1

FACULTATEA DE CONSTRUCŢII,

CADASTRU ŞI ARHITECTURĂ

ECHIPARE TEHNICO – EDILITARA II

ARH. V

– LUCRĂRI –

SURSE ALTERNATIVE DE ENERGIE

Titular DISCIPLINĂ,

Prof.univ.dr.ing. GHEORGHE – CONSTANTIN IONESCU

– 2015 –

2

SCHIMBAREA LA FAŢĂ A CONSTRUCŢIILOR

Este greu de prezis ce produse, tehnologii sau sisteme vor deţine

supremaţia in urmatorii 10 ani, însa experţii în construcţii spun că

viitoarea criză a energiei va modela felul în care ne construim casa.

Guru managementului Peter Drucker spunea că cea mai bună

metodă de a vedea în viitor este de a-l crea tu însuţi. Acest tip de găndire

a stat la baza apariţiei iPhone-ului sau iPad-ului.

Consumatorii au diverse nevoi şi dorinţe şi în ceea ce priveşte

casele în care trăiesc. Este clar că neîncetata creştere a populaţiei globale

va duce la mărirea consumului de energie şi resurse naturale, printre care

petrolul sau apa. In acest context, industria se va îndrepta către

construirea de locuinţe care reduc consumul de energie.

Casele viitorului vor fi privite, nu ca o clădire la construcţia căruia

s-a pus o cărămidă peste alta, ci ca un sistem. Toate elementele casei vor

fi inter-conectate. Aşadar, dacă izolezi casa mai bine, vei avea un sistem

de încălzire, ventilare şi aer condiţionat mai mic.

Casa-sistem

Dacă instalaţiile vor fi construite calculat, factura la încălzire va fi

mai mică. Deşi aceste schimbări au fost "evanghelizate" de ani de zile,

constructorii nu le-au luat în seamă pănă acum. Poate pentru că nu au

avut nici sprijinul producătorilor de materiale de construcţie. Acum,

3

multe produse de acest fel sunt gândite ca nişte componente ale unui

sistem.

Energia solară devine accesibilă

Instalaţiile solare sunt acum scumpe şi nu foarte arătoase. Dar o

noua generaţie de acoperişuri solare vor elimina aceste incovenienţe.

Producătorii de acoperişuri cu tentă solară vor face sisteme mai

ieftine şi mai uşor de montat, instalându-se practic o dată cu

acoperişul. Integrarea acestora în acoperiş vor elimina şi problema

felului în care arată.

Boilerul hibrid

Deşi boilerele fără rezervor sunt foarte eficiente din punct de

vedere al eficienţei energetice, mulţi consumatori şi constructori încă

preferă unităţile tradiţionale.

În căţiva ani acest lucru se va schimba, devreme ce producatorii

scot deja pe piaţă produse hibride care ofera beneficiile combinate atat

ale celor două sisteme, cu şi fără bazin. Ce înseamnă asta? Vor incălzi

4

apa ca un boiler fără rezervor dar vor avea şi un mic container unde vor

stoca apa.

Deşeurile agricole, bune pentru casă

Trendul a început deja. În afară, nu puţini sunt proprietarii de

casă care au descoperit caracteristicile de izolare ale paielor. Acestea

pot dura de la căteva sute, pănă la mii de ani, cu condiţia să fie uscate.

Un balot căntăreşte între 20 şi 40 de kilograme, iar o casă de 186 de

metri pătraţi are nevoie de aproximativ 300 de baloti.

Sistemul de ventilaţie decentralizată cu recuperare de căldură

Aerul curat este important pentru ca oamenii să beneficieze de

confort în încăperi închise. Acesta este o premisă esenţială pentru

sănătate şi confort şi totodată pentru păstrarea substanţei clădirilor. În

decursul anilor, construcţiile au fost tot mai bine izolate pentru a evita

pierderile de căldură. Noile norme de eficienţă energetică impun tehnici

de construcţie care izolează tot mai bine clădirile. În prim plan stă

consumul de energie primară pentru încălzirea, respectiv prepararea apei

calde menajere la casele de locuit. Casele eficiente au o izolaţie termică

5

foarte bună iar casele pasive reduc la minim consumurile de energie

primară pentru nevoile de încălzire.

În cazul în care beneficiarul doreşte să se folosească de avantajele

unei ventilaţii controlate, atunci şi măsurile de izolare termică sunt în

general mai simple şi mai ieftin de realizat. Beneficiarul şi

arhitectul/proiectantul pot să decidă ei înşişi, care drum să-l urmeze în

realizarea cerinţelor legii.

■ Izolaţie termică

■ Tehnica cu temperaturi joase

■ Tehnica cu tiraj forţat

■ Tehnica cu pompe de căldură

■ Tehnica solară

■ Tehnica cu ventilaţia controlată

Distribuţia energiei şi stocarea ei

6

Tipuri de sisteme neconvenţionale

Instalaţii de încalzire solare

Energia Solară E rentabil să folosim energia solară pe post de energie alternativă la

energia clasică pentru că:

- e în totalitate gratuită;

- e o sursă de energie nepoluantă;

- teoretic, este inepuizabilă;

- oferă un confort deosebit. O bună dimesionare a sistemului de panouri

solare ne ajută să obţinem apa caldă (40-85 grade Celsius) pe tot

parcursul anului;

- soarele nu emite nicio factură pentru energia pe care o oferă.

