultatea de Inginerie Electrică, Energetică şi Informatică Aplicată, Universitatea Tehnică
„Gh. Asachi” din Iaşi

ABSTRACT
In this project, our team aims at making a plan to implement a power supply system using only solar
energy system that will be applied on a P + M single-family dwelling, located in a mountain area. In the first
part of the methodology paper, we will present some fundamental concepts in understanding the use of solar
energy, then we will explain a simple general structure of a photovoltaic cell. Next, we will present the house
as a case study and then we will reverse to focus on how to choose the energy supply system based on the
most important parameters. We analyze the obtained results, both energetically and economically, and
finally, we will liste a number of conclusions on the impact of applying this type of system on quality of life
and environment.

6

Alexandra URSANU, Emil BACIU

1. INTRODUCERE
În acest proiect dorim să punem în evidenţă cele mai importante aspecte legate de conceperea,
realizarea şi implementarea unui sistem de panouri fotovoltaice destinate producerii energiei
electrice pentru utilizare casnică. Mai jos sunt rezumate principalele capitole ale studiului nostru.

2. METODOLOGIA CERCETĂRII
2.1. ENERGIA SOLARĂ. GENERALITĂŢI

Pentru a putea face referire la panourile fotovoltaice, trebuie cunoscute, în primul rând, o serie de
generalităţi privind energia solară în general, precum şi câteva particularităţi ale potenţialului de obţinere a
acesteia in România.

Aşadar, energia solară este energia emisă de Soare pe întreg domeniul radiaţiei sale
electromagnetice. Atmosfera terestră şi suprafaţa Pământului interacţionează cu radiaţia solară, producând o
serie de transformări ale acesteia, aşa cum se observă în figura următoare:

Pentru studiul radiaţiei solare, este important să fie definite câteva mărimi importante.
Astfel, constanta solară reprezinta fluxul de energie termică unitară primită de la Soare, măsurată în
straturile superioare ale atmosferei terestre, perpendicular pe direcţia razelor solare. Valoarea general
acceptată pentru constanta solară este de aproximativ 1350 W/m2, reprezentând o valoare medie anuală,
măsurată cu ajutorul sateliţilor de cercetare ştiinţifică.
Fluxul de energie radiantă solară, care ajunge la suprafaţa Pământului, este mai mic decât constanta
solară, deoarece în timp ce traversează atmosfera terestră cu o grosime de peste 50 km, intensitatea radiaţiei
solare este redusă treptat.
Mecanismele prin care se modifică intensitatea radiaţiei solare, la traversarea atmosferei, sunt
absorbţia şi difuzia.
În atmosferă este absorbită (reţinută, filtrată) aproape total radiaţia X şi o parte din radiaţia
ultravioletă . Radiaţia absorbită este în general transformată în căldură, iar radiaţia difuză astfel obţinută este
retrimisă în toate direcţiile în atmosferă.

7

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

În plus, faţă de cele două procese de modificare a intensităţii radiaţiei solare, o parte din aceasta este
reflectată de către atmosfera terestră, sau de unele componente ale sale (moleculele de aer şi anumite
categorii de nori).

Radiaţia globală ajunsă de la Soare, pe o suprafaţă orizontală la nivelul solului într-o zi senină,
reprezintă suma dintre radiaţia directă şi radiaţia difuză.

Radiaţia solară directă depinde de orientarea suprafeţei receptoare.
Radiaţia solară difuză poate fi considerată aceeaşi, indiferent de orientarea suprafeţei receptoare,
chiar dacă în realitate există mici diferenţe.
Este interesant de remarcat faptul că radiaţia solară difuză are o pondere mai mare în raport cu cea
directă, aşa cum este prezentat în diagrama următoare:

2.2. ENERGIA SOLARĂ ÎN EUROPA ŞI ROMÂNIA
Energia solară unitară primită de la Soare, măsurată la nivelul suprafeţei Pământului, perpendicular

pe direcţia razelor solare, pentru condiţiile în care cerul este perfect senin şi lipsit de poluare, în zonele
Europei de Vest, Europei Centrale şi Europei de Est, în jurul prânzului, poate asigura maxim 1000 W/mp.
Această valoare reprezintă suma dintre radiaţia directă şi cea difuză.

Densitatea radiaţiei solare variază în funcţie de direcţia razelor solare faţă de planul orizontal, dar şi
de unele situaţii atmosferice, aşa cum arată urmatorul grafic:

În România, potenţialul de utilizare a energiei solare este relativ important, aşa cum se observă în
harţile radiaţiei solare ale Europei, respectiv ale României.

8

Alexandra URSANU, Emil BACIU

Există zone în care fluxul energetic solar anual ajunge pănă la 1450…1600kWh/m2/an, în zona
Litoralului Mării Negre şi Dobrogea, ca şi în majoritatea zonelor sudice. În restul regiunilor ţării, fluxul
energetic solar anual depăşeşte 1250…1350kWh/m2/an, lucru reprezentat schematic în figura de mai jos:

Principalele componente ale radiaţiei solare care ajunge pe Pământ şi participaţia fiecărei
componente în radiaţia globală, din punct de vedere energetic, sunt:
- radiaţie ultravioletă 3%;
- radiaţie vizibilă 42%;
- radiaţie infraroşie 55%.

Fiecărei componente a radiaţiei îi corespunde câte un domeniu bine definit al lungimilor de undă:
- radiaţie ultravioletă 0,28 - 0,38 μm;
- radiaţie vizibilă 0,38 - 0,78 μm;
- radiaţie infraroşie 0,78 - 2,50 μm.

Contribuţia energetică a radiaţiei solare globale, în funcţie de lungimea de undă, între 0,3 si 2,5 μm,
pentru o suprafaţă perpendiculară pe acea radiaţie, este reprezentată calitativ astfel:

9

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Se observă că cea mai mare cantitate de energie solară se regăseşte în domeniul radiaţiei infraroşii şi
nu în domeniul radiaţiei vizibile, ceea ce sugerează ideea că această radiaţie poate fi captată eficient şi în
condiţiile în care cerul nu este perfect senin.

2.3. CAPTAREA RADIAŢIEI SOLARE
Transformarea sau conversia energiei solare în energie utilizabilă este realizată în captatori solari,
având funcţionarea bazată pe diverse principii constructive.
Indiferent de tipul captatorilor solari, pentru ca randamentul conversiei energiei solare în energie
electrică să fie ridicat, este important ca orientarea captatorilor spre Soare, să fie cât mai corectă.
Poziţia captatorilor solari este definită prin două unghiuri şi anume:
- unghiul de înclinare faţă de orizontală, notat cu α în figura de mai jos:

respectiv unghiul azimutului, reprezentând orientarea faţă de direcţia sudului, prezentat în figura următoare:

Într-un mod sintetic, influenţa combinată a celor doi parametri, care definesc orientarea captatorilor
solari asupra gradului de captare a energiei solare disponibile, se rezumă grafic astfel:

10

Alexandra URSANU, Emil BACIU

Diagrama a fost trasată pentru Germania, dar concluziile care se pot obţine cu ajutorul acesteia pot fi
extrapolate pentru majoritatea ţărilor din Europa, inclusiv pentru România.

Se observă că unghiul de înclinare optim, care permite captarea optimă a radiaţiei solare, este de cca.
15…55°, iar abaterea de la direcţia Sud, poate să se situeze între ±40° fără a fi afectată capacitatea de captare
a energiei solare. Pentru unghiuri de înclinare de 5…65°, radiaţia solară poate fi recuperată în proporţie de
90…95%. Valorile prea reduse ale unghiului de înclinare nu sunt recomandate deoarece favorizează
murdărirea suprafeţei captatorilor, ceea ce atrage după sine inrăutaţirea performanţelor optice ale
captatorilor.

Pentru abateri de la direcţia Sud, de ±60°, la anumite valori ale unghiului de înclinare, se poate
recupera de asemenea 90…95% din radiaţia solară. Chiar şi colectorii montaţi vertical, cu o abatere de până
la ±20° faţă de direcţia Sud, pot recupera 80% din radiaţia solară, ceea ce sugerează posibilitatea montării
acestora pe faţadele clădirilor. De exemplu, din diagramă se observă că, în cazul unui unghi de înclinare de
30° şi a unei abateri de la direcţia Sud de 45°-care corespunde direcţiei SV, gradul de captare a radiaţiei
solare este de 95%.

Ca o consecinţă a celor menţionate, se poate spune că orientarea captatorilor solari faţă de orizontală
şi faţă de Sud, nu este o problemă atât de sensibilă, cum ar putea să pară la prima vedere.

Mult mai importantă, din punct de vedere al capacităţii de captare a energiei solare, este tehnologia
utilizată pentru o construcţia colectorilor solari deoarece, în mod inevitabil, conversia energiei solare în
energie electrică se realizează cu unele pierderi, acestea fiind evidenţiate în figura următoare:

11

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Pierderi care apar la conversia energiei solare în energie electrică:
A – radiaţia difuză; B – radiaţia directă; C – convecţie datorată vântului, ploilor şi zăpezii;
D – pierderi prin convecţie; E – pierderi prin conducţie; F – radiaţia suprafeţei absorbante;
G – radiaţia stratului antireflectorizant; H – fluxul electric util; K – radiaţia reflectată.

