ghelas diplom 20121

8/19/2019 Ghelas Diplom 20121

1/113

BRIEF

Study contains 89 pages, 39 images, 16 tables, 42 bibliographic sources.

Key words:

System monitoring, PV modules, solar panels, heat pump.

Work purpose Study o! the possibility o! implementation standalone "V#$ systems in smart

houses either e%istent or in construction.

General objectives

1. $alculus !or dimensioning o! the heat pump, solar panels, PV modules and system !or

insurance &ith electricity produced !rom PV modules and accumulator batteries.

2. $alculus o! the needed sur!ace o! solar batteries !or insurance &ith hot &ater.

3. 'laboration o! monitoring system !or air conditioning in a smart house.

(his thesis contains the main principles description o! a "V#$ system and the monitoring o!

thee.

$alculus has been made in order to si)e the main components o! the "V#$ system and

elaborating the monitoring o! thee.

(he redeeming time o! in*estment has been calculated as the ad*antageousness o! using

rene&able energy sources !or po&ering the system.

UTM 524.1 006 MECoala

2Mod Coala Nr. document Semnăt. Data


2/113

CUPRINS

INTRODUCERE.......................................................................................................5

1. STAREA ACTUALĂ ÎN DOMENIUL CASELOR INTELIGENTE........................7

1.1. Casa inteligentă. Rolul şi funcţiile...............................................................7

1.2. Sistee o!e"ne !e cont"ol şi onito"i#a"e $n case inteligente.................%

1.&. Sistee '()C ale caselo" inteligente.......................................................16

1.4. Utili#a"ea su"selo" "egene"a*ile !e ene"gie in sisteele '()C ale caselo"

inteligente...................................................................................................1%

1.5. +"o*lee actuale ale sisteelo" '()C utili#ate la cliati#a"ea caselo"

inteligente...................................................................................................22

1.6. Conclu#ii....................................................................................................2&

2. DIMENSIONAREA ELEMENTELOR DE PUTERE ALE SISTEMELOR DEACŢIONARE DIN CADRUL CASEI INTELIGENTE..........................................24

2.1. Sistee o!e"ne !e autoati#a"e a ,"ocesului !e cliati#a"e...............24

2.2. Calcul !e !iensiona"e a ,o,ei !e căl!u"ă...........................................25

2.&. Calcul !e !iensiona"e a colectoa"elo" sola"e.........................................2%

2.4. -iensiona"ea sisteului '()C..............................................................&6

2.5. -iensiona"ea eleentelo" ,ă"ţii !e fo"ţă a sisteului '()C.................44

2.6. Calculul o!ulelo" +( ,ent"u asigu"a"e cu ene"gie elect"ică a sisteului

'()C........................................................................................................45

2.7. Scea st"uctu"ală a sisteului '()C....................................................54

&. ELABORAREA SISTEMULUI DE MONITORING ŞI CONTROL AUTOMATIZATAL SISTEMELOR HVAC PENTRU CASE INTELIGENTE...............................55

&.1. Monito"ingul sisteelo" '()C...................................................................55

&.2. Consi!e"aţii teo"etice la ela*o"a"ea sisteelo" !e onito"ing..................5%

&.&. Ela*o"a"ea sisteului !e onito"ing.........................................................61

&.4. Telecont"olul sisteelo" '()C..................................................................66


&Mod Coala Nr. document Semnăt. Data


3/113

4. CALCULUL TEHNICO-ECONOMIC PRIVIND JUSTIFICAREA IMPLEMENTĂRIISISTEMELOR AUTONOME HVAC ÎN CASE INTELIGENTE...........................6%

4.1. /o"ula"ea ,"o*leei...............................................................................6%

4.2. Meto!ologia !e calcul................................................................................6%

4.&. Calcule nue"ice.......................................................................................64.4. Constată"i şi concul#ii................................................................................71

5. EVALUAREA IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI A CENTRALELORAUTONOME DE ÎNCĂLZIRE............................................................................7&

5.1. n!icaţii gene"ale.......................................................................................7&

5.2. )cte no"atie ,"iin! con!iţiile !e t"ai ,ent"u locata"i.............................76

5.&. Tenica secu"ităţii la utili#a"ea utila3ului elect"ic........................................77

5.4. +"otecţia cont"a incen!iilo"........................................................................%1

5.5. ,actul asu,"a e!iului a*iant............................................................%1

5.6. Calcul instalaţiei !e lega"e la ,ănt.......................................................%&

CONCLUZII............................................................................................................%7

BIBLIOGRAFIE.....................................................................................................%%




4/113

INTR!"#ERE

$onceptul de cl+dire inteligenta a ap+rut ca re)ultat al unei *i)iuni unitare care tinde sa

nglobe)e reali)+ri de *-r! din domenii pe care le implica proiectarea si construc ia unei cl+diri,ț

domenii considerate de regula in mod separat. Printre cele mai importante dintre aceste domenii se pot

enumera arhitectura e%terioara si interioara, tehnologiile de construc ieț in general, mpreuna cu cele de

iluminare, nc+l)ire, *entila ie, de comunicare, in!ormatica, transport interior, securitate, !actoriț

ergonomici, etc.

$copul lucr%rii este !amiliari)area cu metodele i tendin/ele noi n ce pri*ete construirea

sistemelor de condi/ionare a caselor inteligente. 0 ntrebare care ne !r+m-nta din ce n ce mai des, este

$um *a ar+ta casa *iitorului e*ident n/esat+ de aparatur+ electrocasnic+, tele!oane, termostate,

monitoare i sunete olby igital, pro*enit din pere/i, toate legate la microprocesoare ce permit

comunicarea ntre ele i cu ocupan/ii casei. #st+)i locuin/a inteligent+ care ncorporea)+ elemente deinteligen/+ arti!icial+, repre)int+ n primul r-nd, simbio)a construc/iilor modulare, recon!igurabile n

!unc/ie de utilitatea, uoare i re)istente, cu !acilit+/i sporite de con!ort i de comunica/ii, adaptabile la

schimb+rile de clim+ i lumin+, uor de ntre/inut i de reparat, cu consumuri energetice sc+)ute i

securitate crescut+, at-t la ac/iuni criminale, c-t i la incendiu, !enomene meteorologice periculoase ,

mic+ri seismice. 5n aspect !oarte important pentru o locuin/+ cu multe nc+peri este controlul

instala/iilor de aer condi/ionat, nc+l)ire si iluminare. $u autorul unor sen)ori de pre)en/+ se poate

controla consumul de energie electric+ n camerele neocupate, nea*-nd nici un echipament pe po)i/ia pornit. 7nter!a/a de calculator poate !i programat+ s+ trimit+ comen)i i sec*en/e pentru toate

echipamentele din nc+pere i s+ comande indi*idual !iecare modul spre e%emplu, sec*en/a 1 care

acti*ea)+ instala/ia de nc+l)ire n ca)ul in care temperatura a sc+)ut sub cea stabilit+ n prealabil

sec*en/a 2 aprinde toate luminile atunci c-nd a!ara se ntunec+,etc.

&ctualitatea acestor sisteme de control automat este indiscutabil+. Pe l-ng+ !aptul c+ uurea)+

considerabil i simpli!ic+ *ia/a oamenilor, mai are i o tr+s+tur+ caracteristic+ ascuns+, de care unii nici

nu b+nuiesc. 5tili)area sistemelor automate autonome reduce consumul de energie electric+ precum im+rete siguran/a i con!ortul oamenilor.

#st!el au !ost propuse numeroase sisteme pentru asigurarea necesarului. $a cel mai per!ormant

i modern sistem de climati)are poate !i considerat sistemul "V#$ eoe%change. eoe%change este o

tehnologie care utili)ea)+ ca sursa pentru sistemul de nc+l)ire, *entila ie si r+cire al cl+dirilor ț :sistemul

"V#$ ; heat, *entilation, air conditioning< energia termica a Pamantului. Proprietarii cl+dirilor dotate

cu sistemul de climati)are eoe%change ; nc+l)ire, *entila ie, r+cire ; se bucura de un ni*el ridicat alț

con!ortului, de o temperatura interioara optima at-t *ara cat si in cele mai !riguroase ierni, in condi iileț

unor costuri de operare !oarte sc+)ute. Sistemul eoe%change !urni)ea)+ de asemenea si apa calda




5/113

=a etapa actual+ ast!el de sisteme se utili)ea)+ !oarte rar, cea mai important+ cau)+ !iind pre/ul

m+rit al utilaelor necesare, precum i nencrederea oamenilor in sursele de energie netradi/ionale. >n

aceast+ lucrare *oi ncerca s+ e!ectue) o anali)+ critic+ n ce pri*ete posibilit+/ile reale de utili)are a

ast!el de sisteme "V#$, precum i realit+/ile pri*ind conectarea acestora la surse

netradi/ionale de energie electric+.




6/113

'( $T&RE& T"&)* +N !,ENI") #&$E)R INTE)IGENTE

1.1.Casa !"#$%#!"&. R'$($ ) *(!+,$#

i!eren/a dintre cas+ i acas+ const+ n trei st+ri necesare con!ort, siguran/+, linite. oar o

cas+ nu poate o!eri tot. ar acas+, unde putem crea i diria o ntreag+ lume cu propriile m-ini, totul ne permite s+ progres+m. #st!el a ap+rut casa inteligent+, un sistem de control !le%ibil i discret, potri*it

at-t n interiorul c-t i n e%teriorul locului ales pentru implementare.

$e poate controla casa inteligent+

; ,u-ica: din orice nc+pere a casei smart !+r+ ntreruperi, dar si !+r+ sa !ie ne*oie sa !olosi i maiț

multe echipamente audio. >n !iecare camer+ pute i selecta at-t tipul de con inut audio, nț ț

concordan/+ cu pre!erin ele indi*iduale, c-t si *olumul sonor prin simpla atingere a unui butonț

asociat unei comen)i pe ser*erul audio.

; $iste.ul video: poate !i conectat la arhitectura de cablare structurata a ntregii case si l pute iț

controla u or prin utili)area telecomen)ii uni*ersale si chiar de pe 7nternet. #st!el *e i puteaș ț

alege !ilmul pe care dori i sa l *i)iona i cu mult nainte de a aungeț ț acas+.

; )u.inile naturale: prin intermediul automati)+rii draperiilor si alu)elelor

; )u.inile arti/iciale: cu autorul unui sistem de control speciali)at.

; #li.ati-area: prin integrarea echipamentelor de aer condi ionat in dispo)iti*ul centrali)at deț

control.

Si orice altce*a ce poate !i automati)at, de la !-nt-ni pana la ac*arii si echipamente de

supra*eghere interna.

$asa inteligenta are a*antaul unei !unc ionalit+/i modulare, ceea ce !a*ori)ea)+ completareaț

in orice moment cu noi op iuniț sau echipamente solicitate. ?olul casei inteligente este de a elibera

omul de toate acti*it+/ile de rutin+, care necesit+ timp. @u e nimic mai pl+cut dec-t atunci c-nd aungiacas+ s+ ca)i pe canapea i s+ pri*eti emisiunea pre!erat+ la tele*i)or, !+r+ grii si !+r+ g-ndul ca ar

trebui sa aspir, sau sa regule) temperatura de la termostatul ce se a!la n subsol. #ceste acti*it+/i le ia

asupra lui controllerul care are gri+ de linitea i odihnea dumnea*oastr+.