Energia solară se referă la o sursă de energie regenerabila care este

direct produsă prin lumina şi radiaţia solară.

Aceasta poate fi folosită să:

- genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice)

- genereze electricitate prin centrale electrice termale

- genereze electricitate prin turnuri solare

- încălzească apă şi să asigure un aport termic la încălzirea locuinţei pe

timp de iarnă

- incalzească blocuri, direct

- incalzească blocuri, prin cuptoare solare.

7

Principiul de funcţionare al

panourilor solare presurizate separate

Energia solară este captată în interiorul tubuliu vidat, unde este

transferată heat-pipe-ului de cupru. Căldura ajunge apoi în capătul

superior al sau, fiind preluată de catre agentul termic (antigel). Antigelul

o transportă la schimbătorul de căldură şi este preluată de către apa din

boiler. Apa incălzită poate fi apoi folosită ca apă caldă menajera sau

agent termic de încălzire. Operarea acestui tip de panou este asigurată de

controllerul electronic care comandă pornirea si oprirea pompei de

recilculare.

Panourile solare presurizate separate nu pot funcţiona independent.

Deoarece nu au un rezervor de stocare, ele trebuie conectate la un boiler

montat în zona de consum (in casa). Varianta de utilizare recomandată

este cea cu boiler bivalent, pompa de circulatie şi panou electronic de

comandă (regulator electronic dedicat). Toate acestea formează un sistem

complet.

8

Instalarea panourilor solare presurizate separate

Panourile solare presurizate separate se pot monta atăt pe o

suprafaţă plană (cu suportul din imagine), cât şi pe acoperișul casei,

folosind panta acoperișului pentru a obţine o inclinaţie de aproximativ 45

de grade necesară pentru că razele să cadă perpendicular pe tuburi.

Partea acoperisului, sau suprafaţa plană, unde se va monta panoul trebuie

să aibă o orientare sudică. Dacă această condiţie nu este indeplinită,

soarele nu işi va trimite razele pe panou pe tot parcursul zilei. Dacă

orientarea este sud-estică, atunci soarele va bate mai mult dimineaţa şi

după-amiază, iar daca orientarea este sud-vestică, soarele va bate mai

mult după-amiază şi seara.

În cazul montării pe acoperiş, fixarea se face prin intermediul unor

tălpi metalice, iar etanşarea se face cu garnituri de cauciuc şi silicon.

9

Avantajele folosirii panourilor presurizate separate:

- Funcţionează indiferent de temperatura exterioara, chiar si

iarna;

- Tuburile vidate oferă performaţe bune şi pe timp înnorat, fiind

capabile să capteze radiaţiile infraroşii care pătrund prin nori;

- Datorită izolaţiei foarte bună oferită de vid, panourile

funcţionează chiar pănă la -20 grade Celsius;

- Panoul funcţionează în continuare chiar dacă unul sau mai multe

tuburi se sparg;

- Tuburile avariate sunt uşor de schimbat;

- Oferă eficienţă energetică tot timpul anului şi asigură costuri zero

cu combustibili convenţionali pentru cel putin 5 luni pe an;

- Energia oferita de panouri este energie ecologică şi nu poluează

mediul inconjurator;

- Au cel mai bun raport calitate preţ de pe piaţă.

10

11

TUBURI VIDATE CONDUCTOARE

Tuburi vidate Tuburile vidate sunt produse din sticla borosilicat, avănd o

structură tub-in-tub. Spaţiul dintre cele două tuburi concentrice este vidat

pentru a îmbunătăţi proprietăţile termoizolante ale tubului din sticla. In

timpul funcţionării, interiorul tubului este plin cu apă care preia energia

solară încălzindu-se.

Avantaje: eficienţa ridicată, transfer termic imbunătăţit, cost redus şi

funcţionează la temperaturi păna la +2°C

12

Tuburi termice

Tuburile termice se folosesc pentru a transfera căldura de la un

corp cald la un corp rece. Tubul termic este o ţeavă din cupru sau alt

metal termoconductor, inchisă la ambele capete, care conţine un agent cu

schimbare de fază. Acest agent cu schimbare de fază este de fapt un fluid

care în anumite condiţii de presiune fierbe la o temperatură joasă

(25...30°C), trecănd din faza lichidă în faza gazoasă. Pentru a trece in

faza gazoasă, fluidul absoarbe o anumită cantitate de căldură numită

căldura latentă de vaporizare. Această cantitate de căldură va fi cedată la

trecerea inversă din faza gazoasă in faza lichidă. La tubul termic

schimbarea inversa de fază are loc la un capăt al său numit condensator.

Aici agentul cu schimbare de faza se condensează şi cedează căldura

absorbită la evaporare. In timpul funcţionarii tubului termic acest ciclu

are loc continuu, căldura fiind transferată de la corpul cald la corpul rece.

13

COLECTOARE CU TUBURI VIDATE SUPERCONDUCTOARE

SUPER HEAT

Acest tip de colector solar se utilizează la sistemele solare complexe

pentru producerea apei calde menajere pe tot parcursul anului şi pentru

aport la încalzirea locuinţelor. Este compus din tuburi vidate SCHMV

care funcţionează pe principiul tuburilor termice. Vidul din tuburile de

sticlă asigură o termoizolare eficientă, pierderile de temperatură fiind

eliminate aproape în totalitate.

Colectoarele solare pot fi legate în serie şi /sau în paralel. Astfel pot

fi folosite intr-o multitudine de aplicaţii pe scară largă.