2.4.CELULE SOLARE FOTOVOLTAICE. DEFINIŢII ŞI DESCRIERE
O celulă solară constă din două sau mai multe straturi de material semiconductor, cel mai întălnit
fiind Siliciul (Si). Aceste straturi au o grosime cuprinsă între 0,001 şi 0,2 mm şi sunt dopate cu anumite
elemente chimice pentru a forma joncţiuni „p-n”. Aşadar, aceasta joncţiune se creeaza prin impurificarea
controlată. Pentru a realiza profilul dorit, în mod normal se impurifică „n” un strat subţire de suprafaţă şi „p”
stratul gros de dedesubt în urma căruia apare joncţiunea menţionată.
Sub acţiunea fotonilor, prin agitaţie, apar cupluri electron-gol în joncţiune, din care golurile vor fi
accelerate spre suprafaţă, iar electronii spre interior. O parte din aceste cupluri electron-gol se vor recombina
în joncţiune, rezultând o disipare de căldură. Sub acţiunea tensiunii electromotoare de la bornele celulei
fotovoltaice, restul de electroni sunt dirijaţi către un conductor, rezultănd astfel curentul electric de tip
continuu. Acesta poate fi utilizat de un consumator, încărcat într-un acumulator sau, prin intermediul unui
invertor, livrat în reţeaua publică.

12

Alexandra URSANU, Emil BACIU

Structura celulelor solare se realizează în aşa mod încât să absoarbă cât mai multă lumină şi să apară
cât mai multe sarcini în joncţiune. Pentru aceasta, electrodul de suprafaţă trebuie să fie transparent,
contactele la acest strat să fie pe cât posibil de subţiri, iar pe suprafaţă se va aplica un strat antireflectorizant
pentru a micşora gradul de reflexie a luminii incidente. Acestui strat antireflectorizant i se atribuie culoarea
negru-albăstruie a celulelor solare, fără de care acestea ar avea o culoare gri-argintie. În plus, acest strat mai
are rolul de a reduce viteza de recombinare superficială.

Grosimea stratului influenţează culoarea celulei (culoarea de interferenţă). astfel încât trebuie să fie
cât se poate de uniformă, deoarece abateri de câţiva nanometri măresc gradul de reflexie.

Celulele solare pe bază de materiale semiconductoare, utilizate pentru producerea de energie
electrică, sunt legate în module.

Pe un modul se află mai multe rânduri de celule solare conectate în serie între ele pe faţă şi pe
reversul modulului permiţând, datorită tensiunii însumate, utilizarea unor conductori cu sectiune mai mică
decât la legarea în paralel. Pentru protejarea unei celule solare împotriva efectului de avalanşă în joncţiune,
datorată potenţialului mai mare (apărut, de exemplu la umbrirea parţială a modulului), trebuie încorporate
paralel cu celulele solare diode de protecţie (bypass).

2.5. LOCUINTA. AMPLASAMENT.
Panourile fotovoltaice vor fi amplasate pe acoperişul unei locuinţe unifamiliale Parter+ Mansardă ,
aflată într-o zonă de munte, la 1389 m altitudine , mai exact în comuna Dămuc, judeţul Neamţ. Datele
geografice ale acestui loc sunt: 45° 50’ 27” latitudine nordică şi 25° 51’ 56” longitudine estică. Climatul
specific al zonei este montan , temperatura medie anuală fiind inclusă între -7 °C iarna şi 18°C vara.
Amplasarea clădirii s-a facut pe un teren neted, fără înclinaţii faţă de orizontală şi nu dispune de frontiere
terestre sau forestiere, deci nu există obstacole ce pot crea fenomenul de umbră asupra panourilor solare.
Orientarea locuintei este spre est, un fapt avantajos instalarii panourilor solare datorita directiei uneia
dintre suprafetele plane ale acoperisului spre Sud.
Casa este realizata din lemn masiv de brad. Incalzirea acesteia se realizeaza cu un semineu cu focarul
la parter si cu prelungire la mansarda.
Alimentarea cu apa se face printr-un hidrofor de la un bazin ce are capacitatea de 2000 l, intretinut continuu
prin cadere de catre un izvor natural.
Locuinta dispune de izolatie termica exterioara din vata minerala de 10 cm grosime.

13

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Utilizarea unui sistem fotovoltaic este necesară şi viabilă deoarece racordarea la reţeaua publică de
energie electrică este, practic, foarte greu de realizat şi costisitoare, întrucât distanţa dintre locuinţă şi
ultimul stâlp de transformare este de 3000 m.

3. REZULTATE CANTITATIVE, CALITATIVE ŞI INTERPRETĂRI

3.1. CALCULUL CONSUMULUI ZILNIC DE ENERGIE ELECTRICĂ

Primul pas în proiectarea unei instalaţii electrice, de orice natură, implică cunoaşterea în detaliu a tuturor
consumatorilor care o vor folosi. În general, minimul de informaţii necesare despre un anumit consumator
constă în :

- valoarea şi tipul de alimentare ( alimentare alternativă trifazată, de curent continuu etc);

- puterea electrică a consumatorului;

- numărul de consumatori de acelaşi tip;

- durata medie zilnică de funcţionare în regim normal.

Referitor la locuinţa pe care o considerăm, în urma celor menţionate mai sus, realizăm necesarul de
consumatori ai casei:

Consumator Nr. de Tipul Tensiunea Puterea Durata zilnică
consumatori de alimentării de electrică de funcţionare
acelaşi tip alimentare (W) (ore)
(V)
Frigider 1 Alternativă 296 4
monofazată 230
Televizor 1 230 20 3
Alternativă
Laptop 1 monofazată 230 73 2

Lampă cu 7 Alternativă 230 20 1
monofazată
fluorescenţă 0,1
Alternativă
Fier de călcat 1 monofazată 230 2400 0,25

Hidrofor 1 Alternativă 230 550 0,1
monofazată
Aspirator 1 230 1200
Alternativă
monofazată

Alternativă
monofazată

Caracteristicile nominale ale aparatelor electronice si electrocasnice sunt specificate în cartea
tehnică. Totodată, ele pot fi puse la dispoziţia proiectantului de firma producătoare. Valorile duratelor medii
zilnice de funcţionare ale aparatelor se decurg din necesităţile declarate ale beneficiarului sau se determină

din datele statistice.
Bilanţul de puteri determină, pentru fiecare consumator, următorii parametri:

-puterea electrică instalată Pi;
-factorul de utilizare maximă ku;

-factorul de simultaneitate ks;
-puterea solicitată de către consumator pentru a funcţiona în regim normal.

14

Alexandra URSANU, Emil BACIU

Pentru a proiecta instalaţia electrică a aceastei locuinţe, se impune stabilirea necesarului maxim de
sarcină pe care sistemul de alimentare cu energie electrică il poate satisface. Astfel, puterea instalată se
calculează ca fiind suma puterilor nominale Pn ale tuturor dispozitivelor consumatoare de energie electrică şi
se măsoară în kW:

Pi=ΣPn=296+20+73+20*7+2400+550+1200=4679 W= 4,679 kW

Cu toate acestea, în realitate nu această valoare a puterii trebuie furnizată de către setul generator .
Majoritatea aparatelor şi echipamentelor electrice indică puterea nominală, cum ar fi cazul
motoarelor electrice ale aspiratorului sau ale hidroforului, unde puterea nominală se referă la mărimea de
ieşire la arborele motor. Consumul de putere la intrare va fi evident mai mare.
Lămpile fluorescente sunt alte cazuri în care puterea nominală indicată este mai mică decăt puterea
consumată de către lampă.

În condiţii normale de funcţionare, consumul de putere al unei sarcini este uneori mai mic decât cel
indicat ca fiind puterea nominală, ceea ce reprezinta un fapt comun care justifică aplicarea utilizarii
factorului de utilizare maximă ku în estimarea unor valori realiste.

Acest factor trebuie aplicat pentru fiecare tip de consumator, cu atenţie deosebită motoarelor
electrice existente în locuinţă, care acţionează foarte rar la puterea lor maximă.

Consumator Factor de utilizare maxima ku
0.75
Frigider 0.95
0.95
Televizor 1
0.85
Laptop 0.75
Lampă cu fluorescenţă 0.75
Fier de călcat

Hidrofor

Aspirator

Deoarece în cea mai mare parte a utilizării aparatelor folosite în locuinţă, cele care conţin motoare electrice
(aspirator, hidrofor, frigider) au o durată mică de funcţionare, alegem o valoare mai mare a acestui

coeficient:

ku=0,9.

Este o chestiune ce ţine de experinţă faptul că funcţionarea simultană a tuturor sarcinilor instalate într-o
locuinţă nu are loc în practică. Acest factor este dat de numărul de tipuri de aparate electrice şi electrocasnice
dintr-o locuinţă în acest fel:

În casa pe care am considerat-o, exista 7 tipuri de astfel de dispositive. Aşadar, coeficientul este egal
cu :
ks=0.78.

