of 23 /23
CARACTERISTICI TERMOENERGETICE ALE ANVELOPEI CLĂDIRILOR 1. Caracteristici normate ale anvelopei clădirilor 1.1 Metoda de calcul a rezistentei termice a pereţilor Rezistenţa termică a unui perete exterior R PE [m 2 K/W] se calculează (ecuaţia (1)) ca sumă a rezistenţelor termice R k [m 2 K/W] a fiecărui strat k al peretelui şi a straturilor limită de pe faţa interioară R i [m 2 K/W] şi exterioară R e [m 2 K/W] : + + = + + = k k k e i k k R e R i R PE R λ δ α α 1 1 (1) unde α i [W/m 2 K] –coeficient de transfer termic convectiv la faţa interioară a peretelui; α e [W/m 2 K] –coeficient de transfer termic convectiv la faţa exterioară a peretelui; δ k [m] –grosimea stratului de perete k; λ k [W/mK] –conductivitatea termică a stratului de perete k; Coeficienţii de transfer convectiv sunt prezentaţi în tabelul 1 pentru fiecare sens şi direcţie a fluxului termic: orizontal/vertical, ascendent/descendent. Este de reţinut faptul că valoarea acestui coeficient este sub 10 W/m 2 K pentru spaţii interioare, unde temperatura este mai ridicată şi nu avem curenţi de aer, şi peste 20 W/m 2 K la exterior, unde temperatura este mai scăzută şi adie vântul. Elemente de construcţii în contact cu: exteriorul, pasaje deschise (ganguri), rosturi deschise Elemente de construcţii în contact cu spaţii ventilate neincălzite: subsoluri şi pivniţe, poduri, balcoane şi logii închise, rosturi închise, alte încăperi Direcţia şi sensul fluxului termic αi/Rsi αe/Rse αi/Rsi αe/Rse Flux orizontal 8/0,125 24/0,042* 8/0,125 12/0,084 Flux ascendent vertical 8/0,125 24/0,042* 8/0,125 12/0,084 Flux descendent vertical 8/0,125 24/0,042* 6/0,167 12/0,084 *) Pentru condiţii de vară: αe=12 W/m 2 •K, Rse=0,084 m 2 •K/W Tabelul 1 : Coeficientii de transfer termic superficial αi/ αe in W/m 2 •K si rezistenţele termice superficiale Rsi , Rse, în m 2 •K/W Conductivităţile termice sunt caracteristice fiecărui tip de material, materialele izolante termic fiind caracterizate de conductivităţi sub 0,1 W/mK. Dacă aceste condiţii se recomandă pentru clădirile noi, aflate în stadiu de proiectare, în cazul clădirilor vechi

Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Metode de calcul rezistenta termica etc

Citation preview

Page 1: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

CARACTERISTICI TERMOENERGETICE ALE ANVELOPEI CLĂDIRILOR

1. Caracteristici normate ale anvelopei clădirilor 1.1 Metoda de calcul a rezistentei termice a pereţilor Rezistenţa termică a unui perete exterior RPE [m2K/W] se calculează (ecuaţia (1)) ca sumă a rezistenţelor termice Rk [m2K/W] a fiecărui strat k al peretelui şi a straturilor limită de pe faţa interioară Ri [m2K/W] şi exterioară Re [m2K/W] :

∑++=∑++=k k

k

eik kReRiRPERλ

δ

αα11

(1)

unde αi [W/m2K] –coeficient de transfer termic convectiv la faţa interioară a peretelui; αe [W/m2K] –coeficient de transfer termic convectiv la faţa exterioară a peretelui; δk [m] –grosimea stratului de perete k; λk [W/mK] –conductivitatea termică a stratului de perete k; Coeficienţii de transfer convectiv sunt prezentaţi în tabelul 1 pentru fiecare sens şi direcţie a fluxului termic: orizontal/vertical, ascendent/descendent. Este de reţinut faptul că valoarea acestui coeficient este sub 10 W/m2K pentru spaţii interioare, unde temperatura este mai ridicată şi nu avem curenţi de aer, şi peste 20 W/m2K la exterior, unde temperatura este mai scăzută şi adie vântul.

Elemente de construcţii în contact cu: exteriorul, pasaje

deschise (ganguri), rosturi deschise

Elemente de construcţii în contact cu spaţii ventilate

neincălzite: subsoluri şi pivniţe, poduri, balcoane şi logii închise,

rosturi închise, alte încăperi

Direcţia şi sensul fluxului termic

αi/Rsi αe/Rse αi/Rsi αe/Rse Flux orizontal 8/0,125 24/0,042* 8/0,125 12/0,084

Flux ascendent vertical 8/0,125 24/0,042* 8/0,125 12/0,084

Flux descendent vertical 8/0,125 24/0,042* 6/0,167 12/0,084

*) Pentru condiţii de vară: αe=12 W/m2•K, Rse=0,084 m2•K/WTabelul 1 : Coeficientii de transfer termic superficial αi/ αe in W/m2•K si rezistenţele

termice superficiale Rsi , Rse, în m2•K/W Conductivităţile termice sunt caracteristice fiecărui tip de material, materialele izolante termic fiind caracterizate de conductivităţi sub 0,1 W/mK. Dacă aceste condiţii se recomandă pentru clădirile noi, aflate în stadiu de proiectare, în cazul clădirilor vechi

Page 2: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

proprietăţile termotehnice ale materialelor de construcţie suferă unele modificări datorită degradării în timp a construcţiilor. De exemplu, datorită acţiunii ploii, unele straturi de izolaţie pot fi parţial imbibate cu apă, ceea ce conduce din punct de vedere termic la o mai bună conducţie a căldurii, deci la o creştere a pierderilor de căldură. Astfel, conductivitatea termică a materialelor cu o anumită vechime trebuie majorată, în vederea unei corecte aproximări a caracteristicei termice a anvelopei. Coeficienţii de majorare a conductivităţii termice a diferitelor materiale de construcţie (Tabelul 2) sunt diferiţi în funcţie de tipul materialului şi de degradarea pe care a suferit-o.

Material / Produs Vechime Coeficient de

majorare a conductivitătii

Observaţii

> 30 ani 1,03 în stare uscată - 1,15 afectată de condens Zidărie din cărămidă

sau blocuri ceramice - 1,30 afectată de igrasie > 20 ani 1,05 în stare uscată

- 1,15 afectată de condens Zidărie din blocuri din B.C.A. sau betoane

uşoare - 1,30 afectată de igrasie Beton armat - 1,10 afectat de condens sau de igrasie

> 30 ani 1,03 în stare uscată - 1,10 afectată de condens Tencuială - 1,30 afectată de igrasie

> 10 ani 1,15 în stare uscată - 1,30 afectată de condens Vată minerală în vrac,

saltele sau pâsle - 1,60 afectată de infiltraţii de apă

> 10 ani 1,10 în stare uscată - 1,30 afectată de condens Vată minerală - plăci

rigide - 1 ,60 afectată de infiltratii de apă

> 10 ani 1,05 în stare uscată - 1,10 afectat de condens Polistiren expandat - 1,15 afectat de infiltratii de apă

> 10 ani 1,02 în stare uscată - 1,05 afectat de condens Polistiren extrudat - 1,10 afectat de infiltratii de apă

> 10 ani 1,05 în stare uscată - 1,15 afectat de condens

Poliuretan celular

- 1,25 afectat de infltraţii de apă

> 10 ani 1,10 Fără degradări

Pereti din paiantă sau chirpici - 1,30 Cu degradari (fisuri, umezire, etc)

> 20 ani 1,05 Fără degradări vizibile Elemente din lemn

- 1.30 Cu degradari (fisuri, microorganisme, umede, etc)

Page 3: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Tabelul 2 : Coeficienţi de majorare a conductivităţii termice (continuare) Se observă că acesti coeficienţi pot varia cu până la:

- 30 % pentru materiale de tipul : cărămidă, BCA, - 60 % pentru materiale poroase precum vata minerală sau vata de sticlă, - 15 % pentru polistiren, datorită etanşeităţii sporite a sistemului celular al acestuia, - 10 % pentru beton, datorită lipsei de pori şi de mortar necesar ridicării peretelui.

