12 reducerea consumului de energie in mediul construit

8/13/2019 12 Reducerea Consumului de Energie in Mediul Construit

1/44

REDUCEREA CONSUMULUI DE ENERGIEN SECTORUL CLDIRILOR

Epuizarea rezervelor de combustibili fosili i schimbrile climatice Epuizarea combustibililor fosili precum i nclzirea global, respectivefectul de ser creeaz o presiune sporit n privina dezvoltrii durabile dinsectorul cldirilor. Economia de energie i reducerea emisiilor poluantereprezint n perioada actual dou caracteristici ce orienteaz eforturile decercetare i dezvoltare n multe domenii, inclusiv n cel al instalaiilor pentruconstrucii. Investitiile suplimentare trebuie analizate n corelaie cucreterea continu a preurilor combustibililor fosili precum i cu reducereadegajrilor de CO2. Cldirile eficiente energetic vor evolua ctre cele cuconsum redus de energie prin mbuntirea izolaiei pereilor precum i prinferestre i ui de calitate superioar. Casele monofamiliale cu un consumanual situat sub limita de 5 MWh n condiiile unui climat rece suntntrutotul realizabile n prezent. Noile case precum i cele reabilitate suntconcepute pe baza unor noi principii i a unor tehnologii actuale precumventilaia aerului combinat cu recuperarea cldurii avnd ca scop un confortsporit i o reducere a energiei consummate n acest scop. Aceasta sedatorete i faptului c n domeniul cldirilor consumul de energie ocup unloc important, respectiv primul, sau al doilea (n funcie de nivelul de


2/44

dezvoltare economic al rii respective) n ierarhia diverselor ramuri deactivitate uman, aa cum reiese din Fig.6.1.

n cadrul consumului de energie din domeniul cldirilor ponderea cea maimare o are nclzirea spaiilor de locuit, urmat de aparatele electrocasnice,iluminat i gtit, pe locul trei situndu-se prepararea apei calde menajere,conform Fig.6.2.Alocarea consumurilor de energie variaz de la ar la ar depinznd dedestinaia cldirii, mrimea i poziia geografic. n momentul de fa rcireaspaiilor rezideniale ocup un loc modest, ns evoluia spre asigurarea

confortului tinde s majoreze progresiv acest consum energetic. De altfelultimele veri toride au provocat avarii i ntreruperi temporare ale reelelorelectrice tocmai datorit sporirii numrului aparatelor de climatizare att ndomeniul comercial-turistic (magazine, restaurante, muzee) ct i n celcasnic.

Fig.6.2. Ponderea activitilor casnice dup energia necesar

Fig.6.1. Consumul de energie pe diverse ramuri de activitate


3/44

Reducerea la minimum a consumului de energie convenional presupuneintegrarea cldirii n mediul nconjurtor, respectiv medierea ntre climatul

exterior (cu variaiile sale de temperatur diurne i sezoniere, de iluminare ieoliene) i condiiile necesare n mod normal pentru confortul uman. Reducerea consumului de energie necesar pentru asigurarea condiiilor deconfort termic vizeaz att micorarea pierderilor prin anvelopa cldirilor cti o mai bun gospodrire a energiei prin optimizarea gestionrii acesteia. n prima categorie de msuri se ncadreaz tehnologiile i materialele careconduc la creterea rezistenei termice a anvelopei cldirii; n cea de-a douacategorie se numr diverse sisteme de nclzire cu randament optimizat,resursele de energie regenerabile, controlul riguros al calitii aerului,reconsiderarea soluiilor arhitectonice tradiionale, toate avnd ca obiectivasigurarea standardelor de confort n vigoare, i mbuntirea lor continu.Progresele remarcabile realizate n privina reducerii consumului anual decldur n construciile civile precum i reducerea degajrilor de CO2 suntlegate de protocolul de la Kyoto.Msurile ntreprinse n vederea reduceriinecesarului de cldur au condus la micorarea pierderilor de cldur maiales prin pereii mai bine izolai, dar i prin controlul mai riguros alvolumului de aer ventilat. Dac vechile locuine erau caracterizate deconsumuri care depeau adesea 200 kWh/(m2 an), reglemetrile europenedin 1995 referitoare la reducerea pierderilor termice au cobort aceast

valoare la 90 kWh/(m2

an), iar cele din anul 2000 le-au micorat pn la 60kWh/(m2 an). Aceste limite vor cobor n continuare conform prevederilor icercetrilor n curs, tinznd ctre 2040 kWh/(m2 an), situaie prezentat nFig.6.3.

0

50

100

150

200

250

300

C a s a

e n e r g e

t i c

p a s

i v

C a s e c u

c o n s u m

e n e r g e

t i c

5 8 - 6

8

4 9 - 5

7

k W h / ( m p * a n

)

Fig.6.3. Ierarhizarea cldirilor dup consumul specific de cldur.


4/44

Cldiri cu consum redus de energie

Pierderile necontrolate de cldur pot fi reduse la cldirile mai vechi prinreabilitarea lor termic, dar i prin eliminarea ntr-o msur nsemnat ainfiltrrilor de aer nedorite, respectiv a schimburilor exagerate de aer censoesc adesea procesul de ventilare natural. Odat cu reducerea pierderilor de cldur menionate mai sus se constat creterea ponderiiconsumului energetic asociat cu prepararea acm aa cum rezult din Fig.6.4.

Dac la cldirile existente consumul energetic aferent preparrii acmconstituie circa 7% din total (acm plus nclzirea spaului), la cldirileeficiente energetic acest procent poate depi 27%. Cldirile eficiente energetic sunt caracterizate de un consumul energeticminim realizabil n condiiile sacrificrii doar a unei cantiti rezonabile deresurse. n cazul caselor monofamiliale limita superioar a consumuluienergetic este de 70 kWh/(m2 an), comparativ cu cldirile multifamiliale lacare limita este de numai 55 kWh/(m2 an), conform normelor germane EnEV(Energie-Einspar-Verordnung).C ldirile cu consum redus de energie (pasive) nu necesitalimentare cuenergie din exterior. Aceste principii sunt aplicate de regul caselormonofamiliale. Consumul energetic este limitat la 15...40 kWh/(m2 an)conform aceluiai standard menionat mai sus.

Fig.6.4 . Reducerea pierderilor de cldur aferenteanvelo pei iventilaiei concomitent cu meninerea practic constant a consumului de

energie pentru prepaprarea acm.


5/44

Conceptul de cas pasiv(cas energetic pasiv) presupune un consumextrem de redus de energie pentru meninerea temperaturii ambiante n zona

de confort termic pe toat perioada anului i nu apeleaz la metodeleconvenionale de nclzire. Limita european stabilit de organizaiiletiinifice despecialitate este de 15 kWh/(m2an), ceea ce implic etanri iizolri termice foarte bune (U


6/44


7/44

n cadrul testului Blower Door spaiul interior este supus unei diferene de presiune de 50 Pa urmnd a se determina numrul schimburilor de aer

hV V

ncladire

160,050 (6.1)

Confortul, climatul i caracteristicile cldirii

mbuntirea climatului interior al unei cldiri implic meninerea parametrilor de confort n cadrul unor limite prestabilite. Cel mai important

parametru este temperatura interioar care trebuie meninut la un nivelconfortabil, indiferent de condiiile de vreme de afar: cldirea un trebuie sfie nici inconfortabil de rece pe perioada de iarn i nici insuportabil decald n timpul verii. n acest context trebuie considerate cerinele energeticedin sectorul cldirilor, att cele pentru nclzire ct idin punctul de vedereal consumului electric. Cldirile mai vechi au probleme referitoare lacurenii de aer interiori, precum i la calitile de izolare termic. ncercrilede a reduce consumul de combustibil auartat necesitatea unei izolri suplimentare afaadelor acestor cldiri, dar i a fundaiilor i acoperiuriloracestora. Totodat au fost puse n eviden i deficiene referitoare laetanarea uilor i a ferestrelor. O anvelop caracterizat de pierderi reduse de cldur i de ferestre cu performane ridicate va C tus o C tus energetic global.La ocretere a costurilor de capital de numai 13% comparativ cu o cldireconvenional de acelei dimensiuni, asemenea cldiri vor permite reducereacheltuielilor concomitent cu mbuntirea ambianei. Confortul. n spaiile destinate activitii umane climatul interior este adeseacontrolat n vederea realizrii i meninerii constante ale unor condiii deconfort precum temperatura, umiditatea, insolaia, presiunea i micarea

aerului. Msurile luate n acest scop sunt desemnate sub termenul declimatizare a aerului. Condiiile de confort rezult din combinaia dorit atemperaturii, umiditii, deplasrile aerului i gradului de curenie alacestuia. Spre exemplu, n condiiile unei umiditi relative ridicate trebuieluate msuri de scdere a temperaturii simultan cu micarea rapid a aerului;iarna, umiditatea n locuine este adesea sczut, ceea ce trebuie compensat printr-o cretere adecvat a temperaturii din incint asociat cu o uoarantrenare a aerului.Condiiile de confort termic ale corpului omenesc implic aciuni denclzire, ventilare i condiionare a aerului; Confortul termic reprezint


8/44

acea condiie mental care exprim satisfacie n raport cu ambiana termiceste o definiie larg acceptat (ASHRAE 1992).