15

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Estimarea reală a puterii care se utilizează practic în cadrul instalaţiei electrice se realizează prin
produsul dintre puterea instalată calculată anterior şi aceşti 2 coeficienţi:

Pr=Pi*ku*ks= 4,679*0,9*0,78= 3,284 kW

3.2. CALCULUL CONSUMULUI ZILNIC DE ENERGIE ELECTRCĂ

În acest scop, pentru fiecare consumator de curent continuu şi alternativ se determină puterea

nominală şi orele de utilizare zilnică. Consumul de energie electrică, Ec, se determină ca produsul

k Pncic ti m Pncja t j
i1 R Ac j1 I
 EC 

unde k este numărul de consumatori de c.c.;
m – numărul de consumatori de c.a.;
Pni, puterea nominală a consumatorilor de c.c. şi c.a.;
ti, tj - durata de funcţionare a consumatorilor respectivi;
ηR, ηI, ηAc – respectiv randamentul regulatorului de încărcare - descărcare, acumulatorului şi a

invertorului. Pentru calcule prealabile ηR = 0,95-0,98; ηAc = 0,85-0,90; ηI =0,85 - 0,95.
În cazul de faţă, în locuinţă nu se folosesc aparate electrice cu funcţionare în curent continuu, ci

numai dispozitive care utilizează alimentare alternativă. Deci, în calcul, la numitor se va folosi numai

valoare randamentului invertorului η=0.9.
Aşadar:

EC  101 20  1 3 20  1 4  296  1 2  73  1 0.25 550  1 0.11200  1 0.1 2400Wh 
 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0.9 

 (222.2  66.7  2204.5 162.2 152.8 133.3  266.7)Wh  3208.4Wh

2.8. CALCULUL CANTITĂŢII DE ENERGIE ELECTRICĂ NECESARĂ DE FURNIZAT DE
CĂTRE UN MODUL ELECTRIC

Energia care trebuie să fie produsă de modulul PV

EP  EC
K
unde factorul K ia în consideraţie incertitudinea datelor meteorologice, pierderile în cabluri, abaterea

punctului de funcţionare a subsistemului modul PV – sarcina de la cel optimal, etc. Valoarea factorului K

pentru sistemele fotovoltaice cu baterii de acumulatoare este cuprinsă între 0,75 şi 0,85.

Alegem K=0,85 şi atunci rezultă:

EP  3208.4  3774.6Wh
0.85
Întrucât în România, media zilnică a duratei de însorire este de aproximativ 6 ore/zi (mai multe ore

vara, mai puţine iarna), se consideră că panourile vor produce energie electric timp de 6 ore/zi.

Cu această valoare se va stabili numărul de panouri solare necesare sistemului de alimentare cu
energie electrică, împarţind energia obţinută mai sus la numărul de ore de producere a energiei, precum şi la

puterea uzuala P furnizată de un singur panou (în general, P=50 W)

Astfel,

n=Ep/6*50W=3774,6/300=12,58

Se aproximează în adaos această valoare astfel obţinută la

n=13 panouri solare.

3.3. ALEGEREA ELEMENTELOR DE INSTALAŢIE

16

Alexandra URSANU, Emil BACIU

În ceea ce priveşte alegerea elementelor de instalaţie, am avut în vedere mai multe aspecte legate de
preţ, eficacitate şi calitate.

În prezent, sunt disponbile numeroase tipuri de celule fotovoltaice. După tehnologia materialului
semiconductor folosit, putem distinge următoarele clase principale: Si-monocristalin, Si-policristalin, Si-
amorf, precum şi tehnologiile care folosesc Cadmiu (Cd).

Celulele fotovoltaice care se bazează în principal pe utilizarea elementului chimic Cd sunt
considerate foarte periculoase având în vedere toxicitatea Cadmiului. În conformitate cu directiva
2002/95/CE, comercializarea acestor celule a fost restransă considerabil pe teritoriul Uniunii Europene . În
consecinţă, în acest caz, acestea nu se pot utiliza.

Celulele solare cu Si amorf sunt cele mai ieftine, dar dovedesc cele mai scăzute randamente, de
aproximativ 5%-7%. De asemenea, au cel mai scurt ciclu de viaţă util, iar după prima expunere la lumina
solară, ele pierd aproximativ 20% din proprietaţile de conversie a energiei. Aşadar, acest tip de celule nu
sunt adaptate la utilizarea eficientă şi de lungă durată.

Celulele fotovoltaice cu Si policristalin aduc un compromis între eficacitatea producerii energiei
electrice şi preţul de fabricaţie. Cu un randament de 10%-13%, până la maxim 16% şi cu o durată lungă de
viată utilă, ele sunt destinate utilizării la scară largă, industrial. Pentru uz residenţial într-o zonă montană,
acestea nu sunt recomandabile deoarece folosesc în principal radiaţia solară directă şi nu pe cea difuză.

Celulele cu Siliciu monocristalin aduc o conversie a luminii în energie electrică foarte ridicată. Deşi
au cost important de fabricaţie, din cauza necesităţii de obţinere a unei purităţi deosebite în structura
cristalină, acestea au un randament de cca. 20%, celulele de înaltă calitate putând chiar depăşi această
valoare. În plus, se comportă bine în zilele cu însorire scăzută, datorită randamentului ridicat. Ele sunt
adaptate în mod special pentru utilizarea în sistemele fotovoltaice de talie şi putere mică, de exemplu pentru
electrificarea gospodăriilor rurale.

Un alt aspect important îl reprezintă rezistenţa mecanică a panourilor cu acest tip de celule şi
etanşeitatea lor. Cum în regiunile montane, umiditatea relativă a aerului şi cantitatea anuală de precipitaţii
sunt relativ ridicate, infiltraţia apei poate conduce la o diminuare puternică a randamentului, iar în plus,
cauzează apariţia coroziunii. Un anumit grad de infiltraţie este inevitabil, însă dacă aceasta se manifestă în
cantităţi mici, se poate contracara cu fenomenul de evaporare din panouri.

Având în vedere chestiunile evocate mai sus, am ales utilizarea panourilor
MonocristalinesSolarModul produse de compania germană CONRAD, care se bazează pe folosirea
tehnologiei cu Si monocristalin.

Aceste panouri sunt special concepute pentru zonele în care radiaţia difuză este foarta importantă.
Panourile au un randament de 20% şi o putere de vârf de 50 de watti.

Dimensiunile principale ale acestora sunt: 420 x 920 x 35 mm. Greutatea unui singur modul este de
6300 g.

Marime mm in
17

Lungime Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Latime Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012
Grosime
920 36.22
420 16.53
35 1.37

Din tabel rezultă suprafaţa unui panou:
Ap=0,92*0,42=0.3864 m2.
Rezultă suprafata totala acoperita de panouri:

S=13*0,3864=5,02 m2

Caracteristicele nominale ale panourilor solare Valoare
Caracteristici nominale 50 W
Parametru +10%/-5%
Puterea nominala Siliciu monocristalin
Toleranta Pmax 36 in serie
Tipul celulei 17.35 V
Configuratia celulelor 2.88 A
Tensiunea nominala Un 21,88 V
Curentul nominal In 3,08A
Tensiunea in gol (Vde) 20.00%
Curentul la scurtcircuit (Isc)
Eficacitatea sistemului (%)

Excesul de energie produs de celulele fotovoltaice se va înmagazina într-un acumulator UPS

(Uninterruptable Power Suply), de la care necesarul de energie al locuintei va fi alimentat în zilele cu
însorire scazută. Tensiunea la intrare la baterie va fi egală cu tensiunea nominală a unui panou Un=17,5 V, iar
la ieşire va furniza o tensiune continuă standard de 12 V. Prezenţa bateriei de acumulatoare permite
compensarea deficitului între energia produsă şi cea consumată, deficit care poate fi din cauza timpului noros
sau suprasolicitării din partea consumatorului.

Adiţional acestui sistem, se impune achiziţionarea unui invertor de 1000W care are rolul de a
transforma tensiunea continuă de 12V produsă de panouri în tensiune sinusoidală utilă de 230 V.

În plus, pentru a contracara efectele negative ale variaţiilor de tensiune , deci implicit şi de putere,
ale aparatelor electrice care functioneaza în regim tranzitoriu, este necesară implementarea în instalatie a
unui regulator de sarcina. De asemenea, protejează acumulatorul la supraîncărcare si supradescărcare.