Funcţionează indiferent de temperatura exterioară, chiar şi iarna la

temperaturi sever negative (-50° C), deoarece apa nu intră în tuburi, ci

este încalzită cu ajutorul unui schimbator de căldură aflat la partea

superioară a tubului. Dacă unul sau mai multe tuburi se sparg accidental,

sistemul funcţionează în continuare dar cu performanţă redusă.

14

Exemple de panouri solare

15

CÂMP DE HELIOSTATE

Exemple de panouri solare - TURNURI SOLARE

Parcul solar Torresol, Spania

20h/zi media de functionare anuală

24/7 media de funcționare pe timpul verii

2650 panouri de concentrare (oglinzi)

generează 110gw/h anual

16

Proiectul "Turnul solar"

Sursa: http://www.wentworth.nsw.gov.au/solartower/

17

Pompe de caldură

Pompele de caldură sunt centrale termice folosite pentru încălzirea

locuinţelor, a birourilor, a halelor de producţie, a blocurilor de

apartamente, etc. Funcţionează singure (înlocuiesc complet alte tipuri de

centrale termice) sau in tandem cu altă centrală termică cu combustibil

fosil, lichid sau gazos (sisteme monovalente, monoenergie, sau

bivalente).

Pentru încălzirea agentului termic şi a apei menajere folosesc

căldura mediului inconjurător, căldura pe care o captează folosind

echipamente clasice, alimentate cu energie electrică.

Practic, 25% din energia necesară încălzirii locuinţei este

energie electrică şi 75% este energie gratuită, captată din mediul

inconjurator.

Pompa de căldură oferă posibilitatea unei încălziri economice prin

utilizarea căldurii ecologice.

• Energie de acţionare (curent electric)

• Căldura ecologică (sol, apă, aer)

• Căldura pentru încălzire

18

Pompele de caldură folosesc energia mediului înconjurător pentru a

încălzi spaţiile dorite. Aceste centrale geotermale au nevoie de o cantitate

scăzută de energie electrică pentru a concentra ceea ce natura vă pune la

dispoziţie şi apoi pentru a încălzi sau răci interiorul clădirilor.

Coeficientul de performanţă al pompelor de căldură geotermale

este de 3,5 - 5,9 adică pentru fiecare unitate de energie electrică

introdusă în sistem se obţin 3,5 - 5,9 unităţi de energie termică în clădire

deoarece 2,5 - 4,9 unităţi de energie provin gratis din pământ, aer sau

apă.

PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE AL UNEI POMPE DE

CĂLDURĂ

Modul de funcţionare al pompei de căldură corespunde modului

de funcţionare al unui frigider. În cazul frigiderului, agentul de răcire

scoate căldură cu ajutorul vaporizatorului, iar prin intermediul

condensatorului aparatului, aceasta se transferă în încapere.

În cazul pompei de căldură, căldura se atrage din mediul

înconjurator (sol, apă, aer) şi se conduce la sistemul de încălzire.

Circuitul agregatului de răcire se realizează conform legilor fizicii.

Agentul de lucru, un lichid care atinge punctul de fierbere la o

19

temperatură redusă, se conduce într-un circuit şi consecutiv, se evaporă,

se comprimă, condensează şi se destinde.

Schema funcțională

20

1 – condensator, 2 – valvă, 3 – vaporizator,

4 - compresor

21

POMPE DE CĂLDURĂ AER-APĂ

PENTRU INCĂLZIREA-RĂCIREA LOCUINŢEI, INSTALATE IN

EXTERIOR SAU IN INTERIOR

Aerul este plin de energie calorică

Pompele de căldură Dimplex aer-apă folosesc ca surse de energie

căldura aerului din mediul inconjurător. Costurile de instalare ale acestor

sisteme sunt mai mici decăt ale celorlalte tipuri de pompe de căldură.

Performanţa maximă cu un nou agent refrigerant.

POMPE DE CĂLDURĂ SOL-APĂ PENTRU

INCĂLZIRE-RĂCIRE

Pompele de căldură pot funcţiona şi în modul reversibil: in timp ce

climatizează locuinţa produce apă caldă fără un consum suplimentar de

energie electrică. Pompele de căldură sol- apă au un coeficient de

performantă (COP) ridicat, pentru fiecare 1 kW energie electrică

consumată produc 4.1 - 4.6 kW energie termică pentru încălzirea

locuinţei.

22

23

PÂNZA FREATICĂ

Apa freatică este un bun acumulator pentru căldura solară.

Chiar şi în zilele reci de iarnă în apa freatică se menţine o

temperatură constantă de 7 pâna la 120C, ceea ce constituie un avantaj.

Datorita nivelului de temperatură constant al sursei de căldură, indicele

de putere al pompei de căldură se menţine ridicat de-a lungul întregului

an. Din pacate, apa freatică nu se găseşte în cantităţi suficiente în toate

zonele şi nu are o calitate corespunzătoare. Dar acolo unde condiţiile

permit, merită să se utilizeze acest sistem.

În cazul apelor freatice fără conţinut de oxigen, dar cu conţinut

ridicat de fier şi mangan se îngălbenesc puţurile. În aceste cazuri, apa

freatică nu trebuie să vină în contact cu aerul sau trebuie tratată

corespunzator.

