ECONOMISIREA CĂLDURII IN LOCUINȚE
Ing. EUGEN BOLBORICI,
Liceul Industrial de Energetică Craiova
În prezentul articol se arată pe scurt unele măsuri ce pot fi luate pentru reducerea consumului de combustibil necesar încălzirii locuințelor și pentru o mai bună utilizare a căldurii.
Ne vom ocupa mai întîi de locuințele care folosesc sobe alimentate cu combustibil solid, lichid sau gazos. În marea lor majoritate, aceste sobe sînt construite din teracotă, avînd un număr impar de drumuri de gaze de ardere (gaze rezultate din arderea combustibilului), denumite popular „fumuri”. De exemplu, în schița din figura 1 a se arată o secțiune printr-o sobă cu trei drumuri de gaze: primul drum ascendent (1), avînd la baza sa focarul și în care se dezvoltă flacăra și gazele fierbinți, un drum descendent (2) și al doilea drum ascendent (3), de unde gazele de ardere (și fumul) sînt conduse la coș spre a fi evacuate în atmosferă.
La o astfel de sobă deja construită, următoarele modificări sînt ușor de realizat și duc la o substanțială creștere a randamentului, reducînd consumul de combustibil aproape la jumătate. De obicei aerul necesar arderii este luat din camera în care se află soba. Din această cauză în încăperea respectivă se produce o ușoară depresiune, care, pe de o parte, înrăutățește tirajul (determină un consum suplimentar de energie pentru asigurarea acestuia), iar pe de altă parte, face să pătrundă din exterior prin neetanșeitățile ușilor și ferestrelor o cantitate de aer rece care să-l înlocuiască pe cel consumat de sobă. Acest aer scade temperatura din cameră și pentru încălzirea lui se consumă suplimentar combustibil.
Pentru eliminarea acestui neajuns, se înlătură ușița de la cenușar, A (fig. 1b), și se montează în dreptul ei racordul B, confecționat din tablă de fier, care aduce aer sobei din camera vecină (neîncălzită), de exemplu din antreu (sau direct de afară). Racordul va fi prevăzut cu clapeta C pentru reglarea arderii și balamaua D care permite rotirea pentru a putea scoate cenușa din cenușar. Evident, pentru utilizarea combustibilului lichid sau gazos această balama poate lipsi. Atît racordul B, cît și ușa de alimentare vor fi perfect etanșe. Dacă antreul este prea ermetic închis, se va lăsa o mică deschidere de cîțiva centimetri pătrați pentru îmbunătățirea tirajului. Un tiraj astfel îmbunătățit va permite și lungirea circuitului gazelor de ardere prin instalarea burlanului F care străbate antreul mergînd spre un alt coș al casei sau direct afară. Se poate astfel recupera o parte din căldura evacuată la coș o dată cu gazele de ardere, fiind folosită la încălzirea antreului sau a altei încăperi. Pe lîngă cele menționate, această modificare elimină complet accidentele prin asfixiere.
Sobele noi se vor construi cu alimentarea și cenușarul în afara camerei încălzite de sobă (în antreu) și astfel nu mai este nevoie de racordul B.
Pentru sobele cu combustibil solid, în special cărbune, este foarte utilă aducțiunea de aer secundar G, care constă dintr-un burlan din tablă sau o țeavă cu diametrul de 60—80 mm care străbate peretele, ca și racordul de aer primar B. Se știe că arderea combustibililor solizi comportă patru faze care se succed în timp, suprapunîndu-se parțial sau total. În prima fază, denumită uscarea, datorită temperaturii ridicate, combustibilul pierde apa. În a doua fază, degazarea, ca urmare a distilării uscate, combustibilul pierde materiile volatile care în cea mai mare parte sînt gaze combustibile. Faza a treia, gazeificarea, constă în reducerea dioxidului și a apei de către carbonul incandescent cu formare de monoxid de carbon și hidrogen, de asemenea gaze combustibile. Faza a patra, arderea, constă tocmai în combustia de pe grătar. Aerul primar care străbate ăcest strat este aproape în întregime consumat de jăratic și astfel gazele combustibile formate în fazele a doua și a treia ies pe coș nearse, rezultînd deci pierderi de căldură.
Țeava D trebuie să aducă aer (secundar) deasupra jăraticului pentru arderea acestor gaze. Clapeta H se va deschide numai după ce focul a fost bine aprins și începe să se formeze jăratic deoarece aceste gaze ard numai dacă temperatura depășește 600° C.