1.2 Condiţiile privind rezistenţa termică a pereţilor exteriori

În principiu, pentru a putea să asigure un anumit grad de confort la interior, rezistenţa termică a peretelui trebuie să depăşească anumite valori minime stabilite prin calcul, care asigură acest nivel de confort. Mai precis, trebuiesc îndeplinite trei condiţii:

- CONDIŢIA 1: evitarea condensului pe suprafaţa interioară a peretelui; - CONDIŢIA 2: evitarea disconfortului datorat radiaţiei reci a peretelui; - CONDITIE 3: provenită din principii tehnico-economice.

În final, rezistenţa termică a peretelui, pentru calculul de proiectare, se va alege ca maxima dintre cele trei condiţii mai sus enunţate, al căror mod de calcul este detaliat în cele ce urmează. CONDIŢIA 1: Rezistenţa termică a peretelui se poate calcula funcţie de rezistenţa termică a stratului limită interior, dacă se cunoaşte temperatura pe suprafaţa interioară a peretelui (ecuaţia 2).

sii

eiiPE tt

ttRR

−−

⋅= (2)

unde ti – temperatura aerului interior (oC); tsi – temperatura suprafeţei interioare a peretelui (oC); te – temperatura aerului exterior (oC); Această cerinţă, de evitare a condensului pe suprafaţa interioară a peretelui presupune ca temperatura suprafeţei interioare a peretelui să fie mai mare decât temperatura punctului de rouă caracteristic stării aerului interior, tr (oC). Deci, presupunînd că temperatura suprafeţei interioare a peretelui este mai ridicată cu un minim de 1 oC, rezultă că rezistenţa termică a peretelui trebuie să fie mai mare decât rezistenţa peretelui calculată în aceste condiţii (ecuaţia 3). Cu cât rezistenţa termică a peretelui este mai mare cu atât şi temperatura suprafeţei interioare este mai ridicată.

( )Ctttt

RR ori

eiiPE 1min +−

−⋅= (3)

Page 4: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

CONDIŢIA 2: Această cerinţă de confort impune ca diferenţa dintre temperatura aerului interior şi temperatura suprafaţei interioare a peretelui să fie mai scăzută decât o anumită valoare, diferită de la un perete la altul. Astfel se poate evita disconfortul creat de radiaţia rece a peretelui exterior pe o parte a corpului uman faţă de radiaţia caldă a pereţilor interiori, pe cealaltă parte a corpului uman. Pornind de la ecuaţia 2, valoarea limită minimă a rezistenţei termice a peretelui exterior se calculează în funcţie de diferenţa de temperatură impusă pentru fiecare perete (ecuaţia 4):

max i

eiiPE t

ttRR

Δ−

⋅= (4)

unde Δti max [oC] – diferenţa dintre temperatura aerului interior şi temperatura suprafaţei interioare a peretelui (în oC). Valorile acestei diferenţe de temperatură sunt prezentate în tabelul 3. Cu cât rezistenţa termică a peretelui este mai mare cu atât şi diferenţa dintre temperatura aerului interior şi temperatura suprafaţei interioare a peretelui este mai scăzută, iar disconfortul radiaţiei reci este mai scăzut.

Valori normate Δti max [K] Grupa Clădirii Destinatia clădirii

Φi, [%]

Pereti Tavane Pardoseli

60 4,0 3,0 2,0

I

• Clădiri de locuit, cămine, internate, Spitale, policlinici ş. a. • Creşe, grădinite, Scoli, licee ş.a.

50 4,5 3,5 2,5

II • Alte clădiri social-culturale, cu regim normal de umiditate

50 4,5 3,5 2,5

III

• Clădiri sociale cu regim ridicat de umiditate • Clădiri de producţie cu regim normal de umiditate

60 6,0 4,5 3,0

0,8 * �ti max IV

• Clădiri de producţie cu regim ridicat de umiditate ≤75

Δti max = ti – θr*) 3,5

*) tr este temperatura punctului de roua corespunzator lui ti si φi din incapere

Tabelul 3 : Valorile normate pentru Δti max [oC]

Page 5: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

CONDIŢIA 3: Această condiţie tehnico-economică, are mai puţin de a face cu rentabilitatea diferitelor grosimi de izolaţie termică, ci mai mult cu cerinţele pe plan mondial de economie energetică, de scădere a efectului de seră. Aceste aspecte sunt realizabile prin diminuarea emisiilor de CO2 şi de NOX în atmosferă şi deci prin diminuarea consumului de combustibil. Diminuarea acestui consum de combustibil necesar pentru încălzirea caselor şi apartamentelor este realizat prin măsuri din ce în ce mai severe de izolare termică a clădirilor. În acest sens se recomandă în standardele româneşti (C 107/3-1997) valori minime ale rezistenţelor termice corectate pentru toate elementele de anvelopă : pereţi, ferestre, planşee, acoperişuri (tabel 4). Aceste valori sunt în continuă schimbare, fiind adaptate la cerinţele pe plan mondial. Menţionăm faptul că faţă de celelalte ţări aceste valori sunt relativ mai scăzute, Germania prezentând condiţiile cele mai severe.

R’min [m2K/W] Clădiri proiectate

Nr. crt. Elementul de construcţie

până la 1.01.1998 după 1.01.1998

1 Pereti exteriori (exclusiv suprafeţele

vitrate, inclusiv pereţii adiacenti rosturilor deschise)

1.2 1.4

2 Tâmplărie exterioară 0.4 0.5

3 Planşee peste ultimul nivel, sub terase sau poduri 2 3

4 Planşee peste subsoluri neîncălzite şi pivniţe 1.1 1.65

5 Pereţi adiacenţi rosturilor închise 0.9 1.1

6

Planşee care delimitează clădirea la partea inferioară, de exterior (la

bowindouri, ganguri de trecere ş.a)

3 4.5

7 Plăci pe sol (peste CTS) 3 4.5

8

Plăci la partea inferioară a demisolurilor

sau a subsolurilor încălzite (sub CTS)

4.2 4.8

9 Pereţi exteriori, sub CTS, la

demisolurile sau la subsolurile incălzite

2 2.4

Tabelul 4: Rezistenţe termice corectate minime R’min ale elementelor de construcţii, pe ansamblul clădirilor de locuit

Page 6: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

În acest tabel sunt prezentate valori ale rezistenţei termice ale pereţilor exteriori, corectate cu coeficienţii de punţi termice. Modul de calcul al rezistenţelor termice corectate va fi prezentat mai jos, dar mai întâi prezentăm o scurtă analiză a valorilor din acest tabel. Dacă pentru o construcţie nouă (după 1998) se recomandă o rezistenţă termică corectată a peretelui exterior superioară la 1,4 m2K/W, aceasta presupune că rezistenţa termică necorectată cu efectul punţilor termice să fie superioară unei valori de aproximativ 1,8 m2K/W. Putem considera că impunerea cea mai drastică priveşte pardoseala peste sol parterului sau a subsolurilor încălzite. Aceste valorile extrem de ridicate se justifică prin faptul că rezistenţă termică a pământului trebuie luată în considerare. Chiar în cazul unui planşeu pe sol neizolat termic, rezistenţa sa ajunge să depăşească 3 m2K/W. Totuşi datorită suprafeţei ridicate a planşeului pierderea de căldură este considerabilă, impunîndu-se astfel izolarea suplimentară a acestui planseu, ceea ce justifică valorile ridicate necesare pentru planşeele pe sol. 1.3 Efectul punţilor termice Puntea termică reprezintă o neuniformitate a fluxului de căldură. Această neuniformitate este întâlnită de cele mai multe ori ca o pierdere suplimentară de căldură. Această neuniformitate a fluxului termic se datoreaza neuniformităţii materialului prin care trece acest flux termic:

- neuniformitate geometrică, sau - neuniformitate dpin punctul de vedere al caracteristicilor termice.