Confortul termic este strict legat de meninerea temperaturii corpului nlimite restrnse, a umiditii pielii la nivel sczut, precum i a unui efortfiziologic de reglare minim.Disconfortul termic are drept cauze senzaia de temperatur, respectivumiditate superficial a pielii, precum i temperatura profund din corpuluman. Reducerea disconfortului implic i aciuni contiente determinate desenzaii termice i de umiditate precum schimbarea hainelor, a tipului deactivitate, a poziiei, sau locului, modificarea reglajului termostatului,deschiderea ferestrei, manifestarea unui dezacord fa de condiiileambiante, sau chiar de prsire a spaiului respectiv. Termoreglarea organismului uman. Activitile metabolice ale corpuluiuman produc aproape n totalitate cldur, care trebuie permanent disipate,reglarea termic fiind deci necesar pentrua preveni temperaturi anormaleale corpului. Hipertermia rezultat ca urmare a cedrii insuficiente decldur poate conduce la ridicarea temperaturii pielii peste 45C;hipotermia este consecina pierderilor excesive de cldur care conduc larcir ea corpului uman determinnd temperaturi ale pielii sub 18 C. Ambele produc senzaii dureroase. Temperatura pielii caracteristic strii de confortn cazul activitilor sedentare este de 3334C i descrete odat cu

intensificarea activitii, n contrast cu temperatura intern a corpului carecrete odat cu activitatea. Temperatura centrului regulator din creier este deaproximativ 36,8 C n condiii de repaos i confort, ridicndu-se ns la 37,4C n timpul mersului, respectiv la 37,9 C n cazul alergrii. Temperaturiinterne inferioare valorii de 27,8 C pot produce aritmii cardiace severe idecesul, iar temperaturi mai mari de 46,1 C pot cauza deteriorri cerebraleireversibile. De aceea reglarea atent a temperaturii corpului este critic pentru confort i sntate. Un adult n stare de re paos produce aproximativ100 W.

Fig.6.6. Influena nivelului de activitate asupra degajrilor de cldur alecorpului uman


9/44

Dac ns persoanele aflate n incint desfoar alte tipuri de activiti,atunci bilanul termic va trebui s in cont de valorile corespunztoare ale

degajrilor de cldur ale corpului uman, aa cum sunt prezentate nFig.6.6.Corpul uman schimb cldur cu mediul nconjurtor prin conducie,convecie i radiaie. Conducia are ponderea cea mai mic i poate fi redusla valori neglijabile, pe de oparte prin suprafaa redus a corpului uman ncontact cu suprafee avnd temperatur diferit, pe de alt parte prin naturaizolatoare a straturilor intermediare.Convecia la rndul ei poate fi redus, sau amplificat, n funcie de bilanultermic al corpului uman. Astfel senzaia de frig poate fi resimit chiar dacaerul nconjurtor are o temperatur de 22, sau chiar 23C, ns pereiinconjurtori au o temperatur sczut. i reciproca este valabil: otemperatura aerului din incint de 22, chiar 21C poate s nu satisfacnecesitatea de confort termic a organismului atunci cnd pereii nconjurtorisunt prea calzi.Testele efectuate au artat c persoanele obinuite se simt cel mai bine ncondiii normale de temperatur i umiditate dac temperatur a pielii esteaproximativ 33-34 C (temperatura pielii are n mod obinuit aceast valoareatunci cnd temperatura corpului uman sntos este de 37C). Meninereaacestei valori a temperaturii superficiale este condiionat de existenahainelor acoperitoare n perioada de iarn. n incinte se resimte nevoia

furnizrii de cldur n vederea asigurrii confortului termic: temperaturaaerului fiind inferioar celei a corpului uman acesta pierde cldur.Evaporarea transpiraiei precum i respiraia sunt i ele rspunztoare decedarea de cldur ctre mediul nconjurtor, chiar la temperaturi ale aerului peste cele 37 C ale corpului uman.Umbrirea i influena vntului . Umbrirea se poate realiza cu dispozitivefixe, mobile, sau prin vegetaie. Obstacolele care produc umbrirea sunt mai puin relevante pentru radiaia difuz dect pentru cea direct; nordulEuropei beneficiaz de raii aproape egale de radiaie difuz, respectivdirect n perioada rece a anului, n timp ce sudul este scldat n mai maremsur de radiaia direct. Umbra att de dorit n timpul verii pe faadelesudice devine dezavantajoas n sezonul rece, cnd razele soarelui sunt rarei mai slabe. De aceea plantele cu frunze cztoare se dovedesc foarteeficiente pentru umbrirea n sezonul cald.n zonele meridionale sunt mai eficiente umbririle orizontale ale ferestrelorde pe faadele sudice; datorit poziiei soarelui aproape deasupra capului.Sunt suficiente copertine scurte, care vara umbresc ndestultor, iar n timpuliernii, cnd soareleare o poziie mai cobort, permit razelor sale s ptrund nestingherite prin ferestre.


10/44

Vntul este unul din factorii care determin ventilaia natural n cldiri prininfiltrri i prin convecie. Creterea vitezei vntului sporete pierderile de

cldur, ceea ce mrete sarcina termic de nclzire n sezonul rece. nFig.6.7. este artat influena vitezei vntului asupra temperaturii ambiante pe baza datelor furnizate de United C tus Weather Bureau (justificndvechiul proverb: Fie ct de frig, numai vntul sun bat).

De aceea este important adpostirea cldirii n vederea reducerii sarciniitermice de nclzire a acesteia. Pdurile i vegetaia n general reducfluctuaiile de temperatur care apar ntre perioada de zi, respectiv de noaptedatorit creterii umiditii iC vitezei vntului. Perdelele forestiere de protecie sunt utile n zonele de cmpie, sau n depresiuni, n vreme ce n vieste recomandabil poziionarea la jumtatea pantei. Pe de alt partecreterea vitezei de deplasare a aerului produce un efect dercire a corpului uman. Acest lucru se ntmpl chiar la sistemele cefurnizeaz aer cald: dac viteza de deplasare a aerului este peste 4,56m/min poate fi necesar o cretere a temperaturii aerului nclzit n vedereameninerii unui climat interior confortabil. Multe persoane suport greumicarea aerului, reclamnd ceste curent. Din acest considerent, dar i dincel al reducerii pierderilor de energie termic din cldiri n sezonul rece sedovedete mai convenabil izolarea adecvat a acestora. Se reducinconvenientele legate de radiaia pereilor calzi n timpul sezonului cald, precum i al pierderilor de cldur exagerate prin radiaie ale corpului ctre pereii reci n sezonul rece. Standardele actuale impun o izolare mai eficienta pereilor cldirilor, fie cu vat mineral, mic expandat, uretan, uneori cu

Fig.6.7. Influena vntului asupra transferului de cldur: cretereavitezei vntului amplific pierderile de cldur, ca i cnd temperatura

ambiant ar fi mai sczut.


11/44

plut sub form de plci, sau granule.Sunt preferate materialele izolatoareneinflamabile, eventual cele care ard lent.

Protecia contra supranclzirii din timpul zilei, mai ales n zonele sudice dinEuropa, se poate realiza prin umbrire n timpul zilei i prin supraventilarenatural nocturn, n special acolo unde exist cureni de aer recidescendeni.

Diagrama bioclimatic. nregistrarea sistematic a temperaturii i umiditiiaerului permite evaluarea avantajului/dezavantajului pe care l prezintradiaia solar, sau vntul pe baza diagramei bioclimatice. In Fig.6.8 se prezint un astfel de exemplu care indic urmtoarele:

pentru lunile ianuarie, aprilie i octombrie, aflate n zonele 1 i 2 (preareci) este necesar o reducere a pierderilor de cldur conductive ct i ainfiltrrilor; o mai bun izolare termic, etanarea uilor i a ferestrelor,dublarea geamurilor, eventuala utilizare a ferestrelor termopan, precum iaportul solar vor conduce la mbuntirea situaiei iniiale. Se scurteazastfel perioada n care este necesar o surs auxiliar de cldur.Reducerea pierderilor de cldur este n prezent cea mai eficient msurde conservare a energiei. O corect dimensionare a ferestrelor care sfavorizaze stocarea cldurii primite prin ferestre se dovedete deosebit

Fig.6.8. Diagrama bioclimatic trasat pe nomograma psihrometricindic msurile ce trebuie luate n vederea asigurrii condiiilor de

confort termic


12/44

de important; aceasta mai are un efect colateral favorabil: crescndtemperaturile medii de radiaie pe pereilor interiori i exteriori se

mbuntete nivelul de confort, simultan cu posibilitatea reduceriitemperaturii aerului din incint.

n luna iulie, att dimineaa ct i dup-amiaza se afl n zona de confort(5); pentru r estul zilei, caracterizat de cldur excesiv trebuie asigurato ventilaie natural, rcirea prin evaporare sau prin radiaie i umbrire.

Confortul termic dintr-o incint rezidenial este determinat de schimburilede cldur dintre corpul uman i mediul nconjurtor. Aporturile de cldurdin interiorul, respectiv din exteriorul acesteia (de ex. Radiaia solar directi difuz care ptrunde n incint prin ferestre i alte deschideri dinelementele sale de construcie) joac deci un rol foarte impor tant nasigurarea i meninerea confortului termic.

