EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR ȘI CALITATEA … abilitare... · - assessment of building performance during the operation period (post occupancy evaluation); ... 7.1 Metode

TEZĂ DE ABILITARE

EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR ȘI CALITATEA

MEDIULUI INTERIOR ÎN CONTEXTUL PREOCUPĂRILOR

PENTRU LIMITAREA MODIFICĂRILOR CLIMATICE

Domeniul: Construcţii şi Instalaţii

Prof.univ.dr.ing. Irina BARAN

Iaşi, 2017

Prof. univ.dr.ing. Irina BARAN HABILITATION THESIS

i

ENERGY EFFICIENCY OF BUILDINGS AND THE INDOOR

ENVIRONMENTAL QUALITY IN THE CONTEXT OF CONCERNS

REGARDING THE LIMITATION OF CLIMATE CHANGES

Abstract

The habilitation thesis presents my research activity developed after the public defence of the

PhD thesis at the "Gheorghe Asachi" Technical University of Iasi in 1999 and the

confirmation by the Ministry of Education through Order no. 3772 / 05.05.1999.

The PhD thesis entitled "Contributions to the study of construction-environment interaction

problems" - elaborated under the guidance of Prof. Dr. Eng. Adrian Radu, has opened the

perspective for new directions of study by extending and developing the knowledge in the

field of building evaluation for a sustainable development. The thesis also contributed to the

dissemination of thermal rehabilitation of buildings and created the premises for the

subsequent development of both teaching and research careers.

The paper is structured in three parts: the first part is a synthesis of professional achievements,

both didactic and scientific research; the second part selectively presents the results of the

research activities carried out between 1999 and 2017, that have been considered relevant in

terms of originality and importance in the anticipation of the main development directions, in

the global context of current scientific achievements in the field, and the last part gives the

details about the strategy for the career development and the perspectives in the field of

scientific research.

In addition to the field open by the doctoral dissertation, the research activity focused on

energy consumption in the building sector and the impact on the environment, and the quality

of the indoor environment, both of utmost importance in the current context of new materials

and construction technologies, but also of concerns about limiting the climate change.

The results of the scientific research activity and the contributions made in the field

mentioned above can be summarized as follows:

- assessment of the indoor environment quality by evaluating the interstitial condensation risk

in thermal rehabilitated buildings;

- use of surface temperature factor as a criterion for assessing the risk of surface condensation;

- application of the Total Performance concept that integrates the building's performance level

with users’ satisfaction for the overall building quality assessment;

- integration of sustainability with the related requirements of users;


ii

- proposing a methodology for the selection of optimal rehabilitation strategy in terms of

indoor environmental quality criteria in relation to energy consumption;

- use of experimental methods of investigation and diagnosis in the analysis of the efficiency

of thermal rehabilitation measures;

- study the influence of the thermal bridges on energy performance indicators;

- the use of the parametric analysis by means of the technique of the factorial plan of

experience in assessing the efficiency of adopted measures to increase the degree of thermal

insulation.

The results of the research conducted and presented as the main contributions are taken from

papers published in journals and volumes of scientific events with wide international

visibility.

In summary, my professional achievements in term of publications are as follows: 5 books, 4

students’ workshops books, 10 papers in ISI journals and ISI indexed conferences, 16 papers

in BDI journals and international conferences indexed in BDI, 11 papers in specialized

journals not indexed in BDI, 33 papers in volumes of international conferences non - indexed

BDI, 21 papers presented in national conferences.

The chapter - Proposal for the development of academic and scientific careers includes the

actions envisaged for this purpose, presented separately, in two groups: didactic and scientific

research.

In terms of teaching activity, the objectives I will pursue in the development of the university

career are:

- continuously updating the content of courses and applications, in line with the latest

development trends in the field of building materials and technologies, in close connection

with the ever-increasing expectations of occupants regarding the quality of the indoor

environment;

- introducing new course chapters and application themes that aim to harmonize with the

other disciplines and increase the attractiveness of these lessons, based on the documentation

and the results obtained in the research activity on the passive house and the nearly zero

energy buildings in order to meet the requirements of the European Directive on the rational

use of energy in the operation of buildings and the methodologies for the sustainability

assessment of urban environments such as BREEAM, LEED, Energy STAR, etc.

- developing the application component of the courses by involving students in conducting

analyzes on specific situations in the spirit of the above.

As regards the research program, it will be linked to the current requirements of the built

environment and will focus on efforts for the development of interdisciplinary research

contracts that will strengthen the scientific prestige of the faculty at national and international

level and will lead to the recognition of the Faculty of Constructions and Building Services

from Iasi as a pole of excellence, with a direct impact on building performance increase.

In the development plan, I intend to continue my research activities in the following areas, as

follows:


iii

- proposing new energy-efficient solutions using materials with low embodied energy

(wool, earth, cellulose);

- developing methods for assessing energy efficiency / fulfilling the NZEB criteria for

buildings and closing elements by means of numerical simulation methods;

- assessment of building performance during the operation period (post occupancy

evaluation);

- diversifying solutions for reducing energy consumption and increasing the quality of

the indoor environment by implementing passive solar systems and green areas

(roofs and green facades) in the thermal rehabilitation of buildings;

- introducing new indicators for the assessment of indoor environment quality as a

result of multicriterial optimization studies;

- deepening the studies on the assessment of the indoor environment parameters and

adaptive comfort;

- the study of thermo-energetic rehabilitation solutions for public buildings of

historical/architectural interest, considering restrictions on the preservation of the

façade appearance, compatibility of the materials, avoidance of interstitial

condensation risk and compliance with the dimensions imposed by the destination;

- development of methods of quantitative analysis of the results obtained by the IR

thermography technique.

The paper also contains a section with bibliographic references that argues the scientific

approach presented in the habilitation thesis.

Prof.univ.dr.ing. Irina BARAN TEZĂ DE ABILITARE

1

CUPRINS

A. REALIZĂRI PROFESIONALE ȘTIINȚIFICE ȘI ACADEMICE

A.1 Activitatea didactică

A.2 Activitatea de cercetare

B. EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR ȘI CALITATEA MEDIULUI INTERIOR

ÎN CONTEXTUL PREOCUPĂRILOR PENTRU LIMITAREA MODIFICĂRILOR

CLIMATICE

1. Introducere

2. Relația calitatea mediului interior-eficiența energetică a clădirilor

3. Strategii de alegere a scenariului optim de reabilitare termică a cădirilor prin

prisma criteriilor de calitate a mediului interior în raport cu consumul de energie

3.1 Baze teoretice

3.2 Selecţia strategiei optime de reabilitare termoenergetică a clădirilor

3.3 Analiza obiectivelor şi deciziilor. Definirea criteriilor globale de apreciere.

3.4 Identificarea măsurilor şi a strategiilor de reabilitare. Delimitarea spaţiului opţional

3.5 Determinarea performanţelor pentru fiecare scenariu (opţiune) posibil.

3.6 Selecţia strategiei optime.

3.7 Studiu de caz pe o clădire de locuit cu P + 4 etaje

4. Soluții constructive aplicabile în acțiunea de modernizare termo-energetică a

clădirilor

4.1. Context

4.2 Principii de proiectare “low energy house”

4.3 Soluţii pentru clădiri rezidenţiale

4.4 Materiale utilizate în reabilitare

4.4.1 Materiale izolante

4.4.2 Materiale inteligente

4.5 Soluţii de intervenţie asupra anvelopei clădirii

5. Metode de evaluare a impactului măsurilor de modernizare asupra eficienței

energetice a clădirilor și a calității mediului interior

5.1 Stabilirea unor criterii de evaluare a performanțelor diverselor variante de

intervenție asupra anvelopei clădirilor

5.2 Criterii de performanţă pentru mediu interior (Key Indoor Performance Indicators)

5.3 Criterii privind eficienţa energetică şi calitatea mediului interior

5.4 Aplicarea conceptului de performanţă totală TBP la evaluarea calităţii clădirilor

5.4.1 Model de evaluare a performanţei totale pe baza de certificate elaborate

pentru fiecare criteriu

5.4.2 Model de evaluare a calității unei clădiri în faza de exploatare

5.4.3 Indicele Performanței Totale a unei cladiri. Studiu de caz.


2

6. Evaluarea eficienței unor măsuri de modernizare energetică a clădirilor prin

metode analitice

6.1 Potențialul clădirilor de învățământ de a fi transformate în nZEB prin intermediul

unor măsuri de reabilitare termică

6.1.1 Conceptul de “Nearly Energy Zero Building” (nZEB)

6.1.2 Performanța energetică a clădirilor de învățământ. Studii de caz

6.1.2.1 Clădiri aparținând Universității Tehnice "Gheorghe Asachi" din Iași

a. Caracteristici geometrice și niveluri de izolare termică a elementelor

de anvelopă

b. Impactul diferitelor niveluri de izolare termică asupra indicatorilor

de performanță energetică

c. Potențialul clădirilor de învățămînt superior studiate de a fi

transformate în clădiri nZEB prin intermediul unor măsuri de

reabilitare termică

6.1.2.2 Clădiri pentru învățământul preuniversitar

a. Caracteristici geometrice și performante energetice ale clădirilor

studiate

b. Efecte ale unor măsuri de suplimentare a izolației termice a

elementelor de anvelopă

6.1.2.3 Concluzii

6.2 Studiu comparativ privind eficiența măsurilor de reabilitare termică la unitățile de

învățământ superior

6.2.1 Descriere clădiri studiate

6.2.2 Analiză comparativă a eficienței măsurilor adoptate

6.2.3 Concluzii

6.3 Influența punților termice în evaluarea performanțelor energetice a clădirilor

6.3.1 Analiza unor punți termice reprezentative

6.3.2 Influența punților termice asupra indicatorilor de performanța energetică.

Studiu de caz.

6.3.3 Concluzii

6.4 Analiza punţilor termice pentru anvelope izolate parţial la clădiri de locuit din

panouri mari prefabricate

6.4.1 Context

6.4.2 Metodologie - Criterii de analiză

6.4.3 Obiectul analizei

6.4.4 Rezultate şi discuţii

a. Dispunerea termoizolaţiei parţiale la exterior

b. Dispunerea stratului de izolaţie termică la interior

6.4.5 Concluzii

6.5 Reabilitarea termică a clădirilor și riscul de condens interstițial

6.5.1 Introducere în problematica riscului de condens

6.5.2 Mecanismul formării condensului interstiţial şi verificarea riscului de condens

6.5.3 Metode de evaluare a riscului de condens interstiţial

6.5.4 Analiza riscului de condens interstiţial pe baza celor 2 modele; rezultate,

discuţii.

6.5.5 Concluzii

6.6 Factorul temperaturii superficiale – un criteriu de evaluare a riscului de condens pe

suprafață

6.6.1 Definire concept


3

6.6.2 Identificarea și evaluarea factorilor de risc

6.6.3 Evaluarea raspunsului la factorii de risc

6.6.4 Concluzii

7. Evaluarea eficienței energetice a clădirilor prin metode experimentale

7.1 Metode experimentale de investigare şi diagnoză

7.2 Utilizarea termografiei IR în expertizarea energetică şi diagnosticarea construcţiilor

7.2.1 Alcătuire și principii de funcționare a unui sistem de termoviziune

7.2.2 Rolul termografiei IR în obținerea datelor necesare pentru auditul energetic

7.2.2.1 Identificarea imperfecțiunilor în izolarea termică; aspecte calitative

7.2.2.2 Identificarea unor diferențe între situația reală și datele furnizate de

documentația existentă; influența asupra performanței energetice

7.2.2.3 Influența unor greșeli de execuție pe șantier asupra valorii rezistenței

termice medii corectate; factor de corectie

7.2.3 Analiza efectelor lucrărilor de reabilitare termică

7.2.3.1 Context

7.2.3.2 Structura constructivă și starea actuală a elementelor anvelopei.

7.2.3.3 Măsurile propuse și folosite pentru reabilitarea termică.

7.2.3.4 Evaluarea indicatorilor globali de energie

7.2.3.5 Rezultatele examenului termografic.

7.3 Evaluarea ratei ventilării în clădirile de învățământ prin metoda gazului trasor

7.3.1 Actualitatea și importanța temei

7.3.2 Calitatea aerului interior în clădirile de învăţământ. Studiu de caz

7.3.3 Valoarea normată a ratei ventilării

7.3.4 Valoarea efectivă a ratei ventilării obținută prin masurători

7.3.5 Calculul debitului de aer prin infiltrații și a ratei ventilării

7.3.6 Discuții- comparații cu valorile normate

7.3.7 Concluzii

7.4 Eficiența măsurilor de inchidere a balcoanelor și logiilor apartamentelor asupra

consumurilor de energie

7.4.1 Masurători experimentale

7.4.2 Analiză parametrică a tipului de spațiu de tip seră pentru a alege soluția

optimă de realizarea a protecției termice

7.4.3 Concluzii

7.5 Monitorizarea parametrilor de microclimat interior, exterior și confort ambietal -

locuință unifamilială „Casă solară pe structură din lemn Sibelius”

7.5.1 Descrierea proiectului Casa solară Sibelius

7.5.2 Determinări instantanee şi de durată ale parametrilor de microclimat interior

şi confort ambiental

7.5.2.1.Parametri monitorizați

7.5.2.2 Aparatura utilizată

7.5.2.3 Programul detaliat de monitorizare a parametrilor de microclimat

interior, exterior, confort ambiental şi a consumurilor energetice

7.5.2.4 Prezentare generală a măsurătorilor efectuate, descrierea metodei de

lucru

7.5.2.5 Analiza preliminară a rezultatelor obținute prin determinări

instantanee ale valorilor parametrilor de microclimat interior şi

confort ambiental


4

7.5.3 Analiza preliminară a rezultatelor obținute prin determinări de durată ale

valorilor parametrilor de microclimat interior, confort ambiental şi ale

consumurilor energetice pentru prima etapă.

7.5.4 Concluzii privind rezultatele obținute prin determinări instantanee şi de durată

ale parametrilor de microclimat interior şi confort ambiental

8. Clădiri sustenabile

8.1 Concepte

8.2 Casa activă – Studiu de caz

C. PROPUNERE DE DEZVOLTARE A CARIEREI UNIVERSITARE

ACADEMICE ŞI ŞTIINŢIFICE

C1. Activitatea didactică

C2. Activitatea de cercetare

REFERINTE BIBLIOGRAFICE


5

A. Realizări profesionale științifice și academice

A.1 Activitatea didactică

Activitatea didactică a debutat în anul 1991, când am fost angajată prin concurs pe post de

asistent universitar la Catedra de Construcții Civile și Industriale a Facultății de Construcții

și Arhitectură din cadrul Universității Tehnice “Gheorghe Asachi” din Iași.

Parcursul meu în domeniul învățământului universitar este marcat în anul 1998, când am

promovat pe post de șef de lucrări, 2013 – conferențiar universitar, pentru ca apoi, anul

2017 să însemne numirea mea prin concurs pe post de profesor unversitar.

În decursul anilor am predat în cadrul programelor de studii universitare de licență și

master, în limba română și limba engleză, următoarele discipline:

- Environmental engineering;

- Elemente de arhitectură și sistematizare;

- Soluții moderne de închideri și finisaje;

- Masonry structures.

Pentru buna desfășurare a activității didactice am publicat:

Cărţi şi capitole în cărţi de specialitate: Baran, I. Bliuc – SOLUTII MODERNE DE INCHIDERI şi FINISAJE PENTRU CLADIRI – Ed.

Politehnium, Iasi 2011, ISBN 978-973-621-391-5. 272pag

Popescu E.B., Georgescu M., Dumitrescu C., Moga I., Bliuc I., Baran I., Petrescu C., Petrescu C.– –

REZULTATELE PROIECTULUI DE CERCETARE S.I. R.- REABILITAREA COMPLEXA,

MULTICRITERIALA, INTEGRATA A ANSAMBLURILOR URBANE şi DE LOCUINTE.

CERTIFICAREA CLADIRILOR DURABILE. Coordonator : Mihaela Stela Georgescu, Ed. Universitara “ Ion

Mincu” , Bucuresti, 2011, ISBN 978-606-638-002-7, pag. 157-229 (72 pagini)

Ţăranu N., Bliuc I., Secu A., Axinte E., Isopescu D., Oprişan G., Enţuc I., Baran I., Vlădoiu C.- PROBLEME

MODERNE în INGINERIE CIVILĂ, Partea aIII-a: Finisaje moderne, pag.359-445, Ed Stef, ISBN:973-8961-

72-6, 2006

Manuale, suport de curs:

Baran I., Dumitrescu L.: ENVIRONMENTAL ENGINEERING AND SUSTAINABILITY ÎN

CONTRUCTION, Editura Societăţii Academice "Matei - Teiu Botez", Iași 2016, ISBN 978-606-582-103-3,

289 pag, 2016

Baran I. – ARCHITECTURAL AND URBAN PLANNING ELEMENTS, Editura Societăţii Academice

"Matei - Teiu Botez", Iasi, 260 pag, ISBN 978-973-8955-69-1, 2009

Baran I. – ENVIRONMENTAL ENGINEERING– Editura “Gh. Asachi” Iaşi, 2001, ISBN 973-8292-49-2. 230

pagini, 2001

Îndrumare de aplicații:

Romila C., Baran I.: ARCHITECTURAL AND URBAN PLANNING ELEMENTS. STUDENTS’ BOOK,

Ed. Soc. Academice "Matei-Teiu Botez" Iasi 2015 ISBN 978-606-582-067-8, 152pag, 2015

Baran I., Romila C: ELEMENTE DE ARHITECTURA ŞI SISTEMATIZARE- LUCRARI Ed. Soc.

Academice "Matei-Teiu Botez" Iași, 2014, ISBN 978-606-582-058-6, 151pag, 2014

Baran I., Covatariu D. – ENVIRONMENTAL ENGINEERING - Student’s Handbook, Editura Societăţii

Academice “Matei-Teiu Botez”, Iaşi, 2011, 100pag, ISBN 978-973-8955-98-1, 2011

Radu, Bliuc I., Vasilache M., Baran I., Dumitrescu L., Avram C. – HIGROTERMICA APLICATA.

INTREBARI, PROBLEME, SOLUTII - Editura Societăţii Academice "Matei - Teiu Botez", Iasi, 2011 (2003)

ISBN 973-7962-09-5, 122pag, 2011


6

A.2 Activitatea de cercetare

Dezvoltând tema tezei de doctorat intitulată “Contribuții la studiul problemelor de

interacțiune construcții-mediu”, preocupările din domeniul creșterii eficienţei energetice a

clădirilor au fost continuate în cadrul unor cercetări incluse în granturi de cercetare

obținute prin competiție națională, unde implicarea autoarei a fost ca director de

grant/responsabil proiect: Grant „Soluţii tehnice de eficientizare energeticặ a clặdirilor de învặţặmậnt” 2001-2003, Contract

nr.33557/2003 tema 5 cod CNCSIS 299

PN2 – PARTENERIAT ”Sisteme de soluţii integrate pentru reabilitarea clădirilor / cartierelor de locuit”,

acronim SIR, direcţia de cercetare D2, în cadrul Programului Parteneriate pe domenii prioritare (perioada

contractului 1.10.2008 – 31.12.2011)

Un proiect de cercetare cu anvergură internațională, în colectivul căruia am participat ca

membru în echipă a fost: BECEP - "Development of New Building Systems and Strategies for Energy Conservation and Environment

Protection", programul INCO-COPERNICUS, contract IC 15-CT98-0508, beneficiar Uniunea Europeană,

parteneri: Kungliga Tekniska Hogskolan Stockholm, CSTB Paris, Universitatea Tehnică Budapesta, INCERC-

Iaşi, CONEST SA Iaşi, perioada: 1999-2002

Pe plan naţional, lista contractelor de cercetare, unde am fost membru în echipa de

cercetare, cuprinde: PN-III-CERC-CO-BG-2016 “Model de locuință unifamilială sustenabilă care integrează concepte arhitecturale

și sisteme constructive de înaltă performanță energetică cu impact minim asupra mediului” PN III- bridge Grant

nr. 61 BG/01.10.2016; 2016-2018 val:443238 (52556 pt.2016)

Grant CNCSIS 33/2007 Tema 9 „Studii privind circulaţia aerului şi însorirea în spaţii urbane dens construite.

Impactul asupra ventilării naturale şi consumului de energie pentru exploatarea clădirilor”2007,2008,2009

Grant CNCSIS tip A Nr.468 /2004 „Asigurarea calitatii mediului interior pentru clădiri civile şi social-

culturale cu consumuri energetice minime, atribut al arhitecturii durabile” 2004,2005,2006

Contract 7002/1997 Grant 625 tema 23, Urmărirea rezultatelor privind eficiența sistemelor de conservare a

energiei aplicate la căminul T14 - ȋn vederea valorificării experienței acumulate şi extinderii la clădiri similare,

Beneficiar Ministerul Invățamântului 1997,1998

Rezultatele acestor cercetări au fost valorificate prin publicarea unui număr important de

lucrări științifice, după cum urmează:

- lucrări în reviste ISI și conferințelor indexate ISI – 12;

- lucrări în reviste BDI și la conferințe internaționale indexate în BDI - 16,

- lucrări în reviste de specialitate neindexate în BDI – 11;

- lucrări în volume ale conferințelor internaționale neindexate BDI – 34;

- lucrări în volume ale conferințelor naționale – 21.

Articolele care se prezintă în teza de abilitare

1. Bliuc I., Baran I.: Quality of the inside environment and the energy efficiency of buildings,

Intersections, vol 3, no.4, ISSN 1582-3024, 2006

2. Bliuc I., Baran I.: Metodologie pentru adoptarea soluţiei optime de reabilitare termică a

clădirilor, Zilele Academice Timişene, Ediţia a IX-a, Lucrările Simpozionului Internaţional

“Materiale, elemente şi Structuri compozite pentru construcţii”, Editura MIRTON, ISBN 973-661-

652-5, p453-458, 26-27 mai 2005

3. Baran I., Bliuc I., Georgescu M. S., Hapurne T.: Model for evaluation of existent building

quality by integration of sustainability criteria with users’ requirements/expectations, Proceedings

vol II pag 442 - 443 (rezumat) SB 11 World Sustainable Building Conference, Helsinki, October

18-21, 2011


7

4. Baran, I., Dumitrescu, L., Pescaru, R.A.: Thermal Rehabilitation Technology and the Nearly

Zero-Energy Buildings. Romanian Representative Education Buildings-Case Study, 9th

International Conference Interdisciplinarity în Engineering, INTER-ENG 2015, 8-9 October 2015,

Tirgu-Mures, Romania, Procedia Technology, vol 22, ISSN 2212-

0173, DOI:10.1016/j.protcy.2016.01.024, pp. 358-364, 2016

5. Baran I., Pescaru R., Dumitrescu L.: Comparative Study Regarding the Efficiency of Thermal

Rehabilitation Measures at Education Buildings 14th International Multidisciplinary scientific

Geoconference SGEM 2014, 16-22 iunie 2014, Albena, Bulgaria, Nano, Bio and Green –

Technologies for a Sustainable Future, Section Green Buildings Technologies and Materials, ISBN

978-619-7105-06-3, ISSN 1314-2704 DOI: 10.5593/sgem, pp.481-489, 2014

6. Dumitrescu L., Baran

I., Pescaru R.A.: The Influence of Thermal Bridges în the Process of

Buildings Thermal Rehabilitation, 10th International Conference Interdisciplinarity în Engineering,

INTER-ENG 2016, Tirgu-Mures, Romania, 2016

7. Baran I., Bliuc, I, Iacob A, Dumitrescu L., Pescaru R.A., Helepciuc C.: Interstitial

Condensation Risk at Thermal Rehabilitated Buildings, Innovative Manufacturing Engineering &

Energy IManEE International Conference, Kallithea Chakidiki, Greece, 23-25 sept, 2016 IOP

Conf. Series: Materials Science and Engineering 161 (2016) 012084 doi:10.1088/1757-

899X/161/1/012084, 2016

8. Baran I., Georgescu M. S., Dumitrescu L., Bliuc I. and Pescaru R. A.: The Surface Temperature

Factor - an Assessment Criterion of Superficial Condensation Risk, Advanced Engineering Forum

Volume 21 Modern Trends în Civil Engineering (EBUILT-2016), International Conference -

Towards a Sustainable Urban Environment EBUILT-2016, Nov. 16-19, 2016, Iasi, Romania ISBN

CD: 978-3-0357-2098-3, Advanced Engineering Forum ISSN: 2234-9901, Vol. 21, pp 497-505

doi:10.4028/www.scientific.net/AEF.21.497 © 2017 Trans Tech Publications, Switzerland, 2017

9. Pescaru R., Baran I., Dumitrescu L.: The accuracy of the energy audit for the existent buildings

increased by infrared thermography measurements, 13th International Multidisciplinary scientific

Geoconference SGEM 2013, 16-22 iunie 2013, Albena, Bulgaria, Nano, Bio and Green –

Technologies for a Sustainable Future, Section Green Buildings Technologies and Materials,

pp.481-489 ISBN 978-619-7105-06-3, ISSN 1314-2704 DOI: 10.5593/sgem 2013

10. Bliuc I., Georgescu S. M., Hapurne T., Baran I.: Energy efficiency of greenhouse spaces

resulted by glazing loggias and balconies at apartment buildings, 13th International

Multidisciplinary scientific Geoconference SGEM 2013, 16-22 iunie 2013, Albena, Bulgaria,

Nano, Bio and Green – Technologies for a Sustainable Future, Section Green Buildings

Technologies and Materials, pp.625-633, ISBN 978-619-7105-06-3, ISSN 1314-2704 DOI:

10.5593/sgem 2013


8


9

B. Eficiența energetică a clădirilor și calitatea mediului interior în contextul

preocupărilor pentru limitarea modificărilor climatice

1. Introducere

Începând cu sfârșitul secolului XX suntem martorii unor modificări ale tiparelor climatice

ce au grave consecințe asupra mediului natural și antropic.

Comunitatea științifică mondială este de acord că schimbările climatice sunt în primul rând

responsabile de această deteriorare a mediului, chiar dacă o mică parte refuză să accepte

această poziție, contraargumentul lor fiind acela că schimbările climatice se datorează

fenomenelor ciclice ale naturii. Acest subiect este dezbătut la diferite niveluri politice, iar

gravitatea schimbărilor climatice a devenit parte din conștiința umană colectivă. În agenda

UE, impactul schimbărilor climatice asupra mediului natural, dar mai ales instrumentele

politice disponibile pentru atenuarea acestora la nivel regional, ocupă o poziție foarte

importantă.

Este general acceptată ideea că principala cauză a schimbărilor climatice este emisia

nelimitată a gazelor cu efect de seră (CO2, metan, ozon etc.) în atmosferă, iar arderea

combustibililor fosili este cea mai importantă sursă. Oamenii de știință sunt de acord că

emisia de CO2 este principala cauză a creșterii temperaturii atmosferei Pământului și că

eșecul în a controla aceste emisii ar putea avea efecte dezastruoase pentru omenire.

Activitatea UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change) se

bazează pe două direcții, care includ strategii fundamentale privind schimbările climatice:

atenuarea și adaptarea. În timp ce atenuarea are ca scop limitarea și reducerea cauzelor

schimbărilor climatice, prin măsuri radicale și diversificate de reducere a emisiilor de gaze

cu efect de seră, adaptarea urmărește reducerea impactului agresiv al climei printr-o gamă

largă de acțiuni și măsuri specifice.

În ceea ce privește relația dintre clădiri și schimbările climatice, se poate afirma că aceasta

este una complexă, cu o caracteristică puternic sinergică, luând în considerare următoarele

aspecte:

- clădirile contribuie cu o pondere importantă în producția de emisii de gaze cu efect de

seră (40% în Europa), contribuind astfel la procesul schimbărilor climatice;

- impactul schimbărilor climatice asupra clădirilor nu pot fi ignorate, manifestându-se atât

la nivel structural, cât și și direct, afectând comportamentul utilizatorilor, în măsura în care

ar putea fi asigurată o calitate corespunzătoare a mediului interior (calitatea aerului, confort

termic, confort acustic etc.);

- impactul schimbărilor climatice asupra comportamentului utilizatorilor clădirilor se

manifestă în special prin creșterea temperaturilor pe timp de vară și, prin urmare,

dificultatea realizării condițiilor de confort fără consum suplimentar de energie; acest lucru

conduce la măsuri de conservare a energiei și de reducere a emisiilor de gaze cu efect de

seră;


10

- în cele mai multe cazuri, măsurile de reducere a consumului de energie, gestionate în

mod corespunzător, contribuie în mod pozitiv la răspunsul clădirilor în ceea ce privește

schimbările climatice.

În acest context, dezvoltarea unei strategii care să combine măsurile de atenuare a cauzelor

încălzirii globale cu adaptarea la schimbările climatice a clădirilor devine o direcție

prioritară de cercetare în sectorul construcțiilor, care ar trebui să conducă în cele din urmă

la o proiectare sustenabilă în acest domeniu. Adaptabilitatea spaţiului construit reprezintă

una din cele mai importante direcţii de acţiune în contextul schimbărilor climatice.

Clădirile trebuie să corespundă viitoarelor condiţii climatice şi evenimentelor

meteorologice extreme, pentru că se vor confrunta cu impactul temperaturilor mai ridicate

vara, al temperaturilor mai scăzute iarna, al vânturilor mai puternice, al zăpezii mai

abundente şi al altor modificări de mediu ce pot deveni periculoase.

Activitatea UNFCCC se bazează pe patru principii majore:

Echitatea – modul echitabil de distribuire între state a sarcinii de reducere a emisiilor de

GES, având în vedere faptul că, până acum, emisiile au provenit, în principal, din statele

industrializate ale Europei şi Americii de Nord;

Actiunea preventivă – climatologia foloseşte prognoze ce presupun anumite niveluri de

incertitudine. Părțile, însă, trebuie să acționeze acum pentru a proteja clima și nu pot

aștepta până la apariția unei dovezi științifice absolute asupra impactului schimbărilor

climatice.

Eficiența – politicile și măsurile de abordare a schimbărilor climatice trebuie să fie

eficiente în ceea ce privesc costurile, pentru a asigura beneficii globale la cel mai mic cost

posibil.

Dezvoltarea durabilă – definită ca “dezvoltarea care satisface toate necesităţile

prezentului fără a pune în pericol capacitatea generaţiilor viitoare de a și le satisface pe ale

lor.”

Dezvoltarea durabilă (sustenabilă), una dintre cele mai des folosite sintagme, conține în

cadrul său două concepte cheie:

• conceptul de “nevoi”, se referă în special la nevoile esențiale ale lumii sărace, cărora ar

trebui să li se acorde prioritate; și

• ideea limitărilor impuse de stadiul tehnologiei și organizării sociale asupra capacității

mediului de a satisfice nevoile actuale și viitoare.

Sensul cuvântului “durabil” a fost extins și aprofundat. În afară de prosperitatea

economică, calitatea mediului și echitatea socială, de asemenea, cunoscut sub numele de

“trei piloni” ai durabilității (Figura 1.1), au fost propuse alte dimensiuni, cum ar fi

durabilitatea culturală, dimensiunile tehnice, juridice, politice și filosofice.


11

Figura 1.1. Schema dezvoltării durabile (Source: en.wikipedia.org)

În esență, conceptul de dezvoltare durabilă implică următoarele principii:

- Utilizarea eficientă și limitată a resurselor neregenerabile, combustibili fosili și materii

prime;

- Extinderea utilizării resurselor regenerabile de energie, în special cele de energie curată;

- Minimizarea efectelor nocive la limita capacității de rezistență a mediului natural, precum

și a riscurilor privind sănătatea umană și a biodiversității, crearea unei economii sănătoase,

care oferă o calitate a vieții, protejând în aceleași timp oamenii și mediul înconjurător.

Principiile proiectarii durabile a clădirilor implică:

evitarea impactului negativ a materialelor asupra mediului (materiale non-toxice,

dar și produse durabile, materiale reciclate sau reciclabile care necesită consum mic

de energie în prelucrare);

eficiență energetică;

calitate și durabilitate;

reutilizarea și reciclarea;

măsurarea impactului încă din faza de proiectare (pentru întreaga amprentă a

construcțiilor și pentru intregul ciclu de viață al produselor / clădirilor);

aplicarea managementului resurselor regenerabile;

aplicarea standardelor pentru clădiri sănătoase.

După cum apreciază M. Munasinghe (Environmental economics and sustainable

development, 1993), există trei tipuri de abordare a dezvoltării durabile (Figura 1.2):

- abordarea economică – bazată pe conceptul fluxului maxim de venit ce poate fi

generat cu menţinerea rezervei de valori care a produs aceste beneficii;

- abordarea ecologică – axată pe stabilitatea biologică şi fizică a sistemelor;

accentul se pune pe păstrarea elasticităţii şi capacităţii dinamice a sistemelor de

a se adapta schimbării şi nu pe conservarea unei stări statice “ideale”


12

- abordarea socio-culturală – caută să menţină stabilitatea sistemelor sociale şi

culturale, promovând echitatea în cadrul aceleeaşi generaţii (în special

eliminarea sărăciei), cât şi echitatea între generaţii (implicând asigurarea

drepturilor generaţiilor viitoare).

Figura 1.2– Legătura dintre obiectivele celor trei laturi ale abordării dezvoltării durabile

Premisele dezvoltării durabile au fost create printr-o serie de evenimente la scara mondială,

de importanță deosebită:

După Raportul Brundtland, preocupările privind dezvoltarea durabilă s-au

intensificat, culminând cu organizarea la Rio de Janeiro, în perioada 3 – 14 iunie 1992, a

Conferinţei Naţiunilor Unite privind Mediul şi Dezvoltarea. Au participat 115

conducători ai statelor lumii, între care şi România, în ambiţioasa încercare de a ajunge la

un acord între cerinţele dezvoltării economice şi protecţiei mediului. Conferinţa a constituit

un eveniment deosebit de important, deoarece a abordat problemele de mediu globale cu

care se confruntă planeta, punând accentul asupra:

- dezvoltării durabile;

- schimbărilor climatice;

- protecţiei speciilor pe cale de dispariţie;

- creşterii demografice.

În 1997, multe guverne au semnat „Protocolul de la Kyoto”, care stabilește

obiective de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră, emise în țările industrializate și

care introduce trei mecanisme flexibile pentru a le atinge, creând astfel ceea ce este acum

cunoscut sub numele de „piața carbonului”: un mecanism de dezvoltare curat,

implementare în comun și comercializarea emisiilor.

În decembrie 2015, la Paris, 195 de țări au adoptat primul acord la nivel mondial,

cu caracter obligatoriu, cu privire la schimbarile climatice. Acordul stabilește un plan de

acțiune comun ce vizează modalitățile de evitare a schimbărilor climatice periculoase, prin

limitarea încălzirii globale la mult sub 2 °C. Acordul urmează să intre în vigoare în 2020.

Meteorologii și alți oameni de știință au stabilit că media temperaturii atmosferei terestre


13

crește la nivel mondial, într-un ritm rapid, iar cauza este emisia de gaze cu efect de seră

(GES). Elementele principale ale acordului sunt:

obiectiv pe termen lung: guvernele au convenit să mențină creșterea temperaturii medii la

nivel mondial mult sub 2 °C peste nivelurile preindustriale și să continue eforturile de a o

limita la 1,5 °C;

contribuții: înainte și în timpul Conferinței de la Paris, țările au prezentat planuri de

acțiune naționale cuprinzătoare privind clima în vederea reducerii emisiilor lor;

ambiție: guvernele au convenit ca, la fiecare 5 ani, să comunice contribuțiile lor pentru a

stabili obiective mai ambițioase;

transparență: acestea au acceptat, de asemenea, să se informeze reciproc, precum și

publicul cu privire la rezultatul eforturilor lor de realizare a obiectivelor pe care și le-au

propus, pentru a asigura transparența și supravegherea;

solidaritate: UE și alte țări dezvoltate vor continua să ofere finanțare pentru combaterea

schimbărilor climatice, pentru a sprijini țările în curs de dezvoltare să reducă emisiile, dar

și să își consolideze capacitatea de rezistență la efectele schimbărilor climatice.

În acest an, guvernul Statelor Unite și China au ratificat aceste rezoluții și s-au

angajat să oprească creșterea emisiilor de GES.

Multe alte țări, inclusiv UE, sunt orientate spre satisfacerea acestor obiective.

Fiecare sector trebuie să caute niște mijloace pentru reducerea emisiilor de GES.