În primul caz de neuniformitate, mentionăm că acesta corespunde colţurilor, deci cazurilor când fluxul termic are la dispoziţie o suprafaţă mai mare pentru a se realiza transferul. În al doilea caz este vorba de schimbarea locală a rezistenţei termice a peretelui (Figura 1). Putem astfel regăsi :

- punţi termice lineare, la îmbinarea pereţilor de tip panou sandwich, la îmbinarea pereţilor exteriori cu pereţii despărţitori sau cu planşeele, la îmbinarea între peretele exterior şi fereastra exterioară, etc …

- punţi termice locale, la agrafele de prindere, la colţurile clădirii, etc… Astfel, dacă în cazul unei uniformităţi a peretelui avem un flux termic constant (desenat cu verde în Figura 1), atunci peste acest flux termic avem un flux suplimentar ce urmăreşte forma geometrică a punţii termice. Observăm în această figură reprezentarea suplimentară a fluxului de căldură al punţii termice lineare (desenat cu albastru în Figura 1) şi reprezentarea suplimentară a fluxului de căldură al punţii termice locale de tip agrafă (desenat cu roşu în Figura 1).

Page 7: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Punte termică lineară

Punte termică locală

Figura 1 : Repartiţia fluxurilor de căldură în cazul punţilor termice Observăm de asemenea că fluxul termic suplimentar al punţii termice nu este delimitat clar (precum geometria 3D unică), ci prezintă o diminuare treptată odată cu depărtarea geometrică faţă de puntea termică (datorită geometriei variabile 3D a fiecărei linii de flux). Astfel, fluxul pierdut prin acest perete exterior reprezintă suma celor trei tipuri de fluxuri:

- fluxul termic constant, în câmp, repartizat pe toată suprafaţa peretelui - fluxul termic local al puntii termice lineare, şi - fluxul termic local al punţii termice locale.

Fluxul de căldură pierdut prin acest perete QPE (W) se poate calcula (ecuaţia (5)) ca sumă a celor trei fluxuri:

( ) ( ) ttltRSt

RS

QQQQ

PE

PE

PE

PE

PTlocPTlincimpPE

Δ⋅+Δ⋅⋅Σ+Δ⋅=Δ⋅

++=

∑ χψ'

(5)

unde Qcimp Fluxul de căldură constant pierdut prin acest peretele uniform (W) QPTlin Fluxul de căldură pierdut suplimentar prin puntea termică lineară (W)

QPTloc Fluxul de căldură pierdut suplimentar prin puntea termică locală (W) SPE Suprafaţa de perete (m2) R’PE Rezistenţa termică corectată ce ţine cont de efectul punţilor termice (m2K/W) RPE Rezistenţa termică a peretelui în câmp (m2K/W) Δt Diferenţa de temperatură de o parte şi de cealaltă parte a peretelui (ºC)

Page 8: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

ψ Coeficient specific linear de transfer termic, şi totodată este un flux de căldură pierdut suplimentar pe o lungime 1 m de punte termică sub o diferenţă de 1 grad temperatură

χ Coeficient specific punctual de transfer termic, şi totodată este un flux de căldură pierdut suplimentar prin punte termică locală sub o diferenţă de 1 grad temperatură

l lungimea de punte termică lineară (m). Din această relaţie rezultă că rezistenţa termică corectată se calculează (ecuaţia (6)) în funcţie de compozitia peretelui în câmp şi de punţile termice corespunzătoare:

( ) ( )

PEPEPE Sl

RR∑+⋅Σ

+=χψ1

'1 (6)

Modul de calcul al rezistenţei termice a fost prezentat mai sus. Coeficienţii lineari şi locali caracteristici tuturor punţilor termice ale acestui perete se citesc sau se aproximează din tabelele corespunzătoare fiecărui tip de punte termică. 1.4 Straturi de aer neventilate În realitate întâlnim fie pereţii exteriori dubli care conferă o mai bună protecţie termică a încăperilor, fie anvelope de tip cortină, ce conţin straturi de aer neventilat. Rezistenţele termice normate ale acestor straturi de aer sunt diferite în funcţie de direcţia şi sensul fluxului de căldură şi de grosimea stratului de aer neventilat (tabelul 5).

Directia şi sensul fluxului termic Vertical

Grosimea stratului de aer (mm) Orizontal ascendent descendent

0 0,00 0,00 0.00 5 0,11 0,11 0,11 7 0,13 0,13 0,13 10 0,15 0,15 0,15 15 0,17 0,16 0,17 25 0,18 0,16 0,19 50 0,18 0,16 0,21 100 0,18 0,16 0,22 300 0,18 0,16 0,23

Tabelul 5 : Rezistenţe termice normate ale straturilor de aer neventilate

Page 9: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

1.5 Elemente de tâmplărie exterioară Tâmplăria, ca parte integrantă a anvelopei clădirii are o influenţă majoră în consumul de energie termică datorită atât a rezistenţelor termice mult mai scăzute decât în cazul pereţilor cât şi a ponderii ridicate a suprafeţelor de fereastră. Tabelul 6 prezintă diferite valori pentru rezistenţele termice ale tâmplăriei, variind de la fereastra simplă pâna la fereastra triplă. Sunt prezentate de asemenea rezistenţe termice ale altor tipuri de pereti vitraţi şi luminatoare. Ca o caracteristică generală putem menţiona faptul că aceste tâmplării sunt caracteristice blocurilor vechi. Tabelul 6 : Rezistenţe termice specifice R[m2•K/W] pentru elemente de constructii vitrate

Elementul de construcţii vitrat R[m2•K/W] TÂMPLĂRIE EXTERIOARĂ

- simplă, cu o foaie de geam rama metal 0,17- simplă, cu o foaie de geam rama lemn 0,19- simplă, cu un geam termoizolant rama lemn 0,33- simplă, cu două foi de geam la distantă de 2...4 cm rama lemn 0,31

- simplă, cu o foaie de geam şi un geam termoizolant la distantă de 0,44 - cuplată, cu două foi de geam la distaniă de 2...4 cm rama metal 0,37 - cuplată, cu două foi de geam la distaniă de 2...4 cm rama lemn 0,39- cuplată, cu o foaie de geam si un geam termoizolant la distantă de 2 4 l

0,51 - dublă, cu două foi de geam la distanlă de 8...12 cm, ramă metal 0,40

- dublă, cu două foi de geam la distanlă de 8...12 cm, ramă lemn 0,43 - dublă, cu o foaie de geam şi un geam termoizolant la dist. de

8...12 cm ramă lemn 0,55

- triplă, cu trei foi de geam, ramă metal 0,53- triplă, cu trei foi de geam, ramă lemn 0,57- triplă, cu două foi de geam şi un geam termoizolant ramă lemn 0,69

LUMINATOARE

- cu o foaie de geam 0,18- cu un geam termoizolant 0,29 - cu două foi de geam la distan]ă de 1...3 cm 0,27

- din plăci PAS simple 0,18 - din plăci PAS duble 0,34

PERETI EXTERIORI VITRATI (CORTINĂ) - geam profilit tip U, montat simplu 0,17- geam profilit tip U, montat dublu 0,27- geam profilit tubular 0,30- plăci PAS, montate simplu 0,18- plăci presate din sticlă, tip S (Nevada) :

- pereţi simpli 0,22- pereţi dubli 0,42

- carămizi presate din sticlă cu goluri, de 80 mm grosime 0,31- vitrine cu rame metalice, cu o foaie de geam 0,18

Page 10: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Blocurile noi se dotează cu tâmplărie dublă, de tip termopan, a căror caracteristici termice sunt superioare ferestrelor prezentate mai sus. Rezistenţele termice ale acestora (tabelul 7) sunt diferite în funcţie de grosimea lamei de aer dintre vitraje, de numărul de foi de geam (dublu sau triplu vitraj), de coeficientul de emisivitate al uneia din cele două foi de geam, de tipul de gaz folosit în spaţiul dintre cele două foi de geam.