Radiaia reciproc corp uman - pereii incintei. Este de la sine neles c un perete ncins de radiaia solar va modifica condiiile de radiaie termic alecorpului uman, comparativ cu situaia din sezonul rece. Pierderile de cldurale corpului uman aflat ntr-o camer nclzit se datoreaz:

1. conveciei termice ntre suprafeele neacoperite de haine i aerul dinincint,

2 radiaiei termice ctre pereii nconjurtori a suprafeelor: a) acoperite cu haine b) libere,

3. evaporrii transpiraiei,4. expiraiei aerului nclzit in plmni.

Corpul omenesc pierde cldur prin convecie prin prile sale neacoperite(capul, palmele) dup o lege practic linear cu temperatura camereiT c cupins n intervalul 16260C

cconv T Q 1.15,34 (6.2) (6.2)

Aceste suprafee neacoperite cu haine pierd cldur ctre pereii incintei i prin radiaie dup o lege ce poate fi aproximat cu o variaie linear (erorimai mici de 1%) n raport cu temperatura pereilor incinteiT p cuprins nacelai interval ca mai sus 1626C


13/44

prad T Q 18,17,40 (6.3)La aceste pierderi de cldur se adaug, sau se scad, schimburile de cldur prin radiaie dintre suprafeele corpului acoperite cu haine i pereii incinteirezideniale, prezentate nFig.6.9.

La schimburile termice menionate mai sus trebuie adugate i pierderile decldur ale corpului uman prin evaporarea transpiraiei,cca 11,3 W precumi prin expiraia aerului nclzit n plmni, circa 8,4 W. Deasemenea, corpuluman degaj cldur n concordan cu nivelul activitii desfurate deacesta n interiorul incintei (ntre 85 W n repaos la orizontal i 1300 W laurcarea unei scri).n raport cu 75100 W produi prin metabolismul bazal de ctre o persoanaflat n repaos, rezult un excedent important de cldur n timpul verii,

cnd pereii au 24C, ceea ce conduce la intensificarea transpiraiei iimpune nlturarea hainelor posibile, n cazul inexistenei unei instalaii declimatizare. Condiia de confort, att pentru sezonul de var ct i pentru celde iarna se realizeaz n cadrul poligonului de confort trasat n diagrama psihrometric. Experimentele au artat c orice punct din interiorul acesteizone confer practic aceeai stare de confort n condiii identice dembrcminte i efort fizic.

Fig.6.9.ntre suprafeele corpului uman acoperite cu haine i pereiiincintei rezideniale are loc un schimb de cldur prin radiaie: zona cenuie

semnific aportul de cldur de la perei ctre mbrcminte


14/44

Principii utilizate la construcia i la reabilitarea cldirilor

Cldirile nou proiectate rspund, de regul,dintru nceput cerinelor actualei de perspectiv.Principiile care stau la baza unui consum redus de energiesunt:

Superizolarea Utilizarea masei termice nclzirea pasiv (ferestre orientate spre sud) Ventilarea locuinei cu recuperarea cldurii aerului evacuat

Pentru acoperirea necesarului de energie corespunztor confortului termic ncondiiile reducerii consumului energetic cldirile cu consum redus suntconcepute pe baza principiilor solar pasive. n conformitate cu aceste cer inenoile standarde ale UE pentru domeniul construciilor i al instalaiilor pentru construcii iau n considerare cu deosebire aporturile solare i

Fig.6.10. Reabilitarea unei case


15/44

msurile adecvate sporirii acestora. Totodat condiiile de proiectare actualeimpun dezvoltarea unor baze mai riguroase dect cele care erau considerate

satisfctoare n trecut.Utilizatorii construciilor moderne pretind standarde de confort diferite decele care erau acceptate de ctre naintaii notri. S-au produs multe evoluiin tiina i tehnologia materialelor pentru construcii precum i n sistemelemecanice cu care sunt azi echipate cldirile.

Reabilitarea anvelopei unei cldiri (Fig.6.10) include n mod obinuitmsuri de cretere a coeficientului pierderilor globaleU att n cazul pereilor, al ferestrelor, al planeului ct i al acoperiului (Fig.6.11).

Izolarea pereilor exteriori, spre exemplu, dac este realizat cu ngrijire poate reduce pierderile/aporturile de cldur prin acei perei. n acelai timpaceste msuri vor mbunti nivelul de etanare la infiltrrile de aer iadesea va elimina sau va reduce problemele legate de condensare pesuprafaa pereilor. Izolaia cldirilor asigur n prezent rezistene termice peste valoarea de 0,8m2K/W, iar ferestrele i uile termopan reduc numrul schimburilor orare deaer la valori cuprinse n limitele prescrise pentru o bun gospodrire acldurii, adic 0,51,5 1/h.Chiar dac pot exista variaii semnificative, ventilarea global a cldirii,exprimat n schimburi de aer pe or (ac/h) se nscrie n urmtoarele limite:

1.5 2 ac/h - situaia prezent n sectorul cldirilor 0.7 1 ac/h - apartamente care conserv energia 0.15 0.2 ac/h nivelul minim de infiltraii ce poate fi obinut chiar

n condiiile ventilrii mecanice ntr -o cldire complet etan.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Acoperi Perete Ferestre Pardoseala C o e

f i c

i e n

t u l p

i e r d e r i

l o r

d e c

l d u r ,

W / ( m p

K )

Fig.6.11. Valori uzuale pentru coeficienii pierderilor de cldurale

diferitelor elemente ale anvelopei


16/44

Aerul proaspt i rece aflat la temperatura exterioarT exterior lund locul unui

volum de aer cald care prsete cldirea trebuie nclzit el nsui latemperatura interioar T interior ceea ce conduce la un necesar de energieexprimat sub forma

zikWhT T volhacQ exterior erior v //00813.0 int (6.4)

n cldirile bine izolate (70 kWh/(m2 an)) infiltrrile de aer i ventilarea potfi responsabile de 50%, sau chiar mai mult din pierderile totale de cldur(35 kWh/(m2 an). n contrast cu aceast situaie, n cldirile vechi n care pierderile de cldur prin transmisie prin perei i alte elemente perimetrale,

raportul este mai mic: 50/210 sau 50/130 kWh/(m2

an). n cazul caselor cuconsum redus de energie raportul dintre pierderile de cldur datorateventilrii i cele totale capt valoarea5/40 kWh/(m2 an) ca urmare arecuperrii cldurii de la aerul viciat. Pentru condiii de iarn severe (peste 5800 grade-zile i o temperatur de proiectare de -33 C avnd ofrecven de97,5% este necesar o anvelop bine izolat i foarte etan. Asigurarea calit ii aerului interior (IAQ) a devenit o problemde care se preocup att specialitii n domeniu ct i utilizatorii construciilor.Ventilarea locuinelor asigur att un nivel de umiditate confortabil ct imeninerea temperaturii aerului n limitele obligatorii pentru confort.Oventilare abundent poate fi uneori o slab soluie de asigurare a IAQ, maiales cnd sursele de poluare sunt puternice. Temperaturile luate n calcul, att pentru spaiile interioare ct i pentru exterior, au importan deosebit pentru alegerea instalaiei de nclzire, respectiv de climatizare. Instalaiilesupradimensionate sunt mai puin eficiente i risipesc energia. n schimb ocorect alegere a tem peraturilor de calcul poate conduce la economii de circa11% n privina capacitii echipamentelor.Cercetrile ntreprinse n domeniul solar pasiv vizeaz clase de probleme

precum Confortul termic/vizual/acustic,etc. Transferul de cldur i micarea aerului nclzirea auxiliar i mijloace de control Iluminarea natural Planificarea i proiectarea urban Rspunsul utilizatorilor la construciile pasive.

Iluminarea natural a acestor locuine se face prin amplasarea adecvat aferestrelor, sau a luminatoarelor zenitale.


17/44

Soluii de reducere a pierderilor de cldur

La proiectarea i construcia cldirii trebuie avute n vedere tipul construciei(cu un singur nivel, cu dou, eventual conbinaii ale acestora). Existenasubsolului tehnic, a pivniei, a plcii de beton necesit o analiz detaliat;deasemenea materialele utilizate pentru construcie (lemn, crmid,aluminiu, materiale izolatoare) au efecte semnificative asupra procesului denclzire, respectiv de rcire a structurii cldirii. Materialele moderneutilizate n prezent asigur o bun izolare termic fa de fundaie; nTabelul 1 sunt prezentate rezistenele termice ale unor materiale folosite pentru pardoseala cldirilor. Rezistena termic a planeului inferior la blocurile de locuine construite n ar dup proiecte tip este de 0,640,78m2K/W, ns normele europene actuale prevd valori mult superioare (6,71m2K/W).

Tabelul1

Materialul Rezistena termic [m2K / W]Plci cca. 0,010,02

Marmur cca. 0,010,025Covor, mochet cca. 0,050,15Parchet/ lamelat cca. 0,0350,15PVC/linoleum cca. 0,0250,075

n Tabelul 2 sunt redate comparativ valorile rezistenelor termice aleelementelor de cldire existente n ar comparativ cu cele prescrise denormativele europene.