Uniunea Europeană are ca obiective până în 2020: reducerea a emisiilor de gaze cu efect

de seră cu 20%, reducerea energiei din surse regenerabile cu 20% și 20% îmbunătățirea

eficienței energetice. Toate acestea sunt 20/20/20.

Conform IEO2016, datorită planurilor de creștere economică pe termen lung, care

presupun un consum crescut de energie, în țările din afara OCDE va fi cea mai mare

creștere de energie, 71% între 2012 și 2040, comparativ cu o creștere de 18% în țările

OECD. (Figura 1.3).

Pentru perioada de proiecție, până în 2040, sursele de energie regenerabile prezintă cea mai

rapidă creștere (2,6%), iar energia nucleară este în creștere cu 2,3%. În 2040, chiar dacă

carburanții nonfossil vor crește, combustibilii fosili reprezintă încă 78% din energia

utilizată (Figura 1.4).


14

Figura 1.3 Consumul mondial de energie pe grupuri de țări, 2012–40 (quadrillion Btu)

[International Energy Outlook 2016 www.eia.gov]

Figura 1.4 Consumul mondial de energie în funcție de surse, 1990–2040 (quadrillion Btu) [International Energy Outlook 2016 www.eia.gov]

Trăim o perioadă de rapide și profunde transformări ale modului de viață, în special în ce

privește relația cu mediul natural. Într-o lume marcată de o criză economică, financiară și a

resurselor, asistăm și la o criză ecologică și chiar socio-culturală. Dar acestă criză are și

aspecte pozitive: omenirea este obligată să-și redefinească valorile, sa-și schimbe

atitudinile, să-și redefinească stilul de viață. Din această perspectivă direcțiile de cercetare

trebuie reformulate, acordând prioritate problemelor de impact asupra mediului. Datfiind

ponderea importantă a impactului mediului construit asupra mediului înconjurător, apare

clară necesitatea abordării din perspectiva respectării principiilor dezvoltarii durabile, prin

adoptarea unor soluții viabile, integrate, în care materialele și tehnologiile alese să

răspundă acestor noi provocări.

http://www.eia.gov/

http://www.eia.gov/


15

2. Relația calitatea mediului interior-eficiența energetică a clădirilor

Principalul rol al unei clădiri este de a asigura ocupanţilor un mediu sănătos, plăcut şi

confortabil, cât mai puţin dependent de condiţiile exterioare, în special meteorologice şi

acustice.

Exigenţele actuale referitoare la acest aspect, sunt mult mai restrictive decât cele acceptate

în perioade istorice anterioare datorită modificărilor survenite în natura şi complexitatea

acţiunilor (exterioare şi interioare) ce se exercită asupra clădirilor, pe de o parte şi datorită

evoluţiei cerinţelor utilizatorilor, pe de altă parte.

Satisfacerea acestor exigenţe, legată direct de consumul de energie, este la fel de

importantă ca şi a celor de siguranţă şi stabilitate la acţiuni mecanice, aspectul arhitectural-

estetic sau încadrarea în mediu.

Energia utilizată în exploatarea clădirilor este destinată realizării unui mediu interior

sănătos şi confortabil, respectiv încălzirii în perioada rece a anului, răcirii în perioada

caldă, iluminatului şi ventilării. În perioada premergătoare declanşării crizei energetice,

perioadă în care asigurarea calităţii mediului constituia exclusiv problema instalaţiilor, era

unanim acceptată ideea privind relaţia directă între consumul energetic şi calitatea

mediului interior, ceea ce însemna că o creştere a consumului energetic conduce automat la

creşterea calităţii mediului interior în general şi a confortului în special și invers, reducerea

consumului energetic are drept consecinţă condiţii inferioare de viaţă şi de confort. Era

recunoscut chiar un conflict ineluctabil între consumul energetic redus şi un mediu interior

sănătos şi confortabil.

Cercetările orientate în direcţia identificării unor strategii şi mijloace de rezolvare a

problemelor energetice şi mai recent a celor de mediu, în cadrul generos oferit de

conceptul dezvoltării durabile, au demonstrat că printr-o abordare interdisciplinară,

multicriterială a concepţiei clădirilor, este pe deplin posibilă o bună calitate arhitecturală,

un mediu interior agreabil, confortabil şi sănătos şi un consum de energie redus.

Noțiunea de confort interior reprezintă nivelul în care starea de satisfacție a ocupanților

unei clădiri este realizată în raport cu mediul interior.

Termenul de Calitate a mediului interior (Indoor Environmental Quality –IEQ) este definit

ca fiind una din componentele majore ale calității vieții, vizând confortul de ansamblu în

interiorul spațiilor construite, dar și sănătatea ocupanților acestora. O calitate a aerului

interior redusă este legată de sindromul clădirilor bolnave (SBS).

Calitatea mediului interior este importantă pentru sănătatea celor ce ocupă aceste spaţii.

Environmental Protection Agency a arătat că nivelul poluării aerului interior poate fi de 2,5

ori mai mare decât al celui exterior. Problema este cu atât mai importantă, pentru că

oamenii petrec în clădiri 90% din timpul lor.

Principalele categorii de poluanți ai aerului interior sunt:


16

a. Poluanţi chimici

Produşii chimici de sinteză fac parte integrantă din mediul nostru ambiant. Aceştia pot fi

întâlniţi în alimente, apă, aer, fiind emişi de materiale de construcţii, mobilier, produse de

întreţinere, etc. Efectele poluării chimice asupra stării de sănătate sunt multiple şi merg de

la simpla percepţie senzorială la efecte foarte grave, care pot afecta sistemul respirator,

sistemul nervos sau gastro-intestinal. Anumiţi poluanţi chimici sunt încadraţi chiar în

categoria substanţelor cancerigene. Dacă toxicitatea individuală a celei mai mari părţi din

aceşti poluanţi este cunoscută, nu se ştie practic nimic de toxicitatea acestora când se

găsesc în amestec şi au concentraţii reduse, aşa cum se prezintă cel mai adesea în aerul

interior al clădirilor în care locuim sau ne desfăşurăm activitatea.

b. Poluanţi fizici

Principalii poluanţi fizici prezenţi în interiorul clădirilor sunt umiditatea excesivă, radonul,

praful, fibrele (în special de azbest), câmpurile electrice şi magnetice, câmpurile

electromagnetice de joasă şi înaltă frecvenţă. Prezenţa acestor poluanţi poate cauza cele

mai diverse simptoame, de la uscăciunea căilor respiratorii, la pierderi de memorie şi

dificultăţi de concentrare până la boala canceroasă.

c. Poluanţi biologici

În categoria poluanţilor biologici pot fi incluşi microbii, viruşii, bacteriile, polenul şi

mirosurile care se dezvoltă în aerul interior şi care provin de la fiinţe umane, animale de

casă, acarieni, gândaci, plante de interior, mucegai etc. Acestea provoacă alergii, afecţiuni

ale căilor respiratorii, cei mai vulnerabili fiind copiii şi persoanele în vârstă. Riscurile

legate de aceşti poluanţi sunt cu atât mai mari cu cât concentraţia este mai mare.

O bună calitate a aerului presupune cunoaşterea surselor de poluanţi, reducerea emisiilor la

minimum posibil şi evacuarea continuă a poluanţilor aerieni prin ventilare.

Simptomele provocate de un mediu poluat pot fi: dureri de cap, oboseală, probleme

respiratorii, iritaţii ale ochilor şi căilor respiratorii, ameţeli, astm bronşic, etc.

Calitatea mediului interior rezultă din interacţiunea dintre sursa de contaminanţi,

amplasament, structura clădirii, activităţile desfăşurate, echipamentul utilizat, climă şi

ocupanţi. A controla calitatea mediului interior însemnă a schimba relaţia dintre aceşti

factori. Există în acest sens mai multe căi de a intervenţie:

• controlul la sursă;

• ventilare;

• metode de curăţire a aerului;

• controlul expunerii.

În concordanţă cu tipul principalelor informaţii primite din mediul ambiant, confortul în

general presupune confort, termic, vizual şi acustic. Percepţia nivelului de confort implică

un anumit grad de subiectivism, dar în acelaşi timp este rezultatul acţiunii simultane a unor

factori obiectivi, cuantificabili, de ordin arhitectural, constructiv sau de exploatare.


17

Dacă asigurarea confortului acustic nu este direct legată de factorul energetic, asigurarea

confortului termic şi vizual pe întreaga durată a anului necesită un anumit consum

energetic pentru încălzire, climatizare, iluminat.

a. Confortul termic

Confortul termic se realizează prin:

- asigurarea unei temperaturi operative medii, ca rezultantă a temperaturii aerului, a

suprafeţelor delimitatoare, a umidităţii şi vitezei de mişcare a aerului, în

concordanţă cu natura activităţii şi îmbrăcămintea ocupanţilor;

- limitarea asimetriei temperaturilor radiante şi a gradienţilor de temperatură la valori

acceptabile;

- evitarea situaţiilor în care ocupanţii vin în contact cu suprafeţe prea reci sau prea

calde;

- evitarea curenţilor de aer (limitarea vitezei de mişcare a aerului);

Aceste exigenţe se cer a fi îndeplinite atât în condiţii de iarnă, cât şi în condiţii de vară.

b. Confortul vizual

Confortul vizual este obţinut prin asigurarea unui iluminat adaptat activităţii în câmpul

vizual, evitând contrastele foarte pronunţate, mai ales orbirea. Spectrul luminos utilizat

trebuie să fie continuu, iar temperatura culorii adaptată iluminatului. Iluminatul natural este

confortabil în măsura în care intensitatea sa poate fi controlată.

c. Confortul acustic

Poate fi asigurat prin evitarea zgomotelor jenante, prin reducerea intensităţii acestora la

sursă sau prin izolare acustică la zgomote aeriene sau de impact. Nivelul de zgomot normat

admisibil are valori corelate cu natura activităţii care se desfăşoară într-un anumit spaţiu (

activitate intelectuală, odihnă, îngrijirea sănătăţii etc.).

Uneori, există un potenţial conflict între strategiile de reducere a consumurilor energetice

pentru exploatarea clădirilor şi realizarea unor clădiri sănătoase. De exemplu, un material

sau un produs pentru construcţii poate determina emisii nesănătoase, sau rata ventilării

redusă în scopul economisirii energiei, are consecinţe negative asupra conţinutului de

poluanţi din mediul interior. Apare ca absolut necesară nu numai formularea unor criterii

care să reflecte ambele aspecte, dar şi elaborarea unei metodologii capabile să realizeze un

compromis între obiectivele referitoare la consumurile energetice şi cele privind calitatea

mediului. Criteriile şi nivelurile de performanţă privind calitatea mediului interior şi

consumurile energetice pentru exploatarea clădirilor sunt prezentate în tabelul 2.1.


18

Tabelul 2.1 Criterii şi niveluri de performanţă privind calitatea mediului interior şi

consumurile energetice pentru exploatarea clădirilor

Exigenţe

formulate de

utilizator

Exigenţe de

performanţă

Criterii de

performanţă

Mijloace de realizare

(subcriterii )

1. Consum

energetic redus

pentru încălzire,

climatizare, apă

caldă, iluminat.

Valorile consumului

energetic necesar

exploatării să se

încadreze în limitele

valorilor normate

- indicele consumului

energetic anual pe

unitate suprafaţă

încălzită.

- Coeficientul global

de izolare termică.

- protecţie termică

- conformare volumetrică

- valorificarea energiilor

neconvenţionale.

- reducerea infiltraţiilor şi

raţionalizarea ventilării

2.Mediu interior

sănătos

- Compoziţia

optimă a aerului

- absenţa emisiilor

nocive

- absenţa

mirosurilor

- eliminarea riscului

de condens şi de

mucegai

- simptoamele

sindromului clădirilor

bolnave

- Conţinutul în oxizi de

- carbon şi alte gaze

nocive

- Conţinutul în emisii

radioactive (radon)

- Concentraţia în vapori

de apă inferioară

valorii de saturaţie

pentru temperaturile

minime ale

suprafeţelor

delimitatoare;

- Umiditatea relativă în

apropierea unei

suprafeţe să nu

depăşească 80%

- Alegerea corectă a

materialelor de construcţii

şi a produselor de finisaj şi

de întreţinere;

- Optimizarea filtrelor

instalaţiilor de climatizare;

- Ventilarea naturală (rata

minimă a ventilării)

- Raţionalizarea surselor de

vapori;

- Protecţia termică

Mediu interior

confortabil

- confort termic

- confort acustic

- confort vizual

- votul mediu

previzibil (PMV)

- procentajul de

insatisfacţie (PPD)

- temperatura operativă

- nivel de zgomot

- durata de acţiune

zgomotelor de nivel

ridicat

- iluminarea pe câmpul

de lucru;

- uniformitatea

iluminării ;

- durata de utilizare a

iluminatului natural.

- izolare termică;

- funcţionarea corectă a

instalaţiei de încălzire;

- sisteme pasive de

valorificare a energiei

solare;

- protecţia acustică prin

măsuri arhitecturale şi

urbanistice;

- izolare acustică la zgomot

aerian şi de impact;

- suprafaţa, geometria şi

dispoziţia golurilor;

- măsuri de majorare a

cantităţii de energie

radiantă în vizibil care

pătrunde în clădire.


19

3. Strategii de alegere a scenariului optim de reabilitare termică a cădirilor prin

prisma criteriilor de calitate a mediului interior în raport cu consumul de energie

3.1 Baze teoretice

Metodologia de analiză şi selecţie a celor mai potrivite strategii de reabilitare se bazează pe

elemente de ingineria sistemelor, aplicarea conceptului de performanţă în aprecierea

calităţii clădirilor şi teoria deciziilor.

Ingineria sistemelor poate fi definită ca aplicarea principiilor ştiinţifice la proiectarea,

dezvoltarea, implementarea şi controlul sistemelor, un sistem fiind caracterizat în principal

prin aceea că este format din componente ce interacţionează direct sau indirect, în vederea

realizării unui anumit obiectiv. Natura interacţiunii este stabilită fie de legile naturii, fie de

scheme de control concepute de om şi bazate pe regului şi convenţii.

Analog cu sistemele automate, clădirea prelucrează în componentele sale şi transmite de la

o componentă la alta informaţii sub formă de fluxuri de energie şi masă. Pentru analiza

acestor fluxuri, sistemului clădire şi subsistemelor componente (anvelopa, instalaţiile etc.)

le sunt asociate modele matematice care fac posibilă analiza comportării acestora, sub

acţiunile exterioare.

Caracteristica oricărui sistem o constituie o anumită finalitate, respectiv tendinţa de a

evolua în vederea realizării anumitor obiective. Decizia reprezintă procesul de alegere a

unei linii de acţiune, din mai multe alternative posibile, în scopul realizării acestor

obiective.

În cadrul teoriei deciziilor se face o distinctie între problemele cu mai multe atribute

(descriptori) care reclamă decizii mulicriteriale şi cele cu un singur atribut, pretîndu-se la

decizii monocriteriale. De asemenea, funcţie de gradul de cunoaştere a consecinţelor

fiecărei alternative, deciziile pot fi luate în condiţii de certitudine, risc sau incertitudine. Un

proces decizional raţional, are loc în conditii de certitudine, ceea ce inseamnă că există un

singur rezultat pentru fiecare alternativă şi există cunoştinţe complete şi exacte referitoare

la acesta.

3.2 Selecţia strategiei optime de reabilitare termoenergetică a clădirilor

Adoptarea unei strategii de rabilitare termo-energetică urmăreşte o succesiune de activităţi,

cu aspecte particulare, specifice fiecărui caz în parte. (Figura 3.1), care în esenţă, constau

în:

Stabilirea şi analiza obiectivelor precum şi a factorilor limitativi; pentru fiecare

obiectiv sau restricţie trebuie identificat unul sau mai multi indicatori de

performanţă asociaţi cu niveluri de performanţă normate;

Identificarea tuturor opţiunilor de proiectare respeciv a strategiilor de reabilitare,

ceea ce în teoria deciziilor defineşte spaţiul opţional; strategia (varianta) de

reabilitare cuprinde un set de măsuri a căror aplicare simultană este practic posibilă;

Evaluarea rezultatelor pentru fiecare opţiune în parte prin aplicarea unor modele

matematice şi a unor programe de calcul adecvate pentru determinarea nivelurilor

de performanţă reale;

Selectarea strategiei optime care se realizează analizînd valorile efective ale

indicatorilor de performanţă corespunzători obiectivelor şi restricţiilor.


20

Figura 3.1 Selectia strategiei optime de eficientizare energetică. Schema bloc.

3.3 Analiza obiectivelor şi deciziilor. Definirea criteriilor globale de apreciere.

Obiectivul principal al reabilitării termoenergetice a clădirilor îl constituie reducerea

consumurilor energetice în exploatare. În acelaşi timp, trebuie avute în vedere şi

satisfacerea celorlalte exigenţe legate direct de consumul de energie, care se referă la

asigurarea unui mediu interior sănătos şi confortabil precum şi la cele de costuri de

investiţie şi durata de amortizare a investiţiei.

In spiritul teoriei deciziei, dacă reducerea consumurilor energetice pentru exploatare este

un obiectiv, celelalte exigenţe devin restricţii. Atît pentru obiectiv cît şi pentru restricţii se

formulează criteriile de performnată precum şi anumite subcriterii care reflectă şi

posibilităţile de atingere a obiectivului, cu respectarea restricţiilor.

3.4 Identificarea măsurilor şi a strategiilor de reabilitare. Delimitarea spaţiului

opţional

Reducerea consumurilor de energie pentru exploatarea clădirilor nu poate fi separată de

calitatea mediului interior şi influenţa asupra celui exterior, iar toate acestea sunt rezultatul

acţiunii simultane a unui complex de factori care în esenţă sunt definiţi de caracteristicile

constructive şi arhitecturale, amplasament, condiţii climatice, funcţionarea instalaţiilor,

comportamentul utilizatorilor. Interacţiunea dintre aceste componente poate influenţa

eficienţa cu care intervine fiecare măsură sau complex de măsuri de eficientizare

energetică, asupra comportării clădirii în ansamblu. Aplicarea acestora în cadrul unor

combinaţii tehnic posibile este dictată de măsura în care răspund obiectivului, dar şi de

efectele percepute de utilizator. Se evită astfel situaţii în care predominând considerente

economice, se adoptă unele măsuri de eficientizare energetică care influenţează negativ


21

calitatea aerului sau confortul. Spaţiul opţional este format din totalitatea combinaţiilor

posibile între măsurile de eficientizare, respectiv totalitatea scenariilor sau opţiunilor

(Figura 3.2).

Figura 3.2 Lista soluţiilor şi a strategiilior de reabilitare pentru o clădire destinata ocrotirii

sănătăţii

3.5 Determinarea performanţelor pentru fiecare scenariu (opţiune) posibil.

Determinarea performanţelor clădirii din punct de vedere al consumului de energie în

exploatare şi a satisfacerii exigenţelor privind calitatea mediului interior poate fi realizată

cu metode de evaluare a fiecărui indicator de performanţă separat utilizând diferite

instrumente de calcul, cum ar fi CASAnova sau seturi de programe MATLAB,

SIMULINC etc., pentru evaluarea consumului energetic, COMIS, pentru rata ventilării şi

concentraţiile de poluanţi.


22

Simularea comportării clădirii în ansamblu, cu ajutorul unor programe complexe, cum sunt

TRNSYS, ESP–r, Energy Plus, etc. permite însă o evaluare realistă a performanţelor luând

în considerare intercondiţionările reciproce şi sunt recomandate pentru o decizie corectă

referitoare la strategia optimă de eficientizare.

Valorile indicatorilor de performanţă sunt trecute în matricea de performanţă extinsă care

constituie baza pentru selecţia ulterioară.

3.6 Selecţia strategiei optime.

Un pas important în procedura de selecţie îl constituie evaluarea tuturor datelor din

matricea de performanţă şi selectarea celei care răspunde în măsura cea mai mare

obiectivului propus cu respectarea restricţiilor. Sunt luate în considerare numai opţiunile

care satisfac valorile minimale ale indicatorilor de performanţă. Cele care nu îndeplinesc

această condiţie sunt excluse din matricea de performanţă. Preferinţa pentru o anumită

opţiune din cele rămase este determinată de măsura în care aceasta răspunde obiectivului.

În acest scop se adoptă o scală de evaluare care permite să se compare opţiuni cu

performanţe diferite, fiecare indicator de performanţă calculat comparându-se cu valoarea

normată, folosind următoarea scală:

0, 00 – nivel de performanţă inferior celui normat - nesatisfăcător;

0, 50– nivel de performanţă egal cu nivelul normat sau mai mare cu pînă la 50 %-

satisfăcător;

0, 75 - nivel de performanţă superior valorii normate cu 50 – 100% - bine;

1, 00 - nivel de performanţă superior valorii normate cu mai mult de 100% - foarte

bine.

Selectarea strategiei optime se face analizînd valorile efective ale indicatorilor de

performanţă corespunzătoare obiectivelor şi restricţiilor. Funcţie de complexitatea

problemei, pot fi utilizate diferite metode specifice programării matematice. O metodă

frecvent folosită în rezolvarea problemelor cu mai mulţi descriptori în condiţii de

certitudine este cea a funcţiei de utilitate propusă de Roozenburg şi Eekels (1991),

descrisă prin :

U(Si) = Σλi eij

în care :

U(Si) reprezintă utilitatea strategiei (variantei ) şi cu privire la criteriile c1,cn;

Si, strategia (varianta) i....n;

λj, factor de importanţă a criteriului cj;

ei,j, eficacitatea strategiei (variantei Si,raportată la criteriul cj, rezultată ca urmarea a

aplicării scalei de evaluare prezentată anterior.

Valorile factorilor de importanţă λ, trebuie să fie subunitare şi suma lor să fie egală cu unu.

Aici pot interveni anumite aspecte aparent subiective, care apar în mod explicit şi pot fi

negociate. De exemplu, în anumite situaţii, criteriul privind costul lucrărilor de investiţii

poate căpăta o pondere mai mare decât cel referitor la calitatea mediului interior şi astfel să

fie selectată o strategie în care indicatorul respectiv să răspundă la nivel satisfăcător, în

defavoarea alteia, care răspunde la nivelul “bine” dar este mai costisitoare.


23

Selecţia se face pe baza matricii de evaluare ai cărei termeni reprezintă valoarea funcţiei de

utilitate pentru fiecare opţiune în parte.

3.7 Studiu de caz pe o clădire de locuit cu P + 4 etaje

Metodologia expusă anterior a fost aplicată pentru analiza strategiei optime de reabilitare

termică a unui bloc de locuinţe cu structura în cadre şi pereţi din b.c.a. construit după 1987.

Obiectivul constă în reducerea consumului energetic pentru exploatare în condiţiile

realizării confortului termic, a calităţii aerului interior (rata minimă a ventilării) şi a unor

costuri de investiţie minime (tabelul 3.1).

Tabelul 3.1 - Criterii de performanţă

Exigente

(obiective, restricţii) Indicator de performanţă Simbol U.M.

1. Reducerea consumurilor

energetice pentru exploatare

Coeficient global al pierderilor de

căldură

G W/m K

Consum anual de căldură pe m2 E kWh/m

2 a

2. Confort termic Votul mediu previzibil PMV %

Procentaj mediu de insatisfacţie PPD %

Număr de apartamente în care se

realizează valorile normate de

confort

- Nr. ap

3. Ventilarea naturală Rata ventilării n h-1

4. Cost de investiţii P lei

Din tabelul 2 au fost selectate un număr de 4 măsuri aplicabile în cazul considerat prin a

căror combinare rezultă un număr de 12 strategii posibile.

In cadrul analizei de performanţă pentru toate combinaţiile posibile s-au efectuat:

- calculul coeficientului G conform C107/1-97;

- calculul coeficienţilor PMV, PPD pentru 3 apartamente caracteristice conform STAS

13149-93;

- calculul simplificat al ventilării pentru un apartament situat la ultimul nivel, conform

[4];

- calculul costurilor de investiţii.

Comparând valorile indicatorilor, a rezultat că numai un număr de 4 strategii satisfac

valorile normate ale indicatorilor de performanţă, cel puţin la nivelul satisfăcător (tabelul

3.2).


24

Tabelul 3.2 - Aprecierea performanţelor pe scala 0-1 pentru opţiunile selectate

Indicator de performanţă

Opţiune G Confort n P

S1 - Protecţia termică suplimentară a pereţilor, a

acoperişului şi a planşeului peste subsol şi vitrarea

loggiilor

0,5

0,5

1

0,5

S2 - Protecţia termică suplimentară a acoperişului şi a

planşeului peste subsol, vitrarea logiilor şi montarea

celei de a III-a foi de geam pe tâmplăria existentă

0,5

0,5

1

1

S3 - Protecţia termică suplimentară a acoperişului şi a

planşeului peste subsol, înlocuirea tâmplăriei din

lemn cu tâmplărie din PVC şi vitrarea logiilor

0,5

0,5

0,5

1

S4 - Protecţia termică suplimentară a pereţilor, a

acoperişului şi a planşeului peste subsol, vitrarea

logiilor şi înlocuirea tâmplăriei din lemn cu tâmplărie

din PVC

1

1

0,5

0,5

Pentru selectarea strategiei optime într-o primă variantă, au fost adoptate aceleaşi valori ale

factorilor de ponderare atât pentru obiectiv, cât şi pentru cele 3 restricţii. Au fost calculate

valorile funcţiei de utilitate pentru cele 4 combinaţii de măsuri (tabelul 4). Au rezultat 2

strategii (S2 şi S4) cu aceeaşi valoare a funcţiei de utilitate. Pentru a lua o decizie s-au

adoptat alte valori pentru factorii de ponderare, acordându-se o pondere mai mare costului

de investiţii. A rezultat ca optimă strategia S2 care permite atingerea obiectivului privind

reducerea consumurilor energetice şi satisfacerea restricţiilor referitoare la confort şi

calitatea aerului cu costuri de investiţie minime (tabelul 3.3).

Tabelul 3.3 - Utilizarea factorului de utilitate pentru selectarea soluţiei optime (var I şi II)

Indicator de

performanţă G Confort Rata ventil Cost

Factor de

utilitate

Factor de pon-

derare

Opţiune

Var I Var II Var I Var II Var I Var II Var I Var II Var I Var II

25% 20% 25% 20% 25% 20% 25% 40% 100% 100%

S1 12,5 10 12,5 10 25,0 20 12,5 20 62,6 60

S2 12,5 10 12,5 10 25,0 20 25,0 40 75,0 80

S3 12,5 10 12,5 10 12,5 10 25,0 40 62,5 70

S4 25,0 10 25,0 10 12,5 10 12,5 20 75,0 50

Concluzii

Reabilitarea termică a clădirilor existente are în vedere reducerea consumurilor energetice

pentru exploatare, dar şi asigurarea confortului şi a unui mediu interior sănătos, în

condiţiile unor cheltuieli de investiţie minime. Măsurile care permit atingerea acestor

obiective sunt multiple şi se referă atât la modificări în alcătuirea clădirii şi funcţionarea

instalaţiilor cât şi în comportamentul utilizatorilor.


25

Elemente de ingineria sistemelor şi teoria deciziilor pot constitui suportul ştiinţific pentru

elaborarea unei metodologii care să permită selectarea unei combinaţii de măsuri care să

răspundă dezideratelor menţionate.

4. Soluții constructive aplicabile în acțiunea de modernizare termo-energetică a

clădirilor

4.1. Context

Clădirile sunt organisme vii, consumă resurse, produc deșeuri și în timp trebuie tratate,

reabilitate şi modernizate pentru a corespunde exigenţelor utilizatorilor dintr-o anumită

etapă. Conceptul Dezvoltării Durabile impune asigurarea calității mediului interior cu un

consum redus de resurse energetice, ceea ce impune adoptarea unor măsuri de reducere a

consumului de energie pe toată durata de viată a unei clădiri.

Astăzi, datorită exigențelor mereu crescânde ale utilizatorilor, consumul de energie în

exploatarea clădirilor, în absența unor măsuri specifice, tinde să fie tot mai mare. Însă în

contextul actual, pe plan mondial se propune realizarea unor clădiri în care consumul de

energie să fie cât mai redus sau aproape egal cu zero, cerinţă în curs de implementare

obligatoriu începând cu 31 Decembrie 2018 pentru clădirile publice şi 31 decembrie 2020

pentru toate tipurile de clădiri. În acest fel, prin programul de măsuri ce vizează reducerea

consumurilor energetice, o naţiune poate să-şi reducă dependenţa de energie importată şi

să-şi întărească poziţia strategică la nivel international și de asemenea va obține o reducere

a emisiilor de gaze cu efect de seră, reducând nivelul de poluare dar și impactul asupra

modificărilor climatice. Criteriul de „eficienţă energetică” este înţeles de Uniunea

Europeană ca fiind o bună modalitate de stabilire a securităţii energetice pe termen lung.

Modernizare termică/energetică complexă, integrată, a unui ansamblu de clădiri

reprezintă un ansamblu de măsuri care conduc la îmbunătăţirea performanţei unui

ansamblu de clădiri – evaluată prin analiză multicriterială, ţinînd cont de resursele locale,

de condiţiile climatice, economice, sociale, etc. ale amplasamentului şi de toate cerinţele

esenţiale în domeniul clădirilor pe întreaga durată de viaţă a clădirii, în condiţiile unei

investiţii optime pe întreg ciclul de viaţă al clădirii, minime în raport cu performanţa

obţinută şi a unei durate de recuperare a investiţiei cât mai scurte.

Modernizarea fondului construit este o necesitate care trebuie privită nu doar ca o

intervenţie punctuală, de eficacitate relativă, ci ca o transformare de profunzime. Aceasta

pentru că atât pe plan național, dar și global locuirea este azi o problemă de maximă

complexitate. Calitatea vieții se schimbă, se redefinesc valorile, se modifică atitudinile, se

nuanţează conceptul de confort. Acum noi echipamente şi programe de informatizare

promit să transforme în realitate curentă ceea ce este astăzi doar experiment.

În cadrul programului Parteneriate în domeniile prioritare PNII-2008, finanțat de MECTS,

Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, Cercetării, Dezvoltării și

Inovării (UEFISCDI), proiectul „Sisteme de soluții integrate pentru reabilitarea

clădirilor/cartierelor de locuit” (Acronim: SIR) a avut ca temă centrală definirea sistemelor

integrate care să rezolve corect problemele reabilitării complexe, multicriteriale, integrate a

ansamblurilor de clădiri/locuințelor colective din România, respectând principiile

dezvoltării durabile.


26

Strategia propusă în cadrul proiectului este fundamentată pe patru mari direcții de acțiune,

care devin simultan principii de aplicare și modele de schimbare (Figura 4.1):

performanța clădirii (clădiri și infrastructura mai durabilă, mai bună, mai sigură,

mai sănătoasă);

calitatea vieții (confort, securitate, facilități comunitare mai bune);

responsabilitate față de mediu (o abordare responsabilă a consumurilor de energie,

apă, materiale, o abordare responsabilă față de emisii și de producerea de deșeuri,

față de transport etc.);

si prezervarea identității culturale (recognoscibilitate arhitecturală și urbană și

redarea identității).

Figura 4.1 Strategia de reabilitare complexa

Studiile privind consumul de energie în clădiri privesc urmatoarele măsuri adoptate printr-

o proiectare tehnică eficientă:

infiltrațiile de aer – reducerea infiltrațiilor de aer în paralel cu o buna izolare

termică și cu îmbunatățirea ventilării controlate;

izolarea termică – izolarea termică performantă conform calculelor a întregii

anvelope;

controlul solar pasiv – strategii de proiectare pasiv-solară eficiente energetic

(orientare cardinală, utilizarea ferestrelor și tipurilor de geamuri perfomante etc.);

luminarea naturală – strategii de îmbunătățire a luminarii naturale a clădirilor;

ventilarea naturala vs. IVAC – strategii de proiectare care ajuta la direcționarea

fluxului de aer prin utilizarea principiilor de ventilare naturală;

proiectarea peisageră – plantații, anvelopa verde (contribuie la o mai bună izolare și

la reducerea temperaturii pe suprafața anvelopei);

selectia materialelor de construcție și energia inglobată – în prezent energie

înglobată în materialele de construcție reprezintă 15% - 20% din energia consumată

într-o clădire în mai mult de 50 de ani de utilizare (în masura în care energia

consumată pe timpul utilizării clădirii poate fi redusă prin strategii de proiectare și

utilizarea de tehnologii, tot astfel energia inglobată devine din ce în ce mai

importantă în reducerea amprentei de carbon a clădirii, “building carbon

footprint”).


27

4.2 Principii de proiectare “low energy house”

În ultimii ani, obiective precum eficienţă energetică, utilizarea energiilor regenerabile,

crearea unor clădiri “low energy” sunt priorităţi pentru proiectanţi, constructori, instalatori.

Pentru atingerea acestor ţeluri există oportunităţi atât pentru clădirile noi, cât şi în cazul

celor ce sunt supuse unor procese de consolidare şi reabilitare.

Principiile de proiectare şi de adoptare a soluţiilor de reabilitare în spiritul conceptului

“low energy”, care integrează soluţii de arhitectură ecologică, durabilă cu facilităţile oferite

de progresul tehnologic, sunt sistematizate în Low Energy Building Design Guidelines,

raport editat la comanda Departamentului de Stat pentru Energie a S.U.A. În cele ce

urmează este prezentat sintetic conţinutul acestui raport.

Proiectarea clădirilor “low energy” nu este doar rezultatul aplicării unor tehnologii, ci este

un proces de abordare a clădirii în întregul ei, care vizează atât faza de execuţie, cât şi cea

de funcţionare a acesteia. Aplicarea acestor principii nu înseamnă neapărat costuri de

construcţie crescute, dar cu siguranţă rezultatul constă în reducerea costurilor de exploatare

cu aproximativ 30%, comparativ cu clădirile convenţionale. Investind în modul de

concepere a clădirii în ansamblul ei, în elementele anvelopei costurile pentru încălzire,

ventilare şi condiţionare a aerului se vor reduce.

Este important de subliniat că reducerea consumului de energie nu trebuie să afecteze

confortul utilizatorilor. Mai mult de atât, plecând de la gradul de ocupare şi tipul de

activitate a ocupanţilor, proiectarea acestor clădiri nu are ca rezultat numai reducerea

costurilor, ci şi îmbunătăţirea gradului de confort şi performanţele în munca depusă de

aceştia.

Procesul de proiectare este bazat pe estimarea exigenţelor celor ce utilizează aceste spaţii.

Importante sunt şi amplasarea în teren şi alegerea elementelor anvelopei, astfel încât să

permită controlul, colectarea şi înmagazinarea energiei solare. Prin încorporarea unor

sisteme fotovoltaice, unele elemente de anvelopă convenţionale pot fi înlocuite cu

tehnologii ce produc energie. De exemplu, prin încorporarea unor celule fotovoltaice în

planul acoperişului, acesta nu este numai un element de închidere, ci şi o sursă de energie.

Prin realizarea clădirilor “low energy” se reduce consumul de combustibili, în majoritatea

cazurilor fosili, care sunt în cantităţi limitate, dar şi impactul asupra mediului al acestui

process de generare a energiei.

Avantajele clădirilor “low energy”

Elementul de bază în proiectarea clădirilor “low energy” este alegerea formei şi

elementelor de închidere astfel încât consumul de energie să fie cât mai mic, în timp ce

confortul utilizatorilor să fie cât mai mare.

Proiectarea clădirilor “low energy” reprezintă o strategie de reducere a dependenţei

energetice şi prezervarea surselor naturale, dar şi una de încorporare a surselor de energie

neconvenţională.

Principalele metode de reducere a consumului de energie în clădiri sunt:

amplasarea şi configurarea clădirii;


28

reducerea necesarului de energie pentru condiţionare prin eliminarea aportului

solar nedorit;

reducerea necesarului de energie pentru încălzire prin utilizarea aportului

solar;

utilizarea iluminatului natural ca substitut pentru iluminatul electric;

utilizarea pe cât posibil a ventilării naturale;

utilizarea cât mai eficientă a echipamentelor de încălzire şi condiţionare

pentru reducerea costurilor;

utilizarea sistemelor de control computerizat a clădirii.