În general, calitatea apei trebuie să corespundă valorilor limită

menţionate în normative, diferenţiată în funcţie de materialele folosite în

schimbătoarele de căldură (oţel inoxidabil şi cupru). Dacă se respectă

aceste valori limită, atunci funcţionarea puţurilor va fi fără probleme.

Utilizarea apei freatice trebuie aprobată de către organele

competente (de obicei Regia de apă). Pentru utilizarea căldurii trebuie

realizat un puţ aspirant şi un puţ absorbant (puţ drenant). Chiar şi lacurile

şi râurile sunt indicate pentru obţinerea de căldură, pentru că ele

24

acţionează de asemenea ca acumulatoare de căldură. În acest caz trebuie

proiectat un circuit intermediar.

POMPA DE CĂLDURĂ APĂ-APĂ PENTRU INCĂLZIRE-RĂCIRE

Pompele de căldură «apă – apă» asigură încălzirea confortabilă a

locuinţei ocupănd un minim de suprafaţă.

Folosesc ca sursă primara de energie apă freatică existentă în sol,

indiferent de calitatea ei. Ca schimbător de căldură primară se utilizează

un schimbător inovativ de tip spiralat fabricat din oţel inoxidabil

rezistent la coroziune, asigurănd o permanentă şi sigură operare.

Mod de funcţionare

Cei mai mulţi oameni au o pompă de căldură transformată în casă,

fără să ştie acest lucru. Frigiderul, respectiv lada frigorifică funcţionează

ca o pompă de căldură, doar că partea de utilizare este inversată.

25

În timp ce la frigider este utilizată partea "rece", la pompa de

căldură se utilizează în principal partea caldă. Pompa de căldură extrage

din mediul înconjurător - pământ, apă sau aer - căldura, o "pompează" la

un nivel mai mare de căldură şi transmite apoi căldura "mai mare" la un

sistem de încălzire. Aceasta se întâmplă întru-un circuit închis, în care

circulă un agent frigorific. Principalele componente ale acestui circuit

sunt vaporizatorul, compresorul, condensatorul şi ventilul de destindere.

26

POMPE DE CĂLDURĂ SOL-APĂ PENTRU INCĂLZIRE-RĂCIRE

27

Unul dintre cele mai profitabile atribute ale pompelor de căldură

sol-apă este faptul că eficiența lor poate fi îmbunătățită considerabil

folosind depozitare termică sezonieră. Căldura care este captată și stocată

în bănci termice, în timpul verii, poate fi recuperată eficient în timpul

iernii. Depozitarea crește eficienta de căldură scalar, astfel încât acest

avantaj este cel mai important/optim în sistemele de încălzire comerciale

sau de cartier.

Economia anuală a emisiilor de gaze cu efect de seră, prin folosirea

pompelor de căldură sol-apă, în locul arzătoarelor de înaltă eficiență,

într-o reședință (presupunând lipsa aprovizionării cu energie din surse

regenerabile).

Țara

Intensitatea

emisiei de

electricitate

Economia emisiilor de gaze cu efect de

seră

Gaz natural Ulei de

încălzire

Încălzire

electrică

Canada 223 ton/GWh 2.7 ton/an 5.3 ton/an 3.4 ton/an

Russia 351 ton/GWh 1.8 ton/an 4.4 ton/an 5.4 ton/an

US 676 ton/GWh -0.5 ton/an 2.2 ton/an 10.3 ton/an

China 839 ton/GWh -1.6 ton/an 1.0 ton/an 12.8 ton/an

28

POMPA DE CĂLDURĂ OCTOPUS – STÂLPUL DE GHEAŢĂ

Este un sistem care se bazează pe legile naturii şi care în acelaşi

timp poate folosi noua tehnologie - este un sistem actual şi de viitor.

Cu acest stâlp de gheaţă nu mai e nevoie de a face săpături sau

foraje. Acesta dă energia pentru încălzirea gazului din compresor, prin

profilele de aluminiu, care condensează umiditatea din aer, care în timp

se transformă în gheaţă.

Cu această pompă de căldură se pot încalzi: vile, case de vacanţă,

locale, ferme, etc, într-un mod mai economic, decât de exemplu,

combustibilii fosili, sau curent direct. Prin schimbătorul de căldură,

energia este transferată în sistemul de încalzire din casă.

De ce să ai un stâlp de gheaţă ?

• Cand tu ţi-ai instalat acest stâlp, doar reglezi temperatura care

doreşti să o ai în casă, în rest, stâlpul se întreţine singur, an dupa an.

• Cu acest stâlp de gheaţă, nu mai este necesar să îţi strici grădina,

săpând şanţuri pentru furtunul colector, sau plătind scump pentru

foraj.

• Stâlpul de gheaţă foloseşte doar forţele naturii când acesta se

îngheaţă. Stâlpul de gheaţă dă aceeaşi economie ca şi o altă pompă

de căldura cu spirale în pământ sau cu foraj.

• Construcţia lui este sigură, deoarece este foarte simplă.

• Stâlpul de gheaţă este doar dependent de un compresor.

Principiul de funcţionare

29

1. Vaporizator, pentru a face o soluţie să fiarbă şi să devină aburi, este

nevoie de căldură. Pompa Octopus, are un profil de aluminiu care are o

mare suprafaţă de captare a căldurii. Pe suprafaţa mare a profilului, se

condensează vaporii de umezeală din aerul de afară şi îngheaţă, devenind

gheaţă. În procesul condensării şi formarea gheţii, se emană o cantitate

de energie (caldură).