Tabelul 2

Rezistena termic [m2K / W]Elementul deconstrucie Construcii existente

(Romnia) Normative europene

Planeu inf erior 0,640,78 6,71Perei exteriori 0,89,,,1,2 9,52Acoperi 0,911,29 11,23Ferestre/ui 0,431 >1,25


18/44

Diferenele semnificative ce rezult dinTabelul 2 se reflect n pierderile decldur caracteristice construciilor existente n ar (224350 kWh/m2.an i

chiar mai mult...) comparativ cu cele din normativele europene (90kWh/m2.an normele din 1995, 60 kW/m2.an normele din 2000, respectiv40 kW/m2.an i mai puin pentru viitor). Coeficienii de schimb superficial (convecie) ai pereilor au valori diferite laexterior (23 W/m2K) fa de interior 8 (W/m2K). ns coeficientul globalcare caracterizeaz pierderile de cldur ale unui perete,U (inversulrezistenei termice) depinde de mai muli factori: conductivitatea termic amaterialelor constituente, coeficienii de convecie interiori/exteriori, vitezavntului, radiaia solar, transmitana peretelui. Pentru reducerea pierderilortermice este de dorit ca acest coeficient global al pierderilor s fie ct maimic.n ce privete izolarea termic a pereilor, planeelor i tavanelor plcile de polistiren extrudat de grosimi cuprinse ntre 25 i 100 mm confer o mriresubstanial a rezistenei termice a acestora. Tehnologia de aplicare este pusla punct n rile europene i este n curs de implementare n ara noastr. n prezent n Romnia se import cca 45% din energia necesar pentruacoperirea nevoilor aferente exploatrii cldirilor. Subveniile acordate dectre stat reprezint o modalitate de acoperire a diferenei ntre preul deimport al energiei i veniturile sczute ale populaiei. De aici rezult

eficacitatea pe termen lung a reabilitrii termice a cldirilor existente precumi necesitatea reglementrii situaiei prin norme interne n concordan custandardele europene. Verificarea respectrii lor este de asemenea imperiosnecesar. Unele ordonane guvernamentale emise dup anul 2000 vizeazreabilitarea termic a construciilor existente ns aciunea n sine se afl nfaza de nceput.

Etanarea cldirii . Principiile arhitecturale tradiionale difer de la o zongeografic la alta: spre exemplu casele olandeze sunt mai etane dect celeengleze (Fig.6.12).Pe de alt parte apariia f erestrelor i uilor termopan a permis reducerea infiltrrilor nedoritela mai puin de 0,15 schimburi/or (ac/h), ceea ce ridic riscul apariiei unui nivel crescut de umiditate precumi pe cel alapariiei mucegaiului. Totodat asigurarea supravieuirii din punctul de vedere al necesarului deoxigen impune un minim de0,33 schimburi de aer/or (aprox 5 m3/h i persoan) n climat uscat. Pentru climat umed n absena fumtorilor suntnecesari 20 m3/h i persoan (0,5 0,75 schimburi de aer/or) astfel nct sfie evacuat bioxidul de carbon din incint pn la o concentraie de 1000 ppm (concentraia de CO2 n zonele rurale este de 300 ppm).


19/44

Valori mai mari sunt necesare n unele cazuri de degajri intense legate deactiviti umane precum gtitul. n cazul unei bune organizri a ventilriinaturale aceasta va asigura i evacuarea fumului, a contaminanilor umani(NH3, -H2S) precum i a mirosurilor specifice activitilor umane (gtit,corp), sau a contaminanilor degajai de materialele de construcie(formaldehid, radon, etc.).

nclinaia acoperiului trebuie s in seama nu numai de climat i denecesarul de spaiu interior, ori de abundena cderilor de zpad i mairecent i de considerente energetice, (precum izolaia termic) ct i deadecvarea la instalarea panourilor colectoare solare. Ventilarea poduriloreste deasemenea important. Spaiul interior al podului este astfel ventilat ntimpul verii nct aerul mai rece intr prin gurile de ventilaie din corni i

Fig.6.13.Ventilarea podului n sezonul cald uureaz sarcinatermic de rcire caracteristic sezonului cald

Fig.6.12. Cantiti importante de cldur se pierd n sezonul recedatorit ventilaiei necontrolate: infiltrri de aer rece i exfiltrri

de aer cald


20/44

dup ce preia cldura cedat de acoperi este evacuat pr in deflectoarele deacoperi sau de cele de pe frontoane, aa cum este prezentat nFig.6.13.

n cazul ferestrelor, reducerea pierderilor se realizeaz prin dublarea sauchiar triplarea straturilor de sticl. Pentru reducerea pierderilor prin radiaiesticla este tratat prin depunerea unor straturi cu emisivitate redus(acoperire pirolitic, sau sub vid). Reducerea transferului prin conducie i convecie ntre straturile de sticl seobine prin nlocuirea aerului cu argon. Lund n considerare att pierderilede cldur prin fereastr ct i ctigul energetic datorat radiaiei solare ce ostrbate, bilanul energetic al unei ferestre poate fi exprimat sub forma

gaU BE (6.5)

unde U re prezint coeficientul global de transfer termic, iarg este factorulsolar;

a este un coeficient definit de expresia

j

sot r

D

RF F F a

42 (6.6)

n careF r - factor dependent de ineria termic a construciei i de modul de

nclzire al acesteia, F t - factor de turbulen dependent de rugozitatea peretelui, F o - factor de umbrire dependent de umbra lsat de obstacolele

existente n mediul nconjurtor, Rs - densitatea radiaiei solare incidente n perioada de nclzire

[kWh/m2] D j - suma diferenelor de temperatur dintre exterior i interior

(temperatura de referin pentru interior este 18C) pentru perioada denclzire.

Izolarea pereilor. Eficiena izolrii pereilor depinde att de naturamaterialului folosit n acest scop, deci de conductivitatea lui termic ct ide grosimea sa. Toate acestea mpreun cu coeficienii de convecie(interior, respectiv exterior), determin coeficientul global de transfer termica crui valoare invers poart numele de rezisten termic. n generallemnul (Fig.6.14) este un material mult mai bun din punctul de vedere alrezistenei termice (6,610 m2K/W) comparativ cu rocile (0,70,4m2K/W), sau betonul (0,72,6 m2K/W); excepie face betonul autoclavizatcu interstiii (5,66,25 m2K/W). Plcile de polistiren expandat sau extrudat


21/44

sunt dintre cele mai bune izolatoare termice (2729,5 m2K/W) la fel ca i plcile de spum poliuretanic (38,5 m2K/W), sau spuma uretanic realizat

cu ajutorul sprayurilor (50 m2

K/W). Izolarea pereilor se poate face laexterior, sau la interior; izolarea la interior poate atrage consecine, precumformarea de condens, ori apariia punilor termice, fiind prin urmare maiconvenabil la casele nclziteintermitent.

Izolarea la exterior a pereilor reduce coninutul de umiditate al acestora iimplicit deteriorrile prin ngheare; n plus se evit formarea punilortermice.

Fig.6.15. Peretele izolat termic este realizat din piloni I de lemn cugrosimea de 23,5 cm montai vertical, izolai de celuloz

Fig.6.14. Elementele prefabricate din lemn i vat mineral placate cuun strat de polistiren expandat ale unei case cu consum redus de energie


22/44

Deasemenea capacitatea termic intern este mai mare, ceea ce reducefluctuaiile de temperatur din incint, sporind confortul termic n cazul

caselor solar- pasive; ns aceasta va afecta lungimea perioadei necesare pentru nclzirea cu ajutorul sistemului de nclzire auxiliar care acoperdeficitul de cldur. Condens i umditate. Proprietile izolatoare alematerialelor depind n mare msur de prezena cavitilor mici (umplute cuaer). Dac, ns, apa ptrunde n locul aerului, efectul izolator termic scadedrastic (apa este un slab izolator termic), iar eliminarea apei prin evaporareeste ngreunat n lipsa unei ventilaii corespunztoare a cavitii, precum ia unui aport termiccorespunztor care s favorizeze procesul de evaporare.Materialele care constituie bariere de vapori pot produce acumulareaumezelii n caviti. Condensul i umiditatea acumulat conduc la apariia idezvoltarea mucegaiului productor de condiii insalubre. Deteriorareamaterialelor izolatoare poate fi provocat i de condensarea interstiialrezultat din migrarea aerului umed din interior ctre exterior; dactemperatura din materialul de construcie atinge punctul de roucorespunztor temperaturii din incinta rezidenial atunci umiditateacondenseaz. De aceea proiectarea caselor cu consum redus de energietre buie s in seama de fenomenul condensrii.Activitile zilnice desfurate n interiorul locuinelor determin degajareade vapori, de la cteva kg pn la zeci de kg de vapori de ap zilnic, n

funcie de tipul acesora. Degajarea umiditii de ctre corpul uman estecontinu i depinde de intensitatea activitii, (ncepnddela 3050 g/or i persoan). Viteza de difuzie a vaporilor este mult mai mic dect cea detransfer termic.