18

Alexandra URSANU, Emil BACIU

Schema bloc a intregului sistem de instalatie este:

3.4. CALCUL ECONOMIC

Componente echipament Unitati Pret Pret
(buc.) unitar total
1. Panou fotovoltaic cu Siliciu monocristalin (EURO) (EURO)
(http://www.conrad.de/ 13
ce/de/product/110385/ 229 2977
Monokristalines- 1
Solarmodul-50W-12V/ 2 428 428
0509081&ref=list) 1 22 44
2. Invertor 1000W 1
(http://www.bizoo.ro/firma/conexelectronic/vanzare/249281/Invertor- 346 346
DC--AC-12-V--230-V-1000-W-Sinus)
3. Regulator de sarcina 300 300
(http://www.prutix.ro/Regulator_solar_incarcare-12-24V-10A-240W
)
4.Acumulator UPS
(http://www.mediafun.ro/Acumulator-stationar-Sunlight-12V-
200Ah-14174 )
5. Montaj si materiale de montaj (cleme de montare, cabluri etc)

Cost total: 4095 EURO

19

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

4.CONCLUZII ŞI DEZVOLTĂRI ULTERIOARE
Energia solară fotovoltaică este apreciată ca fiind una dintre sursele de energie cele mai promiţătoare
în viitor. Nu doar razele soarelui sunt o sursă de energie regenerabilă, ele sunt complet libere şi disponibile.
Energia solară este curată, nelimitată şi nu produce emisii. Ea nu oferă poluarea apei sau a aerului şi este
complet silenţioasa. Este capabilă să furnizeze putere consistentă pentru uz rezidenţial sau comercial şi
tehnologia utilizată pentru a produce sisteme moderne fotovoltaice, a devenit mai bună, mai rentabilă şi este
mai accesibilă decât până acum. În lumea de astăzi, unde noile surse de energie sunt întotdeauna căutate,
viitorul energiei solare fotovoltaice nu a fost niciodata mai luminos.

În acest proiect, echipa noastră urmăreşte realizarea unui plan de implementare a unui sistem de
alimentare cu energie electrică utilizând numai energia solară, sistem care se va aplica pe o locuinţă
unifamilială P+M, aflată într-o zonă de munte. În prima parte a metodologiei lucrării de faţă, vom
prezenta câteva noţiuni fundamentale în înţelegerea folosirii energiei solare, apoi vom explica într-
un mod simplist structura generală a unei celule fotovoltaice. În continuare, vom prezenta locuinţa
considerată ca studiu de caz, urmând ca ulterior să se insiste pe modalitatea de alegere a sistemului
de alimentare în funcţie de cei mai importanţi parametri. Vom analiza rezultatele obţinute, atât din
punct de vedere energetic, cât şi economic, iar în final, vom enunţa câteva concluzii referitoare la
impactul aplicării acestui tip de sistem asupra calităţii vieţii, dar şi asupra mediului înconjurător.

BIBLIOGRAFIE
1. “Designing an electrical installation. Beginner Guide. “, Romanian Electro Trade, Engineering & Consulting;
2. “Catalog proiecte case pe teren ingust”, Neopolis S.A.
3. „Centrale photovoltaïque au sol”, Jean-Paul Francois, Andrei Hojbotă, Nicoleta Zaharia
4. Rev. Tehnica Instalaţiilor nr. 5/2003
5. www.stgobain.ro
6. www.viessmann.com
7. www.conrad.de

Acknowledgements
1. Prezentului proiect s-au anexat trei planse în format PDF ale planurilor casei.
2. Studentii autori ai acestei lucrări doresc să îi multumească şef lucr. dr. ing. Traian Pleşca pentru
îndrumare în reuşita realizării acestei colaborari fructuoase şi îi sunt recunoscător

20

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

RECUPERATOR DE CALDURA CU TUBURI TERMICEPENTRU
VALORIFICAREA ENERGIEI REZIDUALE

Daniel BORDIANU1, BogdanNOROC2,Petrica FODOR, Bogdan SCUMPIERU
Îndrumător: asist. dr. ing. Andrei BURLACU

1Facultatea de Constructii si Instalatii, UniversitateaTehnică Gheorghe Asachidin Iasi :[email protected]
2Facultatea de Constructii si Instalatii, UniversitateaTehnică Gheorghe Asachidin Iasi : [email protected]

ABSTRACT

The device has a heat recovery heat pipe, original design, usable in systems of ventilation, heating and hot
water for the preparation, reducing energy costs of a home.

The originality of the work consists of a new heating system for hot water and cook in a home using
a low-cost modern technology. Flexibility in their exterior design and the possibilities to create ribs made
the evacuated tube to be used as heat recovery.
Technology operation of heat exchanger tube is based on thermal properties.

Heat pipe has a special property: high thermal conductivity relative to a reduced heat transfer
surface. Inserting one end of a heat pipe heat source, the fluid inside the pipe evaporates and moves to the
other end of the tube due to pressure differences, and giving condens heat cold environment. This
process occurs without friction, without loss, without any external energy due to vacuum tube heat advanced.

The comparative results of the study between the estimated dimensions and the actual ones, the ones
put in the work, will be presented in the tabulated form.

Due possibilities ensure perfect sealing, heat exchanger tubes have multiple fields of useand
minor maintenace costs

21

Daniel BORDIANU, Bogdan NOROC

1. INTRODUCERE

1.1. Descriere

Reducerea consumului de energie în clădiri prezintă o relevanţă socio-economică deosebită, motiv
pentru care sunt promovate programe intensive de reabilitare şi modernizare energetică atât a anvelopei cât şi
a sistemelor de instalaţii.

Valorificarea formelor neconvenţionale de energie şi a deşeurilor termice a condus la dezvoltarea şi
implementarea diferitelor tipuri de recuperatoare de căldură. Există o gamă foarte largă de schimbătoare şi
recuperatoare de căldură, din ce in ce mai perfecţionate şi mai eficiente, intre care, recuperatoarele cu tuburi
termice au astăzi un loc bine cunoscut. Compactitatea şi posibilitatea de reglare a fluxului transferat
recomandă schimbătoarele de căldură cu tuburi termice pentru aplicaţii in domeniul climatizării şi ventilării
mecanice. Proprietatea de reversibilitate şi fiabilitatea ridicată conferă acestui tip de aparate calitatea de a
putea fi utilizate atât pentru răcirea cât şi pentru încălzirea diverşilor agenţi termici.

In ciuda unor preturi puţin mai ridicate ale acestor recuperatoare, se estimează ca avantajele pe care
le prezintă vor asigura o dezvoltare promiţătoare.

Acest proiect prezinta ideea inovatoare a unui recuperator de caldura cu tuburi termice, realizat
dupa un concept original, (Figurile 9, 10, 11, 12), aflat in curs de brevetare la OSIM.(numărul A/00388
din 27 mai 2008 cu titlul „Aparatpentru tratarea locală a aerului”.)

Acest concept ce a fost premiat cu Diploma de Excelenţă Iaşi 600 şi Medaliade Argint la „Salonul
internaţional Jubiliar alcercetării, invenţiilor şi transferului tehnologic,INVENTICA 2008”.

Valorificarea energiei neconventionale si valorificarea deşeurilor şi a formelor de recuperare de
căldură au condus la dezvoltarea şi punerea în aplicare a diferitelor tipuri de recuperare a căldurii.

Recuperatorul are aplicabilitate la scara larga putand fi folosit la:
 Preincalzireaapei de adaossau de alimentare la cazane;
 Preincalzireaaerului de combustie;
 Incalzireaincintelor cu aersauapacalda;
 Incalzireaapeimenajere.

1.2. Avantaje:

Principalele avantaje constau in:
 Etanseitatefoartebunaintreceledouamedii; nu existapericolul de amestec a celordouamedii (gaze arse
– fluid de incalzit);
 Transferul de caldura se realizeazainstantaneu;
 Eficientatermicaridicata;
 Fiabilitate;
 Nu existasolicitarimecanicesautermice;
 Ambelemediisunt in exteriorul, neexistanddepuneriinterioare;
 Costuriscazute de exploataresimentenanta;
 Functionareteoreticanelimitata in timp.

1.3. Descrierea recuperatorului:

In aceasta creatie proprie am folosit tuburi termice gravitationale, pentru Recuperatorul de Caldura
cu Tuburi Termice.

1.3.1. Tuburi termice. (Figura 2)

Tuburile termice au rolul de a incalzi apa calda menajera. Tubul termic este o incinta etansa ( cel mai
des sub forma de teava inchisa la cele doua capete) care contine un lichid in echilibru cu vaporii sai, in
absenta totala a aerului sau a altui gaz.

22

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Dupa modul de reintoarcere a condensatului spre vaporizator tubul termic este gravitational (fara
umplutura) (figura 1).

In aceasta creatie proprie am folosit tuburi termice gravitationale, pentru Recuperatorul de Caldura
cu Tuburi Termice.
Aparatul a fost echipat cu tuburi produse de nPowerTek Company, Taiwan cu următoarele caracteristici:

 diametru exterior 10 mm;
 lungime 1000 mm;
 flux termic maxim transportat la 200 oC = 330 W;
 temperatura de operare: +5 până la +230 oC

agent de lucru : apă.
Recuperatorul de căldură studiat, este format din doua zone principale. Partea de preluare a căldurii,
de la un agent rezidual, în acest caz returul instalaţiei de încălzire şi partea de cedare, în care un debit de apa
rece stabilit se încălzeşte prin intermediul tuburilor termice.
Au fost studiate mai multe ipoteze funcţionale, pentru a surprinde cât mai bine eficienţa acestui tip
de recuperator de căldură cu tuburi termice.
Tubul termic este realizat din teava de cupru, sudat in vid la capete.
Pentru realizarea lor, este relativ usoara: teava de cupru, sudurii in vid.