2. Compresor: când gazul din pompa de căldură captează această

energie, acesta fierbe şi se transformă în vapori, vaporii fiind apoi

comprimaţi în compresor, ridicând temperatura gazului foarte mult, cca.

85°C.

3. Condensor: pompa de căldură transferă energia ridicată din

compresor către condensor, care transferă această energie în sistemul de

încalzire (calorifere, spirale în pardoseală, etc.). Când gazul se

condensează (transformându-se din nou în stare lichidă), acesta emană

energia obţinută prin comprimare, către sistemul de încălzire.

4. Ventilul de expansiune: gazul condensat trece prin acest ventil pentru

a-şi reduce presiunea, trecând apoi din nou în vaporizator (unde se repetă

din nou acelaşi ciclu).

Acest captator de caldură construit din aluminiu, nu are părţi

componente mobile şi nu este necesar nici o dezgheţare, astfel făcându-

se schimbarea de energie fără nici un zgomot. Pompa de căldură

Octopus, lucrează chiar şi la temperaturi foarte scăzute, împreună cu o

rezistenţă electrică. Componentele de bază a pompei de căldură, sunt

cuplate împreună printr-un sistem de ţevi ce este umplut cu Gasol

(freon), care fierbe la temperaturi foarte scăzute (-42°C).

Factorul pompei de căldură variază între 2,5 – 5 şi depinde de

caracteristicile construcţiei, umiditatea aerului cât şi temperatura de

afară.

În funcţie de temperatura exterioară - 1 kilowatt curent la

compresor cedează 2,5-5 kilowaţi căldură. Pompa de căldură Octopus, funcţionează cel mai bine şi dă cea mai

multă caldură, când temperatura de afară este între -5 si + 5 grade.

Această perioadă este cea mai lungă din anotimpul rece, aceasta

înseamnă că necesarul de caldură în mare parte corespunde cerinţei.

Dacă este bine dimensionată, pompa de caldură Octopus,

corespunde la aproximativ 80-85 % din toată perioada anului, când este

nevoie de încalzire. La temperaturi de – 200C, factorul de căldură

este cca. 2. În timpul acestor zile foarte reci, sistemul se complectează cu

extra efect, folosind de o rezistenţă electrică.

30

Instalarea pompei OCTOPUS

Instalarea este destul de uşoară, deoarece Octopus a fost gândit să

fie simplu.

Dacă este doar o singură unitate, se va turna o placă de beton de

1m2 pe care se va aşeza stâlpul de gheaţă şi se va prinde cu 4 şuruburi în

beton.

Dacă sunt doi stalpi de gheaţă, atunci se vor plasa la o distanta de

cca. 60 – 100 cm unul de celalalt. Nu este o regulă strictă.

1. Stâlpul de gheaţă. 2. Condensator (schimbator de caldură).

3. Pompa de recirculare. 4. Rezistenţa electrică. 5. Tabloul de comandă.

6. Senzor de cameră. 7. Vas de expansiune. 8. Calorifere.

9. Schimbător de căldură. 10. Boiler.

31

Schema de funcţionare

32

OPTIMIZAREA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR INDIVIDUALE

DE LOCUIT DIN ROMÂNIA

Conceptul de eficienţă energetică in construcţii

Nu există o definiţie globală pentru clădirile cu consum redus de

energie, dar acestea sunt, în general, clădiri care au o performanţă

energetică mai bună decât cerinţele alternative/standard de

eficienţa energetică ale codurilor din domeniul construcţiilor.

Clădirile eficiente energetic utilizează de obicei un nivel ridicat de

izolare temică, ferestre eficiente energetic, un nivel scăzut al

infiltraţiilor aerului şi folosesc un sistem de recuperare de căldură

pentru a reduce necesarul de energie pentru încălzire şi răcire. Ele

pot folosi, de asemenea, tehnici de proiectarea a clădirilor solare

pasive sau tehnologiile clădirilor active solare. Aceste case pot

utiliza, de asemenea, tehnologii de reciclare a apei calde pentru a

recupera caldura de la duşuri şi maşini de spălat vase.

În prezent, şapte state membre ale UE au o definiţie pentru

construcţiile cu consum redus de energie(AT, CZ, DK, UK, FI, FR

şi DE, BE (Flandra), iar alte câteva intenţionează să definească

acest concept (LUX, SK, SE).

Definiţiile au ca ţintă de obicei clădirile noi, dar în unele cazuri

(AT, CZ, DK, DE, LUX) acoperă, de asemenea, clădirile existente

şi se aplică în aproape toate cazurile atât la clădiri rezidenţiale cât

şi non-rezidenţiale.

În Europa Centrală, termenul de casă pasivă se referă la un anumit

tip standardizat de clădiri eficiente energetic, dupa modelul

dezvoltat în Germania. Este un tip special de clădire cu consum

redus de energie pentru care confortul termic poate fi atins numai

prin post-încălzire sau post-răcire a masei de aer proaspăt fără a fi

necesar un sistem de încălzire convenţional. Tehnologiile casei

pasive includ, de obicei, aporturi solare pasive (de asemenea, prin

orientarea sud), geam termoizolant (valoare U-0.75 W / (m² K),

construcţia este închisă ermetic şi nu are punţi termice.

Astfel se reduce necesarul anual pentru încălzire la 15 kWh / (m² a)

ceea ce înseamnă că se foloseşte cu aproximativ 85% mai puţină

energie, limita pentru consumul total de energie primară fiind de

120kWh / m² pe an.