Prin proiectarea clădirilor “low energy” se realizează de asemenea şi o creştere a

performanţelor şi a productivităţii la locul de muncă, care sunt mai dificil de cuantificat. În

general se îmbunătăţeşte mediul de muncă, starea de sănătate, se reduce absenteismul, şi se

încurajează comunicarea şi reducerea tensiunilor.

Alegerea strategiilor şi mecanismelor de reducere a consumului de energie în clădiri

depinde de:

- condiţiile climatice;

- aporturile interne şi tipul de activităţi desfăşurate, tip de iluminat şi echipamante

electrice;

- mărimea clădirii;

- exigenţele privind iluminatul spaţiilor;

- timp de ocupare a spaţiilor;

- costul electricităţii şi a altor surse de energie.

4.3 Soluţii pentru clădiri rezidenţiale

În zone climatice reci, clădirile rezidenţiale beneficiază în mod semnificativ în urma

aplicării unor măsuri precum: ferestre cu emisivitate redusă (low-e), nivel ridicat de izolare

termică al elementelor anvelopei, utilizarea metodelor pasive de utilizare a energiei solare.

În zonele calde, cel mai important este controlul aportului solar, astfel incât necesarul de

energie pentru ventilarea clădirilor să fie cât mai mic.

Metode pasive de utilizare a aportului solar

Prevederea unor spaţii vitrate pe faţadele sudice a clădirilor permite colectarea energiei

solare, care este parţial înmagazinată în pereţi, planşee şi apoi este eliberată. Această

strategie este aplicabilă în zone reci şi bine însorite. Spaţiile care se pretează pentru

utilizarea acestor sisteme sunt: coridoare, sufragerii, dormitoare, spaţii de recreere.

Ventilare indusă (efect de coş)

Această metodă reduce temperatura din spaţiile interioare şi energia consumată pentru

condiţionarea aerului.


29

Aerului încălzit este ridicat în interiorul clădirilor cu înălţime medie sau mare (deseori sub

un acoperiş vitrat într-un atrium), inducând o ventilare a spaţiilor aflate la cote inferioare.

Spaţiile care nu sunt afectate de această mişcare verticală a aerului vor fi ventilate natural

prin sistemul general al clădirii, fără însă a utiliza sisteme de condiţionare a aerului.

Funcţionarea acestui sistem rezultă din dispunerea unor deschideri pe primetrul clădirii

(ferestre operabile), dar şi prin evitarea compartimentărilor care ar împiedica mişcarea

aerului. Sistemul este adecvat unui climat cu umiditate redusă şi clădirilor cu atrium care

joacă rolul unui coș de fum pentru eliminarea aerului.

Sisteme naturale de umbrire

Metoda constă în utilizarea unor arbori sau alte elemente naturale de umbrire a cladirilor,

reducând astfel necesarul de energie pentru condiţionare a aerului. Amplasarea acestor

elemente de umbrire se face în dreptul faţadelor vestice şi sudice. Analiza acestor efecte se

face atât în faza de vegetaţie, cât şi în perioada rece a anului, când aceşti arbori ar putea

împiedica utilizarea aportului solar.

Spaţii protejate de pământ

Clădirile parţial îngropate pot modera temperatura în spaţiile interioare, economisind

energie, dar şi totuşi păstrând vederea deasupra clădirii. Reducerea consumului de energie

pentru încălzire şi răcire se bazează pe protecţia clădirii fată de fluctuaţiile de temperatură

a aerului exterior. Locaţiile ideale sunt terenurile în pantă şi condiţii de climă rece.

Acoperişul acestor clădiri poate fi îngropat în pământ sau poate fi combinat cu ferestre

orizontale localizate deasupra pereţilor îngropaţi în pământ.

Încălzirea apei cu sisteme de valorificare a energiei solare

Metoda constă în utilizarea unor colectoare solare pentru preîncălzirea apei de consum

casnic. Pentru a fi considerat eficient, sistemul trebuie să acopere cel putin 50% din

necesarul de energie pentru încălzirea apei calde de consum. Colectoarele solare trebuie

orientate spre sud, la un unghi faţă de orizontală.

Selecţia vitrajelor pentru faţade

Produsele de vitrare disponibile astăzi au un domeniu larg de calităţi care permit

proiectanţilor să selecteze aportul solar, lumina vizibilă sau căldura ce poate trece prin

aceste suprafeţe. Căldura solară este masurată prin coeficientul de umbrire şi factorul de

aport solar. Pierderea de căldură se exprimă prin factorul U sau inversul rezistenţei termice

R.

Vitrajul simplu are R-1 [m2K/W], cel dublu are R-2. Ferestrele cu vitraj low-e au R-

2,85…10.

Dispozitive de umbrire

Dispozitive plasate în interiorul sau exteriorul vitrajelor pot controla aportul solar direct

sau indirect. Aceste sisteme pot fi folosite ca sisteme efective de control a aportului solar,

sunt acceptabile din punct de vedere estetic şi nu sunt costisitoare.


30

Metoda este aplicabilă pentru faţadele sudice. Sunt utilizate dispozitive de umbrire

reflectante, draperii interioare, vitraje speciale, parasolare. Dispozitive cu părţi mobile sunt

preferabile, dar plasate în exterior, sunt supuse coroziunii.

Geometria ferestrelor

Forma, mărimea şi amplasarea ferestrelor sunt importante în proiectarea clădirilor “low

energy”, întrucât acestea trebuie să conducă la reducerea unui aport solar nedorit şi la

creşterea iluminării naturale. Proiectarea suprafeţelor vitrate trebuie să ţină seama şi de

tipul de activitate desfăşurat în spaţiile aferente, şi mai puţin de aspectele estetice.

Izolarea elementelor de anvelopă

O clădire bine izolată consumă o cantitate de energie redusă, umiditatea este controlată,

confortul este sporit, şi poate fi valorificat potenţialul de valorificare a aportului solar.

Nivelul de izolare termică se determină în conformitate cu standardele în vigoare, pentru

fiecare element de anvelopă în parte. Detaliile constructive trebuie să prevadă eliminarea

punţilor termice.

Controlul etanşeităţii anvelopei

Sistemele de control al nivelului de etanşare a anvelopei conduc la reducerea consumului

de energie în special în zonele cu climat rece. Utilizarea unor componente impermeabile ce

crează o membrană etanşă în jurul clădirii trebuie să ţină seama de necesitatea ca aceasta să

fie permeabilă la vapori, pentru a evita riscul apariţiei fenomenului de condens.

Învelitori neabsorbante

Acoperişurile acoperite cu membrane reflectante sau în culori deschise pot constitui soluţii

viabile de valorificare pasivă a energiei solare, datorita tendinţei mai scăzute de a absorbi

căldura.

Metoda este aplicabilă în zone cu climat cald, rezultatul constând în reducerea necesarului

de energie pentru condiţionarea aerului.

Utilizarea lucarnelor

Metoda este adecvată clădirilor de locuit de mică înălţime, la care controlul aportului solar

nu este de importanţă majoră.

4.4 Materiale utilizate în reabilitare

4.4.1 Materiale izolante

In ultimii 35 de ani principalul instrument de îmbunătăţire a comportării termo-energetice a

clădirilor a fost oferit de materialele termoizolante. Utilizarea pe scară din ce în ce mai

largă a acestor materiale a condus la diversificarea şi creşterea performanţelor atât în ce

priveşte capacitatea de izolare termică cât şi în alte domenii conexe cum ar fi protecţia

acustică sau hidrofugă.

Materialele izolatoare pot fi clasificate funcţie de structura fizică şi compoziţia chimică

(Figura 4.2).


31

Piaţa europeană a materialelor izolante este dominată de materialele anorganice fibroase în

proporţie de 60% şi spume organice în proporţie de 27 %. Alte materiale intervin cu o

pondere de 13%. (Papadopulos, 2006). Proprietăţile materialelor pot fi grupate în 3 mari

grupe:

Proprietăţile fizice tradiţionale care descriu comportarea materialelor în termeni de

densitate, rezistenţă mecanică, capacitatea de izolare termică, absorbţia sonoră, rezistenţa

la umiditate şi la foc (Tabel 4.1).

Figura 4.2 Clasificarea materialelor termoizolante

Tabelul 4.1 Caracteristici fizice ale materialelor de izolaţie termică

Material Vată de

sticlă

Vată

bazaltică

Polistiren

extrudat

Polistiren

expandat

Spumă

poliureta-

nică

Car

acte

rist

ici

fizi

ce m

edii

Densitate

[kg/m3]

min 18 30 20 15 20

max 100 180 80 50 80

Conductivitate

termică

[W/mK]

min 0.032 0.032 0.032 0.030 0.025

max 0.045 0.045 0.040 0.045 0.032


32

Domeniu de

temperatură

[°C]

min -100 -100 -60 -80 -50

max 500 750 75 80 120

Factor de

rezistenţă la

difuzia

vaporilor

min <1 <1 80 25 50

max 1 1 200 200 >100

Rata de

asimilare a

umidităţii (la

23°C/80%RH)

min <0.1 <0.1 <1* 5* 5*

max 1 1.5

Rezistenţa la

foc

min A1 A1 E E E

max A2 A2 F F F

Rezistenţa la

întindere

[N/mm2]

min 0.005*

0.30 0.15

max 0.35 0.52

Rezistenţa

ultimă la

întindere

min 0.00500 0.00012 0.09000

max 0.01500 0.00750 0.22000

Grad de

absorbţie

acustică (la 125

Hz)

min 0.10 0.05

max 0.79 0.19

Grad de

absorbţie

acustică (la

1000 Hz)

min 071 0.92

max 0.97 0.99

*valori medii

Proprietăţile ce caracterizează impactul materialelor izolante asupra mediului

(tabel 4.2). Aceste proprietăţi variază pentru fiecare tip de material funcţie de locul de

producţie, resursele de energie primară folosite şi legislaţia naţională privind mediul.

Tabelul 4.2 Caracteristici ale materialelor izolatoare termic privind protecţia mediului

înconjurător

Material Vată de

sticlă

Vată

bazaltică

Polistiren

extrudat

Polistiren

expandat

Spumă

poliuretan

Biopersistenţă Exceptat Nu e cazul

Toxicitate în caz de

incendiu Nu e cazul Depinde de aditivi - da Da

Limite maxime la

expunere 3-10mg/m

3 Nu sunt stabilite

Utilizare CFCs,

HCFCs, CO2

Nu Unii producători încă utilizează

HCFCs, alţii CO2

Depozitare deşeuri

Nu există limitări

specifice pentru arderea

lor

Biopersistenţa este îndelungată, deci nu trebuie

tratat ca un deşeu obişnuit

Reutilizare,

reciclare

Practic nu sunt

reutilizabile

Reciclabile

Reutilizabile.

Reciclabile atât pentru utilizarea

în domeniul construcţiilor cât şi

pentru ambalaje.

Nu este nici

reutilizabil,

nici reciclabil


33

Utilizare de materii

prime

Nu sunt folosite

hidrocarburi sau alte

resurse rare

Sunt utilizate hidrocarburi

Aditivi pentru

protecţia la

impactul biologic

Nu Nu Da

Energie primară

înglobată

[kWh/m3]

min 90 110 85 151 15.8

max 430 660 114 269 36.1

Proprietăţi ce reflectă impactul asupra sănătăţii publice pe durata procesului de

producţie sau utilizare. Aceste proprietăţi se referă la emisii de praf sau fibre,

biopersistenţă, toxicitate în caz de incendiu etc.

4.4.2 Materiale inteligente

Termenul de “material inteligent” este utilizat frecvent, dar nu există o definiţie care să

explice exact înţelesul general al cuvântului.

NASA defineşte materialul inteligent acela care “îşi aminteşte” configuraţiile şi poate să se

conformeze lor atunci când primeşte un anume stimul.

Encyclopedia of Chemical Technology precizează că materialele inteligente sunt cele care

percep evenimentele din mediu, procesează această informaţie şi apoi funcţionează în acel

mediu.

Materialele inteligente pot fi clasificate în două categorii:

a. Materiale care suferă schimbări ale unei sau mai multor proprietăţi – chimice,

mecanice, electrice, magnetice sau termice – ca răspuns direct la schimbarea

caracteristicilor de mediu. Schimbările sunt directe şi reversibile. Acest tip de materiale

include:

Termocromice – energia termică incidentă modifică structura moleculară. Noua

structură moleculară are o capacitate de reflectare diferită faţa de cea originală, şi

ca rezultat, culoarea materialului (radiaţia reflectată în domeniul vizibil al

spectrului electromagnetic) se modifică.

Magnetoreologice – aplicarea unui câmp magnetic determină o modificare a

orientării micro-structurale, rezultând o schimbare a vâscozităţii fluidului.

Termotropice – energia termică modifică micro-structura materialului prin o

schimbare de fază. în diferite faze, materialele au diferite proprietăţi:

conductivitate, transmisivitate, volumetrie sau solubilitate.

Cu memoria formei – energia termică (care poate fi produsă de un curent electric)

modifică microstructura printr-o schimbare de fază cristalină. Această modificare

permite forme multiple în relaţie cu stimulii de mediu.

b. Materiale care transformă energia dintr-o formă în altă formă, în mod direct şi

reversibil. în acest fel, un material electro-restrictiv transformă energia electrică în energie

elastică (mecanică), care la rândul ei duce la modificări ale formei fizice. Modificările sunt


34

directe şi reversibile. Exemplele includ:

Fotovoltaic – energia radiantă din spectrul vizibil produce un curent electric

(termenul de voltaic se referă la materialele care sunt capabile sa furnizeze un

potenţial care să genereze un curent).

Termoelectric – un curent electric creează o diferenţă de potenţial la părţile opuse

ale materialului. Această diferenţă de temperatură produce o pompă de căldură,

permiţând ca energia termică să fie transferată de la o joncţiune la alta.

Piezoelectric – o deformaţie mecanică sau un câmp electric exterior polarizează

substanţe cristaline.

Fotoluminiscent – o cantitate de energie radiantă din spectrul ultraviolet (sau

energie electrică pentru electroluminiscent sau reacţie chimică pentru

chemoluminiscent) este convertită în energie radiantă din spectrul vizibil.

Electrostrictiv – aplicarea unui curent (sau a unui câmp magnetic pentru

magnetostrictiv) modifică distanţa dintre atomi prin polarizare. Modificarea

acestei distanţe schimbă energia moleculei, care produce o deformaţie mecanică.

Aceasta determină modificarea formei materialului.

Materialele inteligente se disting de celelalte prin:

Capacitatea de a-şi modifica proprietăţile – materialele suferă schimbări ale

proprietăţilor – chimice, termice, mecanice, magnetice, optice sau electrice, ca

răspuns la schimbările condiţiilor de mediu.

Capacitatea de a-şi modifica forma de energie – materialele transformă o formă de

energie incidentă într-o altă formă.

Mărime/aşezare – mărimea redusă şi capacitatea de a schimba forma de energie fac

ca aceste materiale să lucreze ca şi senzori, dar care mai mult interferă cu mediul

decât îl măsoară.

Reversibilitate – materialele au proprietăţi bidirecţionale. Spre exemplu unele

materiale piezoelectrice pot produce curent atunci când suferă o deformaţie sau se

pot deforma atunci când sunt supuse unui curent electric.

Una din clasele importante este cea a “materialelor care îşi modifică culoarea”. Ele îşi

modifică calităţile optice (absorbţia, reflexia, dispersia) sub influenţa diferiţilor stimuli

externi (lumină, căldură sau mediu chimic). Sunt incluse următoarele categorii:

- fotocromice - materiale care îşi modifică culoarea atunci când sunt expuse la

lumină;

- termocromice - materiale care îşi modifică culoarea la schimbări de temperatură;

- mecanocromice - materiale care îşi modifică culoarea datorită unor deformaţii

impuse;

- chemocromice - materiale care îşi modifică culoarea atunci când sunt expuse unui

anumit mediu chimic;


35

- electrocromice - materiale care îşi modifică culoarea atunci când sunt supuse unui

voltaj.

Materialele inteligente sunt tot mai mult integrate în domeniul construcţiilor: de la

elemente precum ferestre sau sisteme de faţadă, la sisteme de monitorizare şi control, de la

sisteme de iluminare, la metode de reducerea consumului de energie în clădiri (tabel 4.3).

Tabel 4.3. Materiale inteligente adecvate exigenţelor sistemului clădire

Exigenţe ale sistemului

clădire

Caracteristici ale materialului

sau sistemului Materiale inteligente aplicabile

Controlul transmisiei

radiaţiei solare prin

anvelopa clădirii

Absorbtivitatea / transmisia

spectrală a materialelor

anvelopei

Panouri cu particule suspendate

Panouri cu cristale lichide

Fotocromice

Electrocromice

Poziţia relativă a materialului din

elementul de anvelopă

Sisteme de jaluzele sau obloane cu

senzori de radiaţie (lumină) –

fotovoltaice, fotoelectrice

Controlul transferului

de căldură prin

elementele anvelopei

Conductivitatea termică a

materialelor din elementele

anvelopei

Termotropice, materiale cu

schimbare de fază

Controlul generării

căldurii

Capacitatea calorică a

materialelor

Materiale cu schimbare de fază

Amplasarea surselor de căldură Termoelectrice

Conversia energiei (lumen/watt) Fotoluminiscente

Electroluminiscente

Diode cu emisie de lumină

Furnizarea de energie Conversia energiei ambientale în

energie electrică

Fotovoltaice, sisteme micro şi mezo

energetice

Optimizarea sistemelor

de iluminat

Perceperea luminii zilei,

măsurarea iluminatului,

perceperea gradului de ocupare

Fotovoltaice, fotoelectrice

Mărimea, amplasarea şi culoarea

sursei

Diode ce emit lumină,

electroluminiscente

Optimizarea sistemelor

de condiţionare

Perceperea temperaturii,

umidităţii, gradului de ocupare,

detecţia CO2 şi alţi produşi

chimici

Termoelectrice, biosenzori, senzori

chimici

Amplasarea surselor Termoelectrice, materiale cu

schimbare de stare, conducte de

căldură

Controlul sistemelor

structurale

Monitorizarea şi controlul

eforturilor şi deformaţiilor

Monitorizarea fisurilor

Monitorizarea şi controlul

vibraţiilor

Fibre optice, piezoelectrice,

electroreologice, magnetoreologice


36

Un domeniu de utilizare a materialelor inteligente îl constituie ferestrele (tabel 4.4).

Tabel 4.4. Comparaţie între diferite tipuri de ferestre inteligente

Tip de fereastră Răspuns spectral

(incolor la color)

Rezultat interior

vizual

Rezultat interior

termic

Necesar de

energie

Fotocromică Transmisie bună

la niveluri înalte

de UV

Reducerea în in-

tensitate dar totuşi

transparentă

Reducere în

transmisia

radiaţiei

Radiaţie UV

Termocromică Transmisie bună

la niveluri înalte

de IR

Reducerea în in-

tensitate dar totuşi

transparentă

Reducere în

transmisia

radiaţiei

Energie termică

(temperatură de

suprafaţă ridicată)

Termo-optică Transmisie spre

difuză la

temperaturi înalte

şi joase

Reducerea în in-

tensitate dar vizi-

bilitatea devine

difuză

Reducere în

transmisia, emisia

radiaţiei şi a

conducti-vităţii

Energie termică

(temperatură de

suprafaţă ridicată

şi coborâtă)

Electro-cromică Transmisie bună

spre zona de

lungimi mici de

undă

Reducerea în

intensitate

Reducerea

proporţională a

radiaţiei transmise

Energie electrică

Cristale lichide Transmisie bună

spre difuză

Reducere minimă

în intensitate,

reducerea în

vizibilitate, devine

difuză

Impact minim în

transmisia

radiaţiei

Energie electrică

Particule

suspendate

Transmisie bună

spre difuză

Reducere în in-

tensitate, reduce-

rea în vizibilitate,

devine difuză

Impact minim în

transmisia

radiaţiei

Energie electrică

4.5 Soluţii de intervenţie asupra anvelopei clădirii

Soluţiile de intervenţie analizate în cadrul proiectului

Creşterea gradului de protecţie termică a elementelor componente ale anvelopei

prin suplimentarea izolaţiei termice

Integrarea unor sisteme de valorificarea surselor de energie regenerabilă

Integrarea unor sisteme care contribuie la protejarea mediului şi a biodiversităţii

Optimizarea ventilării naturale

Sisteme complexe (faţade Double Peau, mansardări, extinderi)

Utilizarea unor materiale şi sisteme inteligente

O prezentare sintetică a acestor soluţii se găseşte în tabelul 4.5, care poate servi ca un punct

de plecare pentru editarea unui catalog de soluţii, pentru fiecare soluţie din tabel, urmând

să se întocmească o fişă.

În afara tabelului se cuvin unele precizări referitor la Fereastra care funcţionează prin

efect Peltier, aducând un aport semnificativ la reducerea consumului de energie pentru

încălzire /răcire. Soluţia tehnică ce constituie obiectul unei propuneri de invenţie se referă


37

la răcirea sau încălzirea aerului dintre geamurile ferestrelor, respectiv a aerului dintre

pereţii exteriori ai clădirii şi o faţadă cortină.

Pentru îmbunătăţirea confortului termic în clădiri se poate realiza o bariera termică care

să reducă transmisia căldurii, între exteriorul şi interiorul clădirii prin răcirea, respectiv,

încălzirea aerului dintre geamurile ferestrei sau dintre pereţii exteriori ai clădirii şi o faţadă

cortină.

Acesta barieră termică se obţine prin confecţionarea unei tâmplării de fereastră sau a

componentelor faţadei cortină cu module termoelectrice bazate pe efectul Peltier.

Tâmplăria de fereastra şi faţadă cortină realizate cu module termoelectrice, bazate pe

efectul Peltier, prezintă următoarele avantaje:

- volumul utilizat pentru producerea scăderii sau creşterii temperaturii aerului este mic,

- sunt uşoare şi silenţioase ;

- nu au părţi în mişcare ;

- pot funcţiona în medii diverse, de la vid până la medii agresive ;

- nu influenţează negativ estetica clădirii şi nici încadrarea în ambient a acesteia.

Modulul termoelectric cu efect Peltier este un dispozitiv ce poate funcţiona ca o pompă de

căldură. Efectul Peltier, utilizat în cadrul acestei soluţii tehnice, constă în modificarea în

sensuri contrare a temperaturilor joncţiunilor a două metale diferite când ansamblul este

străbătut de curent electric.

Efectul Peltier este pronunţat (o diferenţă de temperatură mai mare) dacă curentul străbate

joncţiuni p-n ale unor semiconductoare sau joncţiuni metal-semiconductor.

Conductoarele de conexiune 1 se încălzesc şi formează sursa caldă a pompei de căldură, iar

conductoarele 2 se răcesc şi formează sursa rece a pompei de căldură, pentru sensul figurat

al curentului I.

Tâmplăria de fereastră are două componente :

- modulul termoelectric cu efect Peltier,

- rama suport, R.

Prin orificiile special prevăzute este evacuat aerul încălzit ca urmare a funcţionării pompei

de căldură şi, respectiv, este introdus aerul relativ mai rece din mediul exterior. în perioada

sezonului rece clapetele de admisie sunt închise.

Modulul termoelectric cu efect Peltier are o formă geometrică adecvată montării

geamurilor şi a ramei suport. Mărimea suprafeţei modulului termoelectric, situată între

geamurile, este în concordanţă cu mărimea fluxului termic preconizat. Modulul

termoelectric tâmplărie de fereastră este alimentat de la o sursă de curent continuu.

Garniturile asigura fixarea la poziţie a geamurilor.

In sezonul cald, modul termoelectric al tâmplăriei de fereastră, potrivit invenţiei, alimentat

cu polaritatea adecvată de la o sursă de energie electrică de curent continuu, funcţionează

ca pompă de căldură. în acest mod se răceşte aerul dintre geamurile ferestrei prin

extragerea căldurii prin suprafaţa rece.

Prin această răcire se realizează o bariera termică ce reduce fluxul de căldură de la exterior

către interiorul clădirii. în plus se realizează o reducere a transferului de căldură prin


38

radiaţie între suprafaţa interioară a ferestrei şi mediul interior prin scăderea temperaturii

superficiale a geamului interior.

In sezonul rece se inversează polaritatea sursei electrice în raport cu cea din sezonul cald.

Astfel suprafaţa caldă 1 devine suprafaţă rece şi suprafaţa rece 2 devine suprafaţă caldă. În

acest mod se încălzeşte aerul dintre geamurile ferestrei prin introducerea căldurii

prin suprafaţa devenită caldă.

Se realizează din nou, o barieră termică ce reduce pierderea de energie termică către

mediul exterior.

De asemenea, se reduce senzaţia de «perete rece» prin creşterea temperaturii superficiale a

geamului interior.

Sursa de energie electrică pentru tâmplăria de fereastră şi pentru panoul faţadă cortina

poate fi : reţeaua electrică a clădirii prin intermediul unui redresor, a unei baterii de

acumulatoare sau a unor panouri fotovoltaice, ultima soluţie fiind deosebit de interesantă

în condiţiile şi tendinţele ştiinţifice şi tehnologice actuale.

Tabel. 4.5 Soluţii tehnice de intervenţie asupra anvelopei

Obiective:

Reducerea consumurilor energetice pentru exploatarea clădirilor

Asigurarea calităţii mediului interior

Efecte favorabile asupra mediului şi biodiversităţii

Str

ate

gii d

e

rea

liza

re a

ob

iecti

ve

lor

So

luţi

e

- D

esc

rie

re -

Sc

hiţ

ă d

e p

rin

cip

iu

Ex

em

ple

- O

bse

rva

ţii

-

1

2

3

4

1. C

reşte

rea

gra

du

lui de

pro

tecţie

term

ică a

anvelo

pe

i

1.1

. S

up

limenta

rea

izola

ţie

i te

rmic

e a

pere

ţilo

r prin

exte

rior

1.1

.1. În

sis

tem

com

pact E

TIC

S

Am

pla

sare

a

str

atu

rilo

r te

rmoiz

ola

nte

suplim

enta

re

pe

supra

faţa

exte

rio

ară

a p

ere

ţilo

r exis

tenţi,

pre

zin

tă u

rmăto

are

le

ava

nta

je:

realiz

ea

ză î

n c

ondiţii

optim

e c

ore

cta

rea m

ajo

rită

ţii

pu

nţilo

r te

rmic

e;

conduce la

o a

lcătu

ire f

avora

bilă

sub aspectu

l d

ifu

zie

i la

vap

ori

i de

ap

ă ş

i a

l sta

bili

tăţii te

rmic

e;

pro

teje

ază e

lem

ente

le d

e c

onstr

ucţie

str

uctu

rale

pre

cu

m ş

i str

uctu

ra în a

nsam

blu

, de

efe

cte

le v

ariaţie

i d

e tem

pera

tură

;

nu m

odific

ă d

imensiu

nile

ari

ilor

utile

şi lo

cu

ibile

;

perm

ite

realiz

are

a,

prin

aceia

şi

op

era

ţie,

a

ren

ovări

i fa

ţadelo

r;

nu n

ecesită m

odific

are

a p

oziţie

i corp

uri

lor

de î

ncălz

ire

şi

a

conducte

lor

insta

laţiei de î

ncălz

ire;

perm

ite

locuire

a

ap

art

am

ente

lor

în

tim

pul

exe

cută

rii

lucră

rilo

r de

reab

ilita

re ş

i m

odern

izare

.

1.1

.2. C

u p

ara

ment op

ac ş

i str

at de a

er

ven

tila

t

Univ

ers

itate

a P

etr

e A

ndre

i, I

aşi

39

1.2

. S

up

limenta

rea

izola

ţie

i te

rmic

e a

pere

ţilo

r prin

inte

rior

1.2

.1.

Izola

re term

ică p

rin inte

rior

(sis

tem

com

pact)

Izo

lare

a term

ică la inte

rior

pre

zin

tă u

rmăto

are

le a

vanta

je:

necesită

cheltuie

li m

ai re

du

se, deci o v

alo

are

mai m

ică

a in

vestiţiei, c

eea c

e c

ond

uce, în

une

le c

azuri

, la

o d

ura

tă d

e

recupera

re m

ai m

ică;

necesită

o e

xecu

ţie

mai puţin p

rete

nţio

asă;

nu a

fecte

ază a

spectu

l arh

itectu

ral exis

ten

t a

l clă

dirilo

r,

consid

ere

nt

import

ant la

clă

dirile

cu v

alo

are

isto

rică s

au

arh

itectu

rală

;

perm

ite r

eabili

tare

a term

ote

hnic

ă,

indep

en

dentă

, a

pere

ţilo

r exte

riori

afe

renţi u

nui num

ăr

limită d

e a

part

am

ente

din

ca

dru

l clă

dirilo

r.

La e

xecuta

rea t

erm

oiz

ola

ţiei sup

limenta

re p

rin inte

rior,

pen

tru

o m

ai bună t

rata

re a

punţilo

r te

rmic

e ş

i pentr

u e

vitare

a m

igră

rii

um

eze

lii p

e s

upra

feţe

le a

dia

cente

(în

ca

zul în

care

ap

ar

fenom

ene p

asagere

de c

on

dens în

str

uctu

ră)

izo

laţia t

erm

ică

se p

relu

ng

eşte

pe s

upra

feţe

le a

dia

cente

(ta

va

ne ş

i pe

reţi

inte

riori)

cu c

ca 3

0 c

m. G

rosim

ea term

oiz

ola

ţiei pe z

on

a d

e

pre

lung

ire p

oate

fi co

nsta

ntă

sau v

ari

ab

ilă.

Pre

zenţa

un

ui str

at de

aer

care

vin

e in c

onta

ct cu inte

rioru

l la

part

ea s

uperi

oară

şi in

ferio

ară

po

ate

fi b

en

efic d

in p

un

ct de

ved

ere

al e

vitări

i risculu

i de

conde

ns în s

tructu

ră.

1.2

.2. C

u s

trat

de a

er

ven

tila

t

40

1.3

. T

era

se

com

pacte

cu

izola

ţie

term

ică

suplim

enta

ră

1.3

.1. În

dep

ărt

are

a t

utu

ror

str

atu

rilo

r

până

la

beto

nu

l d

e p

antă

Term

oiz

ola

ţia t

rebu

ie r

ealiz

ată

din

mate

ria

le r

igid

e,

imperm

eabile

la a

pă

(po

listire

n e

xtr

ud

at)

Pro

tecţia h

idro

izola

ţiei (p

ietr

iş s

au p

iatr

ă s

part

ă)

trebuie

să îm

pie

dic

e p

lutire

a (

în c

azul un

or

pre

cip

itaţii

abun

den

te)

şi antr

enare

a p

lăcilo

r te

rmoiz

ola

nte

la v

ântu

ri

pute

rnic

e

1.3

.2. T

era

să r

anvers

ată

sa

u tera

să

DU

O; re

aliz

ată

pri

n m

enţin

ere

a tu

turo

r

str

atu

rilo

r

Elim

ină în t

ota

litate

ris

cul d

e c

ond

ens în s

tructu

ră ş

i

măre

şte

dura

ta d

e v

iaţă

a h

idro

izo

laţie

41

1.4

. T

ransfo

rmare

a

acoperişu

lui te

rasă

în a

cop

eriş c

u p

od

prin î

nde

părt

are

a

str

atu

lui d

e

pro

tecţie a

izola

ţiei

exis

tente

şi

aplic

are

a u

ne

i

izola

ţii

suplim

enta

re

Str

atu

l d

e izo

laţie s

uplim

enta

ră la

niv

elu

l te

rasei exis

tente

poate

fi dis

pus p

este

hid

roiz

ola

ţia e

xis

tentă

, d

upă

înde

părt

are

a s

tratu

lui de

pro

tecţie, d

acă p

lanşe

ul poa

te

suport

a î

ncărc

are

a s

up

limenta

ră.

În c

az c

ontr

ar,

str

atu

l de

izola

ţie

suplim

enta

ră s

e v

a d

ispu

ne p

e p

lanşeu,

dup

ă

înde

părt

are

a tutu

ror

celo

rla

lte s

tratu

ri.

1.5

. F

ere

str

e

1.5

.1. În

locu

irea f

ere

str

elo

r exis

tente

din

lem

n c

u f

ere

str

e d

in P

VC

şi geam

term

opan

1.5

.2. În

locu

irea f

ere

str

elo

r exis

tente

din

lem

n c

u tâm

pla

rie d

in lem

n s

tratificat

42

2. V

alo

rificare

a

surs

elo

r de

energ

ie

regen

era

bilă

2.1

. P

ere

ţi

2.1

.1. T

ransfo

rmare

a z

one

lor

opace a

le

faţa

delo

r în

pere

ţi c

u e

fect

de s

eră

(Tro

mbe)

Reab

ilita

re c

lăd

iri de locu

it –

2.1

.2. In

tegra

rea p

anouri

lor

sola

re

foto

vo

lta

ice în a

lcătu

ire

a f

aţa

de

lor

Monta

j pe f

aţa

dă

43

2.2

. A

coperi

ş

2.2

.1. In

tegra

rea p

anouri

lor

sola

re f

oto

vo

lta

ice

în a

lcătu

irea a

coperi

şulu

i

INS

ER

AR

E P

AN

OU

RI F

OT

OV

OLT

AIC

E Î

N

ÎNV

ELIT

OA

RE

1-

căprior;

2-

aste

rea

lă;

3-

bari

eră

de v

apori;

4-

izola

ţie

term

ică;

5-

mem

bra

nă h

idro

izola

ntă

; 6

- şip

că o

rizo

nta

lă;

7-

şip

că

vert

ica

lă;

8-

foa

ie

on

du

lată

hid

roiz

ola

ntă

; 9

-

modul

PV

; 10-

foaie

tab

lă d

e l

egătu

ră;

11

- şin

ă v

ert

icală

cu c

anale

de d

renare

; 12

- ţig

lă;

13

- spum

ă d

e e

tanşa

re;

14-

cle

mă; 15-

agra

fă

2.2

.2 Inte

gra

rea

pa

nouri

lor

sola

re d

e t

ip

capta

tor

pla

n î

n a

lcătu

irea a

coperişu

lui

44

2.3

. F

ere

str

e

2.3

.1. F

ere

str

e s

ola

re

Cu to

ate

că t

ranspare

nţa

sa c

ore

spun

de d

oar

une

i cote

de

40%

din

su

pra

faţă

, cap

tato

rul-

fere

astr

ă a

re a

ceea

şi

pro

ductivitate

cu a

un

ui ca

pta

tor

pla

n c

lasic

, in

sta

lat

în f

aţa

dă.

2.4

. S

pa

ţii de

tip

seră

2.4

.1. T

ransfo

rmare

a lo

ggilo

r în

spaţii de

tip s

eră

Reab

ilita

re c

lăd

iri de locu

it –

arh

itect C

onsta

ntin

Lepă

datu

2.4

.2. T

ransfo

rmare

a lo

ggilo

r în

spaţii de

tip a

triu

m

45

3. S

iste

me

care

contr

ibuie

esenţial la

pro

teja

rea

mediu

lui şi a

bio

div

ers

ităţii

3.1

. P

ere

ţi î

nverz

iţi

Str

uctu

ră g

răd

ină v

ert

icală

:

un s

chele

t m

eta

lic;

un s

trat d

e P

VC

;

un s

trat d

e p

âslă

3.2

. A

coperi

şuri

verz

i

46

4. S

iste

me

com

ple

xe,

solu

ţii

inte

ligen

te

4.1

. F

aţa

da

Doub

le-P

eau

(Doub

le S

kin

)

4.2

Faţa

de

inte

ligen

te

-

Noi

le fa

ţade

"in

telig

ente

" in

clud

gea

m te

rmoi

zola

nt p

erfo

rman

t;

- P

ract

ic,

vitr

ajul

"in

telig

ent"

are

car

acte

ristic

i op

time

de i

zola

re t

erm

ică,

as

igur

ă pr

otec

ţie s

olar

ă şi

gen

ere

ază

ener

gie

elec

tric

ă (p

rin p

ano

uri

foto

volta

ice

inte

grat

e);

- A

stfe

l, co

nstr

ucţia

se

adap

teaz

ă "d

in m

ers"

la

cond

iţiile

in

schi

mba

re

ale

med

iulu

i ext

erio

r (il

umin

are,

tran

sfor

măr

i clim

ater

ice

etc.

).