7/113

1.. Ss"## '/#0!# /# +'!"0'$ ş '!"'0a0# 2! +as# !"#$%#!"#

>n ultimii cinci ani progresul tehnicii de calcul, at-t n posibilit+/ile pe care le o!er+, dar i n

ce pri*ete costul acestora, a !+cut posibil+ implementarea sistemelor de climati)are, iluminare, creare

a ambian/ei precum i multe altele, mai pe larg utili)ate in centrele de agrement mari cum ar !i

maga)ine, restaurante, spa/ii comerciale, i n locuin/ele proprii, ncep-nd cu un mic apartament i!inis-nd cu o cas+ pe p+m-nt cu o supra!a/+ mare precum i o ograd+ spa/ioas+. #ceste sisteme !iind

capabile s+ automati)e)e i s+ controle)e at-t casa precum i curtea.

intre !irmele produc+toare de echipament utili)at la echiparea caselor inteligente pot !i

enumerate

0 $ie.ens

-

ikin

0 Mitsubishi Electric

; Sony

0 S+3!#/#0 E$#+"0+

Precum i numeroase !irme ce implementea)+ solu/ii gata pentru casa ta

; ?omaudio*ideo

; eAart

; "elios P.=.S.

; omotic (echnical 7nno*ations i multe altele.

(oate acestea au parcurs un drum lung pentru a putea satis!ace cerin/ele i necesit+/ile

omului contemporan.

Sisteme ultramoderne de control i monitori)are

S'$(1a B"+!'4 H#$'s P.L.S.:

Solutia Bticino de automati)are pentru sistemul de iluminat repre)int+ nlocuirea instala ieiț

electrice clasice cu o instala ie digitala unde !unc ia de comutare a ntrerup+torului este luata de releeț ț

situate in tabloul de automati)are si !unc ia de comanda este luata de aparate legate in paralel pe linaț

B5S de numai 2CV $.$. 7n acest mod se reali)ea)+ o reducere considerabila a num+rului de cabluri

electrice iar utili)area aparatelor nu implica nici un risc. Poate unul din cele mai mari a*antae ale

utili)+rii unui ast!el de sistem este posibilitatea !olosirii scenariilor care !ac posibila ac ionareț unui


%Mod Coala Nr. document Semnăt. Data


8/113

nelimitat de relee, deschiderea sau nchiderea sistemului de di!u)iune sonora, schimbarea postului de

radio etc. Pentru ac ionareaț luminilor se pot !olosi telecomen)i prin ad+ugarea unor receptori cu 4

canale. D8E

M5 H'# un sistem de automati)are dotat cu sen)ori de temperatura si o centrala automati)at+ pentru

m+surarea i ob/inerea temperaturii dorite in !iecare ambient pe ba)a unor relee ce pot controla di*erse

tipuri de electro*al*e, pompe, *entilatoare. aca nc+perea este !oarte mare se pot utili)a doi sau mai

mul i sen)ori iar temperatura nregistrata *a !i media temperaturilor nregistrate de !iecare sen)or.ț

$entrala de termoreglare se setea)+ !oarte u or datorita meniului gra!ic intuiti* ob in-ndu;se pro!ile deș ț

temperatura )ilnice si s+pt+m-nale. $u autorul &ebser*erului si al releelor tele!onice sistemul se poate

monitori)a si controla de la distanta. atorita acestui sistem gradul de con!ort creste considerabil si se

reali)ea)+ o economie de energie de pana la 3FG.

Higura 1.1 Sistemul M5 H'#2 "elios P=S

; Pentru controlul de la distanta M5 H'# dispune de comunicatoare tele!onice si mai multe

tipuri de &ebser*er. #st!el prin accesarea unei pagini &eb con!igurata in !unc ie de !iecare sistem seț

poate, de e%emplu, modi!ica temperatura in camere, *i)uali)a imaginea emisa de camerele *ideo

instalate. Pentru a putea accesa aceste dispo)iti*e din e%teriorul re eleiț locale de calculatoare

cone%iunea la internet trebuia sa !ie printr;un 7.P. de tip static




9/113

Higura 1.2 Structura sistemului M5 H'#, "elios P=S

$c3neider Electric prin compania I'?('@ pre)int+ un sistem integral ,erten KN4(J@K este unicul standard interna/ional pentru controlul cl+dirilor i al caselor recunoscut n

ntreaga lume. 'l dea ntruchipea)+ toate cerin/ele ale ambelor standarde europene $'@'='$

'@LFF9F la !el cum i $'@ '@ 13321;1. ?ecenta con!irmare a standardului 7S0M7'$ 14L43;3 la

moment con!irm+ recunoaterea J@K n ntreaga lume.

7nstala/ia repre)int+ o linie de date instalat+ paralel cu cablurile de alimentare cu energie

electric+ a consumatorilor cum ar !i iluminatul, nc+l)irea etc. la care sunt conectate. #ceasta re/ea de

date B5S este utili)at+ pentru controlul consumatorilor. #*antaul acestui sistem este acela c+ toateschimb+rile necesare se reali)ea)+ prin modi!icarea sistemului la ni*el de so!t, !+r+ necesitatea de a

strica pere/ii. D4E




10/113

Higura 1.3 Schema principiala KN4

$ompania Ierten a !ost una dintre primele care a propus n anul 198C elaborarea standardelor

ce pri*ete automati)area nc+perilor i caselor de locuit inteligente. Iulte sisteme separate de control

al iluminatului, nc+l)irii, climati)a/iei, *entila/iei, alu)elelor, por/ilor, stropitului i multe altele toate

sunt incluse ntr;un sistem unic multi!unc/ional.

CONTROL ILUMINAT ÎN CASA INTELIGENTĂ

H+r+ ndoial+ lumina, arhitectura, designul in!luen/ea)+ !oarte mult ambian/a i atmos!era unei

camere sau con!ortul i siguran/a ocupan/ilor. >ncercarea de a ob ine acest lucru cu ntrerup+toareț

multiple, nu este doar greu de reali)at, dar de multe ori o pierdere de timp i !inan/e . >nlocuirea

multitudinii de ntrerup+toare cu eleganta si design;ul unei tastaturi de control al iluminatului, capabila

sa controle)e !ie un circuit de lumini, o camera ntreaga, toata casa, sau orice scenariu intr;o

combina ie utila.ț D1FE

e e%emplu, cu o tastatura de control iluminat pre*+)uta cu patru butoane de comanda si

po)i ionata pe un perete in dormitorul mare este posibil deț

; aprinsMstins toate luminile camerei de la un buton

; cu un altul poate !i modi!icat+ intensitatea luminii con!orm unui scenariu romantic

; de a iluminat drumul spre buc+t+rie sau baie cu al treilea buton

; de stins toate luminile din casa inteligenta cu al patrulea N

ac+ persoana este in *acanta sau in &eeAend $u c-te*a scenarii programate inteligent pentru

a aprinde si stinge lumina la momente di!erite pe parcursul dup+;amie)ii si seara, poate !i simulat+

pre)enta acesteia in casa si ast!el a mari securitatea acesteia.




11/113

Higura 1.4 isplay controller multi!unc/ional iluminat

Se obser*+ o economie a energiei, pentru ca un sistem de control iluminat inteligent poate

modi!ica intensitatea luminii :dimare< sau o poate opri automat in ca)ul in care lumina naturala atinge

un prag prestabilit. Sistemele de control al iluminatului se integrea)+ per!ect cu alte sisteme de control

automati)at intr;o casa inteligenta temperatura, lumina naturala, controlul multimedia, etc. #cest

lucru creste con!ortul si elimina de pe perete pre)enta multor ntrerup+toare.

5n sistem de control al iluminatului proiectat corect economisete energie electric+ precum i

m+rete con!ortul i securitatea omului.

CONTROL STORURI / ALU!ELE ÎN CASA INTELIGENTĂ

Sistemele de control automati)at al caselor au de*enit populare, moti* pentru care controlul

storurilorMdraperiilor este integrat in cadrul display;ului de comanda touchscreen al casei sau panoul de

comanda cu taste. #ceast+ op iune elimina aglomerarea peretelui cu prea multe butoane de ac ionareț ț

nlocuind acestea, precum i di*erselor subsisteme din casa inteligenta :iluminat, mu)ica, clima,

securitate, etc< intr;un ecran tactil intuiti* si cu un design adaptat ne*oilor d*s. estetice.

Holosind a*antaele unui sistem de casa inteligenta, storurile sau draperiile pot !i deschise si

nchise automat, pe ba)a unui e*eniment cum ar !i momentul in care casa aunge la temperatura dorita,

ast!el se economise te energia consumata pentru nc+l)ireaMr+cirea acesteia.ș




12/113

Higura 1.L >ntrerup+tor touchscreen reglare storuri

CONTROL TEM"ERATURA ÎN CASA INTELIGENTĂ

$ontrolul temperaturii *a permite gestionarea sistemului de nc+l)ire si cel de r+cire cu un

con!ort crescut si e!icienta in consum. Sistemul de control permite programarea termostatelor pentru a

regla automat temperatura in casa sau in !iecare camera indi*idual, pentru con!ortul dimine ii, peț

parcursul )ilei sau in timpul nop ii.ț

#*antaul controlului nc+l)iriiMr+cirii intr;o casa inteligenta o!er+ posibilitatea de a seta

men inerea temperaturii la un ni*el e!icient de consum si a programa austarea temperaturii la un ni*elț

con!ortabil nainte ca cine*a sa aung+ acas+. e asemenea, poate !i monitori)at+ temperatura in

anumite camere cum ar !i cea a copilului sau spa iulț de depo)itare al *inului, atunci c-nd persoana se

a!l+ in casa de la dispo)iti*ele instalate sau prin intermediul tele!onului sau laptopului c-nd persoana

este plecat+.


1&Mod Coala Nr. document Semnăt. Data


13/113

Higura 1.6 isplay termostat de control a temperaturii

CONTROL SECURITATE ÎN CASA INTELIGENTĂ

Sistemul automati)at de casa inteligenta a reali)at progrese semni!icati*e in domeniul

sistemelor de securitate. 7ntegrarea sistemul de securitate cu alte sisteme de control are ca re)ultat

cre terea !unc ionalit+ ii. Poate !i utili)at acela i panou (ouchscreen cu care se controlea)+ casaș ț ț ș

inteligenta, pentru a putea *i)uali)a imaginile pe care camerele de supra*eghere instalate le transmit.

#cela i lucru poate !i e!ectuat prin intermediul internet;ului sau al unui tele!onului mobil, pentru aș

putea monitori)a in orice moment daca toate lucrurile sunt in ordine acas+. 7ntegrarea securit+ ii inț

sistemul de casa inteligenta permite monitori)area in timp real si anun area daca sen)orii de ga),ț

inunda ie sau !um au detectat oț problema.

Higura 1.C Sistem alarm+




14/113

CONTROL AU IO/#I EO ÎN CASA INTELIGENTĂ

$u un sistem audio multiroom, mu)ica pre!erat+ poate !i ascultat+ in orice camer+ i in acela iș

timp. 0rice sursa de semnal poate !i conectata de e%emplu un $ player, V, radio, IP3 player,

iPod sau orice altce*a. Sunetul poate !i distribuit in toata casa ori separat in !iecare camera, asigur-nd

totala !le%ibilitate. Singurul element *i)ibil *a !i micul display elegant care *a permite controlul

complet in casa inteligenta.