33

În Elveţia este utilizat un standard similar cu cel din Germania,

MINERGIE®-P. În Statele Unite, o casă construită la standard

pasiv utilizează între 75 şi 95% mai puţină energie pentru încălzirea

şi răcirea spaţiilor decât cele din noile clădiri care îndeplinesc

standardul de eficienţă energetică actual în SUA.

În prezent mai mult de 20.000 astfel de case au fost construite în

Europa, însă majoritatea sunt localizate în Germania, Austria şi

Scandinavia.

Specificitatea unei case de energie zero / casa zero carbon este

aceea că energia necesară nevoilor neacoperite este complet

acoperită cu surse regenerabile de energie. O casa cu consum

energetic net anual zero poate fi autonomă faţă de reţeaua de

aprovizionare energetică, dar în practică, aceasta înseamnă că în

anumite perioade energia este dobândită din reţea şi în alte perioade

34

ea este a furnizată la reţea (surse de energie regenerabile sunt

adesea sezoniere).

O casă de energie pozitivă (plus energy house) este o casa care, în

medie, pe parcursul anului produce mai multă energie din surse

regenerabile de energie decât importurile din surse externe.

Acest lucru este realizat folosind combinaţii de generatoare mici de

curent electric şi tehnici de construcţie ale clădirilor cu consum

redus de energie cum ar fi proiectarea construcţiilor solare pasive,

izolare temică superioară şi orientarea spaţială.

Casa pasivă. Descriere concept

O casă pasivă este o casă care reuşeşte să păstreze o temperatură

confortabilă, chiar şi în anotimpul rece, fără utilizarea unui sistem

de încălzire specific. Termenul de pasiv este folosit deoarece

principala sursă de încălzire provine de la soare şi de la căldura

emisă de locuitori acesteia, de aparatele de uz casnic, de căldura

care este consumată pasiv de către casă fără utilizarea de orice

aparate speciale (Schnieders 2003).

O casă pasivă este definită ca o casă cu un necesar maxim anual

pentru încălzire de 15 kWh/m2 (Husbanken 2004). Standardul a

fost dezvoltat pentru prima oară de către Wolfgang Feist, iar acum

este reglementat de către Institutul german de case pasive

Passivhaus.

Chiar dacă standardul este definit de consumul de energie necesar

pentru încălzire, conceptul de casă pasivă presupune, de asemenea,

reducerea la minim a consumul de energie, provenit din alte surse

potenţiale consumatoare în clădire.

Obiectivul este de a menţine un consum total de energie de

120kWh/m2a

O abordare a conceptului de casă pasivă poate fi percepută în

general ca fiind compusă din cinci elemente de bază. Trei dintre ele

(izolare termică superioară, recuperarea căldurii şi aporturile

solare) se referă la proprietăţile de încălzire ale clădirii, în timp ce

ultimele două (randament electric şi completarea celorlalte cereri

de energie cu surse regenerabile) sunt necesare pentru a minimiza

pe deplin impactul asupra mediului

Izolarea termică de cea mai înaltă calitate este o condiţie prealabilă

pentru a atinge standardele stabilite în conceptul de casă

35

pasivă. Acest lucru poate fi realizat cu diverse tipuri de materiale,

dar valorile U ale elemente de construcţie exterioare nu trebuie să

depăşească 0,15W/m²K. Acest lucru se realizează printr-o izolaţie

termică superioară, cu o grosime a stratului de izolaţie termică de

pâna la 50cm.

Izolatia nu este singurul aspect important care trebuie luat în

considerare. Punţile termice trebuie să fie evitate iar clădirea

trebuie perfect etanşeizată. O proiectare detaliată este imperios

necesară pentru a atinge astfel de performanţe

Un sistem eficient de recuperare a căldurii este un element

principal în atingerea standardelor de casă pasivă. Rata de

recuperare a căldurii trebuie să depăşească 75%, un procent care

poate fi realizat prin intermediul schimbătoarelor de

căldură. Sistemul de ventilaţie trebuie să fie extrem de eficient

energetic.

Aportul energiei solare acoperă aproximativ o treime din cererea de

energie termică a unei case pasive. Pentru a realiza acest lucru

trebuie să existe un aport solar net direct de la ferestre. Aceasta se

realizează prin pierderi de caldura extrem de scăzute prin

ferestre, tocuri de o eficienţă ridicată şi orientarea ferestrelor către

sud. Ferestrele trebuie să aibă o valoare U mai mică de 0,8 W/m² K

36

Necesarul de energie

Casa pasiva = „acea cladire in care confortul climatic interior

poate fi mentinut fara sisteme active de incalzire si racire”

(Adamson 1987 and Feist 1988).

Reperul: un necesar de energie pentru incalzire de 15 kWh/m²

an

In comparatie cu casele noi , construite conventional, necesarul

de incalzire a incintelor intr-o casa pasiva este mai mic cu

aproximativ 75%

37

38

MOTTO: Păstrați căldura la interior

Pe baza principiului sticlei de termos, casa pasiva pastreaza o

temperatura constanta- interiorul este bine protejat fata de

pierderile de energie catre exterior

Spre deosebire de cladirile conventionale care au pierderi

insemnate de caldura catre exterior, intr-o casa pasiva caldura

emisa de catre oameni, animale si aparate casnice este foarte

importanta pentru a asigura incalzirea incintei.