Figura 2

23

Daniel BORDIANU, Bogdan NOROC

1.3.2. Rezervor tank (Figura 3)
Are rolul de a inmagazina apa calda menajera si in acelasi timp pentru prepararea ei cu un volum de

84.78 de litri.(calculat conform capitolului 2, cu relatia (4) )
Este un rezervor cilindric orizontal realizat din tabla de otel inoxidabila plus o izolatei adecvata, este

prevazut cu o supapa de presiune, suporti pentru ancorarea lui pe perete (Figura 4), facuti din otel cornier si
cu un record bransat la apa rece si unul pentru apa incalzita in rezervor.

Figura 3

Figura 4
1.3.3. Tubulatura (Figura 5)

Serveste la directionarea si in acelasi timp la evacuarea gazelor arse prin schimbatorul de caldura,
tubulatura este in pozitie verticala, iar schimbatorul de caldura este dispus perpendicular in aceasta pentru
eficacitatea trasferului termic, de la agentul primar la tuburile termice. Tubulatura este de forma rectangulara,
facuta din tabla zincata.

24

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Figura 5
1.3.4. Garnitura

Garnitura are rolul de a face o foarte buna etanseitate intre cele doua medii( intre vaporizator si
condensator; nu exista pericolul de amestec a celor doua medii (gaze arse – fluid de incalzit).

2. CALCUL MATEMATIC

Recuperatoarul cu tuburi termice (Figura 6) a fost dimensionat corespunzător asigurării necesarului
de apa calda menajera.

Figura 6
25

Daniel BORDIANU, Bogdan NOROC

Pentru realizarea recuperatorului de caldura am folosit 13 tuburi termice cu diametrul de 1cm si
lungimea de 1m. (Figurile 7, 8, 9, 10)

Pentru mărirea suprafeţei de schimb de căldură şi pentru intensificarea transferului convectiv, pe
partea de aer au fost introdusi promotori de turbulenţă. (aripioare pe tuburile termice sub forma de spirala, in
spaţiul de circulaţie a aerului din zona de condensare).

Figura 7

Figura 8

26

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Figura 9

Figura 10
Pentru dimensionarea capacitatii si a volumului de apa calda care il poate prepara, am parcurs
urmatorul calcul analitic, urmarind ca fluxul termic primit de la agentul primar sa fie egal cu fluxul termic
cedat agentului secundar.
Pentru a respecta aceasta conditie se mareste suprafata de schimb de caldura prin adaugarea unor
aripioare elicoidale pe suprafata tuburilor termice din vaporizator.

[W] (1)
[W] (2)
Unde:
- –fluxul termic primit de la agentul primar in vaporizator,in [W]
- - fluxul termic cedat agentului secundar in condensator, in [W]
- si -coeficienti de transfer termic convectiv pentru aer si respectiv apa,in [W/m2 oC]
- si - suprafetele de schimb de caldura, a vaporizatorului respectiv a condensatorului in [m2].

27

Daniel BORDIANU, Bogdan NOROC

- diferenta de temperatura a agentului primar la intrare ( ) si iesire din vaporizator ( ).

- diferenta de temperatura a agentului secundar la intrare ( ) si iesire ( ) din condensator.

Relatia criteriala pentru dimensionarea schimbatorului de caldura este:
Nu=A*Ren*Prm(3)

Valorile coeficientilor din relatia criteriala adoptata (A,n,m) au fost determinate in teza de doctorat
,,Utilizarea Tuburilor Termice Pentru Valorificarea Formelor Neconventionale De Energie” 2009 ,a
domnului asist.dr.ing. Burlacu Andrei.
Unde:

Inlocuind in relatia (3) obtine o ecuatie de forma:

Rezultatele obtinute experimental sunt:

-pentru vaporizator : A1=32.69; n1=0.41; m1=0.43

-pentru condensator: A2=445.69; n2= - 0.11; m2=0.22
-conductivitatea termica a aerului: λaer=0.028 [W/m oC]
-conductivitatea termica a apei: λapa=0.663 [W/m oC]

-vascozitatea aerului din : [m2/s]

-vascozitatea apei: [m2/s]

Calculul coeficintului de convective pentru aer, , conform datelor expermentale este:
; [W/m2 oC]

28

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Iar coeficintului de convectiepentru apa este:
. [W/m2 oC]

Inlocuind toate datele in relatiile (1), (2), din calculele experimentale rezulta:

[W]

Calculul volumului rezervorului [W]
(4)
Unde:
h- inaltimea rezervorului, h=1.2 m
r- raza rezervorului, r=0.15

Timpul necesar pentru preapararea volumului de apa din tank se realizeza conform urmatoarelor
relatii:

Unde: ) din condensator

- -densitatea apei,

- -caldura specifica a apei,
-V – volumul rezervorului
- -diferenta de temperatura a agentului secundar la intrare ( ) si iesire (
- –fluxul termic primit de la agentul primar in vaporizator,in [W]

(5.1)

3.CONCLUZII

Recuperatorul de căldură cu tuburi termice concepute, reprezintă o soluţie fezabilă şi eficientă pentru
utilizarea din plin a energiei reziduale din procesele de ardere, in vederea prepararii apei calde menajere,
incalzirea incintelor cu aer sau apa calda, preincalzirea apei de adaos sau de alimentare la cazane, precum si a
aerului de combustie

Rezultatele obţinute pot fi valorificate prin producţia industrială a acestor aparate, in scopul
omologării pentru utilizare in instalaţiile funcţionale din clădiri.

Din punct de vedere al exploatării, recuperatoarele de căldură cu tuburi termice neavând componente
în mişcare determină cheltuieli de mentenanţă şi utilizare reduse.

29

Daniel BORDIANU, Bogdan NOROC

4. BIBLIOGRAGIE

1. Andrei Burlacu – Teza de doctorat – UTILIZAREA TUBURILOR TERMICE PENTRU VALORIFICAREA FORMELOR
NECONVENTIONALE DE ENERGIE, Iasi, 2009

2. Andrei Burlacu - HEAT TRANSFER SIMULATION FOR A HOT AIR HEATING INSTALATION WITH HEAT PIPES,
Juniorstav 2007, Brno, Czech Repuplic, 2007

3. Andrei Burlacu, Sorin Theodoru - THE HEAT PIPES UTILIZATION FOR HOT WATER PREPARATION, the 19th
International Conference of Inventics “Research and Performant Innovative Technologies”, Iasi, 26-29 May 2007

4. Andrei Burlacu, Sorin Theodoru - HEAT PIPES UTILIZATION FOR HEAT TRANSFER IN SOLAR INSTALATION,
Scientific Conference VSU’2007, P.III - 12-14, May 15 – May 16, Sofia, Bulgaria, 2007

5. Andrei Burlacu – RESEARCHES REGARDING THE EFFICIENCY OF WATER TO AIR HEAT EXHANGER WITH
HEAT PIPES FOR THE MECHANICAL VENTILATION SYSTEM, P.III -56 -60, Jubilee International Scientific
Conference VSU’2008, Sofia, Bulgaria, Mai 2008

6. Andrei Burlacu, Sorin Theodoru, THERMAL WASTE HEAT RECOVERY ACCUMULATOR FROM USED WATER
INTO INDIVIDUAL HOUSEHOLD, P.III -42 -44, Jubilee International Scientific Conference VSU’2008, Sofia, Bulgaria,
Mai 2008

30

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

AGREGATE PENTRU BETOANE UȘOARE-STICLĂ EXPANDATĂ

Gergely TIBÁD 1, Zoltan VAIDA 2, Róbert VEBER3, Imre VEKOV4

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
3Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

4Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT

For a civil engineer it is very important to reduce the weight of the loadbearing structure. A common
goal is to obtain materials that are resistant and lightweight in the same time. Lightweight concrete is
known to be such a material. One major downside to use this material is the elevated cost of the
lightweight aggregates. These aggregates cost around 1,5 times a usual aggregate. One way to
produce these aggregates is through various chemical processes using waste glass. This way we will
gain a benefic construction material and in the same time we will recycle glass. Using the lightweight
concrete makes us possible to handle engineering problems that are difficult to handle otherwise.
Because of the high price and different technologie lightweight concrete is not used very often, but the
use of this technologie is highly indicated and has incontestable benefits. It can be anticipated that in
the following years it will spread on a large scale. At skyscrapers, bridges or at other constructions
where mass is of major concern lightweight aggregates are an adequate solution.