SPATIUL DINTRE GEAMURI ESTE UMPLUT CU GAZ TIPUL GEAMURI

COEF.DE

EMISIE e

DIMENS. (Sticla-Aer-

Sticla) (S-A-S-A-S)

AER ARGON KRIPTON

4-6-4 0.30 0.33 0.364-9-4 0.33 0.36 0.384-12-4 0.34 0.37 0.38G

EA

M

NO

RM

AL

NET

RA

TAT 0,89

4-15-4 0.37 0.38 0.384-6-4 0.34 0.38 0.454-9-4 0.38 0.43 0.504-12-4 0.42 0.48 0.50≤ 0,40

4-15-4 0.45 0.50 0.504-6-4 0.37 0.43 0.534-9-4 0.43 0.50 0.634-12-4 0.53 0.59 0.67

≤ 0,20

4-15-4 0.56 0.63 0.634-6-4 0.40 0.45 0.594-9-4 0.48 0.59 0.774-12-4 0.56 0.67 0.77≤ 0,10

4-15-4 0.63 0.71 0.774-6-4 0.40 0.48 0.674-9-4 0.50 0.63 0.77

4-12-4 0.59 0.77 0.91

GEAMURI DUBLE

O S

UP

RA

FATĂ

TR

ATAT

Â

≤ 0,05

4-15-4 0.67 0.83 0.914-6-4-6-4 0.43 0.48 0.564-9-4-9-4 0.50 0.53 0.59GEAM

NORMAL NETRATAT

0,89 4-12-4-12-4 0.53 0.56 0.634-6-4-6-4 0.50 0.59 0.714-9-4-9-4 0.59 0.67 0.83 ≤ 0,40

4-12-4-1 2-4 0.67 0.77 0.914-6-4-6-4 0.56 0.67 0.914-9-4-9-4 0.71 0.83 1.11≤ 0,20

4-12-4-12-4 0.83 1.00 1.25 4-6-4-6-4 0.59 0.77 1.004-9-4-9-4 0.77 1.00 1.25≤ 0,10

4-12-4-12-4 0.91 1.11 1.674-6-4-6-4 0.63 0.77 1.114-9-4-9-4 0.83 1.11 1.43

GEAMURI TRIPLE

O S

UP

RA

FATĂ

TR

ATA

TA

≤ 0,05 4-1 2-4-12-4 1.00 1.25 2.00

Tabel 7 : Rezistenţe termice specifice R[m2•K/W] pentru elemente de construcţii vitrate de tip termopan

Page 11: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Făcînd o comparaţie între ferestrele de tip vechi, a căror rezistenţă termică ajungea la o valoare de 0,4 m2K/W, în cazul ferestrelor duble, o fereastră dubluvitraj are o rezistenţă termică în jurul valorii de 0,7 m2K/W fiind de aproximativ două ori mai performantă, iar o fereastra tripluvitraj are o rezistenţă termică în jurul valorii de 1,2 m2K/W, fiind de trei ori mai performantă termic. Asemănător recomandărilor făcute pentru pereţi, ca rezistenţa termică a lor să depăşească o anumită valoare, standardele româneşti ne recomandă anumite valori a fi depăşite pentru rezistenţele termice ale ferestrelor (tabel 8), valori ce se recomandă diferit în funcţie de destinaţia clădirii.

R’nec [m2•K/W] Grupa clădirii Destinatia cladirii Tâmplăria

exterioarăPereţi exteriori Luminato

are vitraţi I • Clădiri de locuit, cămine, internate •

Creşe, grădinte • Spitale, policlinici, ş. a. • Şcoli, licee, Ş.a.

0.39 0.32 0.32

II • Alte clădiri social culturale, cu regim normal de umiditate 0.32 0.29 0.29

III • Clădiri sociale cu regim ridicat de umiditale

• Clădiri de productie cu regim normal de umiditate

0.29 0.26 0.26

IV • Clădiri de producţie cu regim ridicat de umiditate 0.26 0.23 0.23

OBSERVATII 1) La tămplăria exterioară de la casa scării şi de la alte spaţii de circulaiie, indiferent de grupa clădirii, se admite R;,ec = 0,27 m2•K/W

Tabelul 8: Rezistenţe termice specifice necesare pentru elementele de construcţii vitrate 2) La tâmplăria exterioară de la vitrine se admite Rnec = 0,22 m2•K/W

O primă observaţie constă în faptul că aceste valori sunt indicate pentru ferestrele de tip vechi, fiind deja depăşite de către noile structuri de ferestre cu geamuri duble şi triple. O altă observaţie este relativă la tipul de ferestre indicate, şi anume rezistenţele minime indicate se plasează undeva între performanţele ferestrelor simple şi ale celor duble. Deci prin acestă recomandare se doreşte îmbunătăţirea ferestrelor simple cu ramă de lemn sau fier prin montarea de ferestre duble. Astfel din punct de vedere al economiei de energie se recomandă folosirea de ferestre dublu şi triplu vitraj, cu condiţia ca durata de viaţă garantată de producător să depăşească perioada de recuperare a investiţiei iniţiale pentru schimbarea ferestrelor.

Page 12: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

1.6 Rezistenţa termică a benzii de contur Pardoseala peste sol, ca element de anvelopă, a fost deja prezentată la începutul capitolului, în prezentarea generală despre pereţi. Totuşi ţinem să atragem atenţia asupra unei pierderi suplimentare de căldură prin pardoseală, în apropierea pereţilor exteriori. Astfel fluxul de căldură nu estre pierdut prin pământ spre pânza freatică, a cărei temperatură de calcul este de +10oC, ci este pierdut prin pământ spre mediul exterior a cărui temperatură de calcul este de -15oC. Acestă pierdere suplimentară de căldură se calculează cu ajutorul unei rezistenţe termice corespunzătoare, numită: rezistenţa termică a benzii de contur. Valoarea acestei rezistenţe este variabilă în funcţie de geometria pământului dintre construcţie, mediul exterior şi pânza freatică (tabel 9). În acest tabel este indicată rezistenţa benzii de contur în funcţie de: adâncimea de îngropare a pardoselii, grosimea fundaţiei si de localizarea pânzei de apă freatică.