39

Conditii privind proiectarea caselor de tip pasiv

Proiectarea

40

Proiectare compact

Se recomandă alegerea unui proiect simplu, compact.

Fiecare parte expusă sau proeminentă a clădirii sporește necesarul

de caldură pentru încălzire. Din punct de vedere al geometriei

clădirii, este avantajos să se minimizeze suprafața anvelopei care

delimitează volumul încalzit. Reducerea acestei suprafețe

diminuează pierderile de caldură și costul construcției.

Amplasarea poate avea un impact pozitiv asupra consumului de

energie. Casa pasivă trebuie orientate către sud. O prioritate absolută o reprezinta construirea unei anvelope fără

punți termice.

faţă de forma clădirii, amplasarea poate avea un impact pozitiv

asupra consumului de energie. Casa pasivă trebuie orientată spre

sud fără umbrire făcută de munţi, arbori sau alte clădiri, astfel ca să

se maximizeze aporturile solare, in special în lunile reci de iarnă.

41

42

Izolaţia termică

Fie că este masivă, din lemn, sticlă sau o construcţie mixtă – o casă

pasivă se pretează la orice stil de construcţie. Dacă diferitele

componente au fost instalate cu grijă, fără punţi termice, rezultă un

sistem închis, care păstrează o ambianţă interioară confortabilă.

Izolarea continua de la acoperiş pâna la fundaţie nu numai că va

reduce cheltuielile, dar reprezintă şi o investiţie utilă în confortul

locatarilor. Astfel, materialele termoizolante din fibre minerale,

precum vata minerală, dau rezultate deosebit de bune. Pentru

comparaţie, pentru a obţine acelaşi efect de izolare ca şi 1,5-2 cm

de material izolant, ar fi necesari circa 30cm de cărămidă solidă sau

105cm de beton.

Un alt aspect important este reprezentat de consecinţele ecologice

foarte favorabile care se obţin din izolarea cu vată minerală: mai

puţină energie pentru încălzire, emisii mai reduse de CO2 şi un

ciclu de viaţă mai lung al clădirii.

Etanşeizarea casei pasive

Într-o casă pasivă schimbul de aer trebuie să fie unul controlat.

Altfel, se vor genera pierderi de căldură, curenţi de aer, risc de

condens, încălzire inutilă, etc. Anvelopa etanşă, contiunua, care

înveleşte casa pasivă de la acoperiş până la fundaţii, evită aceste

43

efecte nedorite şi permite o locuire confortabilă şi un consum redus

de energie.

Trecerile neetanşe prin anvelopa clădirii şi imbinările între pereţi

au consecinţe neplăcute generând pierderi sporite de căldură,

schimb de aer necontrolat, izolare fonică slabă şi pericol de

deteriorare structurală cauzată de condens, mucegai sau coroziune.

Este, deci, imperativ necesar ca în faza de proiectare să se

elaboreze planul detaliat de etanşare, care să ţină cont de toate

conexiunile dintre componentele structurale, îmbinările dintre

pereţi şi trecerile prin anvelopă.

Testul Blower Door

se foloseşte pentru a detecta scăpările de aer prin anvelopa clădirii.

Cu cât valoarea măsurată este mai mică, cu atât gradul de etanşare

este mai înalt.

Casele pasive necesită o valoare de 0,6. Aceasta înseamnă că în

timpul testului, cel mult 60% din volumul aerului interior, poate să

scape prin anvelopă, pe durata unei ore.

44

Ventilatorul este folosit pentru a sufla aer în/din clădire, ceea ce

creează o mică diferenţă de presiune între interior şi

exterior. Această diferenţă de presiune forţează aerul prin toate

găurile şi penetrările în incinta clădirii.

Una dintre cele mai comune modalităţi de a îmbunătăţi etanşeitatea

clădirii este de a calcula numărul de schimburi de aer pe oră în care

volumul total al incintei este schimbat, atunci când incinta este

supusă la o diferenţă de presiune de 50 de Pascal.

Casele pasive necesită o valoare de 0,6. Aceasta înseamnă că în

timpul testului, cel mult 60% din volumul aerului interior, poate să

45

scape prin anvelopă, pe durata unei ore. Experienţa a demonstrat că

se pot obţine şi valori cuprinse între 0,3 şi 0,4.

Etanşeizare

46

47

Punţi termice negative

Punţile termice care se produc frecvent prin sau în zona

elementelor structurale şi constructive ale clădirii(căpriori, şipci,

elemente de ancorare, etc) trebuie analizate sub raportul valorii U

al elementului respectiv.

În aceste elemente neomogene ale clădirii se produc pierderi de

căldură ridicate ele putând conduce şi la deteriorări ale structurii.

48

Soluţii pentru evitarea punţilor termice

Punţile termice la legatura dinte planşeele de deasupra subsolului,

sau placile aşezate pe sol şi pereţii exteriori.

Punţi termice la legătura dintre rampele de scări şi pereţii de

separare termică sau planşeele aşezate pe sol.

49

Pentru a împiedica căldura să se transmită prin fundaţie sau prin

peretele de subsol, fundaţia trebuie complet termoizolată.

50

Ferestrele casei pasive

Ferestrele casei pasive sunt cu geamuri triple şi tocuri izolate

termic. Energia solară care poate fi obţinută prin aceste ferestre

orientate spre sud depăşeşte pierderea de căldură prin ferestre, chiar

şi în lunile de iarnă

Datorită calităţii superioare a sticlei, temperaturile măsurate pe

suprafaţa sticlei sunt totdeauna apropiate de temeratura aerului

interior. Calităţile geamurilor triplu izolate pot fi uşor notabile în

special în lunile intunecoase de toamnă şi iarnă.