1. INTRODUCERE

În domeniul construcțiilor o importanță deosebită are greutatea structurii portante. Scopul este să
obținem materiale performante, durabile și în același timp ușoare. Betoanele ușoare constituie un
asemenea material. O piedică majoră în fața acestui material este faptul că agregatele ușare din
compoziție costă mai mult decât agregatele obișnuite. O posibilitate de a confecționa aceste
agregate ușoare este folosirea deșeurilor de sticlă care după numeroase procese fizice și chimice vor
deveni un agregat poros cu o densitate foarte redusă. Astfel pe lângă faptul că obținem un agregat
pentru domeniul construcțiilor scăpăm de deșeurile de sticlă care poluează împrejurimile. Folosind
aceste agregate se proiectează rețete de beton care fac posibil rezolvarea unor probleme inginerești
dificil de abordate cu betoane obișnuite. Aceste betoane ușoare necesită o atenție ridicată deoarece
tehnologia de amestecare și pompare diferă de tehnologiile obișnuite. Din cauza prețului și a
tehnologiei diferite betoanele ușoare nu sunt răspândite însă la numeroase proiecte folosirea lor este
indicat și are avantaje incontestabile. Având în vedere avantajele acestui material se poate anticipa
folosirea lui în viitor pe o scară largă. La clădiri înalte, la poduri sau la alte clădiri unde greutatea
proprie reprezintă o problemă majoră folosirea acestor betoane cu agregate ușoare reprezintă o
soluție potrivită.

2.Betoaneușoare-agregateușoare

Betoanele ușoare sunt acele betoane care au o greutate mai mică de 2000kg/mc. Sunt
diferite modalități de a le împărți în grupe. După tipul de beton ușor: beton ușor de rezistență

31

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

(structură) – clasa S; beton ușor de rezistență și izolație – clasa SI și beton ușor termoizolator – clasa
I). Dupărezistenta la compresiune: clasa S – 30 – 70MPa, clasa SI – 15 – 20 MPa, clasa I -< 15MPa.
După densitatea aparentă in stare uscată (kg /m3): clasa S – 1600 – 1900, clasa SI – 1300 – 1600,
clasa I - < 1450.

Se poate face o deosebire și din punctul de vedere al agregatelor folosite la preparare. Putem
deosebi agregate naturale (diatomit, tufuri vulcanice, scorii bazaltice), agregate artificiale – produse
secundare industriale (zguri de cazan, deșeuri ceramice sau deșeuri de sticlă) și produse fabricate
special (argila expandata, zgură de furnal expandată, perlit expandat). Cel mai des se folosește argila
expandată însă în ultimi ani prin niște îmbunătățiri tehnologice și sticla expandată are o importanță
tot mai mare.

Fig. 1. AgregateGeofil[ 3 ].

O diferență importantă între betonul obișnuit și betoanele ușoare/betoane cu agregate
ușoare este modul de preluare a încărcărilor. Cum se pot vedea și pe imagini la betoanele ușoare
agregatele au un rol foarte important ca și „piese de rezistență”. La betoane cu agregate ușoare acest
fenomen se schimbă, pasta de ciment are importanță mult mai ridicată.

Fig. 2. Preluarea încărcărilor, beton obișnuit [ 2 ].

Fig. 3. Preluarea încărcărilor, betoane ușoare [ 2 ].
O problemă deosebită la folosirea agregatelor ușoare îl constituie faptul că după
amestecarea rețetei de beton agregatele absoarbe apa de amestecare. Astfel este foarte dificil
pomparea betonului. Există riscul ca betonul să se blocheze în pompă. O altă problemă ar fi că
agregatele ușoare pot segrega foarte ușor, astfel betonul nu va fi omogen. Din aceste motive la
construcțiile de anvergură fac foarte multe teste legat numai de turnarea elementelor.Pentru a evita
aceste probleme deja se folosesc tehnologii prin care se formează un strat subțire impermeabilă pe
granulele de agregat. Astfel agregatele nu își modifică caracteristicile.

32

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Un studiu efectuat (studiul a fost efectuat asupra agregatelor din sticlă expandată) asupra
relația densitate beton-rezistență (aici densitatea betonului este calibrat de cantitatea de agregate
ușoare care se folosește) a dovedit că există a rupere a liniarității în comportare. Astfel se poate
spune că după ce volumul agregatelor ușoare scade sub 46% în beton, dacă scădem cantitatea de
agregat în continuare și mărim astfel densitatea, rezistența nu va crește în continuare.

Fig. 3. Rezistența la compresiune (MPa) în

funcție de densitatea betonului (kg/m3) [ 4 ].

Folosirea agregatelor ușoare permite construirea mai accentuată pe terenuri dificil fundabile.
Faptul că masa betonului folosind aceste agregate este mai mică se pot găsi soluții mai potrivite
pentru construcții ca poduri, platforme petroliere sau construcții unde este necesar o masă joasă.
Construcții faimoase ca muzeul Guggenheim de la Bilbao, turnul Picasso de la Madrid, Marina City

Towers de la Chicago, podul plutitor de la Nordhordland și multe altele.

3.STUDIU DE CAZ

Ne-am propus să analizăm caracteristicile a patru tipuri de agregate ușoare. Agregatele ușoare
trebuie să corespundă unor cerințe calitative atât din punctul de vedere al aplicării cât și al fabricării.
Am primit o mostră de material care aparține unei firme care dorește să deschide o fabrică de
agregate ușoare în Italia. Primul pas a fost măsurarea caracteristicilor importante iar apoi
compararea lor cu caracteristicile a altor trei tipuri de agregate răspândite pe piață. Și desigur
compararea rezultatelor cu normele în vigoare. Astfel se pot face estimări asupra caracteristicilor
betoanelor confecționate din agregatul respectiv. Cele patru tipuri de agregate: 1. argilă expandată, 2.
sticlă expandată (Geofil), 3. argilă expandată (Liapor), sticlă expandată (mostră).

33

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

3.1 Sticlă expandată (A)

3.1.1 Date generale

Tab.1.1

I II III Valori
medii
m1 [g] 246,7 246,7 246,7 /
352,3 /
m2 [g] 345,7 333,2 358,2 /
789,5 /
m3 [g] 352,2 338,2 826 /
105,6 97,03
m4 [g] 798,6 793,2 148 135,07
0,714 0,718
m5 [g] 826 826 5,9 5,8
5,587 5,978
muscat [g] 99 86,5
V [cm3] 132,9 124,3 0,106 0,097

ρ [g/cm3] 0,745 0,696 0,852 0,865

mapă [g] 6,5 5,0

n [%] 6,57 5,78

ρaparent 0,099 0,087
[g/cm3]

h 0,867 0,876

m1-masa picnometrului gol

m2-masa picnometrului cu agregat uscat

m3-masa picnometrului cu agregat saturat

m4-masa picnometrului umplut cu agregat saturat și apă

m5-masa picnometrului umplut cu apă

3.1.2 Rezistența la compresiune în stare afânată

Tab.1.2

Nr. Crt. F [N] Δ [mm]
1 6000 5
2 5700 5
3 9700 10
5800 5
4 10300 10
4500 5
8600 10

34

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3.1.3 Densitateaparentă

Tab.1.3 m [g] mmediu[g] Vvas[l] ρaparent [g/cm3]
420,4 437,6 1,0 0.438
Nr. Crt. 452,1
1 440,3
2
3

3.1.4 Absorbția de apă

Tab.1.4

Nr. Crt. mpicno+material mmaterial m30min [g] mapă,30min m24h [g] m24h+picno+apă mapă,24h
[g] [g] [g] [g] [g]
1 345.7 99,0
2 333.2 86.5 101.8 2.8 105,5 798.6 6.5
3 352.3 105.6
88.6 2.1 91,5 793.2 5.0

107.9 2.3 111,5 789.5 5.9

mapă,30min mediu=2,4 g mapă,24h mediu=5,8 g

3.2 Argilăexpandată

3.2.1 Dategenerale

Tab.2.1

I II Valori
medii
m1 [g] 247,1 247,1 /
m2 [g] 350,8 369,6 /
m3 [g] 356,4 374,7 /
m4 [g] 850,5 858,3 /
m5 [g] 824,7 824,7 /
muscat [g] 103,7 122,5 113,1
V [cm3] 83,5 94,0 88,75
ρ [g/cm3] 1,24 1,303 1,274
5,6 5,1 5,35
mapă [g] 5,4 4,163 4,782
n [%]
0,104 0,123 0,1131
ρaparent
[g/cm3] 0,917 0,906 0,911

h

35

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

3.2.2 Densitateaparentă

Tab.2.2

Nr. Crt. m [g] mmediu[g] Vvas[l] ρaparent [g/cm3]
1 749,9 742,3 1,0 0,742
2 739,0
3 738,0

3.2.3 Absorbția de apă

Tab.2.3

Nr. Crt. mpicno+material mmaterial m30min [g] mapă,30min m72h [g] m72h+picno+apă mapă,72h
[g] [g] [g] [g] [g]
1 5,6
2 350,8 103,7 106,3 2,6 109,3 850,5 4,4

369,6 122,5 125,0 2,5 126,9 858,3

mapă,30min mediu=2,55 g mapă,24h mediu=5,0 g

3.3 Sticlăexpandată (B)
3.3.1 Date generale
Tab.3.1

I II Valori
medii
m1 [g] 247,1 247,1 /
m2 [g] 405,5 425,5 /
m3 [g] 410,4 431,2 /
m4 [g] 900,9 903,6 /
m5 [g] 824,7 824,7 /
muscat [g] 158,4 178,4 168,4
V [cm3] 87,1 105,2 96,15
ρ [g/cm3] 1,819 1,696 1,757
4,9 5,7 5,3
mapă [g] 3,093 3,195 3,144
n [%]
0,158 0,178 0,168
ρaparent
[g/cm3] 0,913 0,895 0,904

h

36

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3.3.2 Densitateaparentă

Tab.3.2

Nr. Crt. m [g] mmediu[g] Vvas[l] ρaparent [g/cm3]
1 1020,1 1028,7 1,0 1,029
2 1024,2
3 1041,8