Fig.6.16. Prevenirea condensarii.Perete Z: Spum organic, (aprinderentrziat)= emulsie acrilicapoas cu structur aderent interparticular, elastica, 0,14 W/mK ,

aplicat la exterior (5 mm suficient)


23/44

Bariera de vapori. Regula general pentru evitarea condensrii interstiialeeste de a intercala o barier de vapori pe partea izolaiei n cadrul unui

element de construcie exterior (Fig.6.16). Utilizarea straturilor rezistente ladifuzia vaporilor depinde att de tradiia local n construcii, ct i decondiiile climatice interne, n special de nivelul de umiditate (Fig.6.17).Materialul din care este confecionat bariera de vapori trebuie corelat cu poziia n care este plasat aceasta n aa fel nct s permit un transfer ctmai mic de umiditate; la aceasta contribuie i mbinrile i orificiile bariereide vapori, (cum ar fi cele destinate instalaiei de iluminare).Condensarea vaporilor de ap poate avea loc chiar pe o suprafa interioar acldirii (aa cum sunt ferestrele, pentru care este necesar s se prevadcanale de scurgere a condensului) dac temperatura acestora se situeaz sub punctul de rou. Absorbia repetat a condensului de ctre materialulelementului de construcie l poate deteriora (ex. Tapetul, tencuiala,lemnria, mucegiesc).Pentru a evita condensarea superficial este necesar s se ridice temperaturasuprafeei interioare a cldirii prin izolare, sau s se reduc coninutul deumiditate din locuin, fie prin micorarea cantitii de vapori produi, fie prin ventilarea mai generoas a spaiului n discuie. Problema condensriisuperficiale poate fi deosebit de incomod mai ales n spaiile destinate plantelor (serele) din locuinele astfel concepute, datorit transpiraiei

acestora.

Fig.6.17. Folia de polietilen joac rolul de barier de vapori. La exteriorul peretelui acesta este placat cu un strat de polistiren expandatgros de 50 mm ceea ce ridic temperatura suprafeei interioare a peretelui

reducnd astfel pericolul condensului


24/44

Izolarea planeulu i. Dac planeul este n contact direct cu solul, ca n Fig.6.18, pierderile de cldur prin acesta depind att de lungimea drumului

termic de la plac la aerul exterior ct i de prezena apei n sol: nivelulridicat al pnzei freatice reduce substanial proprietile izolatoare alematerialelor prin ptrunderea umiditii.

De aceea se recomand izolarea cldirii pe tot perimetrul su, iar dac pnza

freatic are un nivel ridicat izolaia va fi dispus n ntregime sub placa de beton cu precauiile necesare pentru a evita ptrunderea umiditii nmaterialul izolator, aa cum este artat nFig.6.19.

a) b)

Fig.6.19. Izolarea perimetral a cldirii n cazul existenei unuispaiu la subsol

Fig.6.18.Izolarea cldirii n cazul planeului aezat direct pe sol


25/44

n general este mai uor de izolat un planeu aflat deasupra pivniei sau aunui spaiu ventilat, precum subsolul tehnic.

Montarea unei folii reflectorizante contra cldurii va reduce substanialnecesarul de energie al cldirii sub trei forme: Cldura radiat va fi mpiedicat s treac prin acoperi, tavan, perete i

pardoseal Scurgerile i infiltrrile de aer prin anvelopa cldirii sunt practic

eliminate Celelalte straturi izolatoare ale cldirii vor rmne uscate cci sistemul se

comport ca o excelent barier de vapori.

Izolarea acoperiului. Sistemul Thermo Foil elimin practic aportul decldur generat de radiaia solar, mai ales n casele dotate cu aer condiionati avnd acoperiul puin nclinat, precum i n supermarket-uri, sli desport, depozite frigorifice i spaii comerciale extinse. Amplasareasistemului Thermo-Foil sub acoperi precum i n structura pereilor reducecu 95% aportul de cldur de la soare (energia caracteristic radiaieiinfraroii este reflectat, aa cum se arat n Fig.6.20).

Cldire cu aer condiionat

Sistem Thermo-Foil: Nu DaTemperatura pe suprafaa

acoperiului[0

C]: 73 73Temperatura aeruluin pod/mansard[0C] 68 48Temperatura aeruluin camere [0C]: 26 26Intervalul necesar defuncionare al sistemuluide climatizare min/or]: 54 14

Umiditatea se infiltreaz Thermo-foliaetaneaz prin anvelopa cldirii anvelopa cldirii

Fig.6.20. Efectul izolrii acoperiului unei case cu Thermo-Folie.


26/44

Folia este realizat pe un suport de polietilen format din cinci straturi avndo grosime total de 0,075 mm pn la 0,15; depunerea filmului de aluminiu

lucios este realizat pe un strat polimer impregnat cu aluminiu fiind urmatde aplicarea unui strat protector destinat s-i pstreze eficienareflectorizant pe toat durata de via a cldirii. Aceast membran poate fitiat cu foarfeca, sau cu cuitul. Montarea se face conform instruciuniloracestor produse.

Dintre avantajele conferite de Thermo-Folie pot fi menionate: mrete gradul de confort al cldirii prin stabilizarea temperaturilor

interioare; reduce nota de plat pentru nclzire, datorit efectului de barier n calea

scurgerilor i infiltrrilor de aer prin anvelopa cldirii. restrnge ptrunderea n cldire a gazelor de fermentaie i a radonului

purtat de aer nu este distrus de roztoare i este adecvat i pentru folosirean domeniul

cldirilor agricole utilizat la izolarea complet a conductelor de condiionare a aerului, de

ap rcit, sau a rezervoarelor de ap rece reduce deteriorrile produse decondens i reflect cldura radiant.

Pentr u climat sever acoperiul de tabl este izolat cu trei straturi de fibrmineral.

Izolarea elementelor cldirii. n Fig.6.21 se prezint ctevamoduri deaplicare a Thermo-Foliei att pentru reducerea pierderilor de cldur (climatrece) cti pentru reducerea aporturilor termice nedorite (climat cald/torid)n diversetipuri de cldiri.

Ferestrele cu un coeficient al pierderilorU sczut vor putea evita senzaia dedisconfort termic n timpul iernii, diminundu-se i posibilitatea de condens.

n schimb, n perioada de var cnd temperatura este ridicat i cerul seninfavorizeaz un aport energetic solar important, iar vntul este slab, ferestreleclasice vor determina o cretere semnificativ a temperaturii interioarecldirilor. Comparativ cu acestea, ferestrele avnd geamuri din sticl tratat,(absorban i reflectan exterioar mare), vor limita cantitatea de energiesolar ptruns n incint. n perioada cald a anului bilanul energetic alferestrei capt forma

gaU BE (6.7)


27/44

deoarece temperatura mai ridicat din exteriorul cldirii face ca sensulfluxului de cldur s coincid cu cel al radiaiei solare purttoare deenergie, care se convertete tot n cldur. De aceea i protecia termic ntimpul verii presupune un coeficient global de transfer termicU ct mai mic,simultan cu un factor solarg ct mai redus.

Izolarea ferestrelor. Suprafeele vitrate separ cel mai adesea dou mediiaflate la temperaturi diferite, fiind supuse unui transfer termic de la valoareamai mare ctre cea mai mic. n perioada caracterizat de o insolaie ridicat peretele vitrat fiind transparent va permite ptrunderea cldurii n interiorulcldirii. Suprafeele vitrate destinate s constituie o barier termic suntrealizate n cele mai multe cazuri din sticl. Reducerea pierderilor de cldur

Fig.6.21. Diverse cazuri de aplicare a izolrii cu Thermo-Folie.


28/44

prin ferestre este asigurat de noile tipuri de ferestre, care prezint un gradridicat de izolare termic att prin eliminarea infiltrrilor de aer resimite sub

forma curenilor de aer rece n timpul sezonului rece ct i prin reducerearadiaiei (Fig.6.22). Majorarea la trei a numrului de straturi de geam estensoit de utilizarea unui gaz neutru n spaiul dintre acestea precum i decasetarea mai ampl a ramei n vederea micorrii la maximum a punilortermice aa cum este artat n Fig.6.22.a; n Fig.6.22.b este prezentat cmpultermic caracteristic acestui tip de geamuri termopan.

n condiii climatice cu ierni deosebit de severe, att ca temperaturi ct i canumr de grade-zile (necesar de cldur anual de 20...26 MWh) se folosescferestre termopan cu patru straturi de geam cu depuneri de trei straturi cuemisivitate sczut (low-E), umplute cu criptoncu distanier izolator irame de lemn armate cu metal.Separarea spaiului interior de cel exterior trebuie s rspund unordeziderate eseniale: transmiterea energiei solare s rmn eficient, iar pierderile de cldur s fie reduse. Cu ct crete unghiul de inciden alradiaiei solare cu att scade transmisivitatea sticlei. Adugarea mai multorstraturi de geam mbuntete proprietile izolatoare prin stratul de aercaptiv ns reduce transmisivitatea. Gazele grele cu care se umplu spaiile dintre geamuri reduc pierderileconvective; depunerile de straturi selectiv transparente permit ptrunderearadiaiei solare cu lungime de und mic, dar reflect napoi radiaia culungime de und mare emis din interiorul incintei spre exterior. Sticla cu coninut redus de fier are o transmitan mai bun dect sticla ordinar la un pre de cost uor mrit. Geamurile termic-reflectorizante evitsupranclzirea interioar din timpul verii, dar nu permit ptrunderea

a) b)

Fig.6.22. Structura casetat a ramelor pentru ferestrele Termopan (a)i distr i buia izotermelor (b)


29/44

radiaiei solare n timpul iernii avnd deci un efect contradictoriu pentru proiectarea solar pasiv. Au fost dezvoltate i geamuri cu transmitan

variabil mai mic vara i mai mare iarna.