51

52

Sistemul de ventilaţie

În prezent populaţia Europei Centrale petrece peste 90% din timpul

său în spaţii interioare unde de regulă calitatea aerului este mult

mai proastă decât cea a aerului exterior. În plus, acesta conţine prea

multă umiditate şi este contaminat cu poluanţi, mirosuri şi altele.

Remediul consistă în schimbul permanent cu aer exterior care

corespunde cerinţelor de igienă. Marele neajuns constă în faptul că

atunci când ventilarea se face prin deschiderea ferestrelor (ventilare

naturală) rata de schimb a aerului nu poate fi reglată cu precizie.

Aceasta prezintă mari varaiţii, în funcţie de temperatura exterioară,

direcţia vântului şi obiceiurile personale de aerisire.

Sistemele de ventilare forţată, în schimb, asigură o rată de schimb

preselectată şi constantă, pot recupera căldura din aerul evacuat şi

asigură o distribuţie eficientă a acesteia.

Aerul viciat din bucătărie, baie şi WC este aspirat prin sistemul de

evacuare. Înainte de a fi evacuat spre exterior, el cedează căldură

într-un schimbător şi încălzeşte astfel aerul proaspăt admis de afară.

Acesta din urmă va ajunge la o temperatură apropiată de cea a

camerei. În prezent este posibilă recuperarea în proporţie de 90% a

căldurii conţinute de aerul viciat evacuat.

53

Politica statelor membre UE cu privire la clădirile cu

consum redus de energie

Statele membre avansează rapid în privinţa obiectivelor şi

strategiilor aferente clădirilor cu consum redus de energie.Mai

multe state membre şi-au fixat deja strategii şi obiective pe termen

lung pentru a atinge standardele de consum redus de energie pentru

clădirile noi.

Legislaţie europeană cu privire la eficienţa energetică în construcţii

Clădirile sunt responsabile pentru 40% din consumul de energie şi

36% din emisiile de CO2 din UE. Performanţa energetică a

clădirilor este esenţială pentru atingerea obiectivelor UE privind

clima si energia, şi anume reducerea cu 20% a emisiilor de gaze cu

efect de seră până în 2020 şi a unei economii de energie de 20%

până în 2020.

Îmbunătăţirea performanţei energetice a clădirilor este o modalitate

eficientă de luptă împotriva schimbărilor climatice şi îmbunătăţirea

securităţii energetice asigurând in acelaşi timp crearea de locuri de

muncă, în special în sectorul construcţiilor. Directiva privind

54

performanţa energetică a clădirilor (2002/91/CE) este principalul

instrument legislativ la nivelul UE pentru a atinge performanţa

energetică a clădirilor.

Directiva 2002/91/CE privind performanţa energetică a

clădirilor

(a) cadrul general pentru o metodologie de calcul al performanţei

energetice integrate a clădirilor;

(b) aplicarea cerinţelor minime privind performanţa energetică la

clădirile noi;

(c) aplicarea cerinţelor minime de performanţă energetică la

clădirile mari existente, supuse unor lucrări importante de renovare;

(d) certificarea energetică a clădirilor;

(e) inspecţia periodică a cazanelor şi a sistemelor de climatizare în

clădiri precum şi evaluarea instalaţiilor de încălzire ale căror

cazane au o vechime de peste 15 ani.

Directiva face parte din iniţiativele comunitare privind schimbările

climatice (angajamentele asumate în cadrul Protocolului de la

Kyoto) şi a siguranţei aprovizionării (Cartea verde privind

securitatea aprovizionării).

Comunitatea este tot mai dependentă de sursele externe de energie

şi, în al doilea rând, emisiile de gaze cu efect de seră sunt în

creştere.

Comunitatea poate avea o influenţă redusă asupra aprovizionării cu

energie, dar poate influenţa cererea de energie.

O soluţie posibilă atât la problemele de mai sus este de a reduce

consumul de energie prin îmbunătăţirea eficienţei energetice.

Consumul de energie pentru clădiri şi servicii conexe ajunge la

aproximativ o treime din consumul total de energie al UE.

Comisia consideră că, cu iniţiative în acest domeniu, pot fi realizate

economii semnificative de energie, contribuind astfel la atingerea

obiectivelor privind schimbările climatice şi securitatea

aprovizionării.

55

Directiva 2010/31/UE privind performanţa energetică a clădirilor

La data de 18 mai 2010 a fost adoptată o reformare a directivei

privind performanţa energetică a clădirilor (2002/91/CE) în scopul

de a consolida cerinţele de performanţă energetică şi să se clarifice

şi simplificarea unora dintre dispoziţiile sale.

Art 1. Statele membre se asigură că:

(a) până la 31 decembrie 2020, toate clădirile noi vor fi clădiri

al căror consum de energie este aproape egal cu zero; și

(b) după 31 decembrie 2018, clădirile noi ocupate și deținute de

autoritățile publice sunt clădiri al căror consum de energie este

aproape egal cu zero.

Art 3. (b) obiective intermediare privind îmbunătățirea

performanței energetice a clădirilor noi, până în 2015, în

vederea pregătirii punerii în aplicare a alineatului (1);

PIESE DE EXPOZITIE

56