3.3.3 Absorbția de apă

Tab.3.3

Nr. Crt. mpicno+material mmaterial m30min [g] mapă,30min m72h [g] m72h+picno+apă mapă,72h
[g] [g] [g] [g] [g]
1 405,5 158,4
2 425,5 178,4 163,3 4,9 165,6 902,6 7,2

184,1 5,7 185,5 906,5 7,1

mapă,30min mediu=5,3 g mapă,24h mediu=7,15 g

3.4 Liapor

3.4.1 Dategenerale

Tab.4.1

I II Valori
medii
m1 [g] 247,1 247,1 /
m2 [g] 365,8 366,9 /
m3 [g] 385,7 389,1 /
m4 [g] 872,7 872,2 /
m5 [g] 824,7 824,7 /
muscat [g] 118,7 119,8 119,25
V [cm3] 90,6 94,5 92,55
ρ [g/cm3] 1,31 1,268 1,289
19,9 22,2 21,05
mapă [g] 16,765 18,531 17,648
n [%]
0,119 0,12 0,119
ρaparent
[g/cm3] 0,909 0,906 0,9075

h

37

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

3.4.2 Densitateaparentă

Tab.4.2

Nr. Crt. m [g] mmediu[g] Vvas[l] ρaparent [g/cm3]
1 757,9 758,0 1,0 0,758
2 755,0
3 761,1

3.4.3 Absorbția de apă

Tab.4.3

Nr. Crt. mpicno+material mmaterial m30min [g] mapă,30min m72h [g] m72h+picno+apă mapă,72h
[g] [g] [g] [g] [g]
1 365,1 118,7 19,4
2 366,9 119,8 130,1 11,4 138,1 872,7 19,9

131,6 11,8 139,7 872,2

mapă,30min mediu=11,6 g mapă,24h mediu=19,65 g

38

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3.5 Distribuțiapesorturi

3.5.1.a Date
3.5.1.b
Denumireamaterialului: nisip
Data examinării: 03. V. 2012
Normativutilizat: MSZ 4713-3:1997

Datemăsurată Tab. 5 Material Material Material
Sort rămas rămas trecut
[g] [m%] [m%]
125 0 0
63 0 0 100
31.5 0 0 100
16 0 0 100
8 92.00 2.43 100
4 366.00 9.67 97.57
2 324.00 8.56 87.90
1 419.00 11.07 79.33
0.5 1052.00 27.80 68.26
0.25 1139.00 30.10 40.46
0.125 363.00 9.59 10.36
0.063 29.00 0.77 0.77
tálca 8.00 0.00 0.00
Total 3784 100 0.00

3.5.1.c Reprezentarearezultatelor

Fig. 4 Distribuțiapesorturi a nisipului
39

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

3.5.2.a Date Argilăexpandată
3.5.2.b
Denumireamaterialului: 03. V. 2012
Data MSZ 4713-3:1997
examinării:
Normativutilizat: Material Material Material
rămas rămas trecut
Tab. 6 [g] [m%] [m%]
Datemăsurate Sort 0 0 100
0 0 100
125 0 0 100
63 0 0 100
31.5 2346.20 34.32 65.67
16 4319.20 63.18 2.49
8 137.90 2.02 0.47
4 12.20 0.18 0.29
2 1.10 0.02 0.28
1 9.00 0.13 0.14
0.5 8.80 0.13 0.01
0.25 1.00 0.01 0.00
0.125 0.60 0.00 0.00
0.063 6836 100
tálca
Total

3.5.2.c Reprezentarearezultatelor

Fig. 5Distribuțiapesorturiaargileiexpandate
40

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3.5.3.a Date
3.5.3.b
Denumireamaterialului: Sticlăexpandată
Data examinării: 03. V. 2012
Normativutilizat: MSZ 4713-3:1997

Datemăsurate Tab. 7 Material Material Material
Sort rămas rămas trecut
[g] [m%] [m%]
125 0 0 100
63 0 0 100
31.5 0 0 100
16 0 0 100
8 7552.60 96.29 3.70
4 253.10 3.23 0.47
2 29.40 0.37 0.10
1 0.50 0.01 0.09
0.5 0.70 0.01 0.08
0.25 0.60 0.01 0.07
0.125 5.00 0.06 0.01
0.063 0.80 0.01 0.00
tálca 1.30 0.00 0.00
Total 7844 100

3.5.3.c Reprezentarea rezultatelor

Fig. 6Distribuțiapesorturi a sticleiexpandate
41

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

3.5.4.a Date
3.5.4.b
Denumireamaterialului: Liapor
Data examinării: 03. V. 2012
Normativutilizat: MSZ 4713-3:1997

Datemăsurate Tab. 8 Material Material Material
Sort trecut trecut trecut
[g] [m%] [m%]
125 0 0 100
63 0 0 100
31.5 0 0 100
16 0 0 100
8 537.80 7.10 92.84
4 6500.10 85.79 7.04
2 446.80 5.90 1.15
1 78.50 1.04 0.11
0.5 0.40 0.01 0.11
0.25 0.40 0.01 0.10
0.125 3.40 0.04 0.06
0.063 4.20 0.06 0.00
tálca 4.90 0.00 0.00
Total 7576.5 100

3.5.4.cReprezentarearezultatelor

Fig. 7Distribuțiapesorturi a Liapor-ului
42

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig. 8

Fig. 9

43

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

3.6 Rețete de beton

Tab. 9

Material Densitate Dozaj Corecții Valori
g/cm3 kg/m3 finale
l/m3 - kg/m3
400,0
Ciment 3,1 400 129,0 - 189,0
Apă (A/C=0,45) 1,0 180 180,0 +9* 637,2
70,1
0/4 637,2 - 17,6
12,9
Nisip 4/8 2,67 724,9 70,1 271,5 - 326,6
177,4
8/16 17,6 - /
1830,8
0/4 12,9 - ½ oră;

Argilăexpandată 4/8 1,27 516,9 326,6 407,0 -

8/16 177,4 -

Aer -- 12,5 -

Total / 1821,8 1000 /

*)Se adaugăcantitatea de apăabsorbită de argilaexpandatădupă

Laimplementarearețeteitrebuieținutcontși de umiditateanisipului;

Tab. 10

Material Densitate Dozaj Corecții Valori
g/cm3 kg/m3 finale
l/m3 - kg/m3
400,0
Ciment 3,1 400 129,0 - 193,0
795,6
Apă (A/C=0,45) 1,0 180 180 +13 87,5
22,0
0/4 795,6 - 2,8
19,2
Nisip 4/8 2,67 905,1 87,5 339,0 - 571,2
/
8/16 22,0 - 2091,3
½ oră;
0/4 2,8 -

Sticlăexpandată 4/8 1,75 593,2 19,2 339,0 -

8/16 571,2 -

Aer -- 12,5 -

Total / 2078,3 1000 /

*)Se adaugăcantitatea de apăabsorbită de sticlaexpandatădupă

Laimplementarearețeteitrebuieținutcontși de umiditateanisipului;

44

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Tab. 11

Material Densitate Dozaj Corecții Valori finale
kg/m3
g/cm3 kg/m3 l/m3 - 400,0
211,3
Ciment 3,1 400 129,0 - 637,2
70,1
Apă (A/C=0,45) 1,0 180 180 +31,3 17,6
37,3
0/4 637,2 - 450,4
37,3
Nisip 4/8 2,67 724,9 70,1 271,5 - /
1861,2
8/16 17,6 - ½ oră;

0/4 37,3 -

Liapor 4/8 1,29 525,0 450,4 407 -

8/16 37,3 -

Aer - - 12,5 -

Total / 1829,9 1000 /

*)Se adaugăcantitatea de apăabsorbită de Liapordupă

Laimplementarearețeteitrebuieținutcontși de umiditateanisipului;

4. Concluzii:

Înconcluzieputemafirmacămaterialulexaminat, respectătoatecondițiilenecesarepentru a
putea fi utilizat la preparareabetoanelorușoare. Se constatăacestfaptînurmaverificăriirezistenței la
compresiuneînstareafânatășiaabsorbției de apă la un interval de 30 de minute respective 24 de ore.