Grosimea fundaţiei

Adăncimea pânzei de apă freatică H [m]

Adâncimea de îngropare a

pardoselii h [m] g [m] ≤ 4 6 8 ≥10 0,20 0,600 0,520 0,475 0,445 0,25 0,634 0,546 0,496 0,464 0,30 0,668 0,570 0,517 0,481 0,35 0,700 0,600 0,536 0,498 0,40 0,735 0,622 0,555 0,513 0,45 0,768 0,645 0,574 0,530 0,50 0,802 0,665 0,593 0,547 0,55 0,835 0,693 0,614 0,565 0,60 0,868 0,717 0,633 0,581 0,65 0,902 0,742 0,652 0,600 0,70 0,935 0,767 0,672 0,615 0,75 0,970 0,781 0,692 0,632

0,0

0,80 1,00 0,815 0,712 0,650 0,20 0,390 0,352 0,329 0,314 0,25 0,410 0,370 0,340 0,328 0,30 0,431 0,388 0,355 0,340 0,35 0,450 0,399 0,370 0,351 0,40 0,470 0,415 0,383 0,365 0,45 0,490 0,430 0,398 0,377 0,50 0,509 0,445 0,410 0,386 0,55 0,528 0,460 0,425 0,400 0,60 0,548 0,475 0,437 0,414 0,65 0,568 0,490 0,451 0,425 0,70 0,587 0,505 0,465 0,438 0,75 0,607 0,520 0,480 0,450

1,0

0,80 0,627 0,535 0,494 0,463 0,20 0,360 0,315 0,293 0,278 0,25 0,378 0,329 0,304 0,289 0,30 0,396 0,341 0,315 0,298 0,35 0,413 0,354 0,326 0,308 0,40 0,430 0,367 0,337 0,318

2,0

0,45 0,448 0,380 0,347 0,327

Page 13: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

0,50 0,465 0,392 0,357 0,336 0,55 0,482 0,415 0,370 0,346 0,60 0,500 0,424 0,380 0,356 0,65 0,516 0,432 0,391 0,365 0,70 0,534 0,445 0,402 0,375 0,75 0,551 0,457 0,414 0,385

0,80 0,568 0,470 0,425 0,395

Tabelul 9 : Rezistenţa termică a benzii de contur Rbc [m2•K/W]

1.7 Rezistenţa termică medie a anvelopei Pâna acum a fost descrisă în detaliu anvelopa clădirii şi se observă că rezistenţele termice ce caracterizează diferitele elemente de anvelopă sunt caracterizate de valori de ordine de mărime diferite. Dar pentru a avea un coeficient unic care descrie întreaga anvelopă, vom introduce noţiunea de rezistenţă termică medie a anvelopei Rm (m2K/W). Această rezistenţă este calculată pornind de la premiza unei solicitări termice unice pentru întreaga anvelopă, deci pentru fiecare element de anvelopă. Astfel, presupunând că avem o singura anvelopă, caracterizată de o rezistenţă termică unică şi constantă, aceasta se va comporta similar cu anvelopa reală compusă din elemente de rezistenţe termice diferite. Adica fluxul de căldură ce traversează anvelopa fictivă este egal cu fluxul de căldură ce traversează anvelopa reală (ecuaţia (7)): (7) ∑=

iQiQ

care prin simplificare cu diferenţa de temperatură, se reduce la:

∑=i i

i

m

E

RS

RS

' (7a)

unde : Q Fluxul de căldură ce traversează anvelopa fictivă (W); SE Suprafaţa totală de transfer termic a anvelopei SE=Σi(Si) (m2); Si Suprafaţa de transfer termic a fiecărui element i de anvelopă (m2); R’i Rezistenţa termică corectată a fiecărui element i de anvelopă (m2K/W); Rm Rezistenţa termică medie a anvelopei (m2K/W). Deci formula de calcul a rezistenţei termice medii a anvelopei este:

∑==

i i

i

ii

i i

i

Em

RS

S

RS

SR

''

(8)

O anvelopă a cărei rezistenţă medie este de proximativ 0,4-0,5 [m2K/W] corespunde clădirilor neizolate, sau slab izolate termic, în timp ce clădirile de referinţă sunt

Page 14: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

caracterizate de rezistenţe de ordinul 0,6-0,7 [m2K/W], iar eficiente energetic sunt caracterizate de rezistenţe de ordinul 1-1,2 [m2K/W] . Rezistenţa termică medie a anvelopei împreună cu coeficientul global de izolare termică al acesteia (descris mai jos) reprezintă doi coeficienti globali ce caracterizeaza termic starea clădirii şi regimul de funcţionare. 1.8 Pierderi de căldură spre spaţii neîncălzite Într-o clădire se găsesc spaţii de temperaturi diferite recomandate ca fiind diferite în funcţie de destinaţia acelui spaţiu. O prezentare detaliată a acestor valori este făcută în capitolul referitor la confortul interior. Totuşi la interior se găsesc şi mai multe spaţii neîncălzite din simplu motiv ca nu sunt locuite, precum: casa scării, podul, subsolul, spălătoria, atelierul, casa liftului, ghena, debarale, pivniţe, ş.a. Nefiind încălzite, acestor spaţii nu li se poate asigura o temperatură de comfort termic, temperatură care de altfel nici nu este necesară, fiind spaţii nelocuite, ci doar spaţii de trecere. Dar, fiind adiacente cu spaţii încălzite, deci având pereţi calzi, aceste spaţii se încălzesc, preluând căldură de la de la spaţiile în care trebuie asiguraţi anumiţi parametri de comfort termic. În concluzie, atragem atenţia asupra faptului că există pierderi de căldură de la spaţiile încălzite către aceste spaţii neîncălzite. Aceste fluxuri de căldură disipate se calculează funcţie de rezistenţa termică a pereţilor ce separă spaţiul încălzit de cel neîncălzit, de suprafaţa acestor pereţi şi de temperatura spaţiilor neîncălzite. Rezistenţele termice ale pereţilor se calculează de aceeaşi manieră după cum a fost prezentat mai sus. Temperatura spaţiilor neîncălzite, se calculează pe baza ecuaţiilor de bilanţ termic al cantităţii de căldură din aceste spaţii. Se va obţine ca temperatură a acestor spaţii acea valoare ce echilibrează aporturile de căldură cu fluxurile pierdute. Pentru calculul de dimensionare se recomandă următoarele valori ale temperaturilor spaţiilor neîncălzite conform STAS 1907/2-1997. Chiar daca unele cazuri, geometrii sau destinaţii speciale, nu sunt prezentate în acest tabel, se recomandă :

- fie calcularea acestor valori pe baza ecuaţiilor de bilanţ a cantităţii de căldură, - fie utilizarea unor temperaturi obţinute din asemănarea cu diferitele cazuri

prezentate în acest tabel.

1.9 Pierderi de căldură prin infiltraţii O altă pierdere de căldură considerabilă în perioada rece are loc prin infiltraţii, atunci când aerul exterior, intră prin neetanşeităţile ferestrelor şi uşilor exterioare la interiorul spaţiilor încălzite. Aceeaşi cantitate de aer de iese din încăpere : - pe de o parte prin neetanşeitătile ferestrelor şi uşilor exterioare către exterior, şi - pe de altă parte spre holul clădirii prin rostul uşii, prin circuitele electrice şi bineînţeles prin gurile de aerisire, dacă acestea există. Deci cantitatea de aer dintr-o încăpere nu scade şi nici nu creşte datorită infiltraţiilor, în schimb se pierde căldură prin aportul de aer rece exterior în încăperea încălzită. Acest

Page 15: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

flux de căldură pierdut, datorită infiltraţiilor se calculează în funcţie de rata de ventilare, reprezentată prin variabila numărul de schimburi de aer pe oră na (h-1), simbolizînd de câte ori este schimbat volumul de aer din încăpere cu aer exterior în timp de o oră. Valoarea convenţională de calcul a acestui parametru este indicată de către INCERC, (tabel 10) în urma unor experimentelor de laborator realizate cu peste 30 ani în urmă şi a literaturii existente la acel moment. Metoda folosită la acel moment este cea a descreşterii concentraţiilor interioare în CO2. Acest tabel ne indică valoarea rata de ventilare în funcţie de:

- categoria clădirii: individuală / colectivă, - tipul expunerii : simplă / dublă, - clasa de adăpostire: neadăpostită / moderat adăpostită / adăpostită, - clasa de permeabilitate: ridicată / medie / scăzută

Clasa de permeabilitate**

Categoria Clădirii Clasa de adăpostire* ridicată medie scăzută neadăpostite 1,5 0,8 0,5

moderat adăpostite 1,1 0,6 0,5 Clădiri individuale (case unifamiliale, cuplate sau