47

5. S

iste

me

uşoare

folo

site

la e

xtind

eri ş

i

mansard

ări -

cu g

rad r

idic

at

de izo

lare

term

ică

5.1

. D

eta

lii s

iste

me

uşoare

5.1

.1. D

eta

liu d

e a

tic

Solu

ţie d

e r

ea

bili

tare

folo

sin

d s

iste

me u

şoare

pentr

u

extind

ere

a ş

i m

ansard

are

a u

nor

imobile

de locuin

ţe

cole

ctive:

Închid

eri

le v

or

fi r

ea

lizate

din

ele

mente

uşoare

, de t

ip s

an

dw

ich

;

Supra

feţe

le v

ert

icale

sunt

parţ

ial aco

perite

cu

pano

uri f

oto

vo

lta

ice, p

arţ

ial cu g

rădin

i vert

icale

;

Balc

oan

ele

deschis

e, care

asig

ură

ventila

rea ş

i ilu

min

atu

l sp

aţiilo

r no

u c

rea

te, sunt

pre

vă

zute

cu

sis

tem

e d

e p

rote

cţie a

ntiso

lară

. P

entr

u înch

ideri

le o

pace s

e p

ropu

ne u

tiliz

are

a u

nor

pano

uri u

şoare

de t

ip G

LU

PA

N a

lcă

tuite d

in:

- F

eţe

din

OS

B p

en

tru e

xte

rior

şi g

hip

s p

entr

u inte

rior

- M

iez d

in s

pum

ă p

oliu

reta

nic

ă r

igid

ă.

Se o

bţin p

rin t

urn

are

a într

-o p

resă h

idra

ulic

ă c

u

term

osta

tare

, în

inte

rioru

l u

nor

ram

e c

are

delim

itea

ză

supra

faţa

mate

riale

lor

de f

eţe

.

Aptitu

din

i d

e e

xp

loa

tare

:

1. P

ano

urile

nu c

ontr

ibu

ie la r

ezis

tenţa

şi sta

bili

tate

a

clă

dir

ilor.

2. P

rezin

tă c

ara

cte

ristici fizic

o-m

ecanic

e c

are

asig

ură

5.1

.2.

Deta

liu c

oam

ă

48

sig

ura

nţa

în

exp

loata

re,

pu

se în o

peră

su

nt b

ine

fix

ate

şi

nu p

rezin

tă p

erico

l de a

ccid

ente

pen

tru u

tiliz

ato

ri.

3. P

ano

urile

cu f

eţe

de g

hip

s s

e încadre

ază î

n c

lasa d

e

com

bustibili

tate

C1, ce

le c

u f

eţe

de O

SB

se î

ncadre

ază

în c

lasa d

e c

om

bustib

ilita

te C

4,

iar

spum

a p

oliu

reta

nic

ă

are

pro

pri

eta

tea

de a

uto

stin

gere

.

4. P

ano

urile

nu s

unt

toxic

e,

nu s

un

t po

luante

, nu

de

gajă

noxe, n

u s

unt

rad

ioactive.

5. U

tiliz

are

a p

an

ouri

lor

Glu

pan î

n c

onstr

ucţii asig

ură

satisfa

cere

a c

erinţe

lor

pri

vin

d izo

lare

a term

ică ş

i

econom

ia d

e e

nerg

ie,

confo

rm n

orm

elo

r ro

mâneşti în

vig

oare

, pri

n a

leg

ere

a c

ore

spun

zăto

are

a g

rosim

ii

term

oiz

ola

ţie

i.

6. În

co

nd

iţiil

e u

nei execuţii core

cte

a îm

bin

ări

lor

cu

pano

uri s

and

wic

h G

LU

PA

N, se o

bţin

e o

izola

re a

custică

la z

gom

ot aeri

an I

a (

Rw

) =

28

-35 d

B.

5.1

.3. D

eta

liu d

e s

treaşin

ă

49

5.1

.4. D

eta

liu –

vedere

în c

âm

p

50


51

5. Metode de evaluare a impactului măsurilor de modernizare asupra eficienței

energetice a clădirilor și a calității mediului interior

5.1 Stabilirea unor criterii de evaluare a performanțelor diverselor variante de

intervenție asupra anvelopei clădirilor

Instrumentele potrivite pentru evaluarea măsurii în care soluţii/variantele de intervenţie

răspund dezideratelor mai sus menţionate sunt oferite de analiza de performanţă.

Lista extinsă a criteriilor de performanţă referitoare la clădire este inclusă în sistemele

complexe de evaluare prin prisma Dezvoltării Durabile, valabile în diferite ţări în care există

preocupări şi realizări notabile în domeniu (tabelul 5.1)

Tabelul 5.1. Sisteme integrate pentru evaluarea performanţei clădirii ăn relaţie cu utilizatorul

şi cu mediul

Evalu

ări

ale

clă

dir

ilor

luate

in

div

idu

al

Nr.

crt.

Denumirea

sistemului Obiectul evaluării Criterii Observaţii

1. Standardele ASTM

privind

funcţionalitatea

întregii clădiri,

Davis&Szigeti 1997,

ASTM 2003

Evaluarea

caracteristicilor de

funcţionalitate a clădirii

în raport cu cerinţele

utilizatorilor

- caracteristici

privind

funcţionalitatea

clădirii

- caracteristici

privind administrarea

clădirii

- interesul scăzut

pentru consumul de

energie al clădirii şi

relaţia cu mediul

înconjurator

- instrumentul de

evaluare este

standardul serviciilor

2. BEES (Building for

Environmental And

Economic

Sustainability)

Evaluarea

performanţelor de

mediu ale produselor

clădirii (două niveluri

de performanţă

reprezentate sub forma

unui scor general

cumulat: deşeuri de

mediu şi nivel

economic)

- factori diferiţi

folosiţi pentru

combinarea scorului

de performanţă

economică cu scorul

de performanţă de

mediu

- utilizarea metodei de

evaluare a unui ciclu

de viaţă

3. Energy Star (program

al departamentului de

energie U.S. DOE şi

al agentiei de

protectie a mediului

EPA)

Evaluarea performanţei

sub forma unui sistem

care certifică produse şi

clădiri ce respectă cu

stricteţe normele de

eficienţă energetică.

- se iau în

considerare diferite

variabile precum

locaţia clădirii şi

condiţiile

meteorologice, pe

baza cărora se emite

un anumit scor de

performanţă

energetică.

- instrumentul de

evaluare comparativă

este bazat pe internet;

se analizează datele de

intrare

- rezultatele furnizează

un scor cuprins între 0

şi 100


52

4. U.S. DOE High –

Performance

Buildings Metrics

Project

Evaluarea performanţei

în vederea standardizării

măsurătorilor şi

caracteristicilor clădirii,

din punct de vedere

energetic

- norme de proiectare,

- software pentru

simulări energetice,

- norme pentru

proiecte cu

performanţe ridicate

- bază de date cu studii

de caz

E

valu

ări

ale

clă

dir

ilor

şi a

le l

oca

ţiei

5. LEEDTM

(US Green

Building Council’s

Leadership în

Energy&Environmen

tal Design Rating

System)

Evaluare calitativă

punctuală a performanţei

la nivelul clădirilor şi al

locaţiei, care oferă

credite pentru

satisfacerea unor criterii

predefinite

- criterii predefinite

precum eficienţe

energetice, calitatea

aerului interior,

materiale produse

local, conservarea

apei, reducerea

efectului de insulă de

căldură, etc.

- LEED este folosit

pentru evaluarea

clădirilor noi, a

construcţiilor

comerciale noi, a

proiectelor de

reparaţie majoră şi a

operaţiunilor de

întreţinere la

clădirile existente

6. BREEAM (Building

Research

Establishment

Environmental

Assessment Method)

Instrument de evaluare

care permite

proprietarilor,

utilizatorilor şi

proiectanţilor de clădiri

să examineze şi să

îmbunătăţească

performanţele de mediu

pe toată durata de viaţă a

unei construcţii

- BREEAM lucrează

cu analizele de înainte

şi după, venind cu

recomandări pentru

îmbunătăţirea evaluării

- BREEAM acoperă

nu doar sistemele şi

anvelopa clădirii cât

şi operaţiunile şi

administrarea

acestora referitoare

la consumul de

energie, de apă,

impactul asupra

mediului,

materialele folosite,

calitatea mediului

interior şi

productivitatea

7. CASBEE

(Comprehensive

Assessment System

for Building

Environmental

Efficiency)

Evaluarea de mediu a

construcţiei pe baza

conceptului de eficienţă

de mediu a clădirii

- raportul dintre

performanţa şi

calitatea de mediu a

unei clădiri, şi

încărcările de mediu

ale clădirii

- îmbunătăţirea

condiţiilor de viaţă

pentru utilizatorii

unui spaţiu ipotetic

închis “proprietate

privată”

- evaluarea

aspectelor negative

ale mediului asupra

proprietăţii private

8. HK-BEAM (Hong

Kong Building

Environmental

Assessment)

Evaluarea pe baza

criteriilor de performanţă

pentru o serie de

probleme ale dezvoltării

durabile

- criterii de

performanţă vizând

planificarea,

proiectarea,

construcţia,

administrarea,

utilizarea, întreţinerea

clădirilor

- HK-BEAM include

atât credite de

performanţă ale

clădirilor cu privire

la materiale, sisteme

şi încărcări de

mediu, cât şi credite

ale locaţiei cu

privire la emisii,

modul de utilizare a

terenului


53

Principalele dificultăţi în aplicarea analizei de performanţă în diverse etape de viaţă ale

construcţiei, de la proiectare la post-ocupare, sunt legate de :

- transformarea cerinţelor utilizatorului /clientului în criterii de performanţă;

- evaluarea nivelului real de performanţă;

- precizarea unor valori de comparaţie, sub forma unor niveluri normate.

Transformarea exigenţelor utilizatorului în exigenţe şi criterii de performanţă este direct

legată de evaluarea nivelului de satisfacţie a utilizatorului /clientului şi necesită prelucrarea

statistică a informaţiilor obţinute prin completarea unor chestionare de către un număr

suficient de mare de utilizatori.

Evaluarea nivelului efectiv de performanţă cunoaşte două căi de abordare :

- evaluarea prin mijloace strict obiective (calcule, măsurători, experimentări, simulări

numerice), în faza de concepţie şi proiectare, dar şi în diverse faze ale exploatării;

- evaluarea prin metode subiective bazate pe aprecierea utilizatorilor privind asigurarea

confortului termic, acustic, vizual, precum şi a calităţii aerului şi a altor cerinţe de

ordin psihologic, psihosocial, economic, estetic etc., la clădiri în exploatare.

5.2 Criterii de performanţă pentru mediu interior (Key Indoor Performance Indicators)

O listă cvasi-exhaustivă a criteriilor referitoare la calitatea mediului interior şi a locuirii este

propusă în proiectul european PERFECTION (Peka Huovila ş.a) care are ca obiectiv

dezvoltarea unui cadru pentru indicatori de performanţă referitor la mediul interior (Key

Indoor Performance Indicators -KPI)

a. Sănătate şi confort c. Funcţionalitate şi stimulare pozitivă

a.1 Sănătate c.1 Funcţionalitate a.1.1 Riscul de producere a mucegaiului c.1.1 Accesul în clădire

a.1.2 Ventilaţie /CO2 c.1.2 Claritatea circulaţiilor

a.1.3Surse de gaze de combustie/infiltraţii c.1.3 Posibilitatea de control şi reglaj ai

parametrilor microclimatici

a.1.4 Substanţe poluante (suspensii) c.2 Stimularea pozitivă a.1.5 Calitatea apei de băut c.2.1 Vederea spre exterior

a.2 Confort c.2.2 Intimitatea

a.2.1 Temperatura operativă /PPD c.2.3 Senzaţii pozitive (estetică, colorit

etc,)

a.2.2 Iluminarea c.2.4 Accesul la spaţiilor de recreere

a.2.3 Factorul luminii de zi d. Adaptabilitate şi servicii a.2.4 Nivelul zgomotului de fond d.1 Adaptabilitate a.2.5 Durata de reverberaţie d.1.1 Versatilitate şi protecţie

b. Siguranţă şi securitate d.1.2 Funcţionarea instalaţiilor

b.1 Siguranţă d.1.3 Adaptabilitatea la modificări

climatice

b.1.1 Siguranţă în utilizare d.2 Servicii b.1.2 Siguranţă structurală, la foc,

electrică, magnetică, radioactivitate

d.2.1 Conservarea mărcii şi a moştenirii

culturale

b.1.3 Specificul clădirii d.2.2 Accesibilitatea la instalaţii


54

b.2 Securitate d.2.3 Curăţenie

b.2.1Personală şi materială d.2.4 Mentenanţă

b.2.2 Securitatea informaţiilor

b.2.3 Securitate în situaţii excepţionale

(atacuri teroriste, catastrofe naturale)

5.3 Criterii privind eficienţa energetică şi calitatea mediului interior

a. Performanţa energetică este evaluată prin necesarul anual de energie pentru încălzire,

ventilare/climatizare, preparare apă caldă menajeră şi iluminat, raportat la suprafaţa încălzită

Sunt definite 7 clase de performanţă energetică: clasa “A” reprezentând un consum redus de

energie şi o eficienţă crescută, iar clasa “G” un consum mare de energie şi respectiv o

eficienţă energetică redusă.

b. Calitatea aerului interior asigurată prin ventilare care poate fi apreciată prin :

debitul necesar de aer proaspăt, exprimat în m3/oră sau m

3/oră şi persoană;

rata ventilării, dată de raportul între volumul de aer proaspăt introdus într-o oră şi

volumul încăperii, exprimată în volume/oră sau ore-1

;

viteza de mişcare a aerului în încăperi, în m/s.

Valori normate pentru criteriile referitoare la ventilare sunt prezentate în tabelul 5.2 şi 5.3

Tabelul 5.2 Rata ventilării pentru locuinţe; valori normate

Categorie

Rata schimbului de

aer

Cameră de zi şi

dormitoare, debit

de aer exterior

Debit de aer evacuat

l/s

l/s,m2

ach l/s,pers l/s/m2 Bucătărie Băi Toalete

I 0.49 0.7 10 1.4 28 20 14

II 0.42 0.6 7 1.0 20 15 10

III 0.35 0.5 4 0.6 14 10 7

Nivelurile recomandate ale ratei ventilării trebuie să fie de cca. 1.0....2.0 h-1

pe ansamblul unei

locuinţe, cu valori mai reduse în încăperile principale (0.7...1.5 h-1

) şi mai mari în băi şi

bucătării (3.0...4.0 h-1

).

Tabelul 5.3 Viteza maximă a aerului din încăperi

Tipul activităţii Viteza maximă (m/s)

Activităţi sedentare (locuinţă, birou, sala de spectacole) 0.1...0.2

Activităţi ce reclamă un efort fizic moderat (ateliere, magazine) 0.25

Activităţi ce implică o mişcare permanentă a ocupanţilor 0.5

Zonele cu climat cald 2...3


55

c. Confortul interior

c.1. Parametrii de confort termic (tabelul 5.4)

- indicele PMV (votul mediu previzibil);

- indicele PPD (procentul previzibil de nemulţumiţi).

Tabelul 5.4 Clase de confort termic interior

Clase de

confort

Echilibrul termic global

al corpului

Disconfort local suplimentar Asimetria

temperaturii

radiante

[ºC] PPD PMV Curenţi

de aer

Gradienţi

verticali de

temperatură

Tempera-

tura la sol

A (înalt) <6% -0,2÷ +0,2 <15% <3% <10% <5

B (mediu) <10% -0,5÷ +0,5 <20% <5% <10% <5

C (min) <15% -0,7÷ +0,7 <25% <10% <15% <10

c.2. Confortul vizual apreciat prin:

- factorul de lumină naturală (FLN) în punctele cele mai defavorizate ale încăperii care

determină:

- nivelul de iluminare;

- uniformitatea iluminării în planul util.

Nivelul de iluminare trebuie sa fie în concordanţă cu specificul activităţii desfăşurate în

încăpere şi trebuie să fie asigurat pe suprafaţa de referinţă (Metodologie de calcul al

performanţei energetice a clădirilor)

Valoare recomandată pentru uniformitatea iluminării pe planul util pentru clădiri de

locuit- 1/10;

c.3. Confortul acustic apreciat prin nivelul de zgomot în spaţiile de locuit.

Anexa E (prEN 15251) -valorile admisibile ale nivelului de zgomot pentru diferite tipuri de

spaţii.

a. Impactul asupra mediului exterior evaluat prin emisiile de CO2 în atmosferă rezultate

din arderea combustibililor fosili pentru asigurarea necesarului de energiepentru

exploatare.

5.4 Aplicarea conceptului de performanţă totală TBP la evaluarea calităţii clădirilor

Conceptul de performanţă totală - Total Building Performance TBP - apărut în ultimile

decenii ale secolului trecut - oferă un instrument de evaluare a calităţii unei clădiri, din punct

de vedere al măsurii în care sunt satisfăcute totalitatea exigenţelor de performanţă, respectiv:

- spaţialitate,

- integritate structurală,


56

- rezistenţă la foc,

- siguranţă în exploatare,

- performanţă energetică,

- calitatea aerului,

- confort vizual,

- confort acustic şi vizual.

La acestea se pot adăuga criterii referitoare la aspecte arhitectural–urbanistice, costuri de

investiţie, durata de amortizare a investiţiei etc.

Pentru selectarea variantei optime de intervenţie asupra anvelopei se propune utilizarea listei

selective de criterii prezentată anterior.

5.4.1 Model de evaluare a performanţei totale pe baza de certificate elaborate pentru

fiecare criteriu

Se propune o metodologie de evaluare a performanţei totale a clădirilor prin elaborarea unor

certificate similare celor energetice pentru fiecare criteriu de performanţă în parte şi integrarea

rezultatelor într-un indicator global prin intermediul unor coeficienţi de ponderare (Tabel 5.1).

Performanţa energetică

Tabel 5.1. Clasificarea performanţelor energetice a clădirilor rezidenţiale

Consum specific annual de

energie primară (kWh/m2.an)

Clasa de performanţa

energetică Punctaj

< 50 A 7

50-70 B 6

70-90 C 5

90-110 D 4

110-130 E 3

130-150 F 2

> 150 G 1

Calitatea aerului interior; ventilarea

Se propune încadrarea în 7 clase de pentru stabilirea nivelurilor de performanţăreferitoare la

debitul de aer vehiculat şi la viteza de mişcare a aerului.

Confortul termic

Intervalul de valori PMV=- 0,2...+0,7 se împarteîn 7 clase. Similar se procedează şi pentru

celelate criterii(PPD, curenţi de aer, gradienţi verticali, asimetria de temperatură, temperatura

pardoselii). Indicatorul global de confort se calculează ca o medie ponderată.

Confortul acustic

Pentru a evalua confortul acustic, se propune încadrarea în 7 clase pentru satisfacerea a 5

exigenţe de performanţă. Comfortul acustic se îmbunătăţeşte cu creşterea valorilor de


57

reducţie sonoră a elementelor de compartimentare (R’w) şi de faţadă (D2m,n,Tw) şi scade cu

valori reduse ale nivelurilor de presiune acustică: L’nw- planşee, LAS, max şi LAeq – sisteme.

Indicele de confort acustic este calculat ca medie aritmetică a valorilor obţinute (Tabelul 5.2).

Tabelul 5.2. Niveluri de performanţă acustică pentru clădiri rezidenţiale

1 2 3 4 5 6 7

R’w < 41 41-44 44-47 47-50 50-53 53-56 > 56

D2m,nT,w < 31 31-34 34-37 37-40 40-43 43-46 > 46

L’nw > 72 69-72 66-69 63-66 60-63 57-60 < 57

LAS,max > 44 44-41 41-38 38-35 35-32 32-29 < 29

LAeq > 44 44-41 41-38 38-35 35-32 32-29 < 29

Confortul vizual

Nivelul de iluminare funcţie de tipul de activitate, caracteristicile cromatice ale obiectelor de

iluminat, evitarea fenomenelor de orbire sunt importante pentru un confort vizual

corespunzător. Lumina naturală în spaţiile construite depinde de locaţie, expunere, ferestre,

elemente naturale sau construite din vecinatate.

Factorul de lumină naturală este definit de relaţia:

0E

EFLDm (5.1)

unde:

E – iluminarea medie interioară;

E0 – iluminarea medie a cerului (5000lux).

Indicele de iluminare a clădirii se referă la iluminarea artificială şi la lumina naturală.

Evaluarea iluminării artificiale se realizează prin identificarea a 7 clase pentru camere

specifice clădirilor rezidenţiale (dormitoare, bucătării, băi, camere de zi/zone de acces) bazate

pe valorile medii de iluminare E. Valorile maxime şi minime (in unităţi lux) recomandate de

standarde sunt considerate ca valori extreme şi domeniul central este împărţit în părţi egale

(Tabelul 5.3).

Tabelul 5.3. Clasificarea exigenţelor de performanţă pentru iluminarea artificială a clădirilor

rezidenţiale

1 2 3 4 5 6 7

Dormitor < 50 50-70 70-90 90-110 110-130 130-150 > 150

Bucătărie < 200 200-260 260-320 320-380 380-440 440-500 > 500

Baie < 50 50-70 70-90 90-110 110-130 130-150 > 150

Zonă de

circulaţie < 50 50-70 70-90 90-110 110-130 130-150 > 150


58

Lumina naturală este evaluată prin identificarea a 7 clase a factorului de lumină naturală a

fiecărei încăperi. Valoarea limită minimă este considerată 2% şi cea maximă 22%. Domeniul

dintre aceste limite este împărţit în părţi egale (Tabelul 5.4).

Tabelul 5.4. Clasificarea exigenţelor de performanţă privind lumina naturală în clădiri

rezidenţiale

1 2 3 4 5 6 7

Dormitor < 2% 2-6% 6-10% 10-14% 14-18% 18-22% > 22%

Bucătărie < 2% 2-6% 6-10% 10-14% 14-18% 18-22% > 22%

Baie < 2% 2-6% 6-10% 10-14% 14-18% 18-22% > 22%

Zonă de

circulaţie < 2% 2-6% 6-10% 10-14% 14-18% 18-22% > 22%

Indicele de iluminare a clădirii este calculat ca medie aritmetică a acestor indicatori pentru

fiecare încăpere. Dacă există două încăperi de acelaşi fel (dormitoare), se consideră valoarea

cea mai mică.

Implicaţii asupra mediului exterior- emisii de CO2

Emisiile de CO2 în atmosferă depind direct de cantitatea de energie necesară furnizată de surse

neregenerabile. Certificatul este similar cu cel energetic.

Indicele de performanţă globală (TBP)

Indicele de performanţă totală (TPB) este definit prin acordarea unei ponderi (coeficient de

importanţă) pentru fiecare criteriu. Stabilirea ponderii criteriiilor este o operaţie de mare

importanţă şi poate fi realizată pe bază de propuneri din partea specialiştilor (proiectanţi sau

evaluatori), prelucrând opţiunile utilizatorilor exprimate prin răspunsul la chestionare, sau

integrând cele 2 posibilităţi, prin consultări şi discuţii între toţi actorii implicaţi. Sintetic,

etapele de parcurs sunt prezentate în schema din figura 5.1.

Aceeaşi procedură poate fi utilizată şi după aplicarea măsurilor de reabilitare, pentru

evaluarea performanţei totale în condiţii de exploatare. În acest caz poate fi luat în considerare

nivelul de satisfacţie declarat de utilizatori ţi rezultatele unor măsurători în situaţia reală.


59

Figura 5.1 Schemă generală de evaluare pe baza conceptului de performanţă totală

5.4.2 Model de evaluare a calității unei clădiri în faza de exploatare

Modelul propus pentru evaluarea calității clădirilor în exploatare are ca scop stabilirea unui

indicator global de performanță, indicele TPB, capabil să reflecte atât percepția utilizatorilor


60

cu privire la nivelul de satisfacere a cerințelor, precum și soluțiile tehnice adoptate în acest

scop. Acest lucru implică următoarele etape:

A. Analiza calității pe baza percepției utilizatorilor:

- criterii de selecție și criterii de durabilitate sub care pot fi evaluate pe baza percepției

utilizatorilor și/sau prin calcul;

- formularea cerințelor de calitate asociate criteriilor selectate;

- evaluarea satisfactiei utilizatorilor în raport cu așteptările privind calitatea exigențelor

selectate prin datele statistice furnizate de răspunsurile la chestionare;

- stabilirea ponderii fiecărui criteriu implicat în performanța totală;

- determinarea indicelui de performanță totală al construcției.

B. Analiza nivelului de performanță oferit de soluțiile tehnice aplicate în realizarea

construcției

- identificarea soluțiilor tehnice utilizate pe baza informațiilor tehnice sau a unor controale "in

situ" a celor existente;

- evaluarea nivelului de performanță, în comparație cu valorile normate stabilite în faza de

proiectare;

- stabilirea ponderii fiecărui criteriu implicat în performanța totală;

- determinarea indicelui de performanță total al construcției.

C. Integrarea nivelului de performanță rezultat din evaluarea percepției utilizatorilor cu cel

care a rezultat pe baze obiective, ca un indicator global de calitate, capabil să caracterizeze

clădirea atât din punctul de vedere al utilizatorului, precum și cel al evaluatorului, care

lucrează cu criterii exprimate în valori măsurabile. Pentru acest scop, acesta poate fi utilizată

Implementarea Funcției de Calitate, QFD. QFD este un proces sistematic care ține seama de

cerințele utilizatorului în concepția/ proiectarea unui produs, pentru a le satisface la un nivel

superior. Adaptat pentru a evalua calitatea clădirilor, QFD a fost aplicată în diferite moduri,

oferind o gamă largă de posibilități, de la optimizarea arhitecturală și structurală, la punerea în

aplicare a criteriilor de dezvoltare durabilă în proiectarea și reabilitarea clădirilor sau a

cartierelor sau la evaluarea performanței companiilor de proiectare/construcție.

5.4.3 Indicele Performanței Totale a unei cladiri. Studiu de caz.

Analiza de performanță post-ocupare a fost efectuată în cazul unei clădiri de învățământ

realizată în 1980, caracterizată printr-un nivel scăzut de eficiență energetică, determinată de:

- volumetrie;

- suprafața mare a zonelor vitrate;

- izolarea termică redusă a elementelor anvelopei.

Imobilul a fost supus unor lucrări de reabilitare termică, ce au vizat economia de energie

termică, care au constat în înlocuirea ferestrelor din lemn cu geam dublu cu ferestre cu profile

din PVC cu geam termopan. Această măsură, cuplată cu îmbunătățirea sistemului de încălzire,


61

a condus la creșterea eficienței energetice, certificarea energetică a clădirii schimbându-se de

la clasa D la clasa C. Trebuie remarcat faptul că strategia de reabilitare nu a inclus măsuri de

creștere a calității aerului din interior, ventilarea fiind realizată în mod natural, prin ferestre,

fără a se respecta programul lor de deschidere.

a. Indicele de Performanță Totală evaluat pe baza perceptiei utilizatorilor

Măsura în care au fost îndeplinite cerințele utilizatorilor a fost analizată prin prelucrarea

informațiilor obținute din răspunsurile la un set de chestionare distribuite unui număr de 80 de

utilizatori. Primul chestionar constă din întrebări legate de importanța atribuită de către

utilizatori pe o scală de la 1-5, următoarelor criterii: funcționalitate, aspectul arhitectural

estetic, confortul termic în timpul sezonului cald, confortul termic în timpul sezonului rece,

confort acustic, confort vizual, costurile de investiție și costurile de exploatare. Scorurile

medii obținute pentru fiecare criteriu arată că utilizatorii acordă cea mai mare importanță

funcționalității și o importanță minimă confortului acustic (Figura 5.2).

Figura 5.2 Importanța dată de către utilizatori diferitelor exigențe de performanță

Al 2-lea chestionar include întrebări referitoare la nivelul de satisfacție al acelorași cerințe.

Nivelul maxim de satisfacție se înregistrează în cazul funcționalității și minim pentru calitatea

aerului (Figura 5.3).

Figura 5.3. Nivelul de satisfacere a cerințelor de calitate percepute de către utilizatori: a –

funcționalitate; b - calitatea aerului.


62

S-a determinat indicele TBP rezultat din percepția utilizatorilor (Tabelul 5.5), introducând valorile

rezultate din prelucrarea răspunsurilor la primul chestionar, scorurile fiind obținute pentru fiecare

exigență, ca nivel de performanță, și ca pondere. Indexul total de performanță a fost obținut prin

compararea nivelului real cu nivelul maxim de performanță, în funcție de situația în care toate

cerințele s-au îndeplinit la nivel maxim, cu 5 puncte și are o valoarea de 65%.

Tabelul 5.5. Evaluarea nivelului de performanță pe baza percepției utilizatorilor

Exigențele utilizatorilor Nivel de

satisfacție (scor) Pondere

Pi,u Nu p u

UR 1 Funcționalitate 3.93 0.16 0.629 UR 2 Arhitectură 3.23 0.14 0.452 UR 3 Confort termic-iarna 3.46 0.145 0.502

UR 4 Confort termic-vara 3.14 0.156 0.489 UR5 Confort acustic 3.25 0.134 0.435 UR5 Confort vizual 3.24 0.135 0.437 UR 7 Calitatea aerului interior 2.92 0.130 0.379 Pef,u 3.32 Pu,max 5.1

ITPB 0.65 (65%)

b. Indicele de performanță totală estimat pe baza evaluării nivelurilor reale de

performanță ale sistemului construcție și ale sub-sistemelor acesteia

Calitatea mediului interior, în sala de curs, a fost analizată, de asemenea, prin măsurători

obiective privind: temperatura și umiditatea relativă a aerului din interior și nivelul

concentrației de CO2 pe parcursul a 16 ore, în perioada de luna ianuarie a anului 2010. În

acest timp, încăperea a fost ocupată timp de 2 ore, iar sistemul de încălzire a funcționat în

mod continuu.

Rezultatele evaluărilor subliniază următoarele aspecte:

- temperatura aerului din interior prezintă valori ridicate, pe parcursul duratei de ocupare

aceste valori fiind fiind cuprinsă între 23,5 ° C și 25,5 ° C (Figura 5.4);

- umiditatea relativă a aerului din interior, Fig.4, este cuprinsă între 38% și 43% pe parcursul

duratei de ocupare, valorile fiind sub 36%, după dispariția surselor de vapori cauzate de prezența

ocupanților. Acest tip de valori, în anumite combinații cu valori ale temperaturii aerului, creează

pentru utilizatori senzația de satisfacție în ce privește confortul termic (Figura 5.5);

Figura 5.4 Variația temperaturii aerului din interior pe parcursul timpului de evaluare


63

Figura. 5.5 Variația umidității relative din interiorul camerei de curs pe parcursul timpului de

evaluare

- Pe parcursul timpului de evaluare, concentrația de CO2 prezintă valori mai mari decât cele

maxime admisibile (166 ppm), valoarea maximă a ajunge la 3669 ppm, figura 5.6.

Figura 5.6 Variația concentrației de CO2 în perioada de evaluare

Sintetic, valorile parametrilor care caracterizează calitatea mediului interior sunt prezentate în

tabelul 5.6.

Tabelul 5.6 Valorile parametrilor caracteristici mediului interior rezultate prin măsurători

Parametru Valori măsurate

Medii Maxime Minime

Temperatura 23.45 25.8 18.9

Punct de rouă 14.40 17.2 11.4

Umiditate relativă 37.25 45.44 34.35

Concentrație CO2 2373 3669 774

Din lista criteriilor care au fost analizate de către utilizatori, au fost selectate cele pentru care

nivelul de performanță poate fi evaluat prin calcul sau măsurători, care a fost adăugat la

criteriul privind costurile de performanță energetică și cele de exploatare. Fiecare criteriu a

fost evaluat pe o scală de la 1 la 5; scorul este dat de compararea nivelurilor reale de

performanță cu cele standardizate, recomandate de normativele de proiectare. Importanța


64

ponderii fiecărui criteriu a fost stabilită de către autori, ținând cont de preferințele exprimate

de către utilizatori. Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 5.7. Indicele efectiv de performanță

totală raportat la cel maxim este de 73,2%.

Tabelul 5.7 Evaluarea nivelului de performanță oferit de soluțiile tehnice

Exigență Criteriu

Scor Nivel

efectiv de performanță

Pondere P0 [%]

Nop x po

PT1 Confort termic-iarna

Temperatura operativă de confort 5 0.16 0,90

PT2 Confort termic-vara

Numărul annual de ore când este necesară condiționarea aerului

3 0.17 0,51

Pt 3 Confort acustic

Indicele de reducție sonoră pentru elementele de anvelopă

4

0.12 0,48 Nivel de zgomot interior

PT4 Confort vizual

Nivel de iluminare pe planul de lucru

5 0.13 0,65 Uniformitatea iluminării Numărul de ore când este asigurată iluminarea

PT5 Calitatea aerului

Rata ventilării 2 0.14 0,28 Conținutul maxim de CO2 pe

durata de ocupare PT6 Performanță energetică

Necesarul specific annual de energie pentru încălzire, condiționare, iluminat

3 0.14 0,42

Pt 7 Cost de utilizare

Costul energiei pentru încălzire, condiționare, iluminat 3 0.14 42 Costuri curente de funcționare

Scor efectiv total 366 Scor total maxim 500

ITPB 0.732

(73.2%)

c. Evaluarea indicelui TPB prin integrarea performanței date de soluțiile tehnice cu cele

realizate de percepția utilizatorilor, aplicarea QFD

Utilizarea QFD implică rezolvarea a trei matrici:

a. Matricea inițială cu datele (tabelul 5.8) care prezintă exigențele utilizatorilor și cele

date de soluțiile tehnice, precum și relațiile dintre ele. Relația directă este cotată cu un punct și

cea indirectă cu 0,5 puncte.

Tabelul 5.8. Matricea cu date inițiale

Exigențele date de soluțiile tehnice

Exigențele

utilizatorilor

TR1 TR2 TR3 TR4 TR5 TR6 TR7

0.16 0.17 0.12 0.13 0.14 0.14 0.14

UR1 0.160 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0 1

UR2 0.140 0 0 0 0 0 1 1


65

UR3 0.145 1 0 0 0 0 1 1

UR4 0.156 0 1 0 0 0 1 1

UR5 0.134 0.5 0 0 1 0 0 0.5

UR6 0.135 0.5 0 0 0 0 0.5 0.5

UR7 0.130 0.5 0 0 0 1 0.5 0.5

b. Matricea de evaluare a nivelului real de performanță (tabelul 5.9), în cazul în care se

introduc nivelurile de performanță rezultate din percepția utilizatorilor, iar cele obținute prin

mijloace obiective de evaluare, precum și ponderile de importanță pentru fiecare dintre

cerințele/criteriile luate în considerare.

Tabelul 5.9 Matricea de evaluare a nivelului real de performanță

Exigențe

ale

utilizato-

rului

Pon-

dere

nivel

●● / ●

Exigențe tehnice de performanță

Nivel

maxim TR1 TR2 TR3 TR4 TR5 TR6 TR7

0.16 0.17 0.12 0.13 0.14 0.14 0.14

UR1 0.16 3.93 0.357 0.285 0.277 0.320 0.227 0.262 0.524 2.253

UR2 0.14 3.23 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.436 0.436

UR3 0.145 3.46 0.651 0.000 0.000 0.000 0.000 0.461 0.461 1.573

UR4 0.156 3.14 0.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.455 0.455 1.410

UR5 0.134 3.25 0.309 0.000 0.000 0.543 0.000 0.000 0.214 1.066

UR6 0.135 3.24 0.309 0.000 0.000 0.000 0.000 0.214 0.214 0.738

UR7 0.13 2.92 0.295 0.000 0.000 0.000 0.330 0.200 0.200 1.025

Nivel real de

performanță 1.921 0.785 0.277 0.862 0.557 1.592 2.504 8.499

●● Ponderi de importanță normalizată – Nivel de performanță; ● Ponderi de importanță normalizată

– Nivel de satisfacție

c. Matricea de evaluare a nivelului maxim de performanță (tabelul 5.10), care păstrează

ponderile de importanță a criteriilor, dar se presupune că atât cerințele utilizatorilor cât și

criteriile de performanță sunt îndeplinite la nivelul maxim (5 puncte).