45

Gergely TIBÁD, Zoltan VAIDA, Róbert VEBER, Imre VEKOV

5. BIBLIOGRAFIE

1. Manea Daniela, Netea Alexandru- Materiale de construcţii şi chimie aplicată, Ed. Mediamira, Cluj-Napoca, 2006
2. Romić, S., Lazić, M.-Armiranilakoagregatnibetoni, tehnologija i teorijaproračuna. Beograd: Građevinskaknjiga, 1985
3. http://www.geofil-bubbles.com
4. Nemes Rita-Habüvegadalékanyagoskönnyűbetonok, 2006
5. fib-guidancedocuments-bulletin 8, LightweightAggregate concrete

46

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

CASE DE LEMN - CASE CARE ECONOMISESC ENERGIE
Iulia ANDONE1, Mihaela Ioana SELIȘTEAN 2,

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT
Lemnul este cel mai vechi material folosit de oameni în domeniul construcțiilor, după

piatră. În ciuda naturii sale chimice complexe, lemnul are proprietăți excelente care se pretează
pentru uzul uman. Este accesibil din punct de vedere economic, ușor de prelucrat. Este utilizat într-
o varietate finită de mărimi și forme, folosind tehnici simple de construcție. Are un raport
excepțional de rezistență/greutate, fiind un bun izolator termic și electric, crescându-i astfel
importanța ca o resursă regenerabilă și biodegradabilă. Cu toate acestea, lemnul are, de
asemenea, unele dezavantaje de care utilizatorul trebuie să fie conștient. Este un material natural,
limitat din punct de vedere cantitativ, deci presupune folosirea lui într-o manieră rațională.

47

Iulia ANDONE, Mihaela Ioana SELIȘTEAN

Case eficiente- sunt casele în care climatul interior este cât mai puțin dependent de
condițiile exterioare meteorologice și acustice. Astază este pe deplin posibilă obținerea unei bune
calități arhitecturale, a unui mediu interior agreabil, confortabil și sănătos cu un consum de enegie
cât mai redus. Casele eficiente din lemn presupun costuri mai mici atât pentru construire cât și
pentru întreținerea lor ulterioară, față de casele tradiționale. Aceste atrinute definesc o clădire
eficientă energetic. Pentru obținerea confortului termic, într-o casă eficientă sunt putenic reduse
emisile de dioxide de carbon. Din această cauză, impactul asupra mediului înconjurător este cu mult
redus față de clădirile clasice.

Oportunitatea construirii caselor pe structuri din lemn

Lemnul este materialul de construcție ales pentru seculul XXI. Acesta nu emană CO2, cum
face cimentul, deci este ecologic. Lemnul folosit la construirea de case provine din păduri
gestionate, ceea ce face ca tăierea să nu afecteze ecosistemul.

Un alt mare plus pentru construirea de case din lemn este durabilitatea acestuia. La baza se
utilizează aceeași tehnologie ca în timpurile medievale și case din aceasta perioadă sunt încă în
picioare. Standardele de proiectare și construcție a structurii s-au îmbunătățit de atunci, asigurând
trăinicia acestui tip de case.

Datorită naturii lemnului, acesta este un material de construcție flexibil. Asfel, casele din
lemn se pretează în zone cu potențial seismic, rezistând foarte bine la cutremure.

Construcțiile tip case din lemn devin o alternativă tot mai fiabilă la construcțiile clasice,
venind cu o serie de avantaje față de materialele moderne. Mentalitatea conform căreia "betonul
ține o veșnicie" începe să se schimbe, și tot mai mulți consumatori încep să-și îndrepte atenția către
structurile din lemn atunci când se gândesc să-și ridice o casă

I. INTRODUCERE

Lemnul, privit ca biomasă, reprezintă acumularea energiei solare împreună cu carbonul din
aer și mineralele din sol, în procesul de creștere (fotosinteză) a arborilor și transformarea în țesuturi
care în timpul unui an formează un inel de creștere (inel anual).

Acumularea de inele anuale în timpul anilor formează lemnul (materialul lemnos), care
reprezintă o altă formă de energie, o resursa vie, regenerabilă, cu multe întrebuințări.

În concluzie, am putea spune ca lemnul este energia solară împletită de Dumnezeu cu
elementele pământești într-un proces viu - procesul de creștere.

Noi, ca oameni, locuitori ai acestei planete, trebuie să respectăm acest dar (lemnul), să-l
folosim în construcțiile noastre cât mai frumos, astfel într-un echilibru cu natura să desăvârșim
ceea ce Dumnezeu ne-a dăruit.

Ca și resursă de energie și materie primă, lemnul trebuie exploatat rațional și folosit
rațional.

48

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Exploatarea rațională înseamnă valorificarea masei lemnoase ajunsă la vârsta
exploatabiliății, cu asigurarea continuă de noi arborete, prin aplicarea de tratamente silvice și lucrări
de împăduriri.

Folosirea rațională înseamnă prelucrarea lemnului la nivel înalt și punerea în operă în
construcții și forme cât mai variate și utile, folosind tehnologii moderne.

În domeniul construcțiilor lemnul este un material care a fost folosit de mii de ani, însă
acum într-o epocă dezvoltată, în care resursele planetei se diminuează, lemnul trebuie apreciat și
pus în opera cu pricepere și respect. Respectând lemnul, ne respectăm pe noi și mediul înconjurător

Confortul lemnului. O construcție din lemn îmbunătățește confortul persoanelor care
locuiesc în ea, datorită faptului că pereții nu sunt reci și umezi. Nu uitați că la construirea unei case
tradiționale se folosește apă , iar pereții unei astfel de construcții se usucă în 10-24 luni. În plus,
construind din lemn, câștigați în jur de 5- 7 % de suprafață utilă în raport cu o constructțe umedă.
De asemenea, lemnul permite o mare libertate arhitecturală la concepția casei.

Rezistența la cutremur

Principiul de transmitere al greutății este același cu al structurilor în cadre, cu diferența că
materialul folosit este lemnul, care este mult mai elastic comparativ cu materialele de construcții
clasice. Acest fapt,împreună cu greutatea proprie redusă permite construcțiilor executate pe
structură de lemn să reziste la seisme cu magnitudine de peste 8 grade pe scara Richter.

Performanțele logistice ale lemnului

Construcțiile din lemn se caracterizează printr-o pre-fabricare în uzină (usi, ferestre,
șarpantă etc). Transportul și montajul acestor diferite elemente sunt relativ ușoare. În plus,
rapiditatea cu care se montează o casă din lemn reduce în mod considerabil durata șantierului.

Trăinicia unei construcții din lemn

49

Iulia ANDONE, Mihaela Ioana SELIȘTEAN

O casa din lemn poate trece cu ușurință bariera timpului, cunoscut fiind faptul că în
Europa există multe clădiri cu structura din lemn și care au depășit de mult pragul de 500 de ani
vechime.

II.CUPRINS

II.1. Planșeele caselor din lemn

Casele construite pe structura din lemn se particularizează prin excepționale calități termo și
fonoizolatoare ale planșeelor. Stratul izolator de vată minerală sau polistiren expandat reglează
transferurile de căldură pe verticală și amortizează foarte eficient chiar și zgomotele cele mai
stânjenitoare.

Spre deosebire de planșeele de beton, cele ce fac parte din structura orizontală de rezistență
a caselor din lemn pot primi cu mai multa ușurință și cheltuieli mai reduse, finisaje variate și
spectaculoase. Grinzile structurii pot fi lăsate la vedere, efectul estetic fiind garantat. Ele pot fi
acoperite în totalitate prin placare cu lambriu sau gips - carton.

Golul de aer dintre grinzi va constitui un element izolator suplimentar. Un planșeu bine
executat, conform detaliilor din proiectul de structură, este tot atât de rezistent din acest punct de
vedere ca și unul de beton armat.

Opțional, în locul grinzilor masive se pot folosi grinzi lamelare, lipite multistrat. Planșeele
se pot realiza în mai multe moduri constructive:

a. Planșee cu grinzi din lemn dispuse la distanțe reduse (40 - 60 cm) care reazemă pe scheletul
portant din lemn;
b. Planșee cu grinzi din inimă plină, realizate din placaj și încleiate. Aceste tipuri de grinzi dau
posibilitatea de modulare astfel încât să se poată acoperi deschideri și forme diverse în plan ale
construcției;
c. Planșeele cu ferme din lemn realizate cu zăbrele metalice sau din lemn. Aceasta soluție dă
posibilitatea unei montări simple pe șantier, fără a folosi utilaje de ridicare, iar poziționarea
conductelor pentru instalații se poate face în înălțimea grinzilor prin golurile existente;
d. În cazul etajelor mansardate, tălpile inferioare ale fermelor de acoperiș constituie grinzile de
planșeu peste etaj.

În toate cazurile, termoizolația și fonoizolația la nivelul planșeului se realizează cu saltele
de vată minerală sau polistiren cu densitate mare.

La partea interioară se execută finisajul tavanului alcătuit din plăci de gips carton sau
lambriuri din lemn, montate prin intermediul unui caroiaj de șipci.

La partea superioară, pentru îmbunătățirea comportării structurii de rezistență a caselor din
lemn la solicitări seismice sau la solicitări de vânt cu intensitate mare, grinzile planșeelor se vor
placa cu plăci fibrolemnoase tip OSB sau cu două rânduri de scânduri dispuse încrucișat la 45 de
grade.

Fixarea plăcilor fibrolemnoase sau a scândurilor pe grinzile de planșeu se realizează cu

50