înşiruite ş.a. ) adăpostite 0,7 0,5 0,5

Tabelul 10: Numărul schimburilor de aer pe oră na [h-1] la clădiri de locuit (conform INCERC)

În momentul de faţă, aceste tipuri de măsurări sunt mai puţin folosite pe plan mondial în vederea determinării permeabilităţii. Este folosită metoda uşii false (metoda suprapresiunii) care pune în perspectivă valori ceva mai ridicate ale ratei de ventilare, obţinîndu-se o valoare maximă în jurul valorii de 2,6 (h-1), în locul celei de 1,5 (h-1) din norma romănească actuală. Formula de calcul pentru fluxul termic pierdut prin infiltratii (Ecuaţia (9)) ţine seama de rata de ventilare:

Qi = Vincapere * na * ρaer * cp aer * Δt (9)

neadăpostite 1,2 0,7 0,5 moderat adăpostite 0,9 0,6 0,5

dublă expu- nere adăpostite 0,6 0,5 0,5

Clădiri cu mai multe

neadăpostite 1,0 0,6 0,5 moderat adăpostite 0,7 0,5 0,5

Apartamente (cămine, simplă

expu- nere adăpostite

Internate ş.a. ) 0,5 0,5 0,5

* Clasa de adăpostire: neadăpostite: Clădiri foarte înalte, clădiri la periferia oraşelor şi în pieţe.

moderat Clădiri în interiorul oraşelor, cu minimum 3 clădiri în apropiere. adăpostite: Clădiri în centrul oraşelor, clădiri în păduri.

** Clasa de permeabilitate: ridicată Clădiri cu tâmplărie exterioară fără măsuri de etanşare. medie Clădiri cu tâmplărie exterioară cu garnituri de etanşare.

scăzută Clădiri cu ventilare controlată şi cu tâmplărie exterioară prevăzută cu măsuri speciale de etanşare

Page 16: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

unde: Qi – fluxul termic pierdut prin infiltraţii (W) Vincapere – volumul încaperii (m3) na – nr de schimburi de aer pe ora (1/h) ρaer – densitatea aerului, egală cu 1,2 Kg/m3

cp aer – căldura specifică la presiune constantă a aerului, egală cu 1005 j/kg/K Δt – diferenţa de temperatură între aerul interior şi cel infiltrat (oC) Aceste valori sunt indicate de către INCERC cu scopul folosirii pentru proiectare. Dar pe de altă parte ne confruntăm cu anumite debite de aer recomandate din punct de vedere sanitar, adica asigurarea unei cantităţi de aer în vederea a comfortului fiziologic. Astfel se recomandă următoare le valori pentru na: - pentru clădiri de locuit şi similar lor: • cămin de locuit: na = 0,792 [m3•h-1/m3] • bucătării: na = 1,19 [m3•h-1/m3] • băi: na = 1,0 [m3•h-1/m3] - pentru şcoli, grădiniţe, creşe, spitale, numărul de schimburi de aer pe oră se calculează funcţie de NP numărul de persoane din încăpere.

na = 25•NP / V [m3/h/m3] 1.10 Coeficientul global de izolare termică a clădirii Acest coeficient este un coeficient general ce caracterizează clădirea atât ca anvelopă cât şi ca regim de funcţionare. Rezistenţa medie a anvelopei era o caracteristică a anvelopei ca un întreg, în timp ce acest coeficient cuprinde şi efectul infiltraţiilor sau cel al temperaturii spaţiilor neîncălzite învecinate cu spaţiul încălzit. Un număr mare de case de locuit şi-au schimbat destinaţia, devenind cămine, grădiniţe, spitale, primării, diverse întreprinderi, showroom-uri, … trecând astfel din categoria clădirilor de locuit în categoria clădirilor terţiare, IMM. Astfel, astăzi un număr important de IMM, şi clădiri terţiare corespund, din punct de vedere al conceptiei lor iniţiale şi a structurii arhitectural-constructive, unor clădiri de locuit, Considerăm deci important detalierea modului de calcul al coeficientului global de izolare termică atât pentru clădirile de locuit cât şi pentru clădirile cu alte destinaţii, metodele de calcul fiind diferite. În cazul clădirilor de locuit coeficientul global de izolare termică a clădirii G [W/m3/K] se calculează (ecuaţia (10)) în funcţie de suprafeţele S [m2] şi rezistenţele termice corectate R’ [W/m2K] ale fiecărui element de construcţie j, de volumul clădirii V [m3] şi de numărul de schimburi de aer pe oră na [h-1] :

a

j

ei

extij

aj

jj

nV

RttttS

nVR

S

G ⋅+⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜

⎛−−

=⋅+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅

=

∑∑

34.0

'

34.0'τ

(10)

unde: ti temperatura interioară convenţională de calcul (oC), te temperatura exterioară convenţională de calcul (oC),

Page 17: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

text temperatura de la exteriorul peretelui (oC) ; poate fi temperatura unui subsol, unui pod, unei case de scară, sau a altui spaţiu neîncălzit.

Coeficientul global de izolare termică a clădirii, având un caracter mai general decât rezistenţa medie a anvelopei (deoarece cuprinde şi rata de ventilare) are puterea de a caracteriza întreaga clădire. Îl putem folosi ca indice al clădirii corespunzător necesarului de căldură. Şi în funcţie de acest indice cunoaştem performanţă energetică a clădirii. Astfel pentru diferite tipuri de clădiri se recomandă diferite valori sub care trebuie să scadă coeficientul global de izolare termică a clădirii G. Aceste valori maxime normate GN [W/m3/K] (tabel 11) depind de factorul de compactitate al clădirii şi de regimul de înălţime al acesteia.

Numărul de niveluri N

A/V [m2/m3]

GN [W/m3•K]

Numărul deniveluri N

A/V [m2/m3]

GN [W/m3•K]

0,80 0,77 0,25 0,460,85 0,81 0,30 0,50 0,90 0,85 0,35 0,54 0,95 0,88 0,40 0,58 1,00 0,91 0,45 0,61 1,05 0,93 0,50 0,64

1

≥1,10 0,95

4

≥0,55 0,65 0,45 0,57 0,20 0,430,50 0,61 0,25 0,47 0,55 0,66 0,30 0,510,60 0,70 0,35 0,55 0,65 0,72 0,40 0,59 0,70 0,74 0,45 0,61

2

≥0,75 0,75

5

≥0,50 0,630,30 0,49 0,15 0,410,35 0,53 0,20 0,45 0,40 0,57 0,25 0,49 A/V 2 3

GN 3

A/V 2 3

GN 30,45 0,61 0,30 0,53

0,50 0,65 0,35 0,56 0,55 0,67 0,40 0,58

3

3 ≥0,60 0,68

≥10

≥0,45 0,59 Nota: 1 – Pentru alte valori A/V şi N se interpoleaza linear 2 – La clădiri proiectate după 1 10 1998, valorile GN au fost reduse cu 10 % Tabelul 11 : Coeficienti globali normaţi de izolare termică GN la clădiri de locuit

În cazul clădirilor cu altă destinaţie decât cea de locuit, pentru care regimul de funcţionare este diferit, deci numărul de schimburi de aer pe oră na este diferit, semnificaţia coeficientului global se restrânge la anvelopă, excluzând regimul de funcţionare. Astfel formula de calcul (ecuaţia (11)) pierde ultimul termen, caracteristic ratei de ventilare, iar coeficientul G devine G1 [W/m3/K].