$-nd *ine *orba de sisteme "ome$inema si sisteme audio intr;o casa inteligenta, totul se

re)uma la o simpla ap+sare a unui buton O$inema #cas+O iar camera este preg+tita pentru *i)ionarea

unui !ilm ecranul de proiec ie coboar+, alu)elele sunt cobor-te, luminile sunt stinse, temperatura esteț

reglata la un ni*el con!ortabil.

Higura 1.8 Sistem multimedia

CONTROLUL SI INTEGRAREA ALTOR SISTEME ÎN CASA

INTELIGENTĂ

Sistemul de casa inteligenta permite controlul centrali)at al altor sisteme automati)ate

; Sistemul de automati)are a por/ilor

; Sistemul de irigare al ga)onului

; #ccesul *i)itatorilor prin intermediul sistemelor de inter!onieM*ideointer!onie

; Sistemul de acoperire a piscinei

; #lte sisteme sau echipamente de u) casnic




15/113

1.6. Ss"## HVAC a$# +as#$'0 !"#$%#!"#

$um a !ost men/ionat i n introducere un sistem "V#$ poate !i construit in mai multe *ariante,

unele mai simple, altele mai so!isticate. =a !el di!er+ i pre/ul de cost, precum i perioada de

e%ploatare, ne mai *orbind de perioada de recuperare a in*esti/iilor n ca)ul c-nd este necesar+

nlocuirea sistemului de nc+l)ire i climati)are e%istent. escrierea tuturor *ariantelor e%istente de

sisteme "V#$ si e%plicarea principiilor de !unc/ionare ale acestora *a m+ri considerabil *olumul

acestei lucr+ri. #st!el *a !i e%aminat cel mai per!ormant i modern sistem de nc+l)ire, *entilare i

condi/ionare a aerului, ba)at pe surse regenerabile de energie, ecologic pure i anume pompe de

c+ldur+.

eoe%change este o tehnologie care !olose te energia a!lat+ n sol pentru a nc+l)i, *entila i aș

r+ci o cl+dire, simultan cu !urni)area apei calde menaere. Sistemul eoe%change a !ost implementat n

urm+ cu 2F de ani. Pe parcurs, au !ost aduse multe mbun+t+ iri materialelor !olosite, metodelor deț

instalare, randamentului pompelor de c+ldura i al celorlalte echipamente.

Ha/+ de utili)atorii sistemelor con*en ionale, bene!iciarii sistemului eoe%chage au urm+toareleț

a*antae maore

Iic orareaș !acturilor pentru utilit+/i nc+l)ire, r+cire, apa calda sanitara cu procente *ariind

intre 2LG :*ara< si LFG :iarna< !a/+ de sistemul con*en ional.ț

Simpli!icarea ntre ineriiț sistemului de climati)are prin utili)area aceluia iș echipament at-t

iarna, c-t i *ara. @i*elul nalt de con!ort pe tot parcursul anului.

Sc+derea *alorii !acturilor pentru apa cald+ sanitar+ cu 3FG n medie pe an prin utili)area

e%cesului de c+ldura al casei, *ara, pentru producerea apei calde.

'liminarea total+ a polu+rii mediului sau a posibilit+ ii de into%icare cu mono%id de carbonț

deoarece sistemul eoe%change nu arde combustibil pentru a produce c+ldura si apa calda.

Sistemul eoe%change se poate !olosi in orice condi/ii de mediu e%terior, deoarece trans!er+c+ldura de la i spre p+m-nt. #cest a*anta se datorea)+ temperaturii relati* constante a p+m-ntului n

compara/ie cu temperatura aerului din mediul nconur+tor.

Sistemele eoe%change sunt cel mai modern i cel mai e!icient mod de a reali)a climati)area

:nc+l)irea, *entila/ia si r+cirea aerului in interior< i de a produce ap+ cald+. Sub denumirea generic+

eoe%change se reg+sesc aa numitele sisteme geotermale sau pompe de c+ldur+ cu sursa p+m-nt.

#cestea deplasea)+ M trans!er+ c+ldura similar cu pompele de c+ldur+ cu sursa aer, schimbul de c+ldur+;




16/113

eoarece la o anumita ad-ncime temperatura p+m-ntului r+m-ne relati* constant+ pe tot

parcursul anului, sistemul eoe%change este mai e!icient n compara/ie cu pompele de c+ldur+ cu aer si

nu mai necesit+ !olosirea nc+l)itorului cu re)istenta electrica in perioadele de nghe/. Sistemele

eoe%change !urni)ea)+ n maoritatea ca)urilor si apa cald+ menaer+.

Sistemele date sunt in general de 2,L ; 4 ori mai e!iciente n compara/ie cu nc+l)itoarele cu

re)istenta electrica si nc+l)itoarele de apa, si, in plus nu poluea)+ atmos!era.eoarece nu e%ist+ unitate e%terioar+ :aa cum au pompele de c+ldur+ cu sursa aer sau aparatele

de aer condi/ionat


17/113

(erminal V#V

pentru control )onal

ispersoare aer e*acuat

Higura 1.1F Sistem V#V tipic pentru control )onal

1.7. U"$a0#a s(0s#$'0 0#%#!#0a8$# /# #!#0%# ! ss"##$# HVAC a$#

+as#$'0 !"#$%#!"#

'nergia electric+ la momentul actual este sursa primar+ pentru !abricarea tuturor bunurilor i

ser*iciilor de care bene!icia)+ omenirea. Producerea energiei electrice pe cale tradi/ional+ !iind acestea

hidrocentrale, centrale termo;electrice pe c+rbune, centrale termo;electrice pe p+cur+ sau cele atomice,

are un impact negati* asupra mediului nconur+tor. Pe l-ng+ !aptul c+ epui)ea)+ resursele de !osile,

poluea)+ atmos!era, solul i apele, n ca)ul hidro;'lectro centralele se distruge !auna r-urilor prin

construirea baraelor se obser*+ i o cretere continu+ a pre/urilor la energie.

'nergia electric+ netradi/ional+ ar re)ol*a aceste probleme, ns+ progresul tehnic nu permite

utili)area pe larg a instala/iilor, centralelor electrice netradi/ionale acest !apt !iind limitat i de anumite

cerin/e c+tre mediul n care urmea)+ a !i amplasat+ aceast+ mini central+ electric+. (otodat+ se !acncerc+ri care dau nite re)ultate uluitoare, datorit+ c+rora timpul in care *om bene!icia de energie

gratuit+ i permanent+ de*ine tot mai mic.

Sursa principal+ de energie pe planeta P+m-nt este e*ident Soarele. atorita in!luen/ei Soarelui

asupra P+m-ntului putem bene!icia de numeroase surse aleatoare de energie care poate !i trans!ormat+

n energie electric+. 'nergia hidraulic+, energia termic+ a p+m-ntului, energia eolian+, energia

*alurilor, energia termic+ a oceanului, energia biomasei. (oate acestea sunt deri*e din energia Soarelui.

$aptarea acestor tipuri de energii i trans!ormarea lor n energie electric+ ecologic+ este obiecti*ul


1%Mod Coala Nr. document Semnăt. Data


18/113

urm+rit n ultimii ani. in toate aceste tipuri de energii totui cea mai larg+ r+sp-ndire o are energia

eolian+ i termic+ solar+.

'nergia eolian+ este utili)at+ de c+tre om din cele mai *echi timpuri i r+m-ne utili)at+ i la

etapa actual+. Se obser*+ o cretere enorm+ a puterii cumulati*e instalate la ni*el mondial de la 6,1 la

194 Q timp de 1L ani.

Higura 1.11 Puterea cumulati*+ a instala/iilor eoliene D13E

'nergia solar+ termic+ la !el ca i cea eolian+ a a*ut de prosperat. Progresul tehnico;tiin/i!ic n

ce pri*ete !abricarea celulelor !oto;*oltaice :PV


19/113

?epublica Ioldo*a dispune de un poten ialț energetic al surselor regenerabile sporit, ast!el

putem a!irma c+ utili)area instala/iilor de producere a energiei electrice netradi/ionale nu este lipsit+ de

sens. >n unele regiuni ale ?I se obser*+ o pre)en/+ permanent+ a *-nturilor ce pot asigura

!unc/ionarea normal+ a generatoarelor eoliene de producti*itate !oarte mare, de ordinul IQ. (otodat+

condi/iile climaterice cu mult soare *ara cu nebulo)itate sc+)ut+, precum i durata )ilei pe timp de

iarn+ acceptabil+ pentru !unc/ionarea bateriilor solare PV !acilitea)+ utili)area acestora chiar i de persoanele ce doresc s+;i construiasc+ o cas+ inteligent+ !+r+ a cheltui energia electric+ ob/inut+ pe

cale tradi/ional+.

Sistemele "V#$ moderne se caracteri)ea)+ prin !aptul c+ consum+ pu/in+ energie electric+.

$ompar-nd o pomp+ geotermal+ cu un ca)an cu ar)+tor putem a!irma c+ consumul de energie electric+

este asem+n+tor, ns+ consumul de combustibil este incomparabil.

5tili)area surselor regenerabile de energie pentru climati)area casei este o in*esti/ie mare cu un

e!ect !oarte po)iti*. $heltuielile pentru consumul de energie electric+ se diminuea)+ aung-nd chiar la)ero. #tmos!er+ pl+cut+ cu cheltuieli minime i un impact po)iti* asupra mediului ambiant.

>n ce urmea)+ *oi descrie sistemul "V#$ eoe%change, principiile de !unc/ionare a acestuia

precum i o anali)+ comparati*+ cu alte sisteme asem+n+toare.

istemul HVAC Geoexchange

Sistemele de climati)are eoe%change au la ba)a un principiu di!erit !a/+ de sistemelecunoscute !ormate din ca)an cu ar)+tor plus un sistem de aer condi ionat, de e%emplu chiller.ț

#r)+toarele clasice !urni)ea)+ c+ldura prin arderea de combustibil, cel mai !rec*ent ga) metan, propan

sau p+cura, pe c-nd sistemele eoe%change elimin+ combustia chimica. 'le colectea)+ iarna c+ldura

naturala a P+m-ntului, de e%emplu printr;o re ea de conducte, o bucl+ instalat+ !ie n p+m-nt, !ie intr;unț

ba)in sau lac. Hluidul care circul+ prin bucl+ transport+ c+ldura in cas+. Partea de interior a sistemelor

eoe%change utili)ea)+ un circuit !rigori!ic nchis care include un schimb+tor de c+ldura si un

compresor electric ce reali)ea)+ procesele de e*aporare si de comprimare a *aporilor :similar cu

principiul de !unc ionareț al !rigiderului


20/113

mansarda iar n ca)ul unei case mai mici, echipamentul are dimensiuni !oarte reduse i se poate monta

n pla!onul !als al unei camere. 7nstalarea la interior pre)int+ a*antaul unei bune protec ii aț

echipamentului !ata de intemperii.