Tabelul 5.10 Matricea de evaluare a nivelului maxim de performanță

Exigențe tehnice de performanță

Exigențe ale

utilizato-

rului

TR1 TR2 TR3 TR4 TR5 TR6 TR7

Nivel

maxim

Pondere 0.16 0.17 0.12 0.13 0.14 0.14 0.14

Nivel 5 5 5 5 5 5 5

UR1 0.16 5 0.400 0.413 0.350 0.363 0.375 0.375 0.750 3.025

UR2 0.14 5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.700 0.700

UR3 0.145 5 0.763 0.000 0.000 0.000 0.000 0.713 0.713 2.188

UR4 0.156 5 0.000 0.815 0.000 0.000 0.000 0.740 0.740 2.295


66

UR5 0.134 5 0.368 0.000 0.000 0.660 0.000 0.000 0.343 1.370

UR6 0.135 5 0.369 0.000 0.000 0.000 0.000 0.344 0.344 1.056

UR7 0.13 5 0.363 0.000 0.000 0.000 0.675 0.338 0.338 1.713

Nivel maxim de performanță 2.261 1.228 0.350 1.023 1.050 2.509 3.926 12.346

Comparând nivelul de performanță reală (efectivă) cu indicele maxim posibil, rezultă indicele

TPB de 71,7%.

Comparând valorile indicilor TBP obținute prin cele trei metode, se poate observa:

- indicele TBP, obținut pe baza percepției utilizatorilor, are cea mai mică valoare, de 65%,

comparativ cu 71,7%, care este valoarea nivelul total de performanță atins luând în

considerare performanțele tehnice; această diferență poate fi explicată prin prezența unor

criterii subiective, cum ar fi: funcționalitatea, aspectul arhitectural, precum și de unele puncte

slabe ale normativelor de proiectare.

- indicele TBP rezultat din integrarea celor două metode de evaluare este de 68,8%, ceea ce

reprezintă o valoare medie între valorile obținute pe baza percepției utilizatorilor și a celor

rezultate din evaluarea performanțelor soluțiilor tehnice.

Se poate spune că integrarea celor două modalități de evaluare oferă o variant mai realistă

pentru estimarea nivelului de performanță a cladirilor, într-o etapă a ciclului lor de viață.

d. Concluzii

Calitatea unei clădiri, aflată într-o anumită etapă a ciclului de viață, poate fi evaluată prin

estimarea nivelului de performanță reală a sistemelor și subsistemelor din care este alcătuită,

fiecare dintre acestea având propria sa contribuție la nivelul de performanță al clădirii.

Acestea pot fi evaluate prin calcul și/sau măsurători și reflectă starea materialelor sub acțiunea

factorilor de mediu, dar, de asemenea, efectul lucrărilor de modernizare și reabilitarea

structurii și anvelopei, sau a sistemelor de instalații.

Studii și cercetări cu privire la acest subiect, desfășurate în Europa sau în alte țări ale lumii,

arată că evaluarea calității clădirilor nu este realist, cu excepția cazului în care se ia în

considerare și măsura în care sunt satisfăcute exigențele și așteptările utilizatorilor, care

exprimă calitatea unor factor ice nu pot fi evaluați în mod obiectiv (funcționalitate,

arhitectura, stare de finisare, etc.).

Indicatorul de performanță totală a clădirii, TPB, oferă un instrument pentru evaluarea globală

a calității acesteia, care ține seama de importanța diferitelor criterii care nu în toate cazurile

este aceeași, indiferent dacă acesta este exprimat de către utilizatori sau de către

specialiști/evaluatori.

Modelul de evaluare propus abordează necesitatea unei estimări rapide a calității unei clădiri,

aflată într-o anumită etapă a vieții, care integrează nivelul de performanță al clădirii cu gradul

de satisfacție al utilizatorilor.

Aplicarea modelului pe o anumită situație (o clădire de învățământ superior) evidențiază

următoarele aspecte:


67

- nivelul de calitate, evaluat pa baza percepției utilizatorilor, este mai mic decât cel obținut

prin luarea în considerare a performanțelor clădirii măsurate prin mijloace obiective; acest

lucru reflectă ponderea criteriilor subiective de evaluare a calității, dar poate fi o consecință a

deficiențelor prezente în normativele de proiectare/evaluare.

- integrarea intr-un singur indicator, TBP, a celor două componente ale calității (percepția

utilizatorilor și performanța tehnică) oferă posibilitatea unei evaluări mai realiste a calității

clădirilor și un mijloc de comparare a nivelului de calitate al unei clădiri într-o anumită etapă

a ciclu de viață, în comparație cu calitatea inițială (cea prevăzută în proiect), ori calitatea altor

construcții similare.

6. Evaluarea eficienței unor măsuri de modernizare energetică a clădirilor prin metode

analitice

6.1 Potențialul clădirilor de învățământ de a fi transformate în nZEB prin intermediul

unor măsuri de reabilitare termică

6.1.1 Conceptul de “Nearly Energy Zero Building” (nZEB)

Astăzi, datorită creșterii numărului populației și a tehnologiei tot mai avansate, consumul de

energie este în continuă creștere. Într-un moment în care preocupările legate de mediu, cu

implicații economice și sociale, sunt din ce în ce mai importante, când schimbările climatice

pun în pericol securitatea energetică, epuizarea resurselor sau capacitatea de a plăti facturile

de energie, reducerea consumului de energie în clădiri devine de o importanță strategică, atât

pe plan național și internațional. Consumul redus de energie și utilizarea sporită a energiei din

surse regenerabile au, de asemenea, un rol important în promovarea siguranței aprovizionării

cu energie, dezvoltarea tehnologiei, dar și în oferirea unor oportunități de angajare și

dezvoltare regională.

În plus față de eforturile de a construi clădiri noi cu consumuri reduse de energie, este esențial

să se abordeze aspectele legate de nivelurile ridicate de energie a clădirilor existente. Clădirile

sunt un element central al politicii statelor membre ale Uniunii Europene cu privire la

eficiența energetică, reprezentând aproximativ 40% din consumul final de energie (Figura 6.1)

și 36% din emisiile de gaze cu efect de seră.

Figura 6.1 Consumul de energie, pe sectoare de activitate, în țările EU-28 (Source: Eurostat)

Având o contribuție semnificativă la consumul de energie al UE, la utilizarea resurselor

convenționale de energie și a emisiilor de dioxid de carbon, sectorul construcțiilor este


68

subiectul multor politici, strategii și obiective pe termen mediu și lung care să vizeze

reducerea efectelor negative.

Pentru anul 2020 a fost stabilit un set de trei obiective-cheie:

• reducerea cu 20% a emisiilor de gaze cu efect de seră în UE, în comparație cu anul 1999;

• creșterea cu 20% a ponderii energiei produse din surse regenerabile în UE;

• îmbunătățirea cu 20% a eficienței energetice în UE.

Într-o perspectivă mai îndepărtată, UE și-a stabilit obiective pe termen lung pentru 2050.

Având în vedere că în 2050 mai mult de un sfert din stocul de clădiri urmează a fi construite,

o mare parte din aceste emisii nu sunt luate în considerare în prezent. În vederea atingerii

acestor obiective ambițioase ale UE, consumul de energie și emisiile de CO2 asociate ale

clădirilor care urmează să fie construite va fi aproape de zero. Acest lucru necesită o definiție

sau o serie de orientări în practică a "clădirilor cu consum de energie aproape zero" (nZEB).

Revizuirea Directivei privind performanța energetică a clădirilor (EPBD) a introdus la

articolul 9, "Clădirile cu un consum de energie aproape egal cu zero" (nZEB), ca o cerință ce

urmează a fi pusă în aplicare în 2019-2021 pentru clădirile publice și apoi pentru toate

clădirile noi. Directiva definește clădirile cu consum de energie aproape zero, după cum

urmează: "O clădire cu un consum de energie aproape zero, este o clădire cu performanță

energetică ridicată, cu un neceesar de energie redus sau aproape zero, aceasta fiind acoperită

în mare parte din surse regenerabile, inclusiv energia produsă la fața locului sau în apropiere".

Recunoscând diversitatea tradițiilor și a practicilor curente în sectorul construcțiilor, dar și

condițiile climatice și procedurile diferite de abordare în întreaga UE, EPBD nu instituie o

metodologie uniformă pentru punerea în aplicare a conceptului de clădire cu aproape zero

energie convențională (nZEB), determinând fiecare stat membru să dezvolte propria lor

definiție a nZEB. În același timp, statele membre ale UE sunt obligate să elaboreze planuri

naționale de punere în aplicare a nZEB specifice, planuri care trebuie să țină seama de

condițiile naționale, regionale sau locale. Aceste planuri vizează punerea în aplicare a

conceptului nZEB în măsuri practice, în vederea creșterii numărului de clădiri cu consum de

energie aproape zero.

Pentru îmbunătățirea eficienței energetice a clădirilor existente este esențială, nu numai

atingerea obiectivelor naționale de eficiență energetică pe termen mediu, dar, de asemenea, și

îndeplinirea obiectivelor pe termen lung ale strategiei privind modificările climatice și

trecerea la o economie competitivă cu emisii scăzute emisiilor de bioxid de carbon până în

2050.

Având în vedere aceste preocupări strategice, politica europeană privind consumul de energie

în sectorul clădirilor a fost consolidată în ultimii ani, în principal, prin reformularea Directivei

privind performanța energetică a clădirilor - EPBD (Directiva 2010/31 / UE) în 2010 și,

recent, prin Directiva privind eficiența energetică - EED (Directiva 2012/27 / UE) [2], care a

abrogat directivele privind serviciile energetice și promovarea cogenerării.

Toate aceste cerințe, dar și altele, cum ar fi necesitatea luării în considerare a utilizării

energiei din surse regenerabile pentru clădiri noi sau pentru cele supuse unor renovări majore,

stabilite în Directiva privind promovarea energiei din surse regenerabile (Directiva 2009/28 /


69

CE) [3 ], prevede un cadru care poate fi pus în aplicare prin măsuri de politică menite să

reducă consumul de energie, în special în clădiri.

România are un important patrimoniu de clădiri, realizate mai ales în perioada 1960-1990, cu

un nivel scăzut de izolație termică, ca o consecință a crizei energetice din 1973. Aceste clădiri

au elemente de închidere cu un nivel scăzut de protecție termică, care nu mai este adecvată

reglementărilor actuale. În afară de sectorul rezidențial, clădirile publice sunt, de asemenea,

un important consumator de energie. Distribuția consumului de energie finală cu privire la

diferite tipuri de clădiri publice din România este prezentată în figura 6.2. Acesta este motivul

pentru care, avand în vedere criteriile asociate conceptului nZEB, eforturi de reducere a

consumului de energie sunt concentrate și în sectorul non-rezidențial.

Figura 6.2. Distribuția consumului de energie finală în sectorul terțiar în România (source: INCD URBAN-INCERC)

6.1.2 Performanța energetică a clădirilor de învățământ. Studii de caz

6.1.2.1 Clădiri aparținând Universității Tehnice "Gheorghe Asachi" din Iași

a. Caracteristici geometrice și niveluri de izolare termică a elementelor de anvelopă

Clădirile analizate, aparținând Universității Tehnice "Gheorghe Asachi" din Iași, au

caracteristici geometrice și de niveluri de izolare termică diferite.

Imobilul Corp R, construit în 1973, are patru etaje, iar la nivelul superior are un amfiteatru.

Structura portantă este realizată din diafragme de beton armat, cu stâlpi în planurile fațadelor

și planșee din beton armat. Pereții exteriori sunt protejați la partea exterioară cu blocuri de

zidărie cu goluri verticale. Imobilul are o suprafata utila de 2931 m2, un volum încălzit de

12185 m3, iar o suprafață construită de 826 m

2 (Figura 6.3). Aria anvelopei este de 4316 m

2,

iar raportul dintre suprafață vitrată și aria pereților este de 0,44.


70

Figura 6.3. Corpul R: foto și imagine în IR

Cea de-a doua clădire, care aparține Departamentul de Instalații în Construcții, a fost realizat

în 1990, are cinci niveluri și o structură constructivă realizată din cadre din beton armat.

Cadrele din fațadă sunt umplute cu elemente de zidărie din beton celular autoclavizat de 30

cm grosime. Suprafața utilă este de 5328 m2, volumul interior este 30987 m

3, iar suprafața

construită este 1744 m2 (Figura 6.4). Aria anvelopei este de 6986 m

2, iar raportul dintre

suprafață vitrată și aria pereților este 0.76.

Figura 6.4. Corpul Departamentului de Instalații în Construcții: foto și imagine în IR

Cea de a treia clădire analizată este cea a Facultății de Energetică. Construită în 1980, are

patru niveluri și o structură constructivă realizată din cadre din beton armat cu închideri din

beton celular autoclavizat de 25 cm și planșee de beton armat. Suprafața utilă este de 4524 m2,

volumul interior este 18760 m3, iar suprafața construită este 1773 m

2 (Figura 6.5). Aria

anvelopei este de 6076 m2, iar raportul dintre suprafață vitrată și aria pereților este de 0,56.

Figura 6.5. Clădirea Fcultății de Enegetică: foto și imagine IR


71

b. Impactul diferitelor niveluri de izolare termică asupra indicatorilor de performanță

energetică

Indicatorii de performanță energetică estimați au fost coeficientul global de izolare termică și

rezistența termică medie corectată. Calcululeste realizat conform metodologiei Mc 001/1, 2,

3-2006 și Mc 001 / 4-2009 [7]:

• Calculul rezistenței termice unidirecționale (R) pentru fiecare element de închidere al

clădirii;

• Identificarea punților termice și evaluarea coeficienților liniari de transfer termic, ψ, prin

simulare numerică, pentru starea inițială și cea reabilitată;

• Evaluarea rezistenței termice corectate pentru fiecare element, R ', a fost făcută cu relația

[6.1]:

A

)l(

R'RU '

11

(6.1)

Evaluarea coeficientului global de izolare termică, G1, a fost făcută folosind relația [6.2]:

lf

lf

lf

uf

uf

uf

g

g

g

w

w

w

j

j

j

R

A

R

A

R

A

R

A

VR

A

VG

'''''1

11 (6.2)

Unde indicii 'w', 'g', 'uf' și 'lf' sunt corespund următoarelor elemente de construcție: pereti

exteriori, tamplarie, etaj superior și etaj inferior.

Rezistența medie termică corectată se calculează cu următoarea relație [6.3]:

Indicatorii de performanță energetică, pentru fiecare dintre cele trei clădiri, sunt evaluați în

trei scenarii diferite de soluții de izolare termică. Primul caz este cel real, ceea ce înseamnă că

pereții exteriori și planșeul pe sol nu au izolare termică, iar terasa are o izolație de 10 cm

grosime. Al doilea caz, este cel mai des utilizat în zilele noastre în practică, adică pereții

exteriori sunt izolați cu o izolație termică de 10 cm grosime, terasa cu 20 cm și placa peste sol

are o izolație termică grosime 5cm. Pentru al treilea caz, se propun cea mai mare grosime

posibilă din punct de vedere tehnologic: 30 cm pentru pereții exteriori, 40 cm pentru terasa și

15 cm pentru planșeul pe sol. în toate cazurile studiate, ferestrele sunt considerate a fi de tip

temopan cu teri for de sticlă (cu R '= 0,77 m2K / W).

Rezultatele calculului sunt prezentate în Tabelul 6.1. După cum era de așteptat, pentru al

doilea scenario, recomandat de normativul C107 / 2005 [8], coeficientul global de izolare

termică este mai mare decât coeficientul global pentru clădirea de referință (Gref ), cu

excepția cazului clădirii Departamentului de Instalații în Construcții, din cauza procentului

mare de vitrare, ceea ce este important în acest caz, și, de asemenea, din cauza volumetriei

intregului ansamblu.

i

ii

i

med

R

A

AR

'

'


72

Tabelul 6.1. Indicatorii de performanță energetică pentru clădirile studiate

Clădire Scenariu G1[W/m3K] R’med

[m2K/W]

Gref[W/m3K]

Departamentul

de Instalații

I 0.373 1.112

0.150 II 0.271 2.223

III 0.254 2.692

Corp “R”

I 0.404 0.877

0.246 II 0.170 2.080

III 0.128 2.756

Facultatea de

Energetică

I 0.462 1.256

0.470 II 0.289 2.725

III 0.264 3.433

c. Potențialul clădirilor de învățămînt superior studiate de a fi transformate în clădiri

nZEB prin intermediul unor măsuri de reabilitare termică

În luna iulie 2014, Ministerul Dezvoltării Regionale și Administrației Publice - MDRAP a

transmis la CE valorile care definesc nZEB pentru România. În acest document, valoarea

limită recomandată pentru a treia zona climatică și pentru clădiri de învățămînt este 136 kWh /

(m2a). În tabelul 6.2 sunt prezentate valorile necesarului de energie primară a celor trei clădiri

de învățămînt studiate, calculat conform metodologiei Mc 001/2006 pentru cele trei cazuri de

izolare termică. Ncesarul de energie termică, avand în vedere regimul de încălzire

intermittent, a fost determinat pentru fiecare caz și s-a adăugat, de asemenea și necesarul de

energie pentru iluminat artificial. Aceste valori au fost preluate din certificatul de performanță

energetică întocmit pentru fiecare clădire. Factorii de conversie naționali pentru gaze naturale

și energie electrică au fost folosiți pentru a calcula necesarul de energie primară. Factorul de

conversie a energiei termice este de 1,1, iar pentru iluminat artificial, valoarea este 2.8.

Tabelul 6.2. Valorile necesarului de energie primară pentru cele trei cazuri studiate

Clădire Scenariu Energie

primară

pentru

incălzire

[kWh/(m2a)]

Energie

primară

pentru

iluminat

[kWh/(m2a)]

Total energie

primară

[kWh/(m2a)]

nZEB

energie

primară

[kWh/(m2a)]

Departmentul

de Instalații

I 112 92 204

136

II 66 92 158

III 60 92 152

Corp “R”

I 92 87 179

II 48 87 135

III 32 87 119

Facultatea de

Eneergetică

I 166 90 256

II 92 90 182

III 82 90 172

După cum se poate observa, numai în cazul corpului "R", energia primară a rezultat este mai

mică decât valoarea recomandată, pentru scenariul doi și trei. Pentru celelalte două cazuri,

acest lucru poate duce la concluzia că necesarul de energie primară legat de sistemul de

iluminat trebuie să fie diminuat prin adoptarea unuia mai economic, iar energia necesară


73

pentru încălzire poate fi redusă prin utilizarea mai eficientă a aporturilor solare, sau prin

folosind panouri fotovoltaice pe terase și pe suprafața opacă pereți exteriori.

6.1.2.2 Clădiri pentru învățământul preuniversitar

a. Caracteristici geometrice și performante energetice ale clădirilor studiate

Din totalul clădirilor de învățământ, ponderea cea mai mare aparține clădirilor pentru

învățământul preuniversitar, motiv pentru care o atenție deosebită trebuie acordată acestui

sector.

Din datele centralizate de Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare în Construcții,

Urbanism și Dezvolate Teritorială Durabilă (URBAN INCERC) pot fi extrase valori medii, ce

definesc performanțele energetice ale acestei categorii de clădiri (Tabel 6.3).

Tabelul 6.3. Performanțe energetice ale clădirilor de învățământ existente în România

Coef.

compactitate

(m-1

)

Nr. de

niveluri Rezistență

termică

pereți,

(W/m²K)

Rezistență

termică

acoperiș,

(W/m²K)

Rezistență

termică

planșeu

inf.,

(W/m²K)

Rezistență

termică

supraf.

vitată,

(W/m²K)

Energie

finală,

(kWh/m²a)

0,25 3,2

Avg: 1,10

Min: 0,59

Max: 1,30

Avg: 0,9

Min: 0,25

Max: 1,4

Avg: 0,95

Min: 0,40

Max: 1,40

Avg: 2,0

Min: 1,3

Max: 2,5

150 – 350

Clădirile studiate au fost: Școala Specială “Ștefan cel Mare” din județul Neamț, Centru Școlar

din același județ și Școala „Molnar Jozsias” din județul Covasna. Acestea au structuri

constructive din pereți de zidărie portantă și planșee din beton armat, acoperișul fiind de tip

șarpantă din lemn.

a – SSM b – CSN

c – SMJ Figura 6.6 Clădirile analizate a – SSM (Școala Specială “Ștefan cel Mare”); b – CSN (Centru Școlar

din județul Neamț); c – SMJ (Școala „Molnar Jozsias”)


74

Caracteristicile geometrice și performanțele energetice sunt redate în Tabelul 6.4.

Table 6.4. Caracteristici geometrice și performanțe energetice

Nr. Parametru

Sy

mb

ol

Un

it (SSM) (CSN) (SMJ)

Initial Retrofitted Initial Retrofitted Initial Retrofitted

1 Am construcție - 1974 1974 1981

2 Nr. ocupanți - 350 420 250

3 Arie utilă m² 2108 2898 2288

4 Volum

V m

3 5303.30 8127.41 6801.16

5 Arie încălzită m² 1683.59 2650 1961

6 Supraf. construită m² 1054 1594.8 747

7 Arie anvelopă A env. m2 2952.66 4291.17 2621.40

8 Rezistență termică

corectată pereți Rmed m

2K/ W 0.569 2.582 0.385 2.116 0.467 2.602

9 Rezistență termică

corectată medie Rmed m

2K/ W 0.867 2.795 0.865 3.540 0.759 2.086

10 Coef. global de

izolare termică G1 W/m

3K 0.846 0.369 0.814 0.319 0.712 0.355

11

Necesar de energie

specific annual pt.

încălzire

q heat. kWh/m2a 133.149 65.689 124.853 56.520 126.442 57.143

12 Indice de

compactitate

A env. /

Vheat. m

-1 0.557 0.528 0.39

13 Arie vitrată/ arie

pereți

A gl. /

A wall - 0.353 0.353 0.356

14 Necesar de energie

specific anual qa kWh/a 125249.429 110593.891 330968.837 149826.716 247953.427 112057.633

b. Efecte ale unor măsuri de suplimentare a izolației termice a elementelor de anvelopă

Pentru a crește performanța energetică a clădirii, au fost propuse măsuri de suplimentare de

izolare termică, folosind material, cum ar fi polistiren expandat sau extrudat, poliuretan spuma

sau vată minerală). S-au propus 7 scenarii de intervenție, grosimea stratului de material

isolator fiind cuprins între 5 și 40 cm.

Tabelul 6.5. Scenarii de suplimentare a izolației termice a elementelor de anvelopă

Element Grosimea izolației (cm)

s-1 s-2 s-3 s-4 s-5 s-6 s-7

Pereți 0 5 10 15 20 25 30

Planșeu superior 10 15 20 25 30 35 40

Planșeu ingerior 0 5 8 10 12 12 12

Pentru fiecare dintre aceste scenarii s-a calculat necesarul anual de energie termică pentru

încălzire (q heat), comparativ cu valoarea de 38 kWh/m2a obținută din surse neregenerabile (q

nZEB), propusă în “Report on the common criteria and principles for public building NZEB

definition în south and east European countries”.


75

Tabelul 6.6. Consum specific (q heat) pentru clădirile analizate și (q nZEB)

Scenario s-1 s-2 s-3 s-4 s-5 s-6 s-7

Clădire (CSN) 124.853 65.444 60.863 58.811 57.622 57.045 56.520

Clădire (SSM) 133.149 74.394 70.039 68.051 66.928 66.197 65.689

Clădire (SMJ) 126.442 85.364 61.869 59.131 58.144 57.579 57.143

Clădire nZEB 38 38 38 38 38 38 38

Concluzii

Izolarea suplimentară a elementelor de anvelopă determină reducerea semnificativă a

necesarului de energie termică (45 ... 50%, în cazul ultimului scenariu). Dar, doar măsurile

pasive de economisire a energiei (adică izolarea termică suplimentară) nu sunt suficiente

pentru a îndeplini condițiile mai restrictive ale clădirii nZEB. Pentru a crește eficiența

energetică a clădirilor trebuie combinate soluțiile constructive pasive cu cele active, ce

folosesc surse de energie regenerabilă (panouri fotovoltaice, panouri solare sau turbine

eoliene). Investiția în energia verde permite conservarea surselor de energie convențională,

poate creea venituri și, nu în ultimul rând, nu afectează mediul înconjurător.

Clădirile de învățământ, în general, sunt caracterizate printr-o anumită diversitate constructivă

și funcțională, care necesită o abordare specială pentru fiecare caz în parte. Fiecare dintre

aceste clădiri sunt unice, prin solutiile arhitecturale, prin programul de utilizare zilnic,

săptămânal sau anual (acestea nu sunt folosite în timpul nopții, etc.) și prin procentul de

ocupare.

A transforma aceste clădiri în clădiri nZEB înseamnă un demers dificil și atingerea unor

obiective de ordin constructiv, deoarece, la fel ca în multe cazuri, doar adoptarea unui grad

mai ridicat de izolare termică pentru elementele anvelopei nu este de ajuns.

Sunt necesare multe alte măsuri de conservare sau de a obține energie verde pentru clădiri,

cum ar fi utilizarea panourilor fotovoltaice amplasate pe terase sau pe partea opacă a fațadelor

sudice. De asemenea, clădirile de învățământ pot fi echipate cu sisteme de recuperare a

căldurii și, din cauza gradului ridicat de vitrare, cu obloane mobile izolatoare, care pot fi

utilizate în timpul nopții.

Orice clădire publică existentă transformată în nZEB ar putea fi un exemplu de bune practici

în așezările urbane.

6.2 Studiu comparativ privind eficiența măsurilor de reabilitare termică la unitățile de

învățământ superior

6.2.1 Descriere clădiri studiate

Eficiența măsurilor de reabilitare termică, în ceea ce privește economia de energie și

maximizarea confortului mediului interior este diferită în diferite situații, în funcție de

destinația clădirii, geometria, suprafața anvelopei clădirii și a rezistenței termice a elementelor

de închidere.

Ca urmare a acțiunii de certificare din punct de vedere energetic a clădirilor aparținând

Facultății de Construcții și Instalații din Iași, a fost realizat un studiu comparativ privind


76

eficiența măsurilor ce pot fi propuse în scopul reducerii consumului de energie în aceste

clădiri.

În cadrul studiului au fost analizate clădirile: Corp R, Departamentul de Instalații în

Construcții (IC), Departamentul de Beton, Materiale, Tehnologie și Organizare (BMTO),

Departamentul de Căi Ferate, Drumuri și Poduri (CFDP).

Imobilul Corp R, realizat în 1973, are patru etaje, iar la nivelul superior un amfiteatru.

Structura de rezistență este realizată din diafragme orizontale și verticale din beton armat, cu

stâlpi în planurile fatadei. Pereții exteriori sunt protejați la partea exterioară cu zidărie cu

goluri verticale. Imobilul are o suprafaţă utilă de 2931 m2, un volum încălzit de 12185 m

3, și o

suprafață construită de 826 m2. În anul 2007, clădirea a fost reabilitată termic, măsurile

constând în adăugarea unui strat de 5 cm de polistiren expandat pe exterioară a pereților

exteriori, 10 cm de polistiren extrudat la nivelul planșeelor superioare și inferioare și

schimbarea ferestrelor vechi din lemn cu altele noi, cu geam termopan și tâmplărie PVC.

Clădirea Departamentului de Instalații în Construcții a fost realizată în 1990, are cinci niveluri

și o structură de rezistență realizată din cadre din beton armat și a elemente de închidere

realizate din beton celular autoclavizat de 30 cm. Suprafața utilă este de 5328 m2, volumul

interior este 30987 m3, iar suprafața construită este de 1744 m

2. În scopul reducerii

consumului de energie în exploatare, au fost propuse unele măsuri: 10 cm grosime de

polistiren expandat la nivelul pereților exteriori, 20 cm de polistiren extrudat pe terasă, 10 cm

de polistiren extrudat la planseul inferior și tâmplărie cu trei foi de geam termopan.

Departamentul Beton - Materiale de construcții - Tehnologie și Organizare (BMTO) construit

în 1973, este compus dintr-o hală centrală (pentru practică, cercetare, standuri și producție)

dimensiunile în plan de 36x36 m, și o înălțime de 13 m. La aceasta este atașată spre vest un

corp cu e etaje și la este o alta cu un singur etaj, amble având dimensiunile în plan de 9x36 m.

Întreaga clădire are o structură din cadre de beton armat prefabricat cu închideri din zidărie de

30 cm. Partea principal, hala central, este neîncălzită (aprox. 80% din volum). Imobilul are o

suprafata utila de 3416 m2, un volum încălzit de 5774 m

3, iar o suprafață construită de 2122

m2. În perioada 2009-2010 s-au efectuat lucrări de reabilitare structurală și termică a clădirii.

Pentru a îmbunătăți eficiența termică a clădirii, peretele exterior a fost izolat cu un sistem de

panouri de fațadă de tip Polyalpan (cu spumă poliuretanică solidă), cu o grosime de 12cm,

acoperișul cu un strat de 15 cm de polistiren extrudat (XPS), iar la nivelul planșeului pe sol,

cu un 10 strat cm (XPS). Ușile metalice și ferestrele din lemn au fost schimbate cu tamplarie

PVC şi geam termopan.

Clădirea CFDP este realizată în 1973, avand patru niveluri și o structură din cadre din beton

armat cu elemente de închidere din zidărie. Suprafața utilă este de 1501 m2, volumul este

4674 m3, iar suprafața construită este de 480 m

2. Această clădire a fost termică reabilitată în

2007, soluția constând în aplicarea la nivelul pereților exteriori a unui strat de vată minerală

cu o grosime de 10 cm protejată cu panouri metalice, 20 cm de polistiren extrudat la etajul

superior, 10 cm la planșeul inferior, și ferestrele vechi din lemn au fost schimbate cu

tâmplărie de aluminiu şi geam termopan.

6.2.2 Analiză comparativă a eficienței măsurilor adoptate

Pentru a evalua eficiența măsurilor de reabilitare termică, s-a realizat o analiză parametrică,

utilizând planul factorial de experiență, folosind drept criteriu de analiză coeficientul global


77

de izolare termică, G1. Parametrii variabili luați în considerare au fost termenii 'R

Apentru

fiecare element al anvelopei clădirii, înainte și după reabilitare. Cei patru parametri sunt: X1 =

w

w

w

R

A

'- pentru pereții exteriori; X2 =

g

g

g

R

A

'- pentru ferestre și uși; X3 =

uf

uf

uf

R

A

'- pentru

ultimul planșeu; X4 = lf

lf

lf

R

A

'- pentru planseul inferior.

Deoarece variabilele luate în considerare sunt cantitative, codificarea variabilelor se face

astfel încât semnul minus reprezintă nivelul cel mai scăzut, iar semnul plus nivelul cel mai

mare. Analiza s-a facut pentru fiecare clădire în parte.

Tabelul 6.7. Valorile maxime și minime ale parametrilor variabili– Corp ‘R’

Parametru Valoare

minimă: -1

Valoare

maximă: +1

X1 1305.744 2832.120

X2 1604.760 2057.385

X3 368.078 1005.783

X4 73.365 125.075

Tabelul 6.8 Valorile maxime și minime ale parametrilor variabili– Clădirea “IC”

Parametru Valoare

minimă: -1

Valoare

maximă: +1

X1 865.802 2546.874

X2 2148.783 2965.320

X3 300.950 1129.866

X4 758.497 1434.134

Tabelul 6.9 Valorile maxime și minime ale parametrilor variabili – Clădirea ‘CFDP’

Parametru Valoare

minimă: -1

Valoare

maximă: +1

X1 398.191 1488.642

X2 598.426 764.570

X3 99.215 463.152

X4 42.280 62.551

Tabelul 6.10 Valorile maxime și minime ale parametrilor variabili – Clădirea ‘BMTO’

Parametru Valoare

minimă: -1

Valoare

maximă: +1

X1 587.611 840.975

X2 1147.680 1585.193

X3 176.998 931.700

X4 266.617 297.612


78

După obținerea celor patru seturi de șaisprezece rezultate (i.e. 24=16), se evaluează efectul

fiecărui parametru. Acesta poate fi considerat ca fiind diferența dintre cele două medii.

Principalul efect al fiecărui parametru se regăsește în valoarea coeficientului Cii = Ym+−Ym−,

unde Ym+ este valoarea medie a răspunsurilor obținute pentru care variabila are nivelul +1 și

Ym− este valoarea medie a răspunsurilor obținute când variabila are nivelul -1. De exemplu,

pentru parametrul 1 (Aw/R’w) C11=Ym1+ -Ym1-.

Principalul efect pe care fiecare parametru (considerat separat) îl produce asupra valorii

coeficientului global de izolare termică, G1, este prezentată în figura 6.7-6.10, care prezintă

valorile celor patru coeficienți calculați.

Figura 6.7 Reprezentarea coeficienților pentru clădirea Corp R

Figura 6.8 Reprezentarea coeficienților pentru clădirea IC

Figura 6.9 Reprezentarea coeficienților pentru clădirea CFDP

0.000

0.020

0.040

0.060 0.054

0.026 0.027 0.022

Coeff1

Coeff2

Coeff3

Coeff4


79

Figura 6.10 Reprezentarea coeficienților pentru clădirea BMTO

Analizând graficele, rezultă următoarele:

- în aproape toate cazurile, izolarea termică a pereților exteriori are cel mai mare impact

asupra coeficientului global G1;

- în cazul clădirii Departamentului BMTO, etajul superior are o influență mai mare din cauza

înălțimii reduse a clădirii; pentru aceeași clădire, influența pereților exteriori este mai mică

decât celelalte cazuri, deoarece majoritatea acestora se învecinează cu spații neîncălzite și nu

cu mediul exterior;

- pentru clădirea Departamentului IC, influența etajul inferior este mai importantă decât în

celelalte cazuri, pentru că aceasta are planșee în consolă, care nu sunt foarte bine izolate;

- cu excepția clădirii Departamentului IC, pentru toate celelalte clădiri, impactul planșeului

inferior este mai degrabă nesemnificativ în comparație cu celelalte elemente;

- în toate cazurile studiate, influența suprafeței vitrate este aproximativ aceeași.

Concluzii

În contextul creșterii eficienței energetice, alături de reducerea consumul de energie în

clădirile rezidențiale, și clădirile publice joacă un rol important. Dar, acest tip de clădiri are o

mare diversitate în ce privește concepția arhitecturală, soluțiile constructive adoptate și

structura elementelor din care este alcătuită anvelopa.

Din aceste motive, adoptarea soluției adecvate de reabilitare termică trebuie să ia în

considerare specificitatea fiecărui caz în parte. Înainte de a decide care este cea mai buna

soluție, efectul fiecărei măsuri de reabilitare termică ar putea fi studiat prin intermediul

tehnicii planului factorial de experiență cu 2 nivele.

6.3 Influența punților termice în evaluarea performanțelor energetice a clădirilor

6.3.1 Analiza unor punți termice reprezentative

Influența punților termice asupra performanței energetice a clădirilor este abordată diferit în

lume. De exemplu, în Germania, se utilizează factorul de temperatură fRsi, în Danemarca și

Cehia sunt date valori ψmax în funcție de tipul rostului, în Franța, valorile ψmax depind de tipul

construcției. În România, C107 Normativul include trei metode de calcul al punților termice,

după cum urmează:

• metoda aproximativă;

• metoda simplificată;


80

• metoda detaliată pentru a calcula rezistențe termice corectate ale elementelor de construcție,

folosind cataloagele sau prin modelare numerică a câmpului termic.

Pentru a aplica o metodă de calcul, dimensiunile elementelor de construcție sunt măsurate, la

interior (în Franța), sau la exterior (Germania). Folosind dimensiunile exterioare ar putea fi

preferat deoarece include suprafața totală a anvelopei și este mai ușor de calculat. Acesta

acoperă parțial pierderile suplimentare datorate punților termice.

Pentru a elimina sau pentru a reduce la minimum formarea punților termice la clădirile noi, în

conceptul de Casă Pasivă a fost introdusă așa-numita abordare “thermal bridge free design”.

Acest lucru conduce la detalii constructive substanțial îmbunătățite, durabilitatea construcției

crește, iar energia termică este economisită. Clădirile fără punți termice sunt acelea la care

acestea nu influențează pierderile de căldură prin elementele de anvelopă. Contribuția punților

termice trebuie să fie mai mică sau egală cu zero, așa cum dată de ecuația (6.4):

0 l (6.4)

Într-un calcul simplificat:

01.0 )/(mKW (6.5)

Există detalii standard care au fost deja calculate și care îndeplinesc acest criteriu, astfel încât

să poată fi utilizate fără alte calcule. Acest lucru este util mai ales pentru proiectarea și

execuția clădirilor noi, dar pentru clădirile existente, care sunt supuse unui process de

modernizare, este mai dificil sau chiar imposibil de realizat.