O altă măsură constructivă este aceea de a separa drumurile de gaze, construind soba din mai multe corpuri (tot număr impar), ca în figura 2. În felul acesta, suprafața de cedare a căldurii către aerul din cameră crește cu circa 75%. Primul corp (care conține focarul) se recomandă a fi metalic, de exemplu un godin căptușit cu cărămidă subțire. Astfel se înlătură inerția termică, ce întîrzie ridicarea temperaturii încăperii după pornirea focului. Mai tîrziu, după oprirea focului, inerția termică este utilă, fiind asigurată de celelalte corpuri care se fac din teracotă. Este adevărat că o asemenea construcție ar putea dăuna esteticii, dar meșterii sobari cu siguranță vor găsi soluții de ameliorare a aspectului.
Ca material ceramic trebuie preferată teracota mată, nesmălțuită, sau cărămida, deoarece acestea au proprietăți mai bune de radiație termică. Combustibilul trebuie să fie bine uscat; s-a constatat că lemnul verde dă cu 45% mai puțină căldură decît aceeași esență bine uscată.
Pentru locuințele termoficate se pot lua, de asemenea, cîteva măsuri pentru o mai bună utilizare a căldurii de care se dispune. Cînd caloriferul (1), figura 3 a. funcționează, aerul încălzit avînd densitate mai mică se va ridica spre plafon, alt aer (rece) îl va înlocui și astfel se produce o circulație a aerului prin care se realizează transmiterea căldurii de la sursă în toată încăperea, fenomen numit convecție termică. În lipsa unei perdele groase (2), sau dacă aceasta atîrnă ca în figura 3 a, aerul cald ascendent trece peste suprafața rece a geamului (3), pierzînd o parte din căldură. De aceea este bine ca, atunci cînd lumina ferestrei nu ne face trebuință, să tragem perdeaua și să o fixăm in partea de jos ca în figura 3 b.
Tot datorită diferenței de densitate, aerul cald se ridică la plafon, unde staționează (în special cînd sursa de căldură este oprită și convecția termică lipsește). Astfel, la un moment dat, într-o cameră cu înălțimea de 2,55 m, temperatura măsurată la plafon era de 23° C, iar la podea 18,5°C. Prin utilizarea unui ventilator se poate produce o circulație forțată a aerului, uniformizînd temperatura și mărind-o cu cîteva grade în zona utilă a camerei, adică în partea inferioară. Rezultate bune se obțin prin confecționarea unui tub din carton (1), figura 4, plasat într-un colț și prevăzut la partea superioară cu un ventilator (2) de 15—22 W, suficient pentru o cameră de 3x5x2,5 m.
În sfîrșit, suplimentarea încălzirii unei încăperi cu ajutorul radiațiilor solare este posibilă, bineînțeles numai în zilele însorite. Fereastra trebuie să aibă o suprafață cît mai mare și să fie orientată pe cît posibil spre sud (ca să se beneficieze de cît mai multe ore pe zi). Radiațiile solare încălzesc podeaua și obiectele din încăpere, care, la rîndul lor, cedează căldura aerului din cameră prin convecție și radiație termică în infraroșu (radiațiile infraroșii emise de copurile calde nu trec prin sticla ferestrei, deci căldura rămîne în încăpere, fenomen cunoscut sub denumirea de efect de seră).
Utilizarea unui captator solar (fig. 5) echivalează cu o majorare a suprafeței ferestrei. Acesta constă în construcția (1) din placaj de 8—10 mm grosime, izolația termică (2) din polistiren expandat de 30—40 mm grosime, tabla de fier (3) de 0,3—0,5 mm vopsită negru mat și vitrajul (4). Tabla înnegrită va absorbi puternic radiațiile solare și aerul dintre acesta și vitraj își va ridica temperatura prin efect de seră. Aerul încălzit se va ridica și va pătrunde în încăpere, iar aerul rece va intra în captator prin partea de jos, realizîndu-se astfel o circulație naturală, suplimentînd încălzirea în încăpere. Noaptea și în zilele reci, neînsorite, este posibil să se producă o circulație inversă, de aceea se vor închide obloanele 5.
Dimensiunile captatorului se vor stabili în funcție de spațiul disponibil de sub fereastră. Unghiul de înclinare față de orizontală se va alege egal cu latitudinea locului plus 10—20°, deci 55—65° pentru țara noastră.