Sistemele eoe%change lucrea)+ di!erit !a/+ de o pompa con*en ionala de c+ldura careț !olose teș

aerul din e%terior ca surs+ de c+ldura sau de r+cire. Sistemele eoe%change nu trebuie s+ lucre)e in

!or a :ceea ce nseamn+ !olosirea a mai putin+ energie< deoarece deplasea)+ c+ldura de la o surs+ aț

c+rei temperatura este moderat+. (emperatura solului sau a apei la c-ti*a metri sub supra!a aț

Pamantului r+m-ne relati* constant+ pe parcursul anului, chiar i atunci c-nd temperatura e%terioara

are mari !luctua ii la schimbarea anotimpurilor.ț =a o ad-ncime de apro%imati* 1,8F m, temperatura

solului n maoritatea regiunilor lumii r+m-ne constant+ intre C si 21 grade $elsius . in aceast+ cau)+

apa e%tras+ din p+m-nt este rece chiar i n cele mai c+lduroase )ile din *ar+. Pe timp de *ar+, solul

relati* rece absoarbe cu u urin +ș ț e%cesul de c+ldur+ dintr;o locuin +ț i mult mai rapid dec-t aerul

e%terior, p+m-ntul nc+l)indu;se de la soare cu mult mai ncet dec-t aerul atmos!eric. 7arna, p+m-ntul!urni)ea)+ o barier+ aerului rece datorita energiei solare absorbite. Pe timp de iarn+, deci, este cu mult

mai u or s+ capt+m c+ldura din sol deoarece temperatura medie a acestuia la o ad-ncime de peste 1Lș

metri este de 1F grade $elsius, !a/+ de temperatura aerului atmos!eric care are *alori negati*e. in

acest moti*, prin !olosirea sistemului eoe%change se ob ine !+r+ di!icultate in interiorul cl+dirii oț

temperatur+ con!ortabil+ chiar si in ca)ul unui se)on e%trem de !riguros.




21/113

Hig. 1.13 Sistemul eoe%change. (ipuri de bucle

1.9. P0'8$##$# a+"(a$# a$# ss"##$'0 HVAC ("$a"# $a +$a"a0#a

+as#$'0 !"#$%#!"#

Hactorul decisi* atunci c-nd se e%aminea)+ posibilitatea implement+rii unui sistem automat

autonom de condi/ionare a casei l oac+ pre/ul de cost. 0ricine dorete s+ bene!icie)e de con!ort i

calitate !+r+ a suporta cheltuieli mari pe parcursul e%ploat+rii. 5tili)area surselor regenerabile de

energie promite un re)ultat mbucur+tor acord-nd posibilitatea diminu+rii ma%ime a cheltuielilor de

ntre/inere. (otodat+ acest lucru nu este lipsit de neaunsuri care, cum a !ost men/ionat anterior, sunt

legate de pre/ul de costridicat a instala/iilor at-t !oto*oltaice precum

i a turbinelor eoliene. 0 alt+ caracteristic+ important+ care nicidecum nu

poate !i l+sat+ !+r+ aten/ie este amplasarea geogra!ic+ a ?epublicii Ioldo*a. ac+ *orbim despre

bateriile solare at-t cele PV c-t i cele termice di!icult+/i maore n ce pri*ete utili)area lor nu se

obser*+, aici rolul important uc-ndu;l Soarele care, n urma studiilor i calculelor e!ectuate, este

ndeauns at-t pe timp de *ar+ c-t i pe timp de iarn+. Problema principal+ este *-ntul, acesta !iind

constant i permanent numai n unele regiuni a republicii, ceea ce !ace imposibil+ utili)area n mas+ a




22/113

a caselor inteligente. Studiile i ci!rele statistice arat+ c+ chiar i n locurile caracteri)ate de *-nturi

permanente puterea ma%im+ a turbinelor eoliene este la !el limitat+.

7ndi!erent de toate cele e%puse sistemele autonome de condi/ionare nu sunt mituri, ci nite idei

ambi/ioase care aduc re)ultate !oarte bune dac+ sunt implementate cu cap de c+tre ingineri cali!ica/i n

domeniul dat. #cest lucru l demonstrea)+ ntreprinderile ce comerciali)ea)+ at-t pompe geotermale

c-t i baterii solare termice, *-n)+rile c+rora au crescut considerabil n ultimii ani.

1.:. C'!+$(

$on!ortul i sen)a/ia de bine nu permite de a numi o cas+ inteligent+. Simbio)a ntre sistemele

moderne de control i comand+ automat+ mpreun+ cu !unc/ionalitatea, simplitatea i siguran/a

persoanelor precum i cheltuielile minime de ntre inere mai ales la momentul actual c-nd seț

nregistrea)+ o cretere continu+ a pre/urilor, este cheia spre succes a unei case inteligente. Sistemele

moderne permit utili)area la ma%im a tuturor posibilit+/ilor utilaului precum i crearea scenariilor

personali)ate caracteristice modului de trai a !iec+rui om n parte. 7mplementarea acestora este un lucru

!iresc mai ales la momentul c-nd timpul oac+ cel mai important rol. @u putem nega !aptul c+ popula/ia

de la orae duce un mod de *ia/+ mult mai gr+bit, iar timpul r+mas pentru odihn+ i rela%are de*ine tot

mai mic uneori lipsind totalmente. $asa inteligent+ ia asupra ei toate acti*it+/ile de rutin+ eliber-nd

ast!el orarul i aa nc+rcat a celor ce o populea)+.




23/113

5( !I,EN$IN&RE& E)E,ENTE)R !E 6"TERE &)E $I$TE,E)R !E

IN&RE !IN #&!R") #&$EI INTE)IGENTE

.1. Ss"## '/#0!# /# a("'a"a0# a ;0'+#s($( /# +$a"a0#

Procesul de climati)are se ba)ea)+ pe e!ectuarea unui lucru mecanic de c+tre o instala/ie, nca)ul nostru o pomp+ de c+ldur+, pentru a nc+l)i sau r+ci un spa/iu prin intermediul proceselor termice

de absorb/ie i cedare a c+ldurii. #utomati)area acestui proces se limitea)+ la *arierea *ite)ei de rota/ie

a pompei care m-n+ agentul termic. =a etapa actual+ toate instala/iile de climati)are sunt dotate cu

sisteme automate de reglare a acestor pompe n dependen/+ de temperatura camerei nregistrat+ de

termostat. >n ca)ul climati)+rii centrali)ate a unei case inteligente termostatul central nu satis!ace

cerin/ele impuse.

Pentru a putea regla temperatura dorit+ n !iecare camer+ instalarea unui singur termostat nueste su!icient+. $limati)area )onal+ se e!ectuea)+ dup+ principiul separ+rii !iec+rei )one de la

magistral+ !orm-nd ast!el circuite nchise autoreglabile. #st!el apare necesitatea instal+rii termostatelor

n !iecare )on+ n care este necesar+ reglarea temperaturii. 'ste e*ident !aptul c+ di!eren/a de

temperaturi impuse de c+tre operator nu di!er+ mult ntre )one, delta constituind c-te*a grade. #st!el

sistemul de condi/ionare a aerului se simpli!ic+ !iind necesar+ instala/ia a unui num+r mai mic de

*entilatoare, totui aceasta nu micorea)+ num+rul de reouri de nc+l)ireMr+cire a aerului, acestea !iind

c-te una per )on+.

#"5 din imagine n ca)ul nostru repre)int+ pompa de c+ldur+ mpreun+ cu boilerul de




24/113

Sen)orul de temperatur+ diriea)+ cu unitatea V#V care oac+ rolul de distribu/ie a aerului controlul

debitului, :re


25/113

#ceste calcule necesit+ timp i numeroase date ini/iale. >n ca)ul nostru este necesar+

determinarea apro%imati*+ a puterii pompei de c+ldur+ pentru determinarea puterii instala/iilor

electrice n continuare. Pentru aceasta se recurge la determinarea puterii necesare pentru 1m2 de )on+

prin metoda pierderilor. Se cunoate c+ pentru amplasarea geogra!ic+ a mun. $hiin+u constanta

pierderilor pentru case cu i)ola/ie bun+ este

1 ∆P = 40 − 50 ( )�2

� = � ∙ ∆P = 1 ∙ 45 = 120 (W

) (1)� �� 2

Supra!a/a total+ a casei inteligente este de 2LF m2 ast!el

�Σ = �� ∙ ∆P = 250 ∙ 120 = 11250 (W) (2)

eoarece datele pri*ind pierderile de energie se iau n dependen/+ de cele mai !riguroase L )ile

din se)on care constituie L )ile din !ebruarie la temperatura de ;16o$, la maoritatea pompelor

geotermale, n circuitul intermediar au inclus un nc+l)itor electric, care se pornete n ca)urile de

de!icit de energie. #st!el la calculul de dimensionare a pompei nu este ne*oie de supradimensionat

pompa geotermal+, ast!el puterea nominal+ a pompei se consider+ F,C;F,8 din puterea sumar+ calculat+.

�PDC = �Σ ∙ 0,7 = 11250 ∙ 0,7 = 7875 (W) (2)

>n continuare se alege o pomp+ de c+ldur+ din catalog cu puterea P @ R PcalcC,8 AQ

Pompa de c+ldur+ solMap+ #ITOCAL $%%G




26/113

Hig. 2.3 Pompa termic+ solMap+ V7(0$#= 3FF

$u aceast+ pomp+ este posibil de creat un sistem de climati)are care poate !i uor adaptat la

necesarul de c+ldur+.#*antae

• '!icien/+ ma%im+ pentru locuin/e.

• $oe!icientul de per!orman/+ $0P p-n+ la 4,9 :con!orm '@ 14L11 la parametrii Sol

Fo$M#p+ 3Lo$<

• (emperatura ma%im+ pe tur p-n+ la 6Fo$

• Hunc/ionare silen/ioas+ T42 dB:#


27/113

Pentru ca pompa s+ !unc/ione)e a*em ne*oie de a alege un boiler. $alculele pentru

dimensionarea boilerului *or !i pre)entate dup+ calculele de dimensionare a bateriilor solare termice.

-.6. Ca$+($ /# /#!s'!a0# a +'$#+"'a0#$'0 s'$a0#

Se cunoate c+ sistemele solare pentru nc+l)irea apei sunt e!iciente i demonstrea)+ re)ultate

bune numai n ca)ul c-nd temperatura colectorului nu di!er+ mult de temperatura mediului. $alculul de

dimensionare corect este cheia succesului n !unc/ionarea calitati*+ a sistemului colector solar.

$alculele de dimensionare se re!er+ la urm+toarele m+rimi

• 5nghiul de nclina/ie a colectoarelor solare pe perioadele de interes, n regiunea central+

a Ioldo*ei.

• ?adia/ia medie global+ pe perioada de interes incident+ pe supra!a/a colectorului i

radia/ia medie globala lunar+.

• $onsumul )ilnic de ap+ cald+.

• Supra!a/a colectorului solar.

• Volumul boilerului pentru apa cald+.

2.3.1. eterminarea unghiului optimal de nclina/ie a colectorului solar.

Perioada de interes aleas+ n lucrarea dat+ este @oiembrie U Iartie. >n dependen/+ de aceasta

unghiul de nclina/ie optimal al colectorului solar se alege ast!el nc-t n aceste luni pe supra!a/a

colectorului s+ cad+ o cantitate de energie c-t mai mare. (otodat+ acest unghi nu trebuie s+ !ie

nesatis!+c+tor pentru lunile de *ar+.