În mod curent, pentru reabilitarea termică a clădirilor vechi din România soluția constă în

adăugarea unor straturi suplimentare de materiale termoizolante (polistiren expandat, vata

minerala, etc.), pe partea exterioară a pereților exterior, ferestrele existente sunt înlocuite cu

cele mai performante (cu geam termopan și tâmplărie din PVC sau aluminiu) și de asemenea,

izolarea termică a acoperișurilor și planșeelor peste subsoluri / parter solide este suplimentată.

Există situații în care izolația termică suplimentară este recomandată la interior, cum ar fi

clădirile istorice sau imobilele în care nu toți co-proprietarii sunt de acord pentru renovarea

fațadei.

Modernizarea construcției nu înseamnă neapărat corecția punților termice (în special atunci

când izolația exterioară nu este abordabilă). Un studiu a două punți termice liniare

reprezentative (una verticală și una orizontală) este prezentat mai jos pentru o clădire tipică,

cu o structură constructivă din cadre de beton armat și planșee de beton armat. Cadrele din

fațadă sunt umplute cu elemente de zidărie din beton celular autoclavizat de 25 cm grosime.

Figura 6.11. Punți termice - distributia temperaturii: (a) perete / perete de colț exterior neizolat; (b)

coltul extern de perete/perete izolat cu 20 cm PEX; (c) intersecție perete/planseu neizolat; (d)

intersecție perete/ planseu cu izolație de 20 cm PEX.


81

Analiza a fost făcută prin modelare numerică a câmpului termic (figura 1), în următoarele

soluții de izolație termică cu polistiren expandat (coeficient de conductivitate termică de 0,04

W/mK):

• izolatie exterioara de la 0 până la o grosime de 30 cm;

• izolație interioară de la 0 până la o grosime de 20 cm;

• izolație combinată, cu 5 cm pe partea interioară și de la 10 la 20 cm, pe partea exterioară.

Rezultatele modelării, prezentate în figura 6.11, constau în variațiile valorii ψ, exprimată în

W/mK. Pentru puntea termică perete/tavan, indicele 1 corespunde planseului superior și

indexul 2 este corespunzător planseului inferior. Criteriul simplificat ψ = 0,01 W / mK, de

asemenea, este reprezentat printr-o linie orizontală.

Figura 6.12 Variația coeficientului liniar de transfer termic termic: (a) de colț exterior

perete/perete; (b) intersecție perete/planseu.

Pentru puntea termică de colț perete/perete exterior (Figura 6.12a), singura soluție pentru

obținerea unei valori ψ valori sub limita “thermal bridge free design” este prin aplicarea

izolației la interior, cu o grosime mai mare de 5 cm. Ambele soluții de izolație, la exteriorsau

mixt nu oferă un astfel de rezultat, chiar dacă reducerea maximă a valorii ψ este de 90% și

respectiv 94%, în comparație cu varianta inițială neizolată.

Pentru intersecția perete/ planseu (Figura 6.12b), soluția de izolație externă respectă criteriul

(3) pentru grosimea izolației mai mare de 20 cm (pentru planșeu superior) și 12 cm (pentru

planșeu inferior). Soluția de izolație la interior nu respectă criteriul (3) și pentru planșeul

superior valoarea coeficientului liniar de transfer termic inițial crește cu creșterea grosimii

izolației. Soluția de izolație mixtă respectă criteriul (3) numai pentru planșeul inferior.

În afară de performanța energetică a clădirilor, prezența punților termice influențează și riscul

de condens pe suprafață, exprimat prin factorul de temperatură, fRsi, sau prin valori scăzute ale

temperaturii pe suprafața rostului, si. În Figura 6.13 variația temperaturii pe suprafața

interioară si este prezentată pentru ambele punți termice analizate. Valoarea temperaturii

punctului de rouă, Tsi = 12°C (pentru umiditatea relativă a aerului din interior de 60%, iar

temperatura aerului interior de 20°C), este, de asemenea, marcată pe grafice.


82

Figura 6.13 Variația temperaturii pe suprafața interioară: (a) perete/perete de colț exterior; (b)

intersecție perete/planșeu.

Pentru prima punte termică (Figura 6.13a), riscul de condens superficial poate fi evitat prin

aplicarea unui strat de izolație termică mai mare de 4 cm pe oricare parte a elementelor de

închidere. Pentru a doua (Figura 6.13b), numai soluțiile de izolare la exterior și cea mixtă

poate evita riscul de condens. În cazul izolației la interior, ar trebui luate măsuri suplimentare

pentru a evita problemele de riscul la condens prin extensia stratului de izolare termică pe

tavan.

6.3.2 Influența punților termice asupra indicatorilor de performanța energetică. Studiu

de caz.

Principalii indicatori de performanță energetică utilizați în evaluarea clădirilor sunt:

• Indicatori de evaluare a pierderilor de energie termică prin elementele anvelopei clădirii,

cum ar fi coeficientul mediu de transfer termic corectat U'm și rezistența termică medie

corectată R'm (R'm = 1 / U'm), conform normativului C107 [8] și calculate prin ecuația (6.6):

i

iiim

A

UAU

)( '

'

(6.6)

• Indicatori de evaluare a pierderilor totale de căldură în clădiri, precum sunt coeficientul de

volum al pierderilor de căldură FV (W / m3K) și coeficientul de suprafață a pierderilor de

căldură FS (W / m2K) [4]; suprafața poate fi, opțional, suprafața anvelopei clădirii, aria

încălzită etc. Un astfel de indicator, utilizat în România și definit în normativul C107 este

coeficientul global de izolare termică G (pentru locuințe) și G1 (altele decât clădirile cu

destinația de clădiri). Valoarea G este o caracteristică a construcției și reprezintă energia

necesară pentru a compensa pierderile de căldură prin transmisie și ventilare corespunzătoare

la 1 m3 de volum încălzit, cauzată de o diferență de temperatură de 1K. Pentru clădirile

nerezidențiale, G1 este dată de următoarea ecuație:

m

i

i

i

i

R

A

VR

A

VG

'

111

'

(6.7)

• Indicatori de evaluare a necesarului de energie termică, bazați pe bilanțul energetic al

clădirii;


83

• Indicatori de evaluare a necesarului de energie primară, pe baza factorilor de energie

primară specifici fiecărui tip de purtător de energie.

Pentru o evaluare mai relevantă și mai cuprinzătoare a impactului clădirilor asupra mediului,

în ceea ce privește consumul de energie, indicatorul de performanță ar trebui să se refere la

consumul s în ultimii ani, pecific de energie primară pe durata de viață a clădirii. Acest lucru

este important, mai ales că raportul dintre energia înglobată și cea de exploatare s-a schimbat

în mod considerabil pentru noile clădiri cu consum energetic redus.

Clădirile studiate din această perspectivă au fost: Corp R, aparținând Facultății de onstrucții și

Instalații și Scoala “Ștefan cel Mare” din județul Neamț.

Pentru a evalua influența punților termice asupra performanței energetice a acestor clădiri de

învățământ reprezentative, au fost propuse șapte scenarii de suplimentare a izolației termice

ale elementelor de anvelopă, folosind materiale uzuale de izolare termică (polistiren expandat

și extrudat, spuma de poliuretan sau vată minerală), cu coeficienții de conductivitate termică

de cca. 0,04 W/mK. Grosimile straturilor de izolație termică sunt prezentate în tabelul 6.11. În

toate cazurile, ferestrele sunt considerate cu trei foi de geam (cu R '= 0,77 m2K / W).

Tabelul 6.11 Scenarii de reabilitare termică

Element Grosime termoizolație (cm)

Scenariu 1

Scenariu 2

Scenariu 3

Scenariu 4

Scenariu 5

Scenariu 6

Scenariu 7

Pereți exteriori 0 5 10 15 20 25 30

Planșeu superior 10 15 20 25 30 35 40

Planșeu inferior 0 5 8 10 12 12 12

Toate punțile termice au fost identificate și valorile coeficienților liniari de transfer termic au

fost determinați cu ajutorul cataloagelor cu punți termice și prin simulare numerică a

câmpului termic. Pentru a exprima influența lor asupra performanței energetice a clădirilor, s-

au calculat următorii indicatori:

• rezistența termică medie unidirecțională Rm, în m2K / W; rezistența termică medie corectată

R'm, în m2K / W; și raportul r = R'm / Rm;

• coeficientul global de izolare termică G1, în W/m3K; coeficientul global de izolare termică

calculat cu rezistența termică unidirecțională G1 (R), în W/m3K; și valoarea de referință a

coeficientului global de izolare termică G1ref, calculat conform Normativului C107, în

W/m3K.


84

Rezultatele sunt prezentate în Figurile 6.14, 6.15, 6.16 pentru fiecare clădire și scenariu.

Figura 6.14.Valorile rezistenței termice medii : (a) Clădirea 1 –Învățământ superior; (b) Clădirea 2 - K-12.

Figura 6.15 Valorile coeficientului de reducere r

Figura 6.16 Valorile coeficientului global de izolare termică: (a) Clădirea 1 –Învățământ superior; (b) Clădirea 2 - K-12.

Așa cum era de așteptat, rezultatele obținute arată o creștere a rezistențelor termice specifice

medii, atât unidirecționale și corectate, odată cu creșterea gradului de izolare termică a

elementelor anvelopei clădirii (Figura 6.14). După o creștere inițială, coeficientul de reducere

a rezistenței termice unidirecționale scade pentru ambele clădiri analizate (Figura 6.15),

datorită influenței punților termice. Așa cum s-a aratat în capitolul precedent, unele punți

termice pot fi usor de corectat, în special prin aplicarea unor straturi de izolație exterioare


85

elementelor de anvelopă, dar altele rămân încă, dupădupă lucrările de reabilitare termică.

Coeficientul de reducere are valori mai mici în cazul celei de a doua clădire, din cauza indicelui

de compactitate mai mare (raportul dintre suprafața totală a anvelopei și volumul încălzit) și a

unui raport mai mare între aria vitrată și aria pereților. Condiția ca G1 G1ref este îndeplinită

pentru ambele clădiri (Figura 6.16), prin aplicarea măsurilor de izolare termică ale oricărui

scenariu (de la 2 la 7).

Concluzii

Implementarea directivei europene privind performanța energetică a clădirilor (EPBD) este de

importanță majoră în vederea îmbunătățirii eficienței energeticea clădirilor. Chiar și atunci

când măsurile de reabilitare termică sunt bine puse în aplicare, punțile termice din anvelopa

clădirii rămân puncte vulnerabile. Acestea trebuie luate în considerare cu deosebită atenție,

deoarece de multe ori acestea conduc la pierderi importante de căldură și la temperaturi

scăzute pe suprafața interioară a elementelor de închidere.

Aplicarea principiilor “thermal bridge free design” în cazul modernizării clădirilor existente

nu este întotdeauna posibilă. Rezultatele studiului confirmă importanța impactului punților

termice asupra performanței energetice totale a clădirilor reabilitate termic.

6.4 Analiza punţilor termice pentru anvelope izolate parţial la clădiri de locuit din

panouri mari prefabricate

6.4.1 Context

Aproximativ 70% din blocurile de locuinţe din România executate înainte de 1989, sunt

realizate din panouri mari prefabricate, soluţia constructivă fiind foarte răspândită în Franţa şi

în toate statele Europei Centrale şi de Est, precum şi în unele regiuni ale Uniunii Sovietice, cu

minore modificări locale (Ilomets et al., 2011). Asemenea clădiri nu răspund exigenţelor

actuale de eficienţă energetică, în principal datorită nivelurilor de performanţă reduse cerute

de standardele în vigoare în perioada în care au fost construite. Ca urmare, procesul de

reabilitare termo-energetică a fondului construit existent – în care termoizolarea suplimentară

a anvelopei constituie elementul principal - include cu precădere acest tip de structuri.

Panourile mari prefabricate au în general o alcătuire de tip sandviş, constând din două

straturi de beton armat, care înclud un strat de izolaţie termică. Conlucrarea dintre cele două

straturi de beton şi dintre panouri diferite este obţinută prin conexiuni ce străbat stratul de

izolaţie termică generând punţi termice, cu un impact defavorabil semnificativ asupra

comportării higrotermice a anvelopei, prin reducerea cu până la 40% a performanţei acesteia

(Lee & Pessiki, 2004). Este recunoscut faptul că protecţia termică suplimentară generală a

faţadei, realizată prin dispunerea unui strat continu de material termoizolant spre exterior,

conduce la diminuarea semnificativă a efectelor punţilor termice, reflectată în reducerea

necesarului de energie pentru încălzire şi creşterea nivelului de confort.

Apar însă frecvente situatii, justificate în general de conjunctura economică, dar şi de unele

considerente arhitecturale, în care se execută o protecţie termică suplimentară parţială, la nivel

de apartament, termoizolaţia fiind dispusă la exterior dar şi la interior.


86

6.4.2 Metodologie - Criterii de analiză

Majoritatea reglementărilor în vigoare recomandă pentru evaluarea efectelor punţilor termice

asupra performanţei energetice a clădirilor, confortului termic şi a riscului de condens

superficial, în stadiul de proiect sau în vederea certificării, o metodă simplificată care

operează cu două tipuri de parametri caracteristici: coeficienţii liniari şi punctuali de transfer

termic, ψ, respectiv χ şi factorul de temperatură ,fRsi. Această metodă este suficient de

operativă şi oferă un grad de precizie adecvat. Coeficienţii specifici liniari ψ şi punctuali χ de

transfer termic se calculează cu relaţiile:

(6.8)

(6.9)

în care:

ΔΦ este surplusul de flux termic datorat punţii termice: ΔΦ = Φ’ - Φu [W];

Φ’ – fluxul termic ce traversează domeniul cu punte termică [W]; θ

Φu – fluxul termic ce traversează domeniul în absenţa punţii termice [W];

l – lungimea punţii termice liniare [m];

Δθ – căderea totală de temperatură: Δθ = θi - θe [°C].

În normativul C107/3-2005 coeficienţii liniari (ψ) şi punctuali (χ) de transfer termic

sunt definiţi ca termeni de corecţie ai transmitanţei termice, care ţin seama de influenţa unei

punţi termice liniare sau punctuale, faţă de un calcul unidirecţional al fluxului termic în regim

staţionar, raportat la suprafaţa şi la diferenţa dintre temperaturile mediilor situate de o parte şi

de alta a unui sistem.

Sub aspectul confortului higrotermic şi punţile termice sunt caracterizate prin

temperatura superficială interioară minimă, θsi min, a cărei valoare condiţionează formarea

condensului pe suprafaţa interioară a elementului de anvelopă. Criteriul pe care componentele

anvelopei trebuie să îl îndeplinească pentru a evita acest fenomen superficial este definit de

relaţia:

(6.10)

în care:

θr este temperatura de rouă, la care presiunea parţială a vaporilor de apă devine egală

cu presiunea de saturaţie [°C].

Valoarea temperaturii superficiale este dependentă de temperaturile la limită şi nu

poate fi folosită în definirea unei punţi termice. Astfel, pentru elementul de anvelopă ce

desparte două medii cu caracteristici higrotermice diferite, se foloseşte factorul de

temperatură, o mărime adimensională ce nu variază în funcţie de temperaturile la limită, care

se calculează pentru un punct (x,y,z) de pe suprafaţa interioară a anvelopei, cu relaţia:

l

rsi


87

(6.11)

în care:

fRsi(x,y,z) este factorul de temperatură pe suprafaţa interioară în punctul (x,y,z);

θsi(x,y,z) – temperatura pe suprafaţa interioară în punctul (x,y,z) [°C];

θi – temperatura aerului interior [°C];

θe – temperatura aerului exterior [°C].

6.4.3 Obiectul analizei

In perioada de maximă utilizare a soluţiei de realizare a clădirilor din panouri mari

prefabricate, structura şi alcătuirea acestora a cunoscut o evoluţie continuă determinată de

necesitatea optimizării nivelului de protecţie termică, prin reducerea ponderii punţilor termice,

dar şi de restricţiile privind utilizarea materialelor izolante termic de mare eficienţă. Această

evoluţie se reflectă în proiectele tip aplicate în diferite perioade.

Pentru analiză a fost ales detaliul de îmbinare în rost vertical a 2 panouri de faţadă cu un

panou de perete interior, (B.A ), pentru două variante de realizare parţială a izolaţiei termice

suplimentare :

- Dispunerea stratului termoizolant suplimentar la exterior pe porţiunea de faţadă

aferentă apartamentului (Figura 6.17.).

- Dispunerea stratului termoizolant suplimentar la interior pe porţiunea de faţadă

aferentă apartamentului (Figura 6.18).

Factorii variabili consideraţi în analiză pentru varianta de dispunere a stratului termoizolant la

exterior sunt:

- grosimea stratului de izolaţie (d), cu intervalul de variaţie [0; 20]cm;

- zona de extindere a izolaţiei (b), cu intervalul de variaţie din axa peretelui interior [-

10; 60] cm.

Măsura în care cei doi factori (Fig.1.b) influenţează valorile criteriilor de analiză, a fost

apreciată comparativ cu soluţia de izolare prin dispunerea continuă a stratului termoizolant la

exterior (Fig.1.a).

Figura 6.17. Îmbinare verticală – panou interior din beton armat, monolitizat cu panouri

exterioare din beton armat având integrată izolaţie din vată minerală. a. izolare exterioară

completă; b. izolare exterioară parţială

ei

esiRsi

zyxzyxf

,,,,


88

Pentru a doua variantă, cu stratul termoizolant spre interior, au fost luaţi în considerare

următorii factori variabili:

- grosimea stratului de izolaţie (d), cu intervalul de variaţie [0; 10] cm;

- extinderea izolaţiei pe suprafaţa peretelui interior (b), cu intervalul de variaţie [0; 50] cm.

Pentru această variantă de izolare au fost considerate două situaţii, cu izolarea ambelor

panouri exterioare şi cu izolarea doar a unui panou exterior.

Figura 6.18. Soluţii de ameliorare termică la interior, cu izolare simetrică a pereţilor exteriori

(a), şi extindere pe peretele interior (b), şi cu izolare asimetrică a unui perete exterior (c), şi

extindere pe peretele interior (d)

Variaţia parametrilor ce caracterizează efectul punţilor termice, respectiv coeficientul liniar de

transfer termic şi factorul de temperatură, în raport cu factorii variabili care intervin a fost

analizată pe baza câmpului termic, pe zona de influenţă a punţilor termice. Determinarea

câmpului termic aferent zonelor analizate a fost realizată prin discretizarea domeniilor cu

metoda volumelor finite, programul de calcul utilizat fiind ANSYS (SR EN ISO 10211,

2008).

6.4.4 Rezultate şi discuţii

a. Dispunerea termoizolaţiei parţiale la exterior

Rezultatele analizelor numerice relevă zona de extindere a termoizolaţiei ca factor principal în

reducerea valorii coeficienţilor liniari de transfer termic, datorită variabilităţii mari a acesteia

(Fig.3). Transmitanţa liniară ce interesează în mod deosebit este cea corespunzătoare panoului

izolat, ψ1, care poate fi considerată într-o măsură nesemnificativă redusă în urma izolării

parţiale cu zone de extindere uzuale de 10÷20 cm. Corectarea totală a punţilor termice, la

acelaşi nivel cu izolarea completă a faţadei, devine în această situaţie irealizabilă chiar şi

pentru zone de extindere de 60 cm, pentru orice nivel de protecţie termică suplimentară. Mai

mult, pe măsură ce grosimea termoizolaţiei aplicate creşte, este mai greu de obţinut apropierea

coeficientului ψ1 de valoarea sa minimă, corespunzătoare situaţiei cu izolare generală. Un

aspect important este direcţionarea fluxului termic spre zona neizolată, pentru care se obţin

efecte favorabile, chiar şi pentru retragerea termoizolaţiei la -10 cm faţă de axa peretelui

interior (Figura 6.19). Influenţa izolării parţiale este estimată astfel cu diferenţele Δψ1 = ψ1 –

ψ, respective Δψ2 = ψ2 – ψ (unde ψ reprezintă transmitanţele liniare ale punţii termice din

Fig.1.a, iar ψ1 şi ψ2 reprezintă transmitanţele liniare ale detaliului din Figura 6.17.b). Valorile

mai mari ale coeficientului liniar de transfer termic ψ2 faţă de cele ale coeficientului ψ1 la

acest detaliu, pentru zone de extindere a izolaţiei între 0 şi 20 cm, se datorează nervurilor de

conlucrare a straturilor de beton. Pentru extinderi mai mari de 30 cm influenţa dominantă o

constituie termoizolarea parţială.


89

Figura 6.19 Variaţia coeficienţilor liniari de transfer termic pentru detaliul Fig.6.17.b

Figura 6.20 Influenţa izolării parţiale asupra coeficienţilor liniari de transfer termic pentru detaliul

Fig 6.17.b

Corectarea punţilor termice sub aspectul performanţei energetice nu mai atinge acelaşi nivel

ca în cazul izolării complete a faţadei, dar sunt îndeplinite condiţiile din punct de vedere al

eliminării riscului de condens superficial. Factorul de temperatură fRsi1 se află într-o zonă de

siguranţă pentru orice soluţie de izolare parţială a punţii termice, dar este de observat că la

grosimi mari de termoizolaţie exterioară temperaturile superficiale minime prezintă cele mai

mari reduceri, fără însă a coborâ sub nivelul valorilor obţinute pentru situaţiile cu grosimi

mici de protecţie termică suplimentară. Factorul de temperatură fRsi2 este în orice situaţie

inferior factorului fRsi1 (Fig.6.21), dar extinderea zonei de izolare contribuie la majorarea

semnificativă a valorilor (Fig.6.22). Influenţa izolării parţiale este estimată astfel cu

diferenţele ΔfRsi1 = fRsi1 – fRsi, respectiv ΔfRsi2 = fRsi2 – fRsi (unde fRsi reprezintă

transmitanţele liniare ale punţii termice din Fig.1.a, iar fRsi1 şi fRsi2 reprezintă transmitanţele

liniare ale detaliului din Fig.6.17.b).

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

-10 0 10 20 30 40 50 60

B.A.1 (d = 0 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 0 cm) - ψ2B.A.1 (d = 5 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 5 cm) - ψ2B.A.1 (d = 10 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 10 cm) - ψ2B.A.1 (d = 15 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 15 cm) - ψ2B.A.1 (d = 20 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 20 cm) - ψ2

ψ[W

/mK

]

b [cm] - extinderea izolației exterioare

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

-10 0 10 20 30 40 50 60

B.A.1 (d = 0 cm) - Δψ1 B.A.1 (d = 0 cm) - Δψ2B.A.1 (d = 5 cm) - Δψ1 B.A.1 (d = 5 cm) - Δψ2B.A.1 (d = 10 cm) - Δψ1 B.A.1 (d = 10 cm) - Δψ2B.A.1 (d = 15 cm) - Δψ1 B.A.1 (d = 15 cm) - Δψ2B.A.1 (d = 20 cm) - Δψ1 B.A.1 (d = 20 cm) - Δψ2

Δψ

[W/m

K]



90

Figura 6.21 Variaţia factorilor de temperatură pentru detaliul Fig.6.17b.

Figura 6.22 Influenţa izolării parţiale asupra factorilor de temperatură pentru detaliul Fig.6.17b

b. Dispunerea stratului de izolaţie termică la interior

Stratul termoizolant dispus la interior poate fi aplicat pe 2 panouri de faţadă adiacente (izolare

simetrică) sau numai pe unul din acestea (izolare nesimetrică)

Izolarea simetrică rezultă a avea o eficienţă medie sub aspectul pierderilor de căldură

(Fig.6.23), prin diminuarea valorilor coficienţilor liniari de transfer termic, dar menţinerea lor

la niveluri semnificative, în comparaţie cu soluţia termoizolării exterioare. Aplicarea unei

izolaţii cu grosimea de 5 cm conduce la o micşorare a valorilor ψ cu 0,25÷0,33 W/m·K, dar

suplimentarea acesteia cu încă 5 cm de polistiren nu va dubla efectul de ameliorare.

Contribuţia de 0,04÷0,06 W/m·K la reducerea coeficienţilor ψ demonstrează ineficienţa

utilizării unei izolaţii interioare cu grosime mare. Zona de extindere a izolaţiei pe suprafaţa

peretelui interior este un factor important doar dacă nu depăşeşte dimensiunea de 20 cm, dar

dacă se alege o grosime mare de izolaţie termică, atunci poate fi justificată şi aplicarea pe

zone extinse.

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

-10 0 10 20 30 40 50 60

B.A.1 (d = 0 cm) - fRsi1 B.A.1 (d = 0 cm) - fRsi2





f Rsi

min


-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

-10 0 10 20 30 40 50 60

B.A.1 (d = 0 cm) - ΔfRsi1 B.A.1 (d = 0 cm) - ΔfRsi2





Δf R

si m

in



91

Figura 6.23 Variaţia coeficienţilor liniari de transfer termic pentru detaliul Fig.6.18 a,b, izolare

simetrică.

Spre deosebire de izolarea parţială la exterior, izolarea asimetrică la interior avantajează

protecţia termică a panoului izolat, dar contribuie la majorarea pierderilor de căldură prin

panoul neizolat. Observaţiile referitoare la grosimea şi extinderea izolaţiei de la ameliorarea

simetrică rămân valabile şi în această situaţie, cu menţiunea că se manifestă o intensificare a

efectelor pe care le determină, fiind posibilă corectarea efectului de punte termică pentru

panoul izolat (fig. 6.24).

Figura 6.24 Variaţia factorilor de temperatură pentru detaliile din Fig.6.18.a,b – izolare

simetrică.

Riscul de condens superficial este eliminat de orice soluţie de izolare simetrică, extinderea

termoizolaţiei fiind mai importantă pe măsură ce creşte grosimea acesteia (fig.6.25).

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0 10 20 30 40 50

B.A.1 (d = 0 cm) - ψ

B.A.1 (d = 2,5 cm) - ψ

B.A.1 (d = 5 cm) - ψ

B.A.1 (d = 7,5 cm) - ψ

B.A.1 (d = 10 cm) - ψ

ψ[W

/mK

]

b [cm] - extinderea izolației interioare

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 10 20 30 40 50

B.A.1 (d = 0 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 0 cm) - ψ2

B.A.1 (d = 2,5 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 2,5 cm) - ψ2

B.A.1 (d = 5 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 5 cm) - ψ2

B.A.1 (d = 7,5 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 7,5 cm) - ψ2

B.A.1 (d = 10 cm) - ψ1 B.A.1 (d = 10 cm) - ψ2

ψ[W

/mK

]



92

Figura 6.25 Variaţia factorilor de temperatură pentru detaliile din Fig.6.18.c,d – izolare

asimetrică.

La izolarea asimetrică factorul de temperatură f1

Rsi este puternic influenţat de grosimea

izolaţiei şi de primii 20 cm ai zonei de extindere, dar în acelaşi timp factorul f2

Rsi

demonstrează un grad mai mare de expunere la riscul de condens, chiar faţă de situaţia fără

izolaţie suplimentară fig.6.26.

Figura 6.26 Variaţia factorilor de temperatură pentru detaliul Fig.6.18.c,d, izolare asimetrică.

Concluzii

Izolarea parţială a anvelopei pe zone corespunzătoare apartamentelor este o situaţie foarte des

întâlnită în ameliorarea termică a faţadelor. Rezultatele analizelor numerice relevă zona de

extindere a termoizolaţiei ca factor principal în reducerea valorii coeficienţilor liniari de

transfer termic, datorită variabilităţii mari a acesteia. Transmitanţa liniară corespunzătoare

panoului izolat poate fi considerată într-o măsură nesemnificativă redusă în urma izolării

parţiale cu zone de extindere uzuale de 10÷20 cm. Corectarea totală a punţilor termice,

posibilă la izolarea completă a faţadei, devine în această situaţie irealizabilă chiar şi pentru

zone de extindere de 60 cm, pentru orice nivel de protecţie termică suplimentară.

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0 10 20 30 40 50

B.A.1 (d = 0 cm) - fRsi

B.A.1 (d = 2,5 cm) - fRsi

B.A.1 (d = 5 cm) - fRsi

B.A.1 (d = 7,5 cm) - fRsi

B.A.1 (d = 10 cm) - fRsi

f Rsi

min


0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0 10 20 30 40 50


B.A.1 (d = 2,5 cm) - fRsi1 B.A.1 (d = 2,5 cm) - fRsi2


B.A.1 (d = 7,5 cm) - fRsi1 B.A.1 (d = 7,5 cm) - fRsi2


f Rsi

min



93

Corectarea punţilor termice sub aspectul performanţei energetice nu mai atinge acelaşi nivel

ca în cazul izolării complete a faţadei, dar sunt îndeplinite condiţiile din punct de vedere al

eliminării riscului de condens superficial.

Izolarea pereţilor exteriori prin dispunerea termoizolaţiei la interior are o eficienţă medie sub

aspectul pierderilor de căldură, atunci când soluţia este aplicată simetric, iar extinderea

izolaţiei pe suprafaţa peretelui interior este justificată în ameliorarea higrotermică doar dacă

nu depăşeşte dimensiunea de 20 cm. Spre deosebire de izolarea parţială la exterior, izolarea

asimetrică la interior avantajează protecţia termică a panoului izolat, fiind posibilă corectarea

efectului de punte termică, dar contribuie la majorarea pierderilor de căldură prin panoul

neizolat.

Riscul de condens este eliminat de orice soluţie de izolare simetrică, extinderea termoizolaţiei

fiind mai importantă pe măsură ce creşte grosimea acesteia. La izolarea asimetrică, factorul de

temperatură corespunzător panoului izolat este puternic influenţat de grosimea izolaţiei şi de

primii 20 cm ai zonei de extindere, dar în acelaşi timp factorul de temperatură corespunzător

panoului neizolat demonstrează un grad mai mare de expunere la riscul de condens, faţă de

situaţia fără izolaţie suplimentară.

6.5 Reabilitarea termică a clădirilor și riscul de condens interstițial

6.5.1 Introducere în problematica riscului de condens

Creşterea nivelului de protecţie termică a clădirilor de locuit existente, având ca obiectiv

reducerea necesarului de energie pentru asigurarea condiţiilor de confort, are ca efect scontat-

şi în majoritatea cazurilor realizat- şi eliminarea riscului de condens. Apar însă cazuri în care

se semnalează prezenţa acestui fenomen, atât la nivelul suprafeţei interioare a elementelor de

închidere, cât şi în structura acestora. în cazul condensului superficial pot fi identificate

cauzele şi eliminate cu oarecare uşurinţă, acestea fiind legate în general de exploatare

(ventilare insuficientă, surse de vapori importante) corelate cu valori scăzute ale temperaturii

aerului exterior. în schimb, cauzele şi chiar prezenţa condensului interstiţial sunt mai greu de

sesizat, efectele vizibile ale acestui fenomen-apariţia petelor de umezeală pe suprafaţa

interioară- fiind posibil să apară după o lungă durată de la declanşare, sau, să nu apară deloc.

Dar umezirea materialului termoizolant şi reducerea capacităţii lui de izolare termică sau chiar

degradarea totală a acestuia, contravin în bună măsură sau chiar în totalitate scopului

principal al protecţiei termice suplimentare. Pentru evitarea unor asemenea situaţii este

necesară respectarea unor principii de alcătuire constructivă rezultate din cunoaşterea

comportării diverselor materiale la difuzia vaporilor.

Astfel, este cunoscut faptul că vulnerabilitatea la condens este mai mare la soluţiile de

suplimentare a protecţiei termice prin dispunerea materialului termoizolant la interior. Dar

practica a demonstrat ca acesta nu este total exclus nici în cazul termoizolaţiei dispuse la

exterior - soluţie aplicată în mod curent la lucrările de reabilitare - daca nu sunt cunoscute şi

respectate principiile mai sus amintite. în acelaş timp, sunt situaţii în care pare imposibilă

evitarea condensului interstiţial şi se introduc bariere de vapori sau se iau alte măsuri care nu

sunt absolut necesare.

Riscul de condens interstițial a fost studiat prin analiza comparativă a două structuri de pereți

exteriori cu izolație termică suplimentară.


94

6.5.2 Mecanismul formării condensului interstiţial şi verificarea riscului de condens

Condensarea vaporilor de apă poate avea loc în masa elementelor de construcţii ce separă

medii cu temperaturi şi concentraţii de vapori diferite, ca urmare a fenomenului de difuzie a

apei în stare gazoasă care se produce de la interiorul spaţiului încălzit spre exterior - în

condiţii de iarnă – şi de la exterior spre interior în condiţii de vară, în cazul subsolurilor sau a

altor spaţii cu temperaturi scăzute.

In principiu, pentru ca fenomenele de condens interstiţial să nu afecteze funcţionarea normală

a clădirii, trebuie să existe un echilibru între cantitatea de vapori care se acumulează în

structura elementului în anotimpul rece şi cea care poate fi eliminată prin uscare în anotimpul

cald.

În cazul în care nu se realizează acest echilibru are loc o acumulare progresivă de apă care

staţionează de regulă în porii materialului termoizolant, care, prin umezire îşi diminuiază

considerabil capacitatea de izolare termică.

Factorii care favorizează declanşarea şi determină intensitatea condensului interstiţial sunt:

- caracteristicile microclimatului interior, respectiv debitul surselor de vapori, rata

ventilării şi temperatura aerului;

- caracteristicile climatului exterior , respectiv temperatura şi umiditatea aerului;

- caracteristicile materialelor care întră în alcătuirea elementului, respectiv

porozitatea, higroscopicitatea şi pereabilitatea la vapori;

- gradul de expunere la factori climatici agresivi, ploaie, vânt, radiaţie solară;

- existenţa altor surse de umiditate cu efect sinergic asupra fenomenului de difuzie

(infiltraţii de apă din exterior cauzate, de exemplu, de funcţionarea defectuoasă a

dospozitivelor de scurgere a apelor pluviale).

Într-o interpretare grafică a fenomenului de difuzie a vaporilor, condiţia ca să nu apară

condens, este ca diagrama presiunilor parţiale să nu aibă nici un punct comun cu diagrama

presiunilor de saturaţie. Sunt posibile trei situaţii distincte (figura 6.27):

diagrama presiunilor parţiale nu are nici un punct comun cu cea a presiunilor de

saturaţie, respective în orice secţiune a elementului este îndeplinită condiţia: pv < pvs, nu

apare condens ;

diagrama presiunilor parţiale este tangentă la diagrama presiunilor de saturaţie – apare

o suprafaţă de condens ;

diagrama presiunilor parţiale intersectează diagrama presiunilor de saturaţie - apare o

zonă de condens.


95

Figura 6.27. Verificarea riscului de condens în masa elementelor de închidere; reprezentare

grafică.

In realitate fenomenul este mult mai complex, în majoritatea situaţiilor, la difuzie se adaugă

transportul apei în stare lichidă, prin capilaritate - care modifică proprietăţile materialelor - şi

difuzia de suprafaţă care apare ca o stare intermediară între cea lichidă şi gazoasă. Aceste

aspecte pot fi luate în considerare dacă se apelează la programe de calcul complexe, capabile

să simuleze transferul de umiditate simultan prin difuzie şi capilaritate precum şi acţiunea

unor factori climatici exteriori cum ar fi acţiunea ploii şi a radiaţiei solare.

6.5.3 Metode de evaluare a riscului de condens interstiţial

O evaluare corectă a riscului de condens interstiţial în faza de elaborarea proiectelor pentru

clădiri noi sau pentru lucrări de reabilitare este foarte importantă nu numai pentru evitarea

efectelor defavorabile ale umidităţii asupra materialelor de construcţii, dar şi pentru asigurarea

calităţii mediului interior.

Modul de verificare a riscului de condens interstiţial este reglementat prin STAS 13788/2011

Hygrothermal performance of building elements- Internal surface temperature to avoid

critical surface humidity and interstitial condensation- Calculation methods. Verificarea se

bazează pe analiza bilanţului anual de umiditate prin compararea cantităţii totale de apă

acumulată prin condens şi a celei care se poate elimina prin uscare, pe baza calcului debitului

lunar de vapori. Pentru verificare se consideră valorile medii lunare ale temperaturii şi

umidităţii aerului specifice amplasamentului clădirii. Este luat în considerare exclusiv

transferul de umiditate prin difuzie şi analiza se bazează pe metoda Glaser, care simplifică

fenomenul de transfer de căldură şi masă prin acceptarea următoarelor ipoteze:

- condensul apare numai la interfaţa dintre straturile de materiale diferite şi rămâne

la acea interfaţă;

- conductivitatea termică este independentă de conţinutul în umiditate al

materialului;

- migraţia prin capilaritate şi transferul umidităţii în stare lichidă nu apare în

elementul de închidere;

- nu există transfer prin convecţie în interiorul structurii;

- condiţiile la limită sunt valorile medii lunare ale temperaturii şi umidităţii;

- transferul de căldură şi umiditate este unidirecţional;

- se neglijează efectul ploii şi a radiaţiei solare.