Page 18: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

V

RttttS

VR

S

G

j

ei

extij

j

jj∑

∑ ⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜

⎛−−

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅

=

''

1

τ

(11)

Modificarea formulei de calcul pentru alte clădiri decât cele de locuit se datorează faptului că regimul de funcţionare, este mult diferit în funcţie de destinaţia clădirii. Astfel tabelele utilizate pentru numărul de schimburi de aer pe ora nu corespund acestor tipuri de clădiri. Cum introducerea acestui termen ar fi condus la erori ridicate de calcul, s-a optat pentru excluderea acestui termen din formula de calcul a coeficientului global de izolare termică a clădirii. Coeficientul G1 se compară cu un coeficient G1ref [W/m3/K] al cărui mod de estimare (Ecuaţia (12)) este diferit de modul de estimare al lui GN. G1ref depinde de aria componentelor opace ale anvelopei A1 [m2], aria planşeelor de la ultimul nivel A2 [m2], aria suprafeţelor inferioare A3 [m2], perimetrul exterior al clădirii P [m], aria componentelor translucide A4 [m2] şi de volumul încălzit V [m3] al clădirii.

VeAPd

cA

bA

aA

G ref

4321

1

+⋅+++= (12)

unde a, b, c, d, e [m2K/W] - coeficienţi de control pentru elementele de construcţie ale

anvelopei. Valorile acestor coeficienţi (tabelele 12 şi 13) sunt diferite în funcţie de tipul de ocupare a clădirii (continuă / discontinuă), de destinaţia clădirii şi de zona climatică

Z a b c d e

I 1,30 2,30 1,50 1,30 0,39 II 1,40 2,50 1,60 1,30 0,39 III 1,50 2,70 1,70 1,30 0,43

Policlinici, dispensare, creşe

IV 1,60 2,90 1,80 1,30 0,47 I 0,90 2,30 0,90 1,30 0,39 II 1,00 2,50 1,00 1,30 0,39 III 1,10 2,70 1,10 1,30 0,43

Clădiri de învăţământ şi pentru sport

IV 1,20 2,90 1,20 1,30 0,45 I 0,80 2,10 0,90 1,30 0,30 II 0,90 2,30 1,00 1,30 0,30 III 1,00 2,50 1,10 1,30 0,30

Birouri, clădiri comerciale şi hoteliere

IV 1,10 2,70 1,20 1,30 0,30 I 0,65 1,80 0,90 1,30 0,25 II 0,70 2,00 1,00 1,30 0,25 III 0,75 2,20 1,10 1,30 0,25

Alte clădiri (industriale cu

regim normal de expl.) IV 0,80 2,40 1,20 1,30 0,25

Tabelul 12 : Valorile coeficieniţilor a, b, c, d, e[m2•K/W] pentru clădirile de categoria 1, cu

ocupare continuă

Page 19: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Tipul de clădire Zona a b c d e I 1,05 2,45 1,30 1,40 0,39 II 1,15 2,70 1,40 1,40 0,39III 1,25 2,95 1,50 1,40 0,43

Policlinici, dispensare,

creşe IV 1,35 3,10 1,60 1,40 0,47I 0,75 2,00 0,90 1,40 0,39II 0,80 2,25 1,00 1,40 0,39 III 0,85 2,45 1,10 1,40 0,43

Clădiri de învăţământ

şi pentru sport IV 0,90 2,65 1,20 1,40 0,47I 0,75 2,00 0,90 1,40 0,30 II 0,80 2,25 1,00 1,40 0,30 III 0,85 2,45 1,10 1,40 0,30

Birouri, clădiri comerciale şi

hoteliere IV 0,90 2,65 1,20 1,40 0,30I 0,55 1,40 0,85 1,40 0,25 II 0,60 1,50 0,90 1,40 0,25 III 0,65 1,60 0,95 1,40 0,25

Alte clădiri (industriale cu

regim normal de expl.) IV 0,70 1,70 1,00 1,40 0,25

Tabelul 13: Valorile coeficientilor a, b, c, d, e[m2•K/W] pentru clădirile de categoria 2, cu ocupare discontinuă

Daca valoarea calculată a coeficientului global de izolare termică a clădirii G sau G1 este mai mică decât valoarea de referinţă GN, respectiv G1ref, atunci clădirea este bine izolată termic. Dacă dimpotrivă valoarea este mai mare decât cea de referinţă, atunci sunt necesare unele modificări ale faţadei în vederea creşterii rezistenţei termice a anvelopei, deci a scăderii fluxului de căldură disipată şi de diminuare a coeficientului global de izolare termică G sau G1. Printre metodele de reabilitare a clădirii menţionăm:

- montarea unui strat mai gros de izolaţie termică a pereţilor, - înlocuirea ferestrelor cu ferestre dublu sau triplu vitraj, măsură ce are dublu efect

atât asupra rezistenţei termice cât şi ratei de ventilare, - izolarea şarpantei, şamd…

2 Caracteristici reale ale anvelopei clădirilor O caracterizare a clădirilor din punct de vedere al anvelopei lor, este similară unei caracterizări a perioadei de construcţie, deoarece într-o anumită perioadă se utilizează anumite materiale de construcţii. În acest paragraf ne propunem o scurtă prezentare a evoluţiei în timp a fondului de locuinţe din România şi UE, urmată de o expunere a câtorva tipuri constructive de pereţi des utilizate în practica actuală a construcţiilor din ţara noastră.

Fondul de locuinţe existent în România, conform recensamântului populatiei ş i locuinţelor din 18 martie 2002 este de 4.846.572 clădiri (8.110.407 locuinţe), din care în mediul urban 23,5% din clădiri (52,5% din locuinţe). O locuinţă medie (fictivă) are o suprafaţă locuibilă de 37,5 m2 şi este ocupată de 2,6 persoane. Faţă de anul 1992 numărul clădirilor a crescut cu 355 de mii pe total ţară, trei pătrimi

Page 20: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

din această creştere regăsindu-se în mediul rural. Numărul locuinţelor a crescut cu 451,4 mii (adică o creştere medie pe ţară de 5,9%, în municipii ş i orase cu 4,5% iar în comune cu 7,5%). Ca formă de proprietate, din totalul fondului de locuinţe, ponderea locuinţelor proprietate privată reprezintă 97%, creşterea datorându-se în primul rând vânzarii locuinţelor din fondul locativ de stat, retrocedării proprietăţilor, precum şi construirii de noi locuinţe. Majoritatea acestor locuinţe sunt situate în clădiri cu vechimea cuprinsă între 15 şi 55 ani, caracterizate printr-un grad redus de izolare termică ş i o uzură avansată. Structura fondului de locuinţe din România în funcţie de vechime este ilustrată în figura 2.

10-20 ani

7%

< 10 ani3% > 55 ani

25%

20-40 ani 37%

40-55 ani 28%

Figura 2 : Structura fondului de locuinţe din România în funcţie de vechime Ponderea clădirilor de locuit cu o singură locuinţă (case individuale unifamiliale), depăşeste deja în România 95% din totalul clădirilor de locuit. Blocurile de apartamente, reprezentând sub 1,8% din totalul cladirilor de locuit existente (80.632 blocuri), adăpostesc însă cca 39% (2.984.577 apartamente) din numărul total de locuinţe inventariat la nivelul anului 1992 în România. Alimentarea cu caldură pentru încalzire spaţială, ventilare (aerisire) ş i prepararea apei calde de consum se asigură în cazul blocurilor de locuinţe, într-o proporţie covârsitoare la ora actuală (cca 96%), în sistem centralizat (încălzire colectivă). În acest sens, în 61 de oraşe mari din România au fost create ş i extinse pe parcursul ultimilor 40 de ani, sisteme centralizate de alimentare cu căldură, având ca sursă fie CET (termoficare urbană), fie o centrală termică (CT) de zonă, cvartal sau pentru un ansamblu de blocuri de locuinţe. 32 dintre aceste mari sisteme urbane de alimentare cu căldură fiind conectate la surse de producere a căldurii aparţinând RENEL, restul fiind sisteme aparţinând municipalităţilor locale şi gestionate de întreprinderi (regii) specializate, subordonate administrativ primăriilor. În anul 1995, existau în cele 15 State Membre ale UE aproximativ 150 milioane de locuinţe rezidenţiale. Vechimea clădirilor din aceste ţări este reprezentată în figura 3.