Pentru aceasta select+m din ane%a #2 *aloarea unghiului Φ – β pentru care raportul Rb

dintre radia/ia solar+ direct+ pe planul nclinat i cel ori)ontal sunt ma%imale pentru lunile noiembrie i

martie. Pentru a dispune de o in!orma/ie mai ampl+ despre cantitatea de radia/ie, precum i a propune o

*ariant+ mai bun+ se *a studia un diapa)on mai mare de m+rimi posibile. #poi prin studiu comparati*

se *a pre)enta *arianta cea mai potri*it+.




28/113

Se pre)int+ *alorile medii lunare a radia/iilor n !orm+ (abelulr+

(abelul 2.3 Valorile medii lunare ale radia/iei solare globale , IMm2 ale radia/iei di!u)e d,

IMm2 , si ale radia/iei directe pe un plan ori)ontal. D29E

L(!a XI XII I II III XI÷III G - Gl obal a

117 2 126 166 &0& 5%

D - Di f uz a 75 62 7% 105 17& 250

B - Di r ec t a 42 &0 4% 61 1&0 &4%

>n dependen/+ de *alorile ? b se recalculea)+ *alorile radia/iilor irecte, di!u)e i

globale pe un plan nclinat dup+ urm+toarele !ormule

(abelul 2.4 Valorile ? b pentru regiunea $'@(?5 a ?epublicii Ioldo*a. D29E

?adia/ia direct+ pe un plan nclinat

�� = �� ∙ �0 = 3,07 ∙ 42 = 128,94 ( ) (3)

�2

?e)ultatele ob/inute se nscriu n (abelul 2.L.



L(!a XI XII I II III

R8

β - - - - -

-? -4-- -4:< -46> 14>: 1479

&2 240 2%4 25 17 150

&7 255 &06 277 207 154

42 26 &25 2& 216 157

7? -4>1 6471 641< -4-6 149>

52 21 &56 &1 22% 15%

57 2 &6% &2 2&1 15%

62 &04 &76 &&5 2&& 156:? 64


29/113

(abelul 2.L ?adia/ia direct+ pe un plan nclinat calculat+ n dependen/+ de unghiul de nclina/ie

?adia/ia di!u)+ pe un plan nclinat1 1 ��

� =2

∙ (1 + cos �) ∙ �0 =2

∙ (1 + cos 67) ∙

75 = 52,15 (

) (4)

?e)ultatele ob/inute se nscriu n (abelul 2.6.

(abelul 2.6 ?adia/ia di!u)+ pe un plan nclinat calculat+ n dependen/+ de unghiul de nclina/ie


�

�

β27 701 5%62 7&75 2% 16&57

β&2 6&0 572 7207 702 15%6

β&7 6745 5576 7015 44& 1555%

β42 65&7 5404 67% 152 1507%

β47 6&0% 5214 6560 %%&1 1454

β52 605 500 6&01 %4%2 1&76

β57 572 47%% 6024 %10 1&&61

β62 5511 4555 57&1 7715 12711

β67 5215 4&11 5424 7&02 120&0

?adia/ia global+ pe un plan nclinat

�� = � + � = 128,94 + 52,15 = 181,09 (�2) (5)

?e)ultatele ob/inute se nscriu n (abelul 2.C.


�

=

� �

∙ � �β27 &24

7%00 11424 11&46 1%%50

β&2 112% 750 14064 1&176 20410

β&7 10710 1%0 1&26 12627 20020

β42 100%0 %520 124&2 12017 1500

β47 11%02 102&0 14%%0 1&60& 20540

β52 12222 106%0 15&12 1&0% 20540

β57 1255% 11040 1572 1401 20540

β62 1276% 112%0 160%0 1421& 202%0

β67 12%4 11460 16272 1421& 1760

�

∙ ( �

+

) ∙ � �

�

=


30/113

Mod Coala Nr. document Semnăt.Data

UTM 524.1 006 ME Coala

&0


31/113

(abelul 2.C ?adia/ia global+ pe un plan nclinat calculat+ n dependen/+ de unghiul de nclina/ie

Pentru a e!ectua o anali)+ corect+ a *ariantelor posibile de amplasare a colectorului solar seconstruiete (abelul cu raportul dintre radia/ia global+ pe un plan ori)ontal i cea pe un plannclinat.

(abelul 2.8 ?aportul dintre radia/ia global+ pe plan nclinat i radia/ia global+ pe plan ori)ontal pentru

!iecare lun+ n parte :e%primat in procente<

Coala


32/113

UTM 524.1 006 MEMod Coala Nr. document Semnăt. Data

?e)ultatele ob/inute se e%prim+ i n !orm+ gra!ic+ prin diagrama din !igura 2.4.

400

G

350

300

250

β=0200 β=27

β=32150 β=37

β=42

100 β=47β=52

50 β=57β=62

0 β=67

XI XII I II III Luna

Higura 2.4 iagrama dependen/ei radia/iei solare globale pe un plan nclinat , de luna si unghiul deinclina/ie

>n urma anali)ei !igurii 2.4 i a raportului dintre radia/ia global+ pe un plan nclinat !a/+ de

radia/ia global+ pe un plan ori)ontal din (abelul 2.8 se obser*+ c+ cele mai prielnice unghiuri deamplasare a colectorului solar sunt

β&25 β&75 β475 β525 β575 β62.

(otodat+, dac+ anali)+m calculele e%acte din (abelul 2.8 constat+m c+ cel mai optimal

unghi de amplasare a colectorului solar ! a/+ de planul ori)ontal este de β&2.

2.3.2. eterminarea supra!e/ei colectorului solar n dependen/+ de consumul)ilnic de ap+ cald+.

@ecesarul )ilnic de ap+ cald+ i distribu/ia acestuia pe parcursul a 24 de ore depinde ntr;

o mare m+sur+ de caracteristica speci!ic+ a consumatorului. 'l este di!erit pentru locuin/e i

o unitate de produc/ie. #dmitem ca consumator o !amilie din patru persoane, consumul

speci!ic, q, !iind de LF lM)i per persoan+ cu temperatura de LL F$. istribu/ia consumului deap+, n procente, pe parcursul de 24 de ore este pre)entat+ n (abelul 2.9. D29E

Coala


= �

+ �

β27 16415 1&662 1%7 21274 &5207

β&2 1%22% 1547 21271 22%7% &6&6

β&7 17455 14756 20&11 22070 &557%

β42 16617 1&24 12&0 2116 &457%

β47 1%110 15444 21440 224&4 &50%

β52 1%2%1 156% 2161& 22&0 &4516

β57 1%&50 15%2% 21%16 22200 &&01

β62 1%27 15%&5 21%11 212% &21

β67 1%10 15771 2166 21515 &170

L(!a XI XII I II III G β /G 0

β27 2%7& &266 &27 217 1&4 1&0

β&2 &5%1 2441 4500 4%%6 67%5 222

β&7 &27 2071 42& 46 6711 210

β42 25 157 &16 447& 6616 16

β47 &5& 2424 454& 47%5 6666 220

β52 &600 2542 45%7 4775 6610 221

β57 &624 260% 46&7 47&0 654 221

β62 &5 2612 46&6 4664 6454 220

β67 &5& 25%1 4607 4562 6&20 216


33/113

&2Mod Coala Nr. document Semnăt. Data

$onsumul diurn de ap+ cald+ se determin+ din !ormula

� = �� ∙ � = � ∙ � = �� (��) )(

(abelul 2.9 istribu/ia consumului de ap+ cald+ pe parcursul )ilei. $:t<

?adia/ia global+ pe planul colectorului n perioada de interes a !ost determinat+ anterior.

5rmea)+ a determina radia/ia global+ medie pentru perioada de ac/iune a Soarelui asupra

colectorului. atele ob/inute se includ n (abelul 2.1F.Pentru e!ectuarea calculelor inginereti prealabile randamentul colectorului se ia unul

tipi)at cu *alorile cuprinse ntre F,4 W F,L. eterminarea de!initi*+ a randamentului colectorului

pentru unghiul de amplasare n cau)+ se determin+ dup+ !ormula

�� − �� = � ∙ − ��

(7)

��

5nde

• � U !actor ce caracteri)ea)+ caracteristicile tipice ale ansamblului Supra!a/+ (ransparent+ U Supra!a/+ #bsorbant+.

• �� U coe!icientul pierderilor globale pentru supra!a/+ selecti*+, tuburi *idate, SS;V.

• �� U temperatura apei.

• �� U temperatura mediului ambiant.

Se utili)ea)+ radia/ia global+ medie e%primat+ n

! ( eterminat+ cu !ormula��

�� ∙ 106 45,4 ∙ 106 �� = "/ ∙ 3600

=8 ∙ 3600

= 1575,1 ( ) (8)��

in datele precedente radia/ia global+ de!init+ pentru !iecare lun+ este cea anual+. in

considerentul c+ lungimea )ilei cu soare calitati* nu este aceeai, datele e%puse mai sus nu sunt

*alabile. >n acest ca) din #ne%a 1 (abelul 1.6 se calculea)+ durata medie de iradiere solar+ global+

pentru !iecare lun+. atele determinate se includ n (abelul 2.1F. ?adia/ia direct+ i respecti* di!u)+ la

!el necesit+ a !i recalculate, deoarece pentru calculele ce urmea)+ *om a*ea ne*oie de radia/ia

incident+ per )i. #st!el� �� " 42 ��

��) (9)


34/113


&&Mod Coala Nr. document Semnăt. Data

O0a < 7 : > 1< 1- 17 1: 1> -< -- -7

CA"BC 7 0 0 & 1&56 2256 &055 &57 4%5& 57 7055 %%57 5lit"i 0 0 7 &2 54 7& 5 115 1&6 16 212 240


35/113

(abelul 2.1F ?adia/ia global+ pe planul colectorului pe perioada de interes

(

)

>n continuare determin+m cantitatea de energie necesar+ pentru a nc+l)i *olumul de ap+

necesar de la 1Lo$ la LLo$.

� = � ∙ �� ∙ (��# − �� ) = 240 ∙ 4,173 ∙ 103 ∙ (55 − 15) =48,1 (��) (10)

5nde

•

��

U c+ldura speci!ic+ a apei.��

= 4,173 ∙ 103 (�

)$∙�

• � U consum ap+ cald+.

• ��# U temperatura apei calde.• �� U temperatura apei reci.

Supra!a/a colectorului n prealabil se determin+

�� =�

�� ∙

��(��)

48,1=

0,42 ∙7,1

= 16(��) (11)

>n continuare pentru supra!a/a colectorului determinat+ calcul+m temperatura apei calde n lunacu cea mai mica radia/ie global+ U ecembrie.

� �� ∙ � ∙5,7 ∙ 16 ∙ 0,42

L(!a XI X II I II III

3D1 %50 %50 %50 50 1050

�� 24 2% 26 20 15

�

� �

� ∙

�

154 150 155 251 452

� 255 250 255 &56 556

� = �� ∙ &54 257 450 451 65&�

� = ∙ (� + ) ∙25& 15% 25& &5& 552

= � + �

��( )�� ∙ �

557 456 65& 755 1154

�� ( )�� ∙ �

156 15& 15% 251 &52

( )

� 50655 447

57 6%1

54 670&

57 %57

55

��

��( � ) ∙

751

( ) 6%4750


36/113

� =� +

(��) ��

��= 15+ = 45 ($) (12)

��# �� ∙��

240 ∙ 4,173 ∙ 103

Mod Coala Nr. document Semnăt.Data

UTM 524.1 006 ME Coala

&4


37/113

Pentru a determina supra!a/a e%act+ a colectorului este ne*oie de a calcula randamentul

colectorului n ba)a !ormulei :C< cu considera/ia temperaturii de ieire a apei precum i a mediului

ambiant n cea mai rece perioad+ a anului, precum i coe!icien/ii consta/i �.