Ca alternative la sticl pentru suprafeele vitrate pot fi luai n considerarediveri polimeri, ns nici unul nu realizeaz un compromis la fel de bunntre durabilitate, rezisten la foc, distorsiuni optice, deformabilitate,rezisten la zgriere, cost, degradarea culorii i a transparenei.Rama ferestrelor joac un rol important n privina pierderilor de cldur:lemnul sau PVC au proprieti termice bune, ns aluminiul trebuie prevzutcu o barier termic pentru a evita problemele serioase legate de condensare.

Izolaii mobile pentru ferestre. Pentru a reduce din dificultatea problemei barierei termice este convenabil s se utilizeze izolaii mobile fie ziua cndsarcina termic a soarelui devine maxim, fie noaptea cnd pierderile decldur cresc considerabil. Sub forma cea mai simpl, perdelele i draperiile pot fi ns mbuntite termic prin adugarea unor straturi cu emisivitateredus i acordnd atenie detaliilor marginale. Jaluzelele interioare i alteizolaii mobile interioare pot produce dificulti serioase datoritcondensului de pe geam. n plus acest tip de izolare poate conduce la eforturitermice importante ce pot sparge geamul.Izolaiile exterioare mobile nu conduc la depunere de condens ns trebuie sfie robuste pentru a rezista la ploaie, vnt, grindin i radiaie ultraviolet. n

Fig.6.23. Fereastr termopan cu patru straturi de sticl pentru condiii

climatice deosebit de severe


30/44

condiii de iarn este eficient ca aerul captiv dintre izolaia mobil i geam sfie ct mai bine etanat fa de exterior, ceea ce pune proble tehnice de

realizare.Izolaiile mobile i geamurile cu rezisten termic mare sunt utile mai alesla suprafeele vitrate extinse.

Exemple de realizri constructive: Case cu consum energetic reduseficiente economic n Landskrona, Suedia

n partea de sud a Suediei au fost construite 35 de apartamente fr sistemede nclzire convenional. Proiectul selectat n urma unui concurs arhitectural desfurat n 1999 a condus la formarea n anul 2003 a echipeide proiectare. Un an i jumtate mai trziu locatarii se mutau n locuinelelor. Structura apartamentelor este una tradiional (living, buctrie, baiecmar, 14 dormitoare). Suprafaa de locuit a apartamentelor variaz ntre70 i 115 m2 fiind destinate nchirierii.Apartamentele moderne construite ntre 1990 i 2000 necesit n medie120150 kWh/(m2 an), din care cca 3050 % sunt destinai nclziriispaiilor de locuit. Economiile la cele 35 de apartamente menionate mai susse cifrez la aproximativ 4070 kWh/(m2 an). La o suprafa total de

3452 m2

o economie anual de energie calculat a fost cuprins ntre 138 i241 MWh. Preul apartamentelor este practic identic cu cel al apartamentelorconvenionale. ntruct aceste apartamenete nu au sisteme de nclzireconvenionale sumele aferente acestora au fost valorificte n sensul izolriitermice sporite precum i a mbuntirii calitii ferestrelor. Absena nclzirii spaiilor reduce costurile de exploatare cu aproximativ25% conducnd la un cost de nchiriere anual de 100 Euro/m2, comparativ cu130 Euro/m2 specific pentru apartamentele moderne construite n intervalul19902000.

Date tehnice . Planeul realizat dintr -o plac de beton de 100 mm, 350 mm polistiren i 200 mm macadam, are o valoare a coeficientului global detransfer termic de cca 0.10 W/(m2K). Pereii exteriori au n componena lor o plac de polistiren groas de 450 mm i patru straturi de vat mineral.Stratul exterior de polistiren are o tencuial de ciment care constituie faada.Structura este realizat din stlpi de lemn i profile de aluminiu. Suprafaainterioar este acoperit cu panouri de rigips. n interiorul pereilor esteamplasat i o folie de plastic pentru a realiza bariera de vapori. Pereiiexteriori au un coeficient global de transfer termic de 0.10 W/(m2K).


31/44

Acoperiul exterior este realizat dintr -o structur uoar ale crei goluri de550 mm sunt umplute cu vat mineral. Acoperiul este cptuit cu lemn

mbinat cu lamb i uluc, saltea din polistiren impregnat cu asfalt, ipci ideasupra igle. Suprafaa interioar este acoperit cu folie de plastic, un stratsubire de polistiren, vat mineral i n cele din urm tencuial de i psos.Valoarea coeficientului global de schimb termic este 0,08 W/(m2K).Ferestrele sunt cu trei straturi de geam cu strat cu emisie redus i gaz ntrestraturi. Ferestrele dinspre sud i vest au i ele o acoperire care reducetransmitana la radiaia solar. Factorul solar este de 0,34 iar coeficientulglobal de transfer termic este cuprins n intervalul 0,9 la 1,0 W/(m2K) nfuncie de mrimea ferestrei. Suprafaa vitrat reprezint cca 20 % din ariade locuit.Ferestrele sunt repartizate egal att pe direcia nord-sud ct i pe cea est-vestastfel nct poziionarea casei nu necesit o orientare anume legat de ctigulsolar; izolarea termic de nivel ridicat, mpreun cu performanele deosebiteale ferestrelor precum i recuperarea cldurii de la aerul viciat asigurconfortul termic al cldirii. Orientarea ferestrelor este de importan minordin punctul de vedere al nclzirii spaiilor ntruct ctigul solar este sczutn timpul iernii, cnd necesarul de cldur este mare. n schimb, n timpulver ii, dar i la sfritul primverii, sau la nceputul toamnei apar probleme desupranclzire fiind deci necesar reducerea radiaiei solare. Pentru limitarea

ctigului solar apartamentele au fost dotate cu cornie largi de 1 mamplasate n partea de jos a acoperiului, precum i cu ferestre cu un factorsolar sczut. Toate ferestrele pot fi deschise, lsnd la latitudinea locatariloropiunea de a ventila apartamentele conform dorinei. n plus fa de eficiena energetic proiectul a vizat i rezolvarea problemelor legate de umiditate i deshidratare. nc din faza de proiectareconstrucia a fost examinat n vederea reducerii i prevenirii umiditii(ploaie, umiditatea din aer, degajarea de umiditate). Scopul a fost de adeshidrata betonul din elementele de construcie la 85% din umiditatearelativ precum i reducerea umiditii din elementele de lemn aleconstruciei pn la un nivel de 18% n raport cu masa sa.Deshidratarea mecanic precum i msurtori ale acesteia au fost efectuate in faza de construcie. Apartamentele sunt concepute, proiectate i realizateconform unor standarde care s asigure etanarea aerului. n vedereaatingerii acestui scop au fost executate desene speciale i au fost prevzuteinstruciuni. n plus au fost angajai doi dulgheri, special pentru acest scop icare au etanat apartamentele cu o folie de plastic. Dup amplasarea foliei de plastic apartamentele au fost supuse testului blower door: la diferen de


32/44


33/44

. Energia termic radiant are un rol important n asigurarea condiiilor deconfort i trebuie avut n vedere la dimensionarea sistemelor de

nczire/rcire ale cldirilor, deoarece corpul uman are o capacitate limitat de acomodare n raport cu timpul de expunere. n Fig.6.24 este prezentatvariaia temperaturii suprafeei unui acoperi plat pe parcursul unei zile (liniecontinu), comparativ cu variaia temperaturii aerului atmosferic, avndvaloarea maxim diurn de32 0C (linie ntrerupt). Ventilaia i rcirea natural pot fi utile pe perioada de var n vedereareducerii consumurilor importante de energie electric caracteristiceventilaiei mecanice. Reconsiderarea principiilor tradiionale de ventilaienatural poate da rezultate n anumite condiii de clim, ns, fiind mai puincontrolabil nu este ntotdeauna favorabil asigurrii confortului (Fig.6.25).

Ventilaia este necesar mai ales n timpul sezonului cald, cnd insolaia este puternic i implicit temperatura aerului este ridicat.

Fig.6.25. Ventilaia natural a cldirilor se bazeaz pe gradientul de presiune generat de fora vntului

Fi .6.26. Diferen a de tem eratur roduce o stratificare du densitate


34/44

n aceste condiii capacitatea de rcire a curentului de aer asigurat deventilaia natural fiind sczut trebuie compensat cu viteze mai mari ale

acestuia. Utiliznd efectul de tiraj produs de aa-numitul co solar se poateobine rcirea dorit, aa cum este artat nFig.6.26.Atunci cnd ventilaia natural nu poate satisface n totalitate cerinele deconfort datorit pierderilor de presiune instalaia se poate completa cuventilatoare de mic putere de 1837 W ceea ce reprezint doar cteva procente din puterea caracteristic pentru ventilaia mecanic obinuit. Sefolosesc ventilatoare axiale acionate de motoare de curent continuu de joas tensiune, pentru reglajul comod al turaiei, deci al debitului.Se asigur pe aceast cale un debit constant de 400 l/s corespunztor uneicderi de presiune de 0,15 Pa/m, ceea ce determin viteze mici ale curenilorde aer n ncperi. Forma grinzilor tavanului, de form sinusoidal, amplificrcirea pe timpul noptii prin spor irea suprafeei de contact. Ventilaia hibridutilizeaz att efectul de tiraj, ventilaia transversal ct i ventilatoare demic putere care suplimenteaz ventilaia natural n cazul zilelor calme devar. La nivelul al doilea nu se mai face uz de grinzile ondulate utilizndu-se nschimb evacuarea aerului uzat prin luminator.Condiiile de confort pe timpul iernii sunt acceptabile corespunznd laaproximativ 0,75 schimburi de aer/or (concentraia de CO2 este 1000 ppm);

n timpul verii se asigur n medie 23 schimburi de aer/or, permind nsi atingerea a 10 schimburi de aer/or n condiii de temperatur ridicat.

a) b)Fig.6.27. Tubul ngropat n pmnt joac rolul de schimbtor de cldur:temperatura solului rmne aproape constant pe parcursul ntregului an,

cednd cldur aerului pe timp de iarn (a), i rcindu-l pe timp de var (b).