96

Complexitatea fenomenului se reflectă cu mult mai multă acurateţe în metoda pe care se

bazează programul de calcul WUFI, care ia în considerare regimul tranzitoriu referitor la

condiţiile la limită şi mai multe date referitoare la caracteristicile materialelor, cum sunt:

- dependenţa de umiditate a factorului rezistenţei la vapori;

- dependeţa de umiditate a coeficientului de conductivitate termică a materialelor;

- coeficientul de transport şi de redistribuţie a apei în stare lichidă;

- funcţia de stocare a umidităţii definită pentru materialele poroase higroscopice.

Condiţiile la limită variabile cu timpul sunt definite prin următorii parametri:

- temperatura aerului interior şi exterior;

- umiditatea relativă a aerului interior şi exterior:

- incidenţa ploii asupra peretelui exterior;

- incidenţa radiaţiei solare asupra suprafeţei peretelui exterior.

6.5.4 Analiza riscului de condens interstiţial pe baza celor 2 modele; rezultate, discuţii.

A fost analizat riscul de condens interstiţial pentru 2 soluţii de reabilitare termică a pereţilor

exteriori, pentru care se estimează o mai mare vulnerabilitate la condens interstiţial. Au fost

considerate condiţiile de climat exterior, temperatura şi umiditatea aerului, specifice zonei

Iaşi, iar caracteristicile microclimatului interior sunt cele specifice utilizării normale a

locuinţelor, respectiv temperatura aerului interior Ti =20 grd. C şi umiditatea relativă φi=60%,

a. Perete din zidărie din cărămidă de 37,5 cm grosime cu termoizolaţie din polistiren

expandat de 10 cm grosime, dispus la suprafaţa interioară.

Caracteristicile geometrice şi de material sunt prezentate în tabelul nr. 6.12.

Tabelul 6.12 Caracteristicile geometrice şi de material

Strat Material

Grosime

strat

d [m]

Factorul

rezistenței la

permeabilitate

la vapori

μ [-]

Conductivitatea

termică de

calcul

λ [W/mK]

Rezistența

la transfer

termic

R[m2K/W]

Grosime

echivalentă

sd=μ d [m]

1 Tencuială

armată 0.005 100 0.93 0.005 0.500

2 Polistiren

expandat 0.10 30 0.04 2.500 3.000

3 Zidărie de

cărămidă 0.375 6.1 0.80 0.469 2.287

4 Tencuială var-

ciment 0.025 7 0.87 0.029 0.175

TOTAL 3.003

Verificarea riscului de condens interstiţial conf. STAS 13788/2011 constă în determinarea

bilanţului de umiditate prin evaluarea debitului lunar de acumulare de apă din condens.


97

Tabelul 6.13 Debitul de condensare şi acumulare în perete

Luna

Interfața 2

Debit de condensare gc

[kg/m2]

Conținut de umiditate acumulată

Ma [kg/m2]

noiembrie 0 0

decembrie 0.05900500 0.5900500

ianuarie 0.06596900 0.1249740

februarie 0.03650500 0.1614790

martie -0.00791460 0.1535644

aprilie -0.13040352 0.0231608

mai -0.40223550 0

Se constată că acumularea de apă din condens începe în luna ianuarie, iar uscarea incepe în

luna martie. în luna mai debitul de apă eliminat este superior celui acumulat.

Secţiunea în care apare condensul este cea de contact între termoizolaţia interioară şi peretele

existent (faţa caldă a termoizolaţiei).

Comportarea elementului în regim tranzitoriu a fost analizată prin intermediul valorilor medii

minime, maxime şi mijlocii ale umidităţii relative în secţiunile caracteristice ale elementului,

fig.6.28, obţinute cu ajutorul programului WUFI.

Figura 6.28 Valori medii ale umidităţii relative în secţiunile caracteristice ale peretelui de

zidărie de cărămidă izolat suplimentar cu polistiren la interior

Rezultatele analizei în regim tranzitoriu evidenţiază:

- valorile umidităţii relative în secţiunile caracteristice ating valoarea maximă de

70% în secţiunea ce separă izolaţia din polistiren de zidăria de cărămidă,

confirmând rezultatele calculului efectuat conf. STAS 13788/2011 în ceea ce

priveşte absenţa riscului de acumulare progresivă de apă din condens şi a secţiunii

în care se formează condensul;

- valori mai ridicate ale umidităţii relative, aproape de 90 % apar la suprafaţa

exterioară, ca efect al acţiunii ploii, luată în considerare de program.


98

b. Perete din zidărie din blocuri de beton celular autoclavizat 30 cm grosime cu

termoizolaţie din polistiren expandat de 10 cm grosime, dispus la suprafaţa exterioară.

Caracteristicile geometrice şi de material sunt prezentate în tabelul nr.6.14.

Tabelul 6.14 Caracteristicile geometrice şi de material

Strat Material

Grosime

strat

d [m]

Factorul

rezistenței la

permeabilitate

la vapori

μ [-]

Conductivitatea

termică de

calcul

λ [W/mK]

Rezistența

la transfer

termic

R[m2K/W]

Grosime

echivalentă

sd=μ d [m]

1 Tencuială

var-ciment 0.020 7 0.87 0.023 0.14

2 Zidărie BCA 0.300 3.9 0.30 1.00 1.17

3 Polistiren

expandat 0.100 30 0.04 2.50 3.00

4 Tencuială

armată 0.005 100 0.93 0.005 0.50

TOTAL 3.528

Rezultatele verificării riscului de condens interstiţial conf. STAS 13788/2011 prin evaluarea

debitului lunar de acumulare de apă din condens sunt prezentate în tabelul 6.15.

Tabelul 6.15 Debitul de condensare şi acumulare în perete

Luna Interfața 3

Debit de condensare

gc

[kg/m2]

Conținut de umiditate

acumulată

Ma [kg/m2]

noiembrie 0 0

decembrie 0.000179 0.000179

ianuarie 0.009588 0.009767

februarie -0.055109 -0.045342

martie -0.209878 0

Se constată că acumularea de apă din condens începe în luna decembrie , iar uscarea incepe în

luna februarie, lună în care debitul de apă eliminat este superior celui acumulat.

Secţiunea în care apare condensul este cea de contact între termoizolaţia exterioară şi peretele

existent.

Comportarea elementului în regim tranzitoriu a fost analizată prin intermediul valorilor medii

minime, maxime şi mijlocii ale umidităţii relative în secţiunile caracteristice ale elementului,

fig.6.29, obţinute cu ajutorul programului WUFI.


99

Figura 6.29 Valori medii ale umidităţii relative în secţiunile caracteristice ale peretelui din zidărie

din blocuri de beton celular autoclavizat izolat suplimentar cu polistiren la exterior

Rezultatele analizei în regim tranzitoriu evidenţiază:

- valorile umidităţii relative în secţiunile caracteristice ating valoarea maximă de

70% în secţiunea ce separă tencuiala interioară de zidăria din blocuri din beton

celolar autoclavizat, neconfirmând rezultatele calculului efectuat conf. STAS

13788/2011 referitor la secţiunea în care este prezent riscul de condens cel mai

accentuat;

- valori mai ridicate ale umidităţii relative, aproximativ 80 % apar la suprafaţa

exterioară, ca efect al acţiunii ploii, luată în considerare de program.

Discuţiile referitoare la rezultatele analizei pot atinge două aspecte distincte. Unul referitor la

acurateţea și concordanţa rezultatelor obţinute pe baza celor 2 modele şi celalalt referitor la

principiile de alcătuire a elementelor stratificate din punct de vedere al comportării la condens

interstiţial.

In linii generale, cele 2 modele - bazate pe regimul staţionar, respectiv tranzitoriu dau

rezultate apropiate în ce priveşte evaluarea riscului de condens interstiţial. Trebuie menţionat

insă că luarea în considerare al efectului ploii şi radiaţiei solare este foarte importantă

evidenţiind necesitatea unui finisaj impermeabil la apă (dar permeabil la vapori ) pe suprafaţa

exterioară a peretelui. în plus, în practică se intâlnesc situaţii în care efectul ploii batante, în

special pe faţada nordică, se manifestă prin intensificarea fenomenului de condens interstiţial,

acesta devenind vizibil pe suprafaţa interioară a peretelui.

Studii prezentate în literatură, reflectate în recomandări privind evitarea riscului de condens în

structuri stratificate, pun în evidenţă factorii principali care intervin în apariţia şi dezvoltarea

acestui fenomen:

- dispunerea straturilor din materiale diferite de la interior spre exterior în ordinea

crescătoare a permeabilităţii la vapori;

- aplicarea barierelor de vapori pe faţa caldă a materialului termoizolant;

- utilizarea sistemelor de protecţie exterioară care includ un strat de aer ventilat.


100

Cea de a două structură care a constituit obiectul analizei nu respectă prima recomandare

privind alcătuirea corectă a structurilor stratificate, stratul exterior de protectie termică,

polistiren expandat, fiind mult mai puţin permeabil la vapori decât structura existentă din

beton celular autoclavizat. Cu toate acestea, nu apare riscul acumulării progresive de apă din

condens, comportarea fiind chiar mai bună decât în cazul primei structuri, corect alcătuite.

Explicaţia nu poate fi găsită decât în rezistenţa termică diferită a celor 2 alcătuiri, cea de a

doua având o rezistenţă termică R= 3.695 m2K/W > R= 3.17 m

2K/W.

Evident că nu pot fi formulate concluzii ferme numai pe baza a 2 situaţii. Dar apare ca necesar

un studiu aprofundat privind ponderea cu care diferiţi factori intervin în producerea

condensului interstiţial, care să stabilească de la ce nivel de protecţie termică nu mai este atât

de importantă ordinea de dispunere a straturilor sau prezenţa barierei de vapori.

In orice condiţii, o soluţie corectă şi economică de protecţie termică suplimentară implică o

analiză a riscului de condens interstiţial, de preferinţă folosind un model de derulare a

fenomenelor de transfer în regim tranzitoriu, cu luarea în considerare a acţiunii ploii şi a

radiaţiei solare.

Concluzii

Verificarea la condens conf. STAS 13788/2011, având ca model regimul staţionar pentru

fenomenele de transfer, oferă informaţii realiste privind riscul de condens interstiţial. Volumul

important de calcul manual reclamat şi utilizarea metodei grafice pot genera cu usurinţă erori,

care pot denatura rezultatele unei analize.

Programele de calcul bazate pe regimul tranzitoriu, capabile să ia în considerare variabilitatea

cu umiditatea a caracteristicilor materialelor precum şi acţiunea complexă a factorilor

climatici, oferă mai multe informaţii şi mai conforme cu realitatea, utile în elaborarea unor

soluţii optime de realizare a protecţiei termice suplimentare.

6.6 Factorul temperaturii superficiale – un criteriu de evaluare a riscului de condens pe

suprafață

6.6.1 Definire concept

În literatura de specialitate, riscul este definit ca fiind "un element incert, dar este posibil, care

apare permanent în evenimentele umane tehnice, sociale, politice, reflectând variațiile în

distribuția rezultatelor posibile și probabilitatea unor valori obiective și subiective, cu posibile

efecte ireversibile și negative".

Managementul riscului constă în gestionarea unor evenimente incerte, în scopul de a reduce

efectele nefavorabile, de a asigura succesul, implicând:

- identificarea factorilor de risc și cuantificarea acestora;

- evaluarea răspunsului la acțiunea factorilor de risc;

- strategii de optimizare a răspunsului la factorii de risc și elaborarea unor măsuri de

combatere.

Fenomenul de condens superficial în clădiri rezidențiale este adecvat pentru abordarea

conceptului de "management al riscului", având în vedere multitudinea factorilor determinanți

caracterizați de parametri variabili.


101

Evaluarea riscului de condens pe suprafață implică identificarea unor condiții specifice în care

acest fenomen poate produce stări nedorite, cauzate de combinațiile de valori ale parametrilor

implicați. Cele mai vulnerabile zone din acest punct de vedere sunt:

- suprafața interioară a ferestrelor;

- zone de punți termice, caracterizate prin creșteri semnificative ale fluxului de căldură din

interior, având ca rezultat o scădere pronunțată a temperaturii de suprafață.

Dacă prezența picăturilor de apă pe suprafața sticlei este vizibilă și ușor pentru a fi eliminată,

fenomenul de condens pe suprafața opacă a elementelor anvelopei în zonele de punte termică

afectează într-un mod negativ, nu numai aspectul și calitatea lucrărilor de finisaj , dar, de

asemenea, calitatea mediului interior, condensul fiind precedat, de obicei, de dezvoltarea

mucegaiului. Aceasta are loc în cazul în care umiditatea relativă este menținută la 80% pentru

o perioadă mai lungă, între 2 ... 3 zile și 2 ... 3 săptămâni [3]. Rezultatele unei analize pe

modele în scopul prevederii apariției și dezvoltării mucegaiului relevă importanța timpului de

expunere la o umiditate relativă ridicată, care este un factor neglijat în unele modele.

6.6.2 Identificarea și evaluarea factorilor de risc

Din punct de vedere fizic, condiția pentru a evita riscul de condens superficial este ca valoarea

temperaturii minime pe suprafață (θsi) să nu coboare sub valoarea temperaturii punctului de

rouă, fR.

θsi>θr. (6.12)

sau umiditatea relativă la interior φi să nu depășească valoarea critică φcrit

φi<φcrit. (6.13)

Cei doi parametri nu reflectă numai caracteristicile elementelor de construcție și prezența

punților termice, dar, de asemenea, și variabilitatea unor parametri caracteristici mediului

interior și exterior, precum și comportamentul locuitorilor (Figura 6.30).

Factorii ce caracterizează utilizarea spațiilor determină concentrația de vapori de apă în aer și,

implicit, umiditatea relativă la interior.

Valoarea concentrației vaporilor de apă a aerului din interior într-un anumit spațiu este

determinată de concentrația de vapori de apă în aerul exterior, la care se adaugă contribuția

surselor de vapori la interior, raportate la debitul de ventilare a aerului (excesul de umiditate

internă).


102

Figura 6.30 Factorii care determină vulnerabilitatea la condensul superficial

Comportamentul sau acțiunile ocupanților determină concentrația vaporilor în aerul interior

(implicit umiditate relativă la interior), care este rezultatul interacțiunii mai multor factori,

conform relației:

Cvi = Cve+ Dsv/ n V

(6.14)

unde:

- Cvi, Cve este concentrația vaporilor de apă în aerul interior/exterior în g/ kg or kg/kg;

- Dsv este debitul surselor de vapori în g/h or kg/h, depinde de tipul de activitate;

- n este rata ventilării în schimburi orare/oră în ( h-1

);

- V este volumul net al spațiului analizat în m3.

Prin urmare, factorii care influențează în mod semnificativ concentrația de vapori de apă în

aerul din interior sunt: concentrația vaporilor de apă din aerul exterior, debitul surselor de

vapori și rata ventilării.

Umiditatea relativă efectivă, φef, reflectă capacitatea disponibilă a aerului pentru a prelua

vapori de apă la o anumită temperatură. Valoarea umidității relative depinde de concentrația

de vapori de apă și de temperatura aerului. Ea reprezintă raportul dintre concentrația efictivă a

vaporilor de apă în aerul din interior, la o anumită temperatură, Cvi, și concentrația maximă a

vaporilor de apă pe care aerul ar putea conține la această temperatură, Cvs, exprimată ca

valoare procentuală.

φef = (Cvi/Cvs)100 (6.15)

Așa cum rezultă din ecuațiile (3) și (4), umiditatea relativă efectivă a aerului din interior într-o

cameră cu un anumit volum depinde de valorile următorilor parametri:

- debitul surselor de vapori cauzate de gradul de ocupare și natura activității;


103

-rata ventilării;

- temperatura aerului din interior.

Pentru a stabili măsura în care fiecare dintre acești parametri afectează val de experiență oarea

efectivă a umidității relative, a fost utilizată o analiză parametrică cu metoda planului factorial

de experiență. Tehnica planul factorial înseamnă a evalua influența diferiților parametri (sau

variabile) pe un anumit fenomen.

Aplicarea acestei metode, menționat mai sus, implică următoarele etape:

- identificarea parametrilor variabili și domeniul lor de variație;

- formularea funcției de răspuns;

- elaborarea planului factorial de experiență pentru combinațiile de valori maxime și minime

ale parametrilor variabili;

- stabilirea valorii funcției de răspuns pentru combinațiile din planul factorial, prin calcul sau

experimental;

- stabilirea coeficienților de care au evidențiat influența / impactul fiecărui parametru variabil

și interacțiunea dintre ei, asupra funcției de răspuns;

- analiza influenței / impactului fiecărui parametru și interacțiunea lor asupra funcției de

răspuns.

Parametrii variabili sunt cei menționați anterior (Figura 6.30), iar domeniul lor de variație a fost

considerat adecvat unui spațiu de locuit, cu un volum de 40 m3 locuit de 1-3 persoane, cu o rată

de ventilare între 0,25 și 1 h-1

, știind că o persoană emite 60 g vapori / oră prin respirație (tabelul

6.16).

Tabelul 6.16. Definirea și limitele domeniului de variație a parametrilor variabili

Parametru Definire Valoare

minimă: -1

Valoare

maximă: +1

Debitul surselor de vapori - Dsv X1 60 g/h 180 g/h

Rata ventilării - n X2 0.25h-1

1.00 h-1

Temperatura aerului interior - θi X3 +18°C +22°C

Planul de factorial include toate combinațiile de valori ale parametrilor și valorile funcțiilor de

răspuns rezultate prin calculul acestor combinații, care de fapt caracterizează diferite scenarii

de utilizare a spațiului (Tabelul 6.17).

Cele mai mari valori Y2 ale funcției de răspuns, care integrează influența tuturor parametrilor

variabili, s-au obținut pentru combinația/scenariul 2, caracterizat prin valorile maxime ale

producției de vapori și valorile minime pentru rata ventilării și a temperaturii aerului din

interior (Figura 6.31).


104

Tabelul 6.17. Variabilele, combinațiile și valorile funcției de răspuns

No. D

ebu

tul

surs

elor

de

vap

ori

Dsv

Rat

a ven

tilă

rii

n

Tem

per

atu

ra

aeru

lui

inte

rior

θi

Concentrația

vaporilor de apă în

aerul interior

Cvi (g/kg)

Umiditatea

relative efectivă

φef (%)

X1 X2 X3

1 -1 -1 -1 5.82 45.60

2 +1 -1 -1 15.78 122.00

(100)

3 -1 +1 -1 2.16 16.8

4 +1 +1 -1 4.13 32.00

5 -1 -1 +1 5.82 35.00

6 +1 -1 +1 15.78 95.00

7 -1 +1 +1 2.16 13.01

8 +1 +1 +1 4.13 25.00

Figura.6.31 Valorile umidității relative efective a aerului interior pentru diferite combinații de valori

ale parametrilor variabili (scenarii de utilizare)

Măsura în care fiecare factor influențează valoarea funcției de răspuns poate fi estimată prin

valoarea unor coeficienți determinați ca diferența dintre cele două valori medii: C1 = Ym + -

Ym- unde Ym + este media răspunsurilor obținute în cazul în care variabilele Xi sunt la valoarea

maximă (nivelul 1) și Ym- este valoarea funcției de răspuns obținută atunci când variabilele au

valoarea minimă (nivelul -1).

Influența variației simultane a doi parametri se măsoară prin diferența dintre efectul mediu al

primului parametru și efectul mediu al celui de-al doilea. Interacțiunea dintre primul și cel de-

al doilea parametru este dată de ecuația 5:

c

. (6.16)


105

În figura 6.32 sunt prezentate valorile coeficienților care reflectă influența/impactul fiecărei

parametru variabil și variația de 2 parametri simultan.

Figura 6.32 Efectul fiecărui parametru și a combinației a câte 2 parametri

Rezultatele relevă impactul negativ maxim asupra funcţiei de răspuns reprezentat de rata

ventilării, dar și de acțiunea simultană a acesteia combinată cu debitul maxim al surselor de

vapori.

6.6.3 Evaluarea raspunsului la factorii de risc

La propunerea Agenției Internaționale pentru Energie (AIE), a fost introdus un criteriu care

poate fi exprimat prin valorile parametrilor caracteristici punților termice, rezistența termică

în câmp curent, R, și pentru zona de punte termică, Rmin. Acesta este factorul de temperatură

pe suprafață, fRsi definit de ecuația:

(6.17)

unde:

- fRsi factorul temperaturii superficiale:

- θsi temperatura pe suprafața interioară;

- θe temperatura aerului exterior;

- θi temperatura aerului interior;

- R rezistența termică în camp curent;

- Rsi rezistența termică la suprafața interioară a elementului.

Pe baza factorului de temperatură și a factorilor mentionați se poate stabili valoarea critică a

umidității relative interioare, care semnalează riscul de condens:

φ

(6.18)

sau riscul de apariție a mucegaiului:

φ

(6.19)


106

Astfel, pentru diferite valori ale temperaturii aerului interior și exterior, se poate identifica un

set de valori ale factorului de temperatură superficială, fRsi, și a umidității relative a aerului

interior, ϕi, pentru care există un risc minim de condens și de apariție a mucegaiului (Figura

6.33).

Figura 6.33 Riscul de condens superficial pentru diferite valori ale umiditatii relative,

factorului de temperatură și temperaturii exterioare

Se poate observa că la valori scăzute ale umidităţii relative interioare φi = 45%, suprafeţele cu

fRsi = 0.55, pentru o temperatură exterioară de -5 °C devin vulnerabile, în timp ce pentru fRsi

= 0.7, condensul poate să apară doar pentru o temperatură exterioară mai scăzută decît - 25

°C.

De asemenea, pentru valori mai ridicate ale umidităţii relative φi = 60%, pe suprafaţa cu fRsi

= 0.5 poate să apară condens la temperatura exterioară de + 5 ° C, iar pentru frsi = 0.82 la -25

°C .

Pentru proiectarea de clădiri noi sau pentru adoptarea unor soluții de reabilitare termică în

cazul cladirilor existente, apare ca necesară stabilirea unor valori minime ale factorului de

temperatură care asigură evitarea condensului și a riscului de mucegai în condiții normale de

exploatare, specifice pentru toate zonele climatice.

Au fost calculate valorile minime admisibile ale factorului de temperatură cu relația (6) pentru

valorile minime ale temperaturilor medii lunare ale aerului exterior, pentru localități

reprezentative din diferite zone climatice. Temperatura suprafeței interioare a fost considerată

valoarea minimă admisă pentru a evita riscul de condens, cunoscând concentrația de vapori de

apă a aerului din interior Cvi = 7,5g / kg pentru θi = 20 ° C, și φi = 60%. Această valoare

devine egală cu valoarea de saturație pentru temperatura de 9,8 ° C (temperatura punctului de

rouă), determinând riscul de condens pe suprafață cu 80% din valoarea de saturație, la o

temperatură de 13°C, ceea ce favorizează producerea și dezvoltarea mucegaiului.


107

Tabel 6.18 Valorile minime admisibile ale factorului de temperatură pentru localităţi situate în

diferite zone climatice

Nr.

crt.

Localitatea Temperatura

exterioară

medie

lunară

minimă

Factorul temperaturii superficiale

minim admisibil

fRsi, min

Pentru evitarea

mucegaiului

Pentru evitarea

condensului

superficial

1 Constanţa +1.4 0.677 0.569

2 Timişoara 0.00 0.70 0.60

3 Bucuresti -1.2 0.716 0.622

4 Cluj Napoca -1.4 0.719 0.626

5 Iaşi -2.1 0.728 0.638

6 Suceava -2.8 0.736 0.649

7 Braşov -3.3 0.742 0.656

8 Miercurea Ciuc -6.2 0.770 0.694

Deci valori critice (minime admisibile) ale factorului de temperatură sunt:

pentru a evita apariţia mucegaiului

fRsi = 0.77,

pentru evitarea riscului de condens

fRsi = 0.70.

Valori normate ale factorului de temperatură în diferite țări europene:

- Franța fRsi,crit= 0.52 pentru θi=18°C, θe=0ºC, φi=80%;

- Germania fRsi,crit = 0.70 pentru θi=20ºC, θe= -5

ºC, φi=80%;

- Elveția fRsi,crit>0.75;

- Finlanda fRsi,crit =0.97pentru planșee, fRsi,crit =0.87 pentru pereți.

Concluzii

Riscul de apariție a condensului de suprafață este determinat de un complex de factori:

caracteristici structurale (nivel de izolare), parametri de climat exterior și modul de utilizare a

spațiului, caracterizat prin producerea de vapori, rata de ventilare și temperatura interioară,

reflectată în valoarea umidității relative a aerului interior.

Studiul parametric prezentat în această lucrare demonstrează influența ratei de ventilare, la

care se adaugă producția de vapori, datorită ocupării și modul de utilizare.

Criteriul de evaluare a condensului de suprafață și a riscului de apariție a mucegaiului este

factorul de temperatură de suprafață, care reflectă nivelul de izolație termică a anvelopei.


108

Pentru o proiectare corectă a clădirilor noi și a adoptării soluțiilor de reabilitare termică a

celor existente, este necesar ca valoarea factorului de temperatură de suprafață să nu prezinte

valori mai mici de 0,77, în orice punct al anvelopei.

De asemenea, este necesară cunoașterea și respectarea regulilor de funcționare

corespunzătoare în ceea ce privește producția de vapori și rata ventilării.

7. Evaluarea eficienței energetice a clădirilor prin metode experimentale

7.1 Metode experimentale de investigare şi diagnoză

Diagnoza clădirilor din punct de vedere energetic şi a calităţii mediului interior presupune o

metodologie coerentă de analiză a măsurii în care sunt satisfăcute exigenţele de performanţă

privind calitatea mediului interior şi cele referitoare la un consum raţional de energie pentru

exploatarea clădirilor.

Investigaţiile experimentale pot contribui la diagnosticare energetică cât mai apropiată de

realitate, oferind date referitoare la :

- concordanţa între prevederile proiectului şi situaţia reală, după execuţie;

- existenţa unor defecte de execuţie care influenţează caracteristicile termotehnice ale

elementelor anvelopei;

- modificarea în timp a caracteristicilor termotehnice ale materialelor determinate de tasare,

umezire, fenomene repetate de îngheţ- dezgheţ, etc.

În ceea ce priveşte calitatea mediului interior, cu cele două componente, calitatea aerului şi

confortul, diagnosticarea clădirilor existente nu poate fi realizată fără a apela la tehnici

experimentale, capabile să integreze condiţiile climatice exterioare, parametrii micoclimatului

interior (temperatură, umiditate, viteza aerului) şi modul de exploatere, respectiv gradul de

ocupare, regimul de încălzire, comportamentul utilizatorilor.

Principalele tehnici experimentale, relativ comod de aplicat în dignosticarea termoenergetică a

clădirilor, au ca obiectiv:

- detecţia calitativă a neregularităţilor termice în anvelopa clădirii prin termografiere în

infraroşu;

- determinarea rezistenţei termice în situ a elementelor de construcţie, cu ajutorul

termofluxmetrului;

- înregistrarea evoluţiei valorilor parametrilor caracteristici ai aerului interior, respectiv

temperatura, umiditatea şi viteza de circulaţie a aerului;

- înregistrarea evoluţiei concentraţiei în diverşi poluanţi;

- înregistrarea evoluţiei concentraţiei în CO2 în vederea determinării capacităţii de ventilare

naturală a spaţiului.


109

7.2 Utilizarea termografiei IR în expertizarea energetică şi diagnosticarea construcţiilor

7.2.1 Alcătuire și principii de funcționare a unui sistem de termoviziune

Termografia în infraroşu (IR) reprezintă o tehnologie modernă de teledetecţie şi telemăsurare

a temperaturii suprafeţelor aflate în stare de repaos sau de mişcare, bazată pe fenomenele de

emisie şi absorbţie a radiaţiilor infraroşii. Instrumentele de teledetecţie transformă imagini ale

obiectelor din spectrul radiaţiilor invizibile în imagini vizibile în alb-negru sau color.

Principalele avantaje ale mijloacelor de control termografic sunt:

- nu necesită surse de lumină întrucât fiecare obiect emite radiaţii infraroşii;

- măsurarea temperaturii ţintelor se poate face de la distanţă, nedistructiv, fără

contact direct şi fără a perturba câmpul de temperatură;

- informaţiile termice, globale sau de detaliu, sunt obţinute în timp real ;

- consumul de energie electrică este insignifiant;

- modul simplu de funcţionare şi gabaritele reduse asigură ca manevrarea lor să

poată fi făcută de o singură persoană ;

- permit asocierea cu echipamente complexe de înregistrare, stocare, prelucrare.

Aria de aplicare a termografiei IR este foarte largă şi cuprinde următoarele domenii:

construcţii civile şi industriale, energetic, electronică, construcţii de maşini, electrotehnică,

metalurgie, chimie şi petrochimie, tehnică aerospaţială, fizică, transporturi, agricultură,

geologie, protecţia mediului înconjurator, medicină umană şi veterinară, arte plastice, tehnică

militară, industria materialelor de construcţii.

Avantajele termografiei IR pentru diagnoza construcțiilor:

- detectează rapid și ușor zonele de punte termică și sursele de umiditate;

- inspecția se face fără a interveni în elementele de construcție;

- ocupanții nu sunt afectați;

- imaginile termografice sunt preluate instantaneu.

Instalaţiile de termoviziune pot să capteze imaginea termică bidimensională sau spaţială a

obiectelor, surprinzând în timp real evoluţia continuă a temperaturilor acestora. Un sistem de

termoviziune este alcătuit din (Fig. C.2.1):

- sistem de receptare a imaginilor termice – camera IR;

- sistem de prelucare a imaginilor termice – calculator cu program specializat.


110

Figura 7.1 Alcătuirea de principiu a unui sitem de termoviziune

Camera IR permite şi utilizarea unui monitor sau videorecorder pentru vizualizarea respectiv

înregistrarea imaginilor termice, dar în acest caz informaţia este doar calitativă, adică nu dă

nici o informaţie despre temperatura corpului vizualizat, ci doar o distribuţie a culorilor după

temperatură. Utilizarea diferitor tipuri de lentile permite modificarea dimensiunilor câmpului

explorat. De asemenea echipamentul mai conţine acumulatorii de alimentare a camerei IR şi

un trepied.

Camera IR este alcătuită din:

- mecanism electro-optic de scanare a imaginii;

- detectorul de radiaţii infraroşii;

- sistem electronic de transformare a semnalului electric produs de detector în

semnal video;

- microprocesor care controlează toată funcţionarea camerei.

Energia termică captată de camera IR de la un obiect este focalizată pe detectorul de radiaţii.

Detectorul transformă energia termică venită de la obiect într-un semnal electric, iar apoi în

semnal video, semnal care poate fi vizualizat pe un monitor ataşat camerei sau unul extern.

Informaţia poate fi stocată pe un suport electronic sau transferată direct pe calculator pentru a

fi prelucrată. Un sistem de scanare face ca fiecărui punct al obiectului să-i corespundă un

semnal electric. Scanarea se face cu frecvenţă destul de mare pentru a putea fi urmărite

obiecte aflate în mişcare. Cunoscând emisivitatea suprafeţelor se obţin valorile temperaturilor,

profilele etc.

Surse de eroare:

Natura (emisivitatea) suprafeţei radiante

Unul dintre cei mai importanţi parametri şi mai greu de controlat datorită multitudinii de

factori de care depinde este emisivitatea (ε) .Deşi se găseşte tabelată pentru majoritatea

materialelor, de cele mai multe ori valoarea din tabel nu coincide cu valoarea reală a

suprafeţei materialului, deoarece nenumaraţi factori de mediu afectează suprafaţa de emisie a

materialului respectiv. Astfel dacă unui perete a cărui temperatură este 22,3 oC, în timp ce


111

temperatura mediului este 20 oC , i se consideră emisivitatea (descrescator) cu 0.1 , 0,2 , 0,3 ,

temperatura indicată de cameră va creşte respectiv cu : 0,3; 0,6; 1 oC.

Emisivitatea unui corp depinde de:

- natura materialului (oţel, beton, sticlă, lemn, PVC etc.);

- grosimea corpului (un corp masiv din oţel va avea emisivitatea mult mai mare

decât o tablă tot din acelaşi material);

- temperatura corpului;

- culoarea corpului;

- calitatea suprafeţei (şlefuit, rugos, oxidat sau tăietură proaspată);

- unghiul sub care este privită suprafaţa;

- lungimea de undă a radiaţei infraroşii.

Pentru determinarea corectă a temperaturii unui obiect pot fi utile acoperirea lui cu un strat de

vopsea, hârtie, căreia i se cunoaşte emisivitatea, sau determinarea emisivităţii corpului

respectiv în laborator. Dacă nici unul din mijloacele de mai sus nu este posibil de utilizat,

atunci, cu mare precizie se poate determina doar modificarea de temperatură şi cu precizie

mai mică temperatura absolută.

Caracteristicile mediului străbătut de radiaţia infraroşie de la emitor la

receptor.

Radiaţia infraroşie poate fi absorbită de mediul prin care trece astfel încât la receptor ajunge o

cantitate mai mică de energie, asta traducându-se printr-o indicaţie greşită a temperaturii

măsurate. Aerul, ceaţa, ploaia, ninsoarea, poluarea sunt câţiva din factorii de mediu care

absorb energia termică. Radiaţiile parazite din mediul înconjurător (radiaţia solară, radiaţia de

la alte corpuri calde situate în preajma obiectului de studiu) pot, de asemenea, falsifica

rezultatul măsurătorii. Vântul poate răci suprafaţa clădirii, aceasta nemaifiind în regim

staţionar şi măsurătoarea este eronată.

Toate aceste aspecte încadrează termografia IR mai curând în categoria tehnicilor de

determinări calitative decât cantitative, găsindu-şi utilitatea ca sprijin pentru determinări

cantitative care pornesc de la alte metode de măsurare.

O imagine în infraroşu este o dispunere a culorilor după temperaturile unui câmp scanat de

camera IR. În dreapta imaginii este o legendă care ilustrează semnificaţia fiecărei culori.

Imaginile se prelucrează în limitele oferite de softul care însoţeşte aparatul. Astfel pot fi

extrase informaţii cum ar fi: temperatura oricărui punct din imagine, valoarea temperaturii

maxime, minime sau media temperaturilor din câmpul scanat, se pot trasa grafice de variaţie a

temperaturii după drepte trasate pe zona de interes, se pot evidenţia zonele izoterme, pot fi

reprezentate histograme, etc.


112

7.2.2 Rolul termografiei IR în obținerea datelor necesare pentru auditul energetic

7.2.2.1 Identificarea imperfecțiunilor în izolarea termică; aspecte calitative

Termografia IR este o metodă rapidă și ieftină de a identifica mai multe defecte și greșeli de

execuție în construcții. Deoarece metoda este non-distructivă, fără contact și imaginile sunt

luate de la o distanță, inspecțiile pot fi efectuate fără a întrerupe procesul de construcție sau

evacuarea ocupanților clădirii.

Clădirile nu sunt construite exact așa cum sunt ele proiectate inițial. Multe dintre modificările

făcute la fața locului sunt calculate, planificate și de fapt, au rolul de a îmbunătăți soluțiile

constructive. Însă, în alte cazuri, erori umane, măsuri de reducere a costurilor sau abateri de la

caracteristicile materialelor pot avea consecințe negative asupra produsului final.

Metoda IR identifică defecțiuni de construcție în anvelopa clădirii, acoperișul, pereții, ferestre,

sistem de placare şi sistemul de izolație.

Imaginile IR dau o măsură calitativă a gradului de izolare termică a elementului de anvelopă.

Este o metodă de detectare a imperfecțiunilor termice în anvelopa clădirilor, care este utilizată

pentru evidențierea variației proprietăților elementelor de închidere în ceea ce privește

transferul de căldură și etanșeitatea la aer.