�� − �� 55 − 3,9�� = � ∙ − ��

= 0,7 − 2,5 ∙6847

= 0,68 (13)��

$unosc-nd randamentul real al colectorului calcul+m supra!a/a necesar+ a colectorului solar

consider-nd randamentul real.

� =�

=48,1

= 9,9 % 10 (��) (14)��

�� ∙ ��(��) 0,68 ∙ 7,1

eoarece colectoarele solare sunt produse de m+rimi standard, alegem dou+ colectoare solare

de 4 m2. #cestea *or asigura !abricarea apei calde menaere. atorit+ !aptului c+ calculele au !ost

e!ectuate pentru perioada de iarn+, re)ultatele ce pri*esc de supra!a/a colectorului sunt maorate, ast!el

se recurge la micorarea supra!e/ei colectoarelor solare, pentru a sc+dea din surplusul de energie

produs+ pe timp de *ar+.

up+ determinarea e%act+ a randamentului i supra!e/ei colectorului solar determin+m nc+

odat+ temperatura apei calde n cea mai rece i cea mai cald+ perioad+, ecembrie U Iartie respecti*.

� �� ∙ � ∙ 4,6 ∙ 8 ∙ 0,63� = � +

(��) �� = 15 + = 32 ($) (15)

��# �� ∙ �� 240 ∙ 4,173 ∙ 103

�� ∙ � ∙ 11,4 ∙ 8 ∙ 0,63� = � +

(��) �� = 15 + = 69 ($) (16)

��# �� ∙ �� 240 ∙ 4,173 ∙ 103

Coala


38/113


.7. D#!s'!a0#a ss"#($( HVAC

Pentru a determina capacitatea de lucru pentru asigurarea climati)+rii casei inteligente, a*em

este necesar de a cunoate supra!a/a total+ a casei, precum i supra!a/a )onelor controlate. Pentru

aceasta se pre)int+ planul general al casei

Higura 2.L Plan cas+ subsol

Higura 2.6 Plan cas+ etaul 1

Coala


39/113


Higura 2.C Plan cas+ etaul 2

Sistemul de climati)are ce urmea)+ a !i dimensionat, se ba)ea)+ pe principiul recircula/iei

aerului prin intermediul *entilatoarelor i *entilelor V#V. #cest principiu presupune nlocuirea

radiatoarelor clasice, cu un sistem de circulare a aerului climati)at instalat n podul !als al )onelor

controlate. $um a !ost e%plicat anterior, unitatea central+ #"5, care este constituit+ din pompa

geotermal+ i bateriile solare termice, *a distribui agentul termic la unit+/ile de control V#V a !iec+rei

)one controlate. #gentul termic *a nc+l)iMr+ci radiatorul din Higura 2.2, iar *entilatorul instalat

nemilocit l-ng+ radiator *a transmite aerul proasp+t i acel recirculat prin radiator, nc+l)indu;l sau

r+cindu;l, prin canalele de *entilare n interiorul )onei de control U odaia.

$alculele necesare pentru asigurarea climati)+rii e!iciente sunt

eterminarea *olumului !iec+rei )one de control, n dependen/+ de supra!a/+ i n+l/imea

podurilor.

eterminarea puterii *entilatorului, n dependen/+ de *olumul )onei de control.

eterminarea supra!e/ei radiatorului pentru !iecare )on+ de control.

in !igurile 2.L, 2.6, 2.C se determin+ *olumul )onelor de control.


40/113




41/113

; ona 7.

�� = �� ∙ � = 21,4 ∙ 3 = 64,2 (��) (17)

Pentru a reduce din *olumul acestei lucr+ri datele determinate se introduc n (abelul 2.11.

D#"#0!a0#a ;("#0 #!"$a"'a0#$'0

eterminarea puterii sumare a *entilatoarelor se e!ectuea)+ n dependen/+ de datele de paaport

al acestora.

4

�Σ = & � �� = 30 + 30 + 30 + 24 = 114 ( ) (18)=1

eterminarea necesarului de putere a *entilatorului se e!ectuea)+ dup+ 2 principii de ba)+

7. eterminarea necesarului de putere n dependen/+ de num+rul de recircul+ri pentru od+i n

cadrul casei U n1 , pentru o!icii U n2,L.

77. eterminarea necesarului de putere n dependen/+ de num+rul de persoane.

>n !inal se alege *aloarea ma%im+ din cele 2 calculate.

Pentru primul ca)�� = � ∙ � ∙ � = 1 ∙ 35 ∙ 3 = 105 ( ) (19)

�5nde

; = U necesarul de debit; n U num+rul de recircul+ri; S U supra!a/a camerei; " U n+l/imea podurilor

Pentru ca)ul 77

�� = � ∙ �� = 4 ∙ 20 = 80 ( �

) (20)

5nde; = U necesarul de debit; n U num+rul de persoane; �� U norma de consum de aer pentru 1 persoan+

� = 20 (��)2 pentru o persoan+ n stare calm+.

��

$ompar-nd *alorile necesarului de debit determinate n !ormulele 19, 2F alegem *aloarea cea

mai mare, pe care o utili)+m n alegerea tipului de *entilator din irul standard.

Coala


42/113


(otodat+ la alegerea *entilatorului trebuie de /inut cont de presiunea ce o e%ecut+ acesta, i de

pierderile de presiune n canalele de circula/ie a aerului. e e%emplu pentru o lungime de 1L m. a

canalului de *entila/ie pierderile de presiune constituie 1FF Pa. eterminarea pierderilor de presiune se

e!ectuea)+ dup+ proiectarea sistemului de *entilare, lu-nd n calcul mai mul/i !actori; =ungimea total+ a canalelor de *entilare

; @um+rul de cotituri

; iametrul canalelor

; @um+rul de treceri de la un diametru la altul .m.a.

=a !el *entilatorul se alege dup+ trei criterii de ba)+

; Presiunea e%ercitat+ de *entilator

; Vite)a !lu%ului de aer

; gomotul produs

Scopul lucr+rii este nu de a e%ercita toate calculele enumerate, ci de a e%empli!ica posibilitatea

implement+rii a unui ast!el de sistem. Pentru aceasta toate calculele preliminare se introduc n (abelul

2.11.

D#"#0!a0#a ;("#0 s+38a"'a0#$'0 /# +a$/(0a

Supra!a/a radiatorului depinde direct de puterea acestuia, necesar+, pentru asigurarea

!unc/ion+rii calitati*e a sistemului de climati)are. Pentru a determina puterea necesar+ se recurge la

determinarea cantit+/ii de c+ldur+ ce trebuie rambursat+. Puterea schimb+torului de c+ldur+ trebuie s+

dep+easc+ puterea ma%im+ calculat+. #ceasta se determin+ dup+ !ormula D19E

�Σ = �1 + �2 + �3 + �4 + �5 (� ) (21)

5nde; �1 U $+ldura emanat+ de soare; �2 U $+ldura emanat+ de persoanele ce se a!l+ n camer+; �3 U $+ldura emanat+ de echipamentul electric; �4 U $+ldura emanat+ de iluminatul arti!icial; �5 U $+ldura emanat+ de alte surse D18E

e regul+ cea mai mare cot+ parte de c+ldur+ este desigur cea emanat+ de soare, ast!el pentrucalculul puterii schimb+torului de c+ldur+ este su!icient+ determinarea acestei cantit+/i de c+ldur+.

Hormula de calcul al acesteia este relati* simpl+

Coala


43/113

&Mod Coala Nr. document Semnăt. Data

�so' = � ∙ � ∙ � (� ) (22)

5nde S U supra!a/a camerei, " U n+l/imea podurilor, X coe!icient egal cu

; 3F (

)2 dac+ n camer+ nu p+trund ra)ele solare :amplasare nordic+<��

; 3L (

)2 pentru condi/ii obinuite��

; 4F (

)2 pentru od+i cu supra!a/+ mare a !erestrelor, i amplasare n )onele cu mult soare.��

#ceste ci!re sunt *alabile pentru nc+peri mici, sau o!icii cu supra!e/e mici. >n ca)uri contrare,

calcularea c+ldurii dup+ aceste !ormule *a a*ea re)ultate eronate.

$antitatea de c+ldur+ de la iluminatul arti!icial se ia apro%imati* egal+ cu 2L U 3F (

)(��

$antitatea de c+ldur+ de la persoanele ce se a!l+ n camer+ n dependen/+ de acti*itate

120 − 440 (

)(��

$antitatea de c+ldur+ de la echipamentul electric, n special tehnica de calcul se determin+

apro%imati* 3FG din puterea electric+ nominal+ a echipamentului.

$antitatea de c+ldur+ de la tehnica instalat+ n buc+t+rii, !rigidere, cuptoare, araga), alt utila

electric, *aria)+ n limite !oarte mari 3FF U 13LFF (

)( (rebuie de /inut cont c+ n pre)en/a hotei de��

absorb/ie a aerului deasupra araga)ului cantitatea de c+ldur+ trebuie mp+r/it+ la 1,4. (otodat+ la

determinarea c+ldurii emanate n buc+t+rii trebuie de /inut cont la !el i de !aptul c+ utilaul electric,

iMsau araga)ul nu !unc/ionea)+ concomitent, ast!el este re)onabil de utili)at n calcule *alori medii de

e%emplu U 2 ar)+toare ale araga)ului i un ceainic electric. D3LE

eterminarea puterii necesare se poate e!ectua prin 2 metode

7. 5tili)area so!tului speciali)at. Sau accesarea paginilor &eb speciali)ate.

77. 5tili)area !ormulelor de calcul speciali)ate. @ecesit+ timp i cunoaterea principiilor

termodinamicii.>n continuare se pre)int+ un e%emplu tipic de calcul al puterii necesare lu-nd n considera/ie

care*a !actori

Pentru calcul a !ost selec/ionat ca e%emplu determinarea puterii necesare pentru o camer+ de 3L

m2 cu n+l/imea podurilor 3 m.

Pentru nceput se determin+ cantitatea de c+ldur+ de la !erestre, pere/i, podea i pod $oe!icientul U X

se ia egal cu 4F, ce corespunde camerei cu supra!a/a !erestrelor mare i amplasare n partea cu mult

soare.� ∙ � ∙ � 35 ∙ 3 ∙ 40

�1 = 1000=

1000= 4,2 (� ) (23)


44/113




45/113

; $antitatea de c+ldur+ emanat+ de o persoan+ n stare calm+ constituie

�2 = 0,1 (� )

; >n continuare se determin+ cantitatea de c+ldur+ emanat+ de utilaul electric

; $omputer �co*- = 0,3 (� )(ele*i)or �-./o- = 0,2 (� )

; >n !inal putem determina puterea necesar+, nsum-nd toate datele determinate anterior

�Σ = �1 + �2 + �3 = �1 + �2 + (�co*- + �-./o)

= 4,2 + 0,1 + (0,3 + 0,2) = 4,8 (� ) (24)

Prin urmare este necesar de a alege din irul de schimb+toare de c+ldur+ tipice unul cecorespunde datelor noastre. #ceast+ *aloare poate !i aleas+ din considerentul �''o de la :;

LG ;

+1LG< din �Σ

#st!el a*em necesarul de L (� )

up+ e!ectuarea calculelor de mai sus, tipurile, num+rul i datele tehnice de paaport al

utilaului utili)at se introduc n (abelul 2.11.