Page 21: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

< 30 ani 28%

> 45 ani32%

30-45 ani40%

Figura 3 : Structura fondului de locuinţe din UE în funcţie de vechime În medie, 56% din cladirile rezidenţiale din UE sunt ocupate de către proprietari, variind de la 40% în Germania la 80% în Spania. Din totalul de locuinţe din UE-15, 66% sunt în case uni-familiale, cu un procent de 80% sau mai mult în Germania, Irlanda, Luxemburg şi Marea Britanie. Din punct de vedere constructiv, în România s-au succedat cronologic mai multe perioade de utilizare a unor materiale de construcţii, în funcţie şi de mediul unde s-a construitŞ rural sau urban. În mediul rural (comune, sate), multe case de locuit sau chiar clădiri comune, primării sau şcoli au fost construite din chirpici, pereţi elastici cu slabe performanţe atât termice cât şi estetice. În mediul urban, în perioada 1900-1960 s-au construit foarte multe clădiri din cărămidă fără izolaţie termică. Avem atât case cât şi blocuri de 3 sau 4 nivele construite din cărămidă, cu grosimi de pereţi mergând de la 70 cm la subsol spre 25 cm la ultimul nivel. Multe din aceste clădiri, care au şi subsol, prezintă acum după peste 60 ani probleme cu umiditatea în interiorul pereţilor, ceea ce conduce atât la deteriorarea performanţelor termice ale materialelor de construcţie, cât şi a celor de rigiditate. În perioada 1960-1990 au predominat clădirile construite pe structură de beton armat, diafragme, cadre, cu izolaţie la exterior din BCA, cu pereţi din panouri mari cu izolaţie de vată minerală. După 1990 a luat o expansiune puternică materialele moderne de tip Porotherm (30 sau 38 cm), vată de sticlă, diferite tipuri de polistiren sau poliuretan ajungând până la conductivităţi termice la fel de scăzute ca cea a aerului. Mai multe hale sunt construite din pereţi din tablă pe ambele feţe ale peretelui şi poliuretan între cele două feţe. Asistăm de asemenea la o explozie de constructii cu faţadă de tip cortină, pereţi exteriori de sticlă cu lamele de aer ventilate/neventilate, de diferite grosimi, fără inerţie termică. Revine în atenţie problema pereţilor dubli, ce prezintă un potenţial izolator ridicat. În continuare vom prezenta sub formă tabelară (tabelele 14 – 19) mai multe tipuri constructive ale elementelor de anvelopă de inerţie mare : pereţi şi terase, aşa cum au

Page 22: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

fost recenzate de către IPCT (Institutul de Proiectare in Construcţii Tipizate) în anul 2005.

d λ c ρ R ε Tipul materialului (m) (W/m,0C) (J/kg,0C) (kg/m3) (m2K/W) (ore)

Tip 1 Cărămidă

(argilă arsă) 0,375 0,8 870 1800 0,64

7 Tip 2 B.C.A. 0,3 0,27 840 700 1,28 4

Tip 3 Cărămidă tip 1

(eficientă) 0,29 0,7 870 1550 0,58 6

Tip 4 Cărămidă tip 2

(eficientă) 0,375 0,7 870 1550 0,70 7

Tip 5 Cărămidă

POROTHERM 38 0,38 0,23 780 1,82

Tabelul 14 : Pereţi monostrat – structură şi caracteristici

Tabelul 15 : Pereţi multistrat – structură şi caracteristici

d λ c ρ R ε Tipul materialului (m) (W/m,0C) (J/kg,0C) (kg/m3) (m2K/W) (ore)

Int. tencuiala ipsos 0,02 0,37 840 1000 Tip 6 Cărămidă tip 1 0,29 0,7 870 1550 Polistiren 0,05 0,044 1460 20 1,79 5

Ext. tencuială

ciment 0,02 0,93 840 1800 Int. tencuială ipsos 0,02 0,37 840 1000

Tip 7 Cărămidă

POROTHERM 30 0,30 0,25 870 800 Polistiren tip 1 0,05 0,044 1460 20 2,6

Ext. tencuială

ciment 0,02 0,93 840 1800 Int. tencuială ipsos 0,02 0,37 840 1000 Tip 8 Zidărie B.C.A 0,30 0,27 840 700 Polistiren tip 1 0,05 0,044 1460 20 2,49

Ext. tencuială

ciment 0,02 0,93 840 1800 Int. tencuială ipsos 0,02 0,37 840 1000 Tip 9 Beton 0,20 1,74 840 2500 Vată minerală 0,05 0,041 840 100 1,4

Ext. tencuială

ciment 0,02 0,93 840 1800 Int. tencuială ipsos 0,02 0,37 840 1000 Tip 10 Beton 0,07 1,74 840 2500 Vată de sticlă 0,08 0,041 840 100 2,2 4 Beton 0,05 1,74 840 2500

Ext. tencuială

ciment 0,02 0,93 840 1800

Page 23: Caracteristici termoenergetice ale anvelopei cladirilor

Int. tencuială ipsos 0,025 0,37 840 1000 Cărămidă eficientă 0,25 0,7 870 1550 Tip 11 Polistiren tip 1 0,05 0,044 1460 20 1,57 5

Ext. tencuială

ciment 0,01 0,93 840 1800 Tablă de oţel 0,001 58 480 7850 Tip 12 Poliuretan celular 0,10 0,042 1460 30 2,38 0 Tablă de oţel 0,001 58 480 7850

Tabelul 15 (continuare) : Pereţi multistrat – structură şi caracteristici

Nr. Material d λ c ρ

(m) (W/m,0C) (J/kg,0C) (kg/m3) 1 Pietriş 0,04 0,7 920 2000 2 Hidroizolaţie bituminoasă 0,01 0,17 840 1050 3 Şapa din mortar de ciment 0,025 0,93 1000 1700 4 Strat termoizolant izolaţie cf. tabel 2.20 5 Beton de panta (10-16cm) 0,1 1,62 840 2400 6 Placa beton armat (8-14cm) 0,1 1,74 840 2500

Tabelul 16 : Terasă cu strat termoizolant pe beton de pantă – structură şi caracteristici

d λ C ρ

Nr. Material (m) (W/m,0C) (J/kg,0C) (kg/m3) 1 Pietriş 0,04 0,7 920 2000 2 Hidroizolaţie bituminoasa 0,01 0,17 840 1050 3 Şapa din mortar de ciment 0,035 0,93 1000 1700 4 Umplutura termoizolantă izolaţie cf. tabel 2.21 5 Placă beton armat (8-14cm) 0,1 1,74 840 2500 6 Tencuială tavan(1-2cm) 0,01 0,93 1000 1700

Tabelul 17 : Terasă cu strat termoizolant în trepte – structură şi caracteristici (Tip 4)

R d λ c ρ ε

(m2,0C/W) (m) (W/m,0C) (J/kg,0C) (kg/m3) (ore) 2,7 0,10 4

3,6 0,14 4

4,1 0,16

0,044 1460 20 4

Tabelul 18 : Terasă tip 1,2 şi 3; izolaţie: polistiren extrudat R D λ c ρ ε

(m2,0C/W) (m) (W/m,0C) (J/kg,0C) (kg/m3) (ore)

1,1 0,2 0,27 877 600 5

Tabelul 19: Terasă tip 4, material termoizolant: BCA