35/44

Reducerea sarcinii termice prin izolarea mai bun a pereilor conduce lacreterea ponderii sarcinii termice legate de nclzirea aerului de ventilaie n

sezonul rece, respectiv de rcirea aerului cald n sezonul cald. Micorareavolumului de aer ventilat nu poate depi limitele impuse de sntate iconfort. Energia consumat pentru ventilaie se ridic la 30% din ceadestinat nclzirii ceea ce echivaleaz cu 7% din energia total utilizat.Pierderile datorate neetaneitilor tubulaturii reprezint aproximativ 15%din energia consumat pentru ventilaie adic aproximativ 1% din totalulenergiei utilizate.O alt soluie de ventilaie este ceaconceput i aplicat sub formatunelulului subteran prin care se efectueaz un schimb de cldur att nsezonul cald ct i n cel rece, aa cum se arat n Fig.6.27. n timpul ierniiaerul ce strbate tubul ngropat n pmnt de prenclzete, ca n Fig.6.27.a.

n perioada torid aerul cedeaz o parte din cdura sa pmntului, prin pereii tubului, conferind confortul termic necesar.

Aerul exterior este absorbit prin filtrul de la intrare dup care este prenclzit prin tuburile avnd o lungime de 3050 m; acestea sunt ngropate n pmnti sunt dispuse sub forma de registru, sau nconjoar cldirea pecircumferinn vederea reducerii pierderilor de presiune(ca n Fig.6.28.b).Condensul trebuie condus ctre sifon i apoi eliminat.Sistemul de conducteal schimbtorului de cldur subteran este realizat din evi de polietilen, polipropilen, sau PVC compact avnd diametre de 150 200 mm.Conductivitatea termic este 0,45 W/(m*K) la tuburile de polietilen, respectiv de0,2 W/(m*K) la cele de polipropilen i de 0,12 W/(m*K) lacele de PVC compact. Coficientul de convecie depinde de viteza aerului prin conduct v38,2 . Tubul poate fi ngropat la adncimi de 1,5 pnla 4m. Se evit astfel vitezele care produc senzaia de curent. n mod

a) b)

Fig.6.28. Fazele de montare a schimbtorului de cldur subteran imodaliti de reducere a rezistenei hidrodinamice a tubului.


36/44

obinuit curenii cu viteze sub 0,15 m/s sunt ignorai, valorile recomandatefiind de 0,2 m/s n timp de iarn i 0,4 m/s vara. Din acest motiv trebuie

acordat o atenie deosebit poziionrii i dimenionrii gurilor de ventilaiedin interior.

Soluii de nclzire optimizate i surse de energie regenerabile

nclzirea prin planee.Transferul de cldur de la diverese corpuri ctremediul ambiant dintr-o incint se face n principal prin convecie i radiaie,acestea avnd pondere diferit dup cum se poate observa n tabelul 3.

Tabelul 3Procentul de cldur transferat prin Sursa de cldur Radiaie Convecie

Persoane 60 40Convectoare 20 80Surse de iluminare 50 50Radiaia solar 90 10

Aceasta face ca echilibrul termic al organismului uman s fie dependent attde temperatura aerului ambiant ct i de cea a suprafeelor nconjurtoare.Dei cunoscut de mult vreme nclzirea prin pardoseal/tavan i perei acptat extindere mai ales n ultimii ani. Principala caracteristic o constituietemperaturile mai joase pe care le implic, aceasta fiind consecinasuprafeei mult extinse (Fig.6.29.a) fa de cazul corpurilor de nclzire.

a) b)

Fig.6.29. Dispunerea conductelor pe ntreaga suprafa a pardoselei permitecoborrea temperaturii din conducte (a).Variaia temperaturii pe verticalancperii la nclzirea prin pardoseal se apropie mai mult de distribuia

ideal, dect n cazul utilizrii corpurilor de nclzire (b)


37/44

Aceasta permite reducerea temperaturii aerului din ncpere cu 120C fa

de cazul utilizrii corpurilor de nclzire n condiiile meninerii confortului,ceea ce reduce consumul de energie cu 6%, n medieO alt consecin favorabil a acestui tip de nclzire l constittuie distribuiatempereturii pe verticala camerei: dup cum se observ dinFig.6.29.b profilul este mai apropiat de cel ideal.Se obine astfel situaia numitpicioare calde/cap rece.Temperarea structurii construciei.Transferul de cldur prin planeulincintei poate fi extins de la varianta unic de nclzire la cea denclzire/rcire, n funcie de necesiti, aa-numita temperare a structuriicldirii. Prin controlul temperaturii suprafeelor interioare ale incinteirezideniale se poate modifica temperatura aerului interior conform bilanului termic dintre corpul uman i sursele de cldur nconjurtoare(Fig.6.30).

Spre exemplu o persoan n repaos aflat ntr -o incint cu temperaturaaerului de 210C va ceda ctre mediul ambiant 74,1 W n timpul iernii cndtemperatura pereilor este de 180C; n aceleai condiii ns vara, cnd pereiiajung la 240C, corpul va ceda doar 18,2 W.n consecin, iarna cnd pereii se rcesc la 180C i aerul (implicit suprafaaexterioar a mbrcmintei) are temperatura de 210C corpul pierde prinradiaie, corespunztor suprafaei sale acoperite 24 W; n schimb vara, cnd pereii sunt mai calzi dect exteriorul hainelor, respectiv temperatura pereilor este 240C, fa de temper atura aerului climatizat (hainelor) de 20

Fig.6.30. Dispunerea conductelor n structura de beton a cldirii (planeulsuperior i inferior) permite att nclzirea n sezonul rece ct i rcirea n zilele

toride de var, adic temperarea structurii cldirii.


38/44

0C ctigul de cldur al vemintelor de la perei este 36 W. Sensultransferului de cldur s-a inversat. Din punctul de vedere al bilanului

termic, un aport de cldur de 36 W reprezint un cuantum nsemnat fa devaloarea metabolismului bazal de 85 W, pentru persoane aflate n stare derepaos. Se remarcefectul contrar dintre efortul de climatizare care reducetemperatura aerului din incint, n vederea eliminrii unei cantiti sporite decldur i aportul majorat de cldur prin radiaie (nedorit) de la perei ctrehaine. Din considerente de confort termic va exista tendina de a cobor imai mult temperatura de climatizare a aerului pentru a compensa aportulnedorit de cldur prin radiaie. Efectulfinal este creter ea cheltuielilor declimatizare: sporirea aportului nedorit de cldur prin radiaie de la pereictre hainele acoperitoare ale corpului i ocul termic la intrarea/ieirea persoanelor din incint, urmat adeseori de afeciuni ale cilor res piratorii.Avantajele deosebite oferite de sistemele de nclzire, respectiv rcire prin planee sunt:

Funcionare complet automat Puterea de rcire este optimizat Comutarea predictiv la modul de rcire Evitarea picioarelor reci Evitarea condensului

Reglementrile existente, sau n curs de elaborare, n EU vizeaz performanele energetice ale cldirilor, att din punct de vedere al pierderilorde cldur ct i din punctul de vedere al eficienei i modului de producere acldurii, corelat cu reducereade emisii poluante (n special CO2). Programevaste de utilizare a energiilor regenerabile (producerea local de energie dinsurse regenerabile, utilizarea pompelor de cldur) dar i de utilizareeficient a energiei (cogenerarea, cuplarea nclzirii i rcirii la reeleleurbane) sunt n curs de derulare, i unele ri precum Germania sunt nfruntea clasamentelor referitoare la cercetarea, dezvoltarea i implementarea

sistemelor bazate pe aceste surse noi de energie. Reabilitarea imodernizarea cldirilor vechi a condus la reducerea cu 5565% aconsumului de combustibil n ri precum Suedia, Germania, Frana, Austriala sfritul mileniului II comparativ cu perioada 19761984. Densitateaenergetic mic a surselor regenerabile impune o mai bun gospodrire aacestora i deci izolarea cldirilor vechi i concepia evoluat a celor viitoareeste parte a noului trend n domeniul construciilor. De aceea proiectarea bioclimatic a cldirilor viznd sisteme solare pasive, cu utilizarea luminiinaturale precum icu rcirea pe cale natural a locuinelor sunt reglementate


39/44

prin directive n funciune n cadrul UE. nchiderea capitolelor de mediu nvederea aderrii Romniei la UE a determinat adoptarea acelorai

reglementri n perioada premergtoare anului 2007.