(abelul 2.11 e!inirea )onelor i tipului te echipament utili)at.

Coala


46/113


?eieind din calculele e!ectuate i re)ultatele ob/inute n (abelul 2.11 aungem la conclu)ia c+

mp+r/irea casei n multe )one cu *olume mici nu este re)onabil+, m+rind at-t cheltuielile de proiectare

i construc/ie a canalelor de *entilare, precum i cheltuielile de energie electric+ pe parcursul

e%ploat+rii.#st!el casa urmea)+ a !i mp+r/it+ n 4 )one, a c-te una pentru !iecare eta, i una separat+

pentru buc+t+rie. #st!el *entilatorul ales se ncadrea)+ n limitele de !unc/ionare al acestuia i anume

(abelul 2.12 ate tehnice *entilator.

(otodat+ pentru asigurarea temperaturii dorite este necesar de a recalcula puterile

schimb+toarelor de c+ldur+. #cest lucru se e!ectuea)+ !oarte simplu prin nsumarea puterilor necesare

pentru )ona dat+, calculate anterior i introduse n (abelul 2.11.

atele !inale despre dimensionarea sistemului "V#$ din cadrul casei inteligente se introduc n(abelul 2.13.

(abelul 2.13. ate !inale pri*ind dimensionarea sistemului "V#$.

Coala

N0.

Z'!a

S(;0a* a"a

A.-B

Î!ălţimea

(m)

V'$(.($

A.6B

V#!"$a"'0

=B

T;

E#!"$a"'0

S+3.8ă"'0 /# +ă$/(0 ă

AF=B

1 25 & 75 2481%

T - 9 & 5 0

8 1 2 5

S 1 : E ; T

25%5

- 25 & 75 2481% &

6 1& & & 2481% 1517

7 &5 & 105 2481% 42

9 20 & 60 2481% 24

: 22 & 66 2481% 2564

? 5 & 15 2481% 06

> & & 2481% 05&6

@ 26 & 7% 2481% &512

1< % & 24 2481% 056

11 17 & 51 2481% 2504

1- 14 & 42 2481% 156%

16 1& & & 2481% 1556


47/113


Higura 2.L. Ventilatorul (;3LFM12L S7='@( al companiei SolerYPalau

Higura 2.6 $aracteristicile *entilatoarelor (;2LFM1FF i (;3LFM1FF

T;

E#!"$a"'

0

N0 . P("#0 #a D#8"( NE#$($C(0 #!"( T#.;#0 a"(0

T(0 a" +'!s(.a" $ %'.'"($($ a .aG.a a .aG.

A 'C1 D.! A= 6 D3B /BA

Da.#"0 (

$

A..B

Mas

a

AF%

B

TD-

69< D

1-9SILENT

2250 &0 01& &60 40 1

125

2

0100 22 0510 2%0 40 1

N0.

Z'!a

S(;0a* a"a

A.-B

Î!ălţimea

(m)

V'$(.($

A.6B

P("#0#

V#!"$a"'0

=B

V#!"$a"'0

S+3.8ă"'0

/# +ă$/(0 ă

AF=B

1 62 & 224

&0

T-9

&508125

S1:E;T

7

- 6& & 227

6 7% & 2%0 10

7 20 & 72 24

T-9

2508100

S1:E;T

&


48/113




49/113

.9. D#!s'!a0#a #$##!"#$'0 ;a0" /# *'0"a a ss"#($( HVAC

up+ calculele de dimensionare a sistemului de climati)are este necesar de a a!la puterea

electric+ sumar+ a ntregului sistem. in paragra!ele precedente am ob/inut puterea electric+ a pompeide c+ldur+

; P71,6L :AQ<

Puterea electric+ a pompei pentru circula/ie !or/at+ a agentului termic n sistemul colectoarelor

solare

; Pompa circula/ie sistem colectoare Pcolector 1FF :Q<

Puterea electric+ sumar+ a *entilatoarelor ce asigur+ circula/ia aerului n sistemul declimati)are

; Putere sumar+ *entilatoare PΣ/-.'-o=0,114 W

#st!el puterea sumar+ a elementelor p+r/ii de !or/+ a sistemului "V#$

�Σ = �� + �� + �� + �Σ�� = 1,65 + 0,1 + 0,114 = 1,86(��) (25)

in !ormula 2L ob/inem puterea instala/iei pentru asigurarea climati)+rii casei inteligente.

#ceast+ ci!r+ *a determina puterea instala/iilor pentru producere a energiei electrice i asigurarea

autonomiei sistemului "V#$. esigur pentru automati)area procesului de climati)are *a !i ne*oie de

a instala dispo)iti*e au%iliare care *or asigura monitori)area st+rii microclimatului cum ar !i

; (ermostate cu ac/ionare radio precum i prin cablu.

; Variatoare de tensiuneM!rec*en/+ pentru controlul *ite)ei *entilatoarelor

; $ontrollere pentru diriarea automat+ a sistemului de climati)are

; @umeroi sen)ori pentru depistarea impurit+/ilor din aerul camerei.

(ot acest utila consum+ energie electric+ pentru a putea !unc/iona, cunoaterea consumului de

putere a acestui echipament nu este ntr;at-t de necesar, deoarece constituie o parte !oarte mic+ n

compara/ie cu puterea instalat+ a sistemului determinat+ anterior. (otui pentru calculele !inale a

instala/iei de producere a energiei electrice, trebuie de /inut cont de pierderile la transportul energiei

prin liniile de cabluri. #st!el puterea !inal+ a instala/iei se consider+ cu 2FG mai mare pentru a e%clude

pierderile de energie electric+ n linii precum i consumul de energie a utilaului au%iliar. #st!el a*em

Coala


50/113


; Puterea !inal+ a instala/iei

�'. = �Σ ∙ 1,2 = 1,86 ∙ 1,2 = 2,23 (��) (26)

.:. Ca$+($($ '/($#$'0 PV ;#!"0( as%(0a0# +( #!#0%# #$#+"0+a a ss"#($(HVAC

'nergia electric+ este sursa primar+ de e%isten/+ n cadrul unei societ+/i contemporane.

#sigurarea cu energie electric+ a popula/iei este obiecti*ul principal al oric+rei gu*ern+ri. >n unele

ca)uri transportul energiei electrice de la produc+tor la locul utili)+rii !inale al acesteia este complicat.

#ceste complica/ii apar n ca)urile c-nd consumatorul este amplasat ntr;o )on+ greu accesibil+ pentru

e!ectuarea lucr+rilor de depanare, sau condi/iile geogra!ice nu permit instalarea liniilor electrice

aeriene, sau costul de e!ectuare a lucr+rilor este maorat.

$a ieire din situa/ie este produc/ia energiei electrice direct la locul de consum. ?epublica

Ioldo*a se bucur+ de mari re)er*e de energie regenerabil+. $ea mai mare cot+ parte o are desigur

biomasa urmat+ de energia eolian+ i cea solar+ respecti*. 5tili)area biomasei pentru producerea

energiei electrice presupune construc/ia centralelor termoelectrice, din p+cate aceast+ solu/ie este !oarte

costisitoare pentru a putea !i implementat+ n ca)ul nostru. 0 ieire din situa/ie ar !i utili)area energiei

*-nturilor i a soarelui. >n acest paragra! *a !i e%empli!icat+ o modalitate de calcul a puterii

generatorului eolian i a bateriilor solare !oto*oltaice pentru asigurare cu energie electric+ a sistemului

"V#$ pentru o cas+ inteligent+.

rept date ini/iale se *or utili)a calculele e!ectuate n paragra!ele precedente, i n e%clusi*itate

puterea electric+ !inal+ a sistemului "V#$.

5(8('( !eter.inarea puterii .odulelor 69

>n ca)ul calculului de dimensionare a unui sistem PV este stric necesar de a respecta raportul

dintre cantitatea de energie produs+ de sistemul n cau)+ i cantitatea de energie consumat+ de

utili)ator. e!icitul de energie ce apare n urma reparti)+rii neuni!orme a consumului i producerii

de energie electric+ )iMnoapte, )ile cu nori, c-nd cantitatea energie globale solare este insu!icient+, .a.

#cest

de!icit poate !i compensat prin conectarea bateriilor de acumulatoare.

Pentru dimensionarea unui sistem PV este necesar de a urma procedura urm+toare

; $alculul radia/iei solare disponibile pe modulul PV

; $alculul consumului diurn de energie electric+; $alculul cantit+/ii de energie necesare de produs

; $alculul puterii critice a modulului PV i alegerea acestuia

Coala


51/113


; Veri!icarea echilibrului consumului i producerii energiei electrice.

>n !igura 2.C este pre)entat+ schematic procedura de dimensionare a unui sistem PV.

Date initiale: Date initiale:

1. Radiatia solara diurna 1. Consum diurn de energie electrica

2. Unghiul optimal c.a.

Reultate: Reultate:

1. Radiatia solara disponi!ila "#$m

2

1. Consum de energie electrica %&h$i

Dimensionare modulului 'V

1. 'uterea critica si numar module 'V

2. (umar module conectete paralel

). (umar module conectate serie

Dimensionare !ateriilor acumulatoare:

Date initiale:

1. Capacitatea !ateriilor

1. (umar ile *ara soare

2. (umar acumulatoare

conectate

paralel$serie

Veri*icarea echili!rului consum$producere

Higura 2.C Procesul de dimensionare a sistemului PV

>n punctele ce urmea)+ *a !i e%empli!icat calculul sistemului PV pentru asigurare cu energie

electric+ a sistemului "V#$ pentru casa inteligent+. D29E

2.6.2. #alculul consu.ului diurn de enerie electric%


52/113




53/113

Pentru consumatorii de energie electric+ se determin+ puterea nominal+ i orele de !unc/ionare

)ilnic+. Puterea sumar+ nominal+ a sistemului "V#$ a !ost determinat+ anterior n !ormula 26 i

constituie

�5'. = 2,23 (��)

$onsumul de energie electric+ se determin+

� =�'. ∙ �

=2,23 ∙ 7

= 18,62 (��"/) (27)�

� ∙ �� ∙ �� 0,98 ∙ 0,95 ∙ 0,9

��#�� = �� ∙ � = 18,62 ∙ 7 = 130,4 (��"�#��) (28)

5nde; �'. U puterea nominal+ a instala/iei electrice

; � U randamentul regulatorului de nc+rcareMdesc+rcare :F,9L U F,98<

; �� U randamentul con*ertorului de !rec*en/+ :F,8L U F,9L<

; �� U randamentul bateriei de acumulatoare :F,8L U F,9<

; � U num+r de )ile lucr+toare pe s+pt+m-n+

; � U num+r ore pe )i

2.6.3. #alculul cantit%1ii de enerie necesara de produs

� =�c

=18,62

= 21,9 (��"/) (29)� � 0,85

��#�� = �� ∙ 7 = 21,9 ∙ 7 = 153 (��"�#��) (30)

5nde

; J U !actor ce ia n considera/ie incertitudinea datelor meteorologice, pierderile de energie

n cabluri, abaterea punctului de !unc/ionare a sistemului. :F,CL U F,8L<

2.6.4. #alculul puterii critice a .odulului 69

Coala


54/113


�� 153�� = �

=7 ∙ 10,2

= 2,14 (�� )(31)

5nde

; � U determinat n paragra!ul 2.3 (abelul 2.1F pentru cea mai mic+ radia/ie global+.