Analiza calitativă constă în evaluarea repartizării temperaturii suprafeței pe o anumită arie a

anvelopei și constatarea dacă această distribuție este "anormală". Aceste abateri de la

normalitate pot fi determinate de erori umane de pe șantier (Fig.7.2.), degradări ale

elementelor de finisaj ale fațadelor (Fig.7.3.), sau modificări față de proiectul inițial (Fig.7.4.).

Imaginile IR dau o măsură calitativă a gradului de izolare termică a elementulelor de

anvelopă.

Figura 7.2 Imperfecțiuni în izolarea termică a fațadelor

Figura 7.3 Degradări ale finisajelor


113

Figura 7.4 Modificarea câmpului termic datorită abaterii de la proiectul initial

7.2.2.2 Identificarea unor diferențe între situația reală și datele furnizate de

documentația existentă; influența asupra performanței energetice

Un număr important de clădiri existente este realizat din panouri prefabricate din beton, pe

baza unor proiecte standard. Panourile au o structură de tip sandwich, format din trei straturi,

cu nervuri de legătură între cele două straturi de beton. Aceste nervuri sunt punți termice cu

efecte importante asupra rezistenței termice medii a elementelor de închidere. În practică au

apărut situații în care configurația panoului, din punctul de vedere al configurației nervurilor,

este diferită față de cea din proiect (Figura 7.6). Acest aspect este subliniat prin metoda

termografiei IR (Fig.7.5).

Figura 7.5 Configurația nervurilor prin metoda IR

Figura 7.6 a. Structura panoului conform documentației b. Structura reală a panoului


114

Într-o astfel de situație, se determină rezistența termică medie corectată, R ', și, respectiv,

permeabilitatea termică medie corectată, pentru un panou de un perete exterior, care este

adesea folosit pentru clădiri de locuit.

A

l

RUrU

1' unde:

U

Ur

' (7.1)

U’ este permeabilitatea termică corectată

U este permeabilitatea termică

R rezistența termică

In cazul studiat cladirea are parter şi 10 etaje. Structura panoului și caracteristicile

materialelor adoptate conform cu proiectul sunt prezentate în tabelul 7.1. Influența diferenței

dintre soluția din proiect și cea care este adoptată pe șantier se reflectă în valoarea rezistenței

medii pe întreaga clădire, și în valoarea consumului anual specific de energie termică necesară

pentru încălzirea spațiilor. Acest lucru poate duce la schimbarea clasei energetice, cu toate

implicațiile menționate mai sus. Aceste diferențe sunt mai importante cu cât ponderea acestui

tip de panou este mai mare în suprafața anvelopei clădirii.

Tabelul 7.1. Caracteristicile panoului conform proiectului și situației reale

Caracteristici panou Soluția din

proiect

Varianta reală

(IR Thermography)

634,0'

'

'

'

A

B

B

A

U

U

R

R

Rezistența termică

în câmp curent

R(m2K/W)

0,6303 0,6303

Lungimea

nervurilor L (m) 7,73 3,00

Coeficient de

corecție

r = U’/U

1,741 1,630

Rezistența termică

corectată

R’(m2K/W)

0,3620 0,3865

Permeabilitatea

termică corectată

U’ (W/m2K)

2,7620 2,5870

7.2.2.3 Influența unor greșeli de execuție pe șantier asupra valorii rezistenței termice

medii corectate; factor de corectie

Pe șantier, la execuția unor pereți cu izolație termică din beton celular autoclavizat, mortarul

din rosturi poate să prezinte discontinuitați. Termografia IR relevă anumite situații de

nereguli apărute din cauza unor erori umane. Acest aspect este evidențiat în distribuția

temperaturilor pe suprafață.

O analiză statistică efectuată în cazul unui perete cu două straturi realizate din beton armat și

izolarea termică a betonului celular autoclavizat, cu zone cu diferite nereguli este prezentată

în figura 7.7. În această figură este prezentată imaginea IR și histrograma temperaturilor


115

obținute cu camera IR .

Figura 7.7. Panou cu discontinuitati ale izolației termice a. vedere; b. distribuția temperaturilor IR

Comentarii

Valoarea coeficientului de variație de 60%> 50%, înseamnă o lipsă importantă de

omogenitate a valorilor temperaturilor, respectiv a rezistenței termice a peretelui. Coeficientul

de asimetrie pozitivă înseamnă o lipsă puternică de omogenitate pe partea stângă. Se poate

observa că o analiză statistică elementară a datelor obținute prin termografie IR poate da

informații utile în ceea ce privește ipotezele acceptate în evaluarea performanțelor energetice

ale elementelor anvelopei din cadrul activității de auditare energetică. Un studiu sistematic, pe

clădiri tipuri ar contribui în mod esențial pentru a pune un diagnostic energetic mai aproape de

situația reală, prin utilizarea unor coeficienți de corecție specifici.

Elaborarea certificatului energetic al clădirilor existente cu implicații economice și sociale

menționate mai sus și elaborarea proiectului de reabilităre termică se bazează pe un raport de

expertiză care trebuie să reflecte cât mai riguros posibil starea reală a clădirii.

Termografia IR oferă informații importante în ceea ce privește concordanța dintre

documentația existentă și situația reală, precum și erorile umane. Prelucrarea statistică a unui

volum mare de date obținute prin intermediul termografiei IR permite definirea unor

coeficienți de corecție în funcție de gradul de omogenitate care ar putea ajuta la stabilirea

performanței energetice a clădirii.

7.2.3 Analiza efectelor lucrărilor de reabilitare termică

7.2.3.1 Context

Reabilitarea termică a clădirilor de locuit în mediul urban românesc a devenit o realitate în

ultimii ani, din două motive principale:

- nivelul redus de protecție termică a locuințelor colective construite înainte de 1989, ceea ce

conduce la un un consum mare de energie pentru încălzire și pentru asigurarea unor condiții


116

minime de confort; acest lucru se reflectă în costul ridicat al facturilor pentru energie, cu

efecte sociale sporite de criza economică;

- necesitatea respectării legislației europene privind reducerea consumului de energie și a

emisiilor de gaze cu efect de seră rezultate din exploatarea clădirilor (Directiva europeană).

Imobilul care face obiectul studiului este o clădire de tip bară, cu parter și 10 etaje, format din

3 tronsoane (Figura 7.8). La trosonul median, scara B, lucrările de reabilitare au fost efectuate

în conformitate cu proiectul de audit energetic. Unul dintre tronsoanle marginale a fost

reabilitat de către proprietari, cu excepția unui apartament, iar în partea laterală cealaltă nu

este reabilitată.

Figura 7.8 Clădirea studiată – foto

Structura portantă este realizată din diafragme și planșee din beton armat monolit. Elementele

de închidere verticale sunt realizate din panouri mari prefabricate cu izolație termică de beton

celular autoclavizat pe fațadele laterale. Acoperișul este de tip terasă, cu izolatie din beton

autoclavizat. Initial, tâmplăria ferestrelor exterioare a fost realizată din lemn, cu două foi de

sticlă, cuplate, fără măsuri suplimentare de etanșare.

7.2.3.2 Structura constructivă și starea actuală a elementelor anvelopei. Pentru a întocmi

auditul energetic și proiectul de reabilitare termică, au fost identificate structura elementelor

de anvelopă pe baza proiectului, oferit de către administrație. Starea tehnică a acestor

elemente a fost inspectată visual și prin tehnica de testare non-distructivă, rezultatele analizei

fiind prezentate în tabelul 7.2.

Tabelul 7.2 Alcătuire și starea tehnică a elementelor de anvelopă

Element

Structură (i→e)

Stare tehnică Material

Grosime

(m)

Acoperiș terasă

Tencuială interioară 0.01

Deteriorat dar

uscat

Planșeu de beton armat 0.10

Beton de pantă cu agregate ceramice 0.10

Izolație termică din beton celular autoclavizat 0.12

Pereți exteriori

Beton armat 0.12 Zone de

condens,

mucegai

Izolație termică din beton celular autoclavizat 0.12

Beton armat 0.06


117

Pereți de rost Tencuială interioară 0.01

Beton armat 0.15

Planșeu peste

subsol

Pardoseală mosaic 0.02

Bună Șapă de egalizare 0.03

Planșeu de beton armat 0.10

Tâmplărie

exterioară Tâmplărie dublă de lemn - Neetanșă

Pereți interior spre

casa scării


Bună Beton armat 0.15


7.2.3.3 Măsurile propuse și folosite pentru reabilitarea termică.

În vederea îmbunătățirii performanțelor energetice ale clădirii, a fost propus un pachet de

soluții tehnice pentru creșterea gradului de protecție termică, însoțită de indicații tehnologice

pentru punerea în lucru (tabelul 7.3).

Tabelul 7.3 Soluții pentru creșterea gradului de izolație termică a anvelopei

No. Soluție de reabilitare termică Material Grosime

(m)

1. Izolație termică aplicată pe fața exterioară a peretelui

exterior

Stratul izolator termic va fi protejat cu tencuială (5 ... 10

mm), armată cu țesătură de sticlă sau de fibre organice.

Vată minerală 0.12

2. Izolarea termică a pereților exteriori pe perimetrul ușilor și

ferestrelor, cu o fâșie lată de 20 cm, amplasată pe

suprafața exterioară a pereților și protejată cu tencuială (5

... 10 mm) armată cu tesatura fibra de sticla.

Vată minerală 0.03

3. Izolația termică a planșeului superior, amplasată peste

planseul existent, protejată de o sapă de nivelare.

Polistiren extrudat 0.20

5. Izolarea termică a planșeului peste subsol prin fixarea

unui strat izolator de polistiren extrudat pe partea

inferioară a plăcii.

Polistiren extrudat

0.08

6. Izolarea termică soclului peretelui exterior cu polistiren

extrudat. Polistiren extrudat

0.01

7. Tâmplarie pentru ferestre şi usi de exterior (eventual grilă

de ventilare).

Sisteme de usi şi

ferestre din PVC cu

geam termopan -

7.2.3.4 Evaluarea indicatorilor globali de energie

Pentru a evalua performanța energetică a clădirilor în starea inițială și, ca urmare a măsurilor

de eficiență energetică, au fost evaluați indicatori globali de izolare termică (rezistența termică

medie pe clădire și coeficientul global de izolare termică), în conformitate cu C107- 2005:

- calculul rezistenței termice unidirecționale pentru elementele de închidere;


118

- Identificarea punților termice și evaluarea coeficienților liniari de transfer termic, ψ, și

factorul de temperatură pe suprafață, f, prin intermediul simulării numerice, pentru starea

inițială și finală, cu ajutorul programului ANSYS-12 (Tabelul 7.4).

Tabelul 7.4 Coeficienții liniari de transfer termic, ψ, și factorul de temperatură pe suprafață, f,

pentru starea inițială și finală

No. Tip de punte

termică

Clădirea inițială Clădirea reabilitată

Desen

Coeficienții

liniari de

transfer termic

ψ

[W/mK]

Desen

Coeficienții

liniari de

transfer termic

ψ

[W/mK]

1.

Rost orizontal

perete exterior-

acoperiș terasă

Ψ1 =0.288

ψ2 =0.320

f1

0.25=0.556

f2

0.25=0.556

ψ1 =0.109

ψ2 =0.050

f1

0.25=0.913

f2

0.25=0.913

2.

Rost orizontal

perete exterior-

planșeu curent

Ψ1 =0.048

Ψ2 =0.183

f1

0.33=0.689

f2

0.25=0.696

Ψ1 =-0.003

ψ2 =0.016

f1

0.33=0.907

f2

0.25=0.923

3.

Rost orizontal

perete exterior-

planșeu balcon

ψ1 =0.231

ψ2 =0.379

f1

0.33=0.643

f2

0.25=0.627

ψ1 =0.256

ψ2 =0.314

f1

0.33=0.808

f2

0.25=0.802

4.

Rost vertical

colt ieșind

perete exterior

ψ1 =0.280

ψ2 =0.151

f0.33=0.565

f0.25=0.628

Ψ1 =0.085

ψ2 =0.074

f0.33=0.847

f0.25=0.876

5.

Rost vertical

perete exterior

intersectat cu

perete interior

ψ =0.058

f0.33=0.688

f0.25=0.741

ψ =0.004

f0.33=0.907

f0.25=0.928

6.

Rost orizontal

perete exterior-

planșeu peste

subsol

ψ1 =0.416

ψ2 =0.251

g1=0.465

g2=0.331

g3=0.331

ψ1 =0.039

ψ2 =0.626

g1=0.575

g2=0.059

g3=0.365


119

7.

Rost orizontal

perete rost-

planșeu

superior

ψ =0.128

f0.25=0.891

ψ =0.048

f0.25=0.917

8.

Rost vertical

perete sper casa

scării

ψ =0.196

f0.33=0.804

f0.25=0.835

ψ =0.013

f0.33=0.949

f0.25=0.959

9.

Perete interior

spre casa scării-

ușă

ψ =0.210

f0.33=0.797

f0.25=0.829

ψ =0.091

f0.33=0.865

f0.25=0.888

10. Perete exterior

fereastră

ψ =0.327

f0.33=0.467

f0.25=0.517

ψ =0.155

f0.33=0.787

f0.25=0.816

Evaluarea rezistenței termice corectată pe fiecare element, R ', a fost făcută cu relația:

A

)l(

R

1

'R

1U '

[W/m2K] (7.2)

Evaluarea indicatorilor globali pentru întreaga anvelopă, rezistența termică medie, ROM, și

coeficientul global de izolare termică, G, au fost realizate cu ajutorul relațiilor:

'

j

j

j

OM

R

A

AR [m2

∙K/W] (7.3)

n34.0R

A

V

1G j'

j

j [W/m

3K] (7.4)

Sintetic, valorile parametrilor caracteristice anvelopei sunt prezentate în tabelul 7.5.

Analizând rezultatele prezentate în tabelele 7.4 și 7.5, se observă următoarele aspecte:

- O scădere semnificativă a coeficienților liniari de transfer termic pentru punți termice

caracteristice cu 70% datorită măsurilor propuse, cu excepția punții termice de la planșeul de

balcon, care a fost parțial rezolvată;

- Creșterea rezistenței termice a elementelor;

- Creșterea rezistenței termice medii a întregii clădiri;

Toate acestea sunt reflectate în reducerea coeficientului global de izolare termică cu 46%,

asigurând astfel premisele pentru a reduce energia necesară pentru încălzire.

După lucrările de reabilitare termică, clădirea este clasificată în clasa B, având un necesar de

energie pentru încălzire 96.46 kWh / m2a; aceasta reprezintă 47% din situația inițială, atunci


120

când necesar de energie pentru încălzire a fost de 236.044 kWh / m2a, iar clădirea a fost

clasificată în clasa C.

Tabelul 7.5 Valorile parametrilor caracteristici anvelopei și a indicatorilor globali

Element

Rezistența termică medie

corectată R’

[m2∙K/W]

Rezistența termică medie

pe întreaga clădire ROM

[m2∙K/W]

Coeficientul global de

izolare termică G

[W/m3K]

Initial Ameliorat Initial Ameliorat Initial Ameliorat

Perete exterior Sud 0.326 0.828

0.468 1.176 1.085 0.585

Perete exterior Nord 0.343 1.660

Pereți interiori 0.333 1.610

Planșeu superior 0.804 4.160

Planșeu inferior 0.404 2.050

Ferestre lemn 0.390 0.857

Ușă metalica exterior 0.170 0.500

Ușă interioară 0.340 0.500

Pereți rost 0.305 0.305

7.2.3.5 Rezultatele examenului termografic.

Examenul termografic a fost făcut în timpul unei zile cu nebulozitate ridicată, atunci când

temperatura aerului din mediul ambiant a fost de -14 ° C.

Imaginile IR arată diferențe pronunțate între diferitele zone ale clădirii, cu diferite niveluri de

izolare termică. O examinare a imaginii IR (vezi fig. 7.9), al fațadei prezentate în Figura 7.8

relevă irmătoarele aspecte:

- Pe zona fără izolație termică suplimentară, intervalul de temperatură de suprafață se extinde

între -8.5 ° C și -9.9 ° C;

- În partea centrală a suprafeței fațadei, fără izolație termică suplimentară, temperaturile

înregistrate sunt mai mari în comparație cu cele măsurate pe suprafața reabilitată termic.

Valorile de temperatură sunt în jurul valorii de -4.3 ° C ... -6.7 ° C, ceea ce reflectă pierderi

importante de căldură;

Figura 7.9 Imaginea IR a fatadei clădirii


121

- Privind regiunile situate la limita dintre zonele reabilitate termic și acele suprafețe fără

izolație termică suplimentară, temperaturile înregistrate sunt mult mai mari (-2.9 ° C.), chiar și

decât valorile măsurate pe fața centrală a peretelui de fără izolație, unde temperatura maximă

este de -6.7 ° C (fig. 3), ceea ce sugerează pierderi mai importante de căldură.

Este semnificativ faptul că singurul apartament, rămas fără izolație termică suplimentară, dar

inclus în tronsonul reabilitat termic, care a fost realizat prin grija proprietarilor, are pierderi de

căldură mai mari decât apartamentele din tronsonul care este total fără izolație suplimentară.

La limita dintre izolarea suplimentară și zona fără izolație, poate fi suspectat riscul

condensului superficial. Se poate observa că diferența de temperatură din zona izolată este

mult mai importantă, fiind de aproximativ 6 ° C (Figura 7.10).

Figura 7.10 Imaginea IR al zonei de delimitare dintre regiunea izolată suplimentar și partea fără

izolație cu graficul de variație a temperaturii suprafeței

O analiză cantitativă a unor tipuri de punți termice situate în peretele exterior a fost realizată

folosind datete obținute din analiza termografică, prelucrate analitic. în unele din studiile sale,

Benko a propus doi factori de analiză cantitativă asociate punților termice, obținută prin studii

statistice aplicate termogramei de pe suprafața exterioară a unei clădiri și măsurarea

temperaturii aerului din mediul exterior.

Factorul de inegalitate (IE) - este definit ca fiind raportul dintre diferența maximă de

temperatură de pe perete Δθie = θmax - θmin și diferența medie de temperatură dintre panou

(avg) și mediu (env): Δθenv = θavg - θenv . Expresia IE este:

IE= ∆θie / ∆θenv (7.5)

Factorul de economisire a energiei (ES) – este definit ca raportul dintre pierderile de căldură

prin zona de punte termică (Qjo) cu suprafața (Ajo) și a pierderilor de căldură printr-zona

"perfectă" a peretelui ( QSL) cu (ASL): panou (avg) și mediu (env): Δθenv = θavg - θenv.

Expresia IE este:

)(

)(

envslslsl

envjojojo

sl

jo

A

A

Q

QES

(7.6)

Având în vedere că αjo = αsl și factorul de arie este a = Ajo / Asl și, de asemenea, dacă θjo = θsvg

și θsl = θmin rezultă că ecuatia 5 poate fi scrisă:

)(

)(

min env

envavgaES

(7.7)


122

Folosind ecuațiile propuse de Benko, factorii de estimare cantitativă IE și ES, pentru un rost

orizontal caracteristic (intersecția dintre perete și planșeu), un rost vertical (intersecția între

peretele exterior și peretele interior) și zona din jurul ferestrelor, au fost calculați pentru

peretele izolat termic și pentru peretele neizolat (Tabelul 7.6).

Tabelul 7.6 Date din analiza histografică din Fig.7.10

Topic Distribuția valorilor de

temperatură, (°C ) Factori cantitativi

Rost a θenv θmin. θavg. θmax. IE ES

Perete cu izolație termică suplimentară

Perete exterior- Rost orizontal

planseu curent 0,27 -14 -9,6 -8,4 -7,8 0,32 0,35

Perete exterior – Rost vertical

intersecție pereți 0,18 -14 -8,7 -8,3 -8,0 0,12 0,23

Perete exterior – Fereastră și ușă

exterioară 0,11 -14 -8,9 -8,2 -7,7 0,21 0,14

Perete fără izolație termică suplimentară

Perete exterior- Rost orizontal

planseu curent 0,27 -14 -5,5 -4,9 -4,4 0,12 0,33

Perete exterior – Rost vertical

intersecție pereți 0,18 -14 -6,5 -6,2 -5,7 0,10 0,19

Perete exterior – Fereastră și ușă

exterioară 0,11 -14 -5,5 -4,9 -4,4 0,12 0,13

Valorile factorului de inegalitate (IE) evidențiază diferențele de temperatură dintre zonele cu

diferite rezistențe termice, create de prezența punților termice constructive sau din cauza unor

deficiențe de execuție. Valorile factorului de economisire a energiei (ES) confirmă concluziile

unor studii în domeniu, potrivit cărora ponderea influenței punților termice în totalul

pierderilor de căldură este mai importantă cu cât rezistența termică în câmp curent este mai

mare.

7.3 Evaluarea ratei ventilării în clădirile de învățământ prin metoda gazului trasor

7.3.1 Actualitatea și importanța temei

În cadrul fondului construit existent un loc aparte îl ocupă clădirile de învăţământ ce prezintă

trăsături specifice:

• numărul persoanelor ce ocupă un spaţiu într-o sală de clasă este mai mare decât

într-un birou;

• şcolile au activităţi diverse şi un domeniu larg de poluanţi ai aerului interior;

• senzitivitatea elevilor şi /sau a studenţilor este mai mare decât a adulţilor.

Calitatea mediului interior în spaţiile de învăţământ este importantă atât din punct de vedere a

sănătăţii, dar şi din motive economice. Poluarea aerului interior produce disconfort, reduce

atenţia, productivitatea şi performanţele ocupanţilor, ducând chiar la afectarea sănătăţii.

În ultimii ani expunerea la agenţi poluanţi interiori a crescut datorită mai multor factori:


123

• realizarea unor clădiri mai etanşe;

• reducerea ventilării pentru a economisi enegie termică;

• utilizarea unor materiale de construcţii sintetice, a unor produse chimice

pesticide;

• folosirea elementelor de mobilier şi textile ce degajă substanţe nocive pentru

mediul interior.

7.3.2 Calitatea aerului interior în clădirile de învăţământ. Studiu de caz

Fondul construit existent de construcţii şcolare în România cuprinde multe clădiri ce datează

dinainte de primul război mondial. Ele fac parte din patrimoniul construit, având o arhitectură

specific, cum sunt spre exemplu Liceul “Gh. Şincai“ (1919), Universitatea Bucureşti (1882),

Şcoala generală nr. 1 “Gh. Asachi” din Iaşi (1898), Şcoala generală nr. 12 ”Carol I” Iaşi

(1900).

După anul 1950, clădirile de învăţământ sunt realizate după proiecte tip cu forma în plan de

bară, L, U cu aripile laterale orientate către curte, delimitând un spaţiu pentru recreaţie sau

forma dreptunghiulară cu o curte interioară, şi având regimuri de înălţime intre P+1, P+2,

P+3.

Sistemele constructive adoptate sunt de zidărie portantă confinată, diafragme de beton armat

monolit sau panouri mari, cadre de beton armat sau structuri mixte de zidărie portantă şi stâlpi

de beton armat.

Clădirile destinate învăţământului datorită importanţei sociale a activităţii pe care o

adăpostesc şi particularităţile bio-psihologice ale ocupanţilor, trebuie să ocupe un loc

important în cadrul preocupărilor pentru satisfacerea exigenţelor de confort şi conservare a

energiei. Din acest motiv s-a demarat un program de reabilitare structural şi termică a

clădirilor de învăţământ. Întrucât majoritatea clădirilor nu satisfac exigenţa privind consumul

de energie termică necesară pentru a asigura confortul interior, acestea trebuie să beneficieze

de măsuri de creştere a rezistenţelor termice corectate a elementelor anvelopei.

Unul dintre studiile efectuate a fost cel privind ventilarea naturală realizată în clădirea școlii

“Octav Băncilă”, ce datează din secolul al XIX-lea. Structura clădirii este din zidărie portantă

cu grosimea de 50cm, iar ferestrele sunt duble din tâmplărie de lemn.

Calitatea mediului interior în această școală a fost analizată prin stabilirea concentrației de

CO2, ca o măsură a valorii ratei ventilării naturale.

Analiza calității aerului interior, definită prin concentrația de CO2 și rata ventilării naturale

presupune parcurgerea etapelor din Figura 7.11.


124

Figura 7.11 Etape în stabilirea ratei efective de ventilare a unei încăperi

7.3.3 Valoarea normată a ratei ventilării

Valoarea normată a ratei ventilării este exprimată prin numărul minim de schimburi de

aer realizate într-o oră /7/ și se calculează cu relația:

aexl

pers

aV)CC(

gNn

[h

-1] (7.8)

unde:

na – rata ventilării minim necesară [h-1

];

g – debitul de poluant (CO2) realizat de o persoană (18 l/h person) /8/

CL – valoarea maxim admisibilă a concentrației de poluant într-un spațiu (1600 mg

CO2/m3 aer sau 1.06 l/m

3 conform cu NP008-97);

Cex – concentrația de poluant caracteristică mediului exterior (750 mg/m3 sau 0.50 l/m

3

CO2 conform cu / 9 /, sau cele rezultate din masurători, i.e. 500 ppm or 500 mg/m3);

Va – volumul de aer al camerei [m3];

ρa – densitatea aerului în kg/m3 (pentru T = 20 ° C, ρa = 1205 Kg/m

3).

Pentru sala de clasă analizată, având 28 de ocupanți (27 de elevi și un profesor), cu un

volum de 176.59 m3, rezultă o rată necesară de ventilare de 5,096 h

-1.


125

7.3.4 Valoarea efectivă a ratei ventilării obținută prin masurători

Pentru a stabili valoarea ratei ventilării effective, s-a utilizat metoda gazului trasor,

urmărind descreșterea valorii concentrației. Principiul metodei constă în stabilirea valorii

concentrației unui gaz trasor (CO2) într-un spațiu în care ca și gaz trasor s-a utilizat bioxidul

de carbon rezultat din respirația ocupanților. Avantajul constă în faptul că acesta nu e greu de

procurat, este usor de măsurat cu mijloace simple și nu impune măsuri speciale de precauție.

Rata ventilării efective, nef, se calculează cu ecuația (2):

efi

fief

tt

ClnClnn

[h

-1] (7.9)

unde:

Ci, - concentrația inițială de CO2 ce corespunde momentului în care spațiul nu mai este

ocupat și emisia de gaz trasor se oprește;

Cf - concentrația finală de CO2 ce corespunde momentului la care concentrația de CO2

devine egală cu cea din aerul exterior și deci rămâne quasi-stationar;

ti,f –timpul inițial și final, măsurat în ore.

Măsurătorile s-au desfășurat timp de 3 zile, cu ajutorul unui Data Logger ce permite

înregistrarea valorilor de temperatură, umiditate și concentrații de CO2.

Pe durata măsurătorilor, temperatura exterioară înregistrată a fost de 2.6 ... 8 °C, iar valorile

parametrilor de microclimat interior și concentrațiile de CO2 mediate la 2 ore sunt prezentate

în tabelul de mai jos:

Tabelul 7.7 Valorile medii ale temperaturii aerului interior, umiditate şi concentrații de CO2

Data Interval

orar

Temperatura

aerului interior

[°C]

Umiditate

[%]

Concentrație de

CO2 [ppm]

Comentariu

25/02/2010 17-19 24,49 43,53 1219,20 Încăpere liberă

idem 19-21 24,02 40,07 853,46 Încăpere liberă



26/02/2010 01-03 24,00 37,65 574,43 Încăpere liberă



idem 07-09 24,72 36,89 964,51 Room occupied

idem 09-11 25,60 45,27 2021,00 Room occupied

idem 11-13 25,53 41,46 1702,57 Încăpere ocupată /liberă

idem 13-15 25,29 36,21 876,87 Încăpere liberă/ ocupată

idem 15-17 25,59 37,65 1120,27 Încăpere ocupată




26/02/2010 23-01 25,32 33,12 510,57 Încăpere liberă

Analizând evoluția concentrației în timp, se pot distinge 3 perioade de timp în care valoarea

concentrației de CO2 devine egală cu cea din exterior, spațiul fiind neocupat. Valoarea ratei


126

ventilării corespunzătoare intervalului 2, mai mare decât a celor din celelalte intevale, este

determinată de deschiderea ferestrelor pe durata pauzelor.

Figura 7.12 Variația concentrației de CO2 în încăperea analizată

Valorile ratei ventilării calculate cu relația 2 sunt prezentate în tabelul 7.8

Tabelul 7.8 Valorile effective ale ratei ventilării determinate experimental

Interval ti[h] tf[h] Ci[ppm] Cf[ppm] n [h-1

]

1 17,09 5,55 1630 500 0,10

2 11,46 13,40 2239 705 0,75

3 15,34 23,54 1230 500 0,12

7.3.5 Calculul debitului de aer prin infiltrații și a ratei ventilării

Debitul de aer infiltrate prin rosturile ferestrelor, Dv, determinat de diferența de presiune,

poate fi estimat, conform /10/ cu ecuația:

3/2jjv )T(pLaD [m

3/h] (7.10)

unde:

aj – coeficientul de permeabilitate la aer a tâmplăriei [m3/mhPa2/3] – este 0.654

pentru tâmplărie dublă din lemn;

Lj – lungimea totală a rosturilor [m];

Δp (T) –diferența de presiune, [Pa].

În acest caz diferența de presiune cauzată de diferența de temperature interior-exterior

este calculate cu:

)TT(h044,0)T(p ei [Pa] (7.11)

unde: h –înălțimea ferestrei, m

Ti, Te –temperatura aerului interior, exterior, [K];

Rata ventilării este:


127

V

Dn v [h

-1] (7.12)

Unde V este volumul spațiului ventilat, în m3.

Pentru sala de clasă analizată, având două ferestre duble de lemn cu dimensiunile 1.37 x 2, 55

m, cu o lungime totală a rosturilor de 20.41 m și la diferențe de temperaturi înregistrate, rata

ventilării perin neetanșeități obținută prin calcul cu formulele (3,4,5) este redată în tabelul 7.9.

Tabelul 7.9 Rata ventilării efective realizată prin neetanșeități, corespunzător celor trei

intervale de înregistrare

Interval ti[h] tf[h] Tint med[°C] Text med[°C] n [h-1

]

1 17,09 5,55 24 5 0,16

2 11,46 13,40 24 7,5 0,14

3 15,34 23,54 24 3,5 0,17

Comparând valorile obținute prin calcul cu celor rezultate din măsurători, se poate observa o

bună concordanță pentru intervalele 1 și 3, unde s-au luat în considerare temperaturile

înregistrate în timpul măsurătorilor, în timp ce pentru intervalul 2, deschiderea ferestrelor nu

s-a luat în calcul.

7.3.6 Discuții- comparații cu valorile normate

Compararea rezultatelor inregistrarilor cu valorilenormate, rezultă următoarele:

- temperatura aerului din interior are tendința de a depăși valoarea normată pentru spații

de învățământ, începând cu a 3-a oră de curs;

- umiditatea crește în limitele admisibile.

Analizând variația concentrației de CO2, se pot sublinia următoarele aspecte:

- în prima zi, după ora 1730

, când nu a fost utilizat la clasă, se poate observa modul în

care concentrația de poluanți scade datorită neetanșeităților de la ușă sau ferestre;

- pe parcursul activității școlare, s-a observat că, în timpul orelor de clasă, se atinge

concentrația maximă de CO2 (2423 ppm), iar aceasta depășește nivelul maxim admis într-o

sală de clasă (1260ppm) / 9 /, chiar și atunci când ferestrele și ușa sunt deschise pe perioada

pauzei de 10 minute;

- rata efectivă de ventilare cauzată de neetanșeități, în timpul orelor, nu îndeplinește rata

de ventilare necesară în circumstanțele date.

Concluzii

Spatiile de învățământ, prin modul lor de funcționare și caracteristicile specifice ocupanților,

necesită asigurarea permanentă a unui anumit nivel de calitate a mediului interior, determinată

în primul rând prin menținerea compoziției optime a aerului, efectele sale asupra sănătății și a

performanțelor intelectuale fiind evidențiate de studii sistematice pe termen lung.

În urma analizei efectuate în studiul de caz prezentat, rezultă următoarele:

• parametrii de microclimat interior (temperatură și umiditate) sunt în limitele valorilor


128

normate pentru durate de ocupare a sălii de clasă, temperatura având tendința de a depăși

valoarea maximă prevăzută pentru spații de clasă;

• concentrația de CO2 prezintă o variație în funcție de programul clasei: în prezența

sursei generatoare de CO2 (elevi) se poate observa o creștere accelerată a concentrației de

poluanți, mult mai mult decât limita permisă într-o sală de clasă;

• rata de ventilare spontană prin neetanșeități, determinată experimental și calculată, este

mai mică decât valoarea normată;

• concentrația de CO2, înregistrată în perioada de ocupare, depășește în mod continuu

valoarea admisibilă; rezultă necesitatea unui sistem de ventilare organizat care poate completa

sau înlocui ventilarea realizată prin deschiderea periodică ferestrelor.

În concluzie fenomenul ventilării clădirilor de învăţământ constitue o preocupare constantă la

nivel naţional şi internaţional atât din punctul de vedere al sănătăţii ocupanţilor acestui tip de

clădiri, dar mai ales din perspectiva îmbunătăţirii proceselor de proiectare şi construire ale

sistemelor de încălzire, ventilare, şi condiţionare a aerului, precum şi al clădirilor în ansamblu.

7.4 Eficiența măsurilor de inchidere a balcoanelor și logiilor apartamentelor asupra

consumurilor de energie

7.4.1 Masurători experimentale

În România lucrările de reabilitare termică a clădirilor au fost extinse în mai multe orașe, din

cauza beneficiilor rezultate din acest tip de activitate. Pe langa economiile de energie termică,

ca urmare a măsurilor de izolare suplimentare, închiderile loggiilor și balcoanelor sunt o

soluție apreciată de locatari și din cauza unor avantaje de ordin funcțional. În cazul în care

acestea sunt rezolvate corect, vitrarea logiilor și balcoanelor poate îmbunătăți aspectul

arhitectural și urbanistic a cartierelor rezidențiale prin repetarea aceluiași prototip.

Prima măsură cu rol de a realiza un mediu interior mai bun și pentru a economisi energie a

constat în închiderea logiilor cu tamplărie metalică și geam simplu, fără a utiliza izolație

termică suplimentară.

Pentru a demonstra eficiență măsurilor de izolare termică și a vitrării loggiilor și balcoanelor,

au fost realizate măsurători de temperature a aerului din interiorul acestor spații și în camerele

adiacente, într-un apartament amplasat la nivelul superior al unui bloc. Caracteristicile termice

ale elementelor de închidere sunt prezentate în tabelul 7.10.

Tabelul 7.10 Permeabilitatea termică a elementelor de închidere pentru diferite cazuri studiate

Caz studiat Element de închidere Permeabilitate termică

[W/m2K]

Cazul inițial (fără măsuri

de izolare termică)

Fereastră dublă de lemn 2.90

Uși balcon 2.32

Perete de cărămidă 1.67

Acoperiș tersasă 0.95

Măsuri de izolare termică

pentru elementele de

închidere

Fereastra triplă 1.94

Usă de balcon izolată termic 1.55

Perete de cărămidă izolat cu PEX 2.47

Acoperiș tersasă 0.95


129

Spațiu de tip seră Vitraj simplu cu tâmplărie

metalică

5.80

Parapet beton cu izolație de PEX 1.21

Necesarul anual de energie termică a fost estimat pentru aceste cazuri studiate. În figurile 7.13

și 7.14 este ilustrat necesarul de energie pentru încălzire în timpul sezonului rece. Se poate

observa că, pentru apartamentul orientat spre nord, efectul măsurilor suplimentare de izolare

termică este mai mic decât cel al inchiderii balconului, în timp ce pentru un apartament

orientat spre sud efectul aporturilor solare este mai important.

Legendă

1. Situația inițială

2. Același apartament cu măsuri de izolare termică

3. Același apartament cu spațiu de tip seră

4. Același apartament cu măsuri de izolare termică și cu spațiu de tip seră

Figura 7.13 Necesar annual de energie termică pentru încălzire (apartament orientat spre nord)

Legendă

1. Situația inițială

2. Același apartament cu măsuri de izolare termică

3. Același apartament cu spațiu de tip seră

4. Același apartament cu măsuri de izolare termică și cu spațiu de tip seră

Figura 7.14 Necesar annual de energie termică pentru încălzire (apartament orientat spre sud)

Eficienta spatiilor cu effect de seră poate fi estimată prin diferența dintre temperature