Organizarea reabilitrii termice a cldirilor

La reabilitarea termic a unei cldiri trebuie avute n vedere att anvelopacldirii cu pierderile caracteristice diferitelor elemente componente ct iaporturile interne, respectiv solare, precum i instalaiile din cldire, aa cumse prezint n Fig.6.31. n general sunt luate n considerare trei criterii principale n vederea obinerii soluiei optime:

Criteriul confortului termo-fiziologic Criteriul tehnico-economic Criteriul comportrii fizice (condens)

Efortul de izolare termic a cldirii trebuie coroborat cu cel de modernizare

a construciei precum i a instalaiilor aferente, respectiv cu alegerea celormai eficiente tehnologii de furnizare a energiei termice concomitent cucontor izarea general i individual. Reabilitarea termic a cldirilor trebuie s aib n vedere o serie de criterii precum:

Minimizarea costurilor Viteza de construcie Acordarea de sprijin financiar i de consultan tehnic de specialitate

ctre locatari/proprietari, n vederea satisfacerii cerinelor acestora

Fig.6.31. Zonele poteniale de reducere a consumurilor energetice ntr -o cldire


40/44

Repartizarea costurilor dup tipul proprietii (condominial, particular)

Analiza posibilitilor de finanare cu ajutorul experilor Cooptarea de ctre proprietar a administratorilor cldirilor n cadrulgrupului de luare a deciziilor.

n multe cazuri costurile de investiii direcionate ctre reabilitarea termic aunei cldiri se recupereaz n termen de civa an (uneori chiar 1...2 ani) doardin reducerea costurilor energetice. Investiiile sunt refinanate dineconomiile de energie i permit proprietarului cldirii s participe lareducerea costurilor prin mbuntirea instalaiilor interioare de nclzire, precum i la alegerea sistemului optim de alimentare cu cldur. Deireabilitarea ter mic a cldirilor este parte a conceptului de economisire aenergiei, totui aceasta constituie un capitol separat, premergtor msurilorulterioare de economisire propriu-zis a energiei, fiind derulat pe perioadade exploatare a cldirii reabilitate. Reabilitarea termic a cldirilor presupune parcurgerea unor pai succesivi cu detalierile corespunztoare,aa cum se arat n continuare:

1. Analiza cldirilor i instalaiilor aferente avnd ca etape componente:

1.1. Stabilirea tipului cldirii (cas/bloc, soluii arhitecturale- perei exteriori/interiori, tavan, fundaie, acoperi, numr denivele, dotri i instalaii, zona de amplasare, perioada cnda fost construit, influenele istorice/politice/de mediu/alerzboiului/cutremurelor, etc.) 1.2. Seciunea n plan (caracterul locuinei, tipul idimensiunile acestora, dispunerea dependinelor i spaiilorcu destinaie tehnic, a gurilor de vizitare). 1.3. Materialele folosite pentru construcie (crmid, betonautoclavizat, prefabricate BCA, etc.).1.4.

Instalaiile tehnico-sanitare (incusiv ntreinerea lor)

de nclzire (individuale sobe cu gaz

/combustibil lichid, sau centralizate) de preparare a acc de alimentare cu ap/gaz/etc de canalizare de ventilaie electrice


41/44

2. Analiza vtmrilor i deteriorrilor substanei construciei precum i ale instalaiilor tehnico -sanitare

3. Consultarea consilierilor/antreprenorilor constructori nvederea selectrii propunerilor de reabilitare din punct devedere arhitectural i ingineresc, precum i pentru efectua rea

devizului estimativ. 4. Studiul variantelor tehnico-energetice n vederea

reabilitrii/izolrii referitoare la: Anvelopa cldirii (perei exteriori/tavan/podea) Ferestre, ui Sisteme de aerisire pentru bi/buctrii/cmri, etc. Reabilitarea tehnico-constructiv a spaiilor interioare cu

eventuale modidficri ale seciunii din plan Necesarul de cldur i ap cald de consum Soluia optim de producere a cldurii Proiectul instalaiei de nclzire/acc cu prevederea

sistemelor de recirculare a acc, izolarea conductelor,contorizarea, echilibrarea instalaiilor hidraulice,nclzirii de temperatur joas (prin pardoseal), precumi a robinetelor termostatate, etc. Trebuie avute n vederesoluii moderne, eficiente, care utilizeaz biomasa,

resursele regenerabile, cogenerarea Proiectele altor instalaii tehnico-sanitare(ap/canalizare/gaz/ventilaie/aerisire/sanitare/bi, etc.)

5. Lucrrile de pregtire a Proiectului tehnic i ale desenelor de execuie pentru

partea de arhitectur i pentru partea de construcie Planificrii derulrii Garantrii cheltuielilor prin licitaie (documentaia

detaliat), inclusiv evalurile financiare i plileintermediare

6. Lucrrile de execuie cu monitorizarea permanent alucrrilor.

Bibliografie

Abel, E., Aronson, St., Jagermar, L., Nilsson, P., E1992. Energy Efficient Retrofitting of Office Buildings. Caddet Series No.8. Centre for


42/44

Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies.Caddet Analysis Support Unit.

Abel, E., Aronson, St., Jilar, T., Nilsson, P., E.1990. New Technologies for Heating and Cooling Supply in Office Buildings . Caddet Series No.3.Centre for Analysis and Dissemination of Demonstrated EnergyTechnologies. Caddet Analysis Support Unit.Boian, I.2006. Sustainable development in building sector: from energyefficieint- towards low energy buildings. Bulletin of the TransylvaniaUniversity.Vol. I Series A, Transylvania University Press.Boian, I., Fot, S.2004 . Reabilitarea termic a cldirilor i diminuarea

consumurilor energetice (I). RevistaInstalatorul 7 i 8 Boian, I., Fot, S. 2004 . Principii i concepte specifice designului solar

pasiv . Lucrrile Sesiunii tiinifice Construcii-Instalaii CIB 2004nov, Braov. Editura Universitii Transilvania din Braov. Boian. I., Fota, S.:C orelarea temperaturilor de lucru la instalaiile dercire cu absorbie alimentate cu energie solar. 2004 In: Lucrrilecelei de-a XXXIX-a Conferine de Instalaii.Sinaia.Boian, I., Fota, S.: 2004 . Interdependena condiiilor de lucru cu

perf ormanele funcionale ale sistemelor de climatizare cu absorbie pebaz de bromura de litiu . In: Tehnica instalatiilor nr.5,.Carpenter, St.,1995 : Advanced Houses of the World Analyses Series No 14,

CADDET IEA/OECD energy eficiencyDuffie, A., J., Beckman, A.,W.2001. Solar Engineering of thermal process .John Wiley and Sons. Inc, New York Chichester, Brisbane, Toronto,Singapore.Eicker, U.2003. Solar technologies for Buildings. John Wiley and Sons The

Atrium, Southern Gate Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, EnglandFot, S., Boian, I., Boeriu, L.2004, Consideraii privind strategiile dealimentare cu energie termic a cldirilor de locuit din Romnia. Instalaii pentru nceputul mileniului trei Editura MATRIX ROMFot, S.,Boian, I., Fetcu,D.2004 . Aspecte privind reabilitarea termic i

modernizarea sistemelor de nclzire a apartamentelor din blocurilede locuine existente n municipiul Braov. Cadrul organizatoric, probleme i metode de soluionare pentru aplicaii energetice eficiente ndiferite tipuri de cldiri din Romnia, Editura Universitii Transilvaniadin Braov. Fot, S., Boian, I., Boeriu, L.2004. Consideraii privind reabilitarea i

modernizarea energetic a cldirilor de locuit i a instalaiiloraferente. Lucrrile Conferinei Instalaii pentru construcii i confortulambiental aprilie, Timioara. Editura Politehnica.


43/44

Nilsson, P., E., Aronson, St., Gusten, J.1996. Energy Efficient Retrofittingof Residential Buildings. Caddet Series No.18. Centre for Analysis and

Dissemination of Demonstrated Energy Technologies. CaddetAnalysis Support Unit. Nilsson, P., E., Dalenbaeck, J., O.1997. Energy Savings in Schools . CaddetSeries No.21. Centre for Analysis and Dissemination of DemonstratedEnergy Technologies. Caddet Analysis Support Unit.Tzachanis, A., Boian, I.2005. A Numerical Model for Estimating Specific

Energy Requirements of Multi-Layer Building Elements . CSE,International Conference on Sustainable Energy, 7/8 July, BrasovRomania.***2003 ASHRAE HandbookWilson, T., M.2004. Technology Advanvcement in Intelligent Buildings: A

Through Preplanning Process Pertaining to Long-Term Maintainability. Master of Science Thesis. School of BuildingConstruction & Integrated Facility Management. Georgia Instituteof Technology*** Innovative housing technology . 1998. Swentiboldstraat 21 6137 AESittard, The Netherlands.*** Building retrofit saves 51% of district heating consumption 1999. .

Swentiboldstraat 21 6137 AE Sittard, The Netherlands.

*** Exterior Insulation for wooden houses. 2000. Caddet Energy efficiency. Swentiboldstraat 21 6137 AE Sittard, The Netherlands.***Green Building Saves Energy and the Environment. Result 4372002. .Caddet Centre Future Energy Solutions, 156 Harwell, DidcotOxfordshire OX11 0QJ United Kingdom.*** Green Building Rating Systemt.For New Construction&Major

Renovations (LEED-NC). 2002. Version 2.1. US Green BuildingCouncil.


44/44

12 reducerea consumului de energie in mediul construit

Documents