#st!el alegem 1F module Sola"


55/113


Higura 2.9 $aracteristici electrice modul PV

Higura. 2.1F $aracteristici mecanice modul PV

>n dependen/+ de �� alegem puterea unui modul PV i num+rul de module conectate paralelMserie

� = ��

= 220 = 8 (��) (32)�� 30,8

5nde

; �� U tensiunea nominal+ a consumatorilor de c.a.

; �� U tensiunea nominal+ a unui modul PV de regul+ :3F,8 V<

Pentru determinarea num+rului de module conectate n paralel *om a*ea ne*oie de a determina

curentul mediu al sarcinii pe parcursul unei )ile

�� 21,9�� = 24 ∙ �

=24 ∙ 0,220

= 4,14 (� ) (33)��


56/113




57/113

��#�� = �� ∙ 7 = 4,14 ∙ 7 = 29 (��#��) (34)

(otodat+ din condi/ia p+str+rii balan/ei ntr;o )i putem scrie

24 ∙ � ∙ � = �� ∙ � ∙ � �� = 24 ∙ �� (35)

��

5nde

; "?S U numeric egal cu �

; �� U curentul panoului PV

$urentul generat de panoul PV

� =24 ∙ ��

=24 ∙ 29

= 9,75 (�) (36)� �� 7 ∙ 10,2

@um+rul de module PV conectate paralel

� =��

=9,75

= 2 (��) (37)�� 8,25

5nde; �� − curentul de scurtcircuit al modulului PV 8,2L :#< caracteristicile tehnice

modulelor PV

Pentru asigurarea nc+rc+rii acumulatoarelor, este necesar de a acoperi minimul necesar de

curent, ast!el n !inal alegem 16 module, pe care la unim a c-te 8 n paralel pentru a aunge la o

tensiune de 2LFV i 1C #.

2.6.L. !eter.inarea capacit%1ii acu.ulatoarelor

eterminarea capacit+/ii se e!ectuea)+ dup+ !ormula

� =� ∙ ��

=3 ∙ 130,4

= 1778 (�") (38)�� ∙ �� 1 ∙ 0,22

5nde

; �� U coe!icient de desc+rcare a acumulatorului pentru @i;$d :�� =1<

; � U num+r )ile !+r+ soare.

Coala


58/113


Higura 2.11 Vedere general+ acumulator @i;$d capacitate 2LF #h

$u urm+toarele caracteristici

Ba"#0 # N-C/ -9


59/113


?egulatorul de nc+rcare desc+rcare a acumulatoarelor, se alege n dependen/+ de amperaul

minim necesar pentru nc+rcarea acumulatoarelor i tensiunea circuitului PV ast!el D21E

?egulator nc+rcare desc+rcare

"idnite olar Classic+ "'', Charge Controller

$u urm+toarele caracteristici

M odel C l assi c

250KS T#!s(!# !"0 a0 # 250(-CT#!s(!# #s0 # 250C(0 #!"($ .aG.

I#s0 # 220(> 20 )C(0 #!" ..%. && )

#sigurarea !unc/ion+rii sistemului este e!ectuat+ de in*ertorul $.$.M$.#. D4FE

7n*ertorul trebuie ales a%-ndu;ne pe puterea sistemului "V#$ din casa inteligent+

Higura 2.11 Vedere general+ in*ertor an!oss

D.#!s(! LG$GH 51%?274?242Ca;a+"a"# 250).

T#!s(!# !'.!a$ă 12 (


60/113




61/113

$aracteristici tehnice in*ertor

Coala


62/113


.?. S+3#a s"0(+"(0a$a a ss"#($( HVAC

Principiul de !unc/ionare a sistemului de climati)are a casei inteligente este pre)entat n !orma

sa structural+ n imaginea de mai os.

'%ist+ numeroase programe pentru modularea sistemelor de climati)are a caselor. #ceste

programe se ba)ea)+ pe date ini/iale care pot !i !oarte uor determinate. up+ indicarea lor n

programul respecti* se propune alegerea unui sistem de climati)are tipic pentru asigurarea necesarului

de c+ldur+.

Printre aceste programe se enumer+

; Polysun

; "eat $#

; (ZS0= pachet

; .a.

Schema sistemului de climati)are con!orm programei Polysun.

Higura 2.12. Schema structural+ a sistemului "V#$

Coala


63/113


>( ,NITRING ?I #NTR) &"T,&TI@&T &) $I$TE,")"I A96ENTR" #&$E INTE)IGENTE

6.1. M'!"'0!%($ ss"##$'0 HVAC>n )ilele noastre !uga i lupta pentru pro!it determin+ oamenii s+ apele)e la metode cu care s+

reduc+ posibilitatea erorii umane i in*estesc ntr;un sistem care este c-t se poate de ie!tin la ntre/inere

i s+ o!ere un con!ort adec*at n !iecare )i. >n ?epublica Ioldo*a con!ortul nu a post un lucru prea

accentuat p-n+ cur-nd, totul era ba)at pe ne*oi. ar pot spune c+ i con!ortul a de*enit dea o ne*oie.

#*em ne*oie de con!ort pentru a crete e!icien/a de produc/ie, de lucru, ba chiar i de odihn+. (otul a

de*enit parado%al U =ucr+m pentru a ne asigura traiul i con!ortul i asigur+m con!ortul pentru a

reali)a i mai mult.5n sistem care ne reali)ea)+ con!ortul termic se ba)ea)+ pe legile termodinamicii, pe legile

!i)icii i pentru asigurarea unui circuit de lucru se apelea)+ la un sistem de compresare i ciclare. #cest

sistem de)*olt+ o !or/+ deci prin urmare are ne*oie de energie, iar acesta la r-ndul s+u este momentul

principal n orice sistem electromecanic. 0 e!icien/+ sporit+ nseamn+ din start cheltuieli de ntre/inere

sc+)ute.

Pentru creterea e!icien/ei, pentru asigurarea unei calit+/i sporite to/i produc+torii de

echipament pentru sisteme "V#$ au introdus tehnic+ de ultim+ or+ pentru a scoate pe pia/+ sistememai bune i mai !iabile. (otul se ba)ea)+ pe un sistem cu microprocesor sau mai multe

microprocesoare comandate de un procesor master care reali)ea)+ comanda total+ a sistemului.

e ce am men/ionat toate aste mai sus S;ar p+rea. @u are nimic cu monitoring;ul. eci *reau

s+ men/ione), monitoring;ul nu de!inete doar citirea anumitor *alori momentane a unui proces

urm+rit. Ionitoring;ul este un sistem comple% care trebuie s+ mbine n sine caracteristici per!ormante

i pe alocuri s+ anticipe)e necesit+/ile ce pot s+ apar+ dup+ implementarea acestuia la un obiect anumit.

5n sistem de monitoring per!ormant nu este altce*a dec-t o denumire aleatoare a conceptului

BIS :Building Ianagement System


64/113




65/113

?egularea umidit+/ii

#sigurarea circula/iei aerului

#cetia sunt unii parametri cei mai importan/i, lista lor poate s+ di!ere de la un ca) la altul.

#st!el5nitatea local+ de control, parte component+ a unit+/ii V#V alc+tuiete un subsistem

care se supune unit+/ii de control centrale, i toate deci)iile n ce pri*ete reglarea unit+/ii V#V se !ac n

paralel cu instruc/iunile primite de la unitatea central+ #"5.

Vană cutreicăi

D-*#Senzori de cs-'-' 'umiditate c#. s'

#c '.

D-*#sc:'s'

Senzori de c:' /'temperatură 3- cc.';' s'


66/113


$onlucrarea unit+/ii peri!erice V#V cu unitatea central+ de comand+ #"5 permite controlul

procesului de climati)are a spa/iului nu numai n dependen/+ de datele primare cum ar !i temperatura

aerului n interiorul unit+/ii controlate, umiditatea aerului i presiunea aerului e%ercitat+ de *entilator,

dar i determinarea necesit+/ii e!ectu+rii anumitor schimb+ri n dependen/+ de condi/iile climaterice amediului ambiant. e e%emplu

ac+ temperatura impus+ de subsistemul de comand+ peri!eric+ a unit+/ii V#V este 2F o$, iar

temperatura aerului e%terior este de 21 o$, nc+l)irea sau r+cirea )onei nu se e!ectuea)+, deoarece

di!eren/a de 1 o$ nu este sesi)abil+ de corpul uman. #st!el de subsistemului de control V#V /ine doar

aducerea umidit+/ii aerului la condi/iile normale impuse de operator c+tre subsistemul n cau)+.

(otodat+ pentru a nu permite strati!icarea aerului n )ona controlat+ subsistemul V#V trebuie s+ aib+

gri+ i de !unc/ionarea *entilatorului component a acestei unit+/i.#st!el microcontrolerul unit+/ii V#V primind in!orma/ie de la to/i trei sen)ori amplasa/i n

interiorul )onei de control transmite in!orma/ia c+tre unitatea central+ #"5 i primind in!orma/ie

suplimentar+ despre condi/iile climaterice e%terioare.

Pentru controlul temperaturii i umidit+/ii aerului microcontrolerul trebuie s+ determine po)i/ia

necesar+ a *anei cu 3 c+i pentru a comanda cu ser*omotorul ce o antrenea)+. Po)i/ia necesar+ se

determin+ n dependen/+ de debitul agentului termic ce trebuie asigurat, acesta se calculea)+ n

dependen/+ de 2 *alori a po)i/iei *anei F i 1FFG, ce are n *edere nchis total i deschis total respecti*.

#st!el cunosc-nd necesarul po)i/iei *anei i determin-nd po)i/ia curent+ a acesteia se calculea)+

necesarul de rota/ie a ser*omotorului, care este transmis+ c+tre acesta e!ectu-nd ast!el !unc/iile de

nc+l)ire, r+cire, umidi!icare sau uscare a aerului din )ona controlat+.

Ventila/ia pe de alt+ parte este un parametru totalmente controlat de subsistemul unit+/ii V#V.

$um a !ost pre)entat anterior n paragra!ul 2.1. !igura 2.2 aerul din nc+pere recirculat se amestec+ cu

cel absorbit din e%terior se !iltrea)+ se nc+l)ete sau r+cete pentru a !i adus la temperatura dea

e%istent+ a celui din interior trece prin !iltru ca prin urmare s+ !ie transmis n )ona controlat+.

Coala


67/113


6.. C'!s/#0a" "#'0#"+# $a #$a8'0a0#a ss"##$'0 /# '!"'0!%

Sistemul de monitoring este unul comple% de citire stocare i prelucrare a in!orma/iei pri*ind

starea momentan+ a procesului controlat. #bordarea simplist+ a unui ast!el de proiect este lipsit+ desens. #desea condi/iile tehnice impuse de utili)atorii sistemului sunt !oarte comple%e i necesit+ un

proiect bine calculat care ia n *edere toate cerin/ele. =a elaborarea monitoringului siste

ghelas diplom 20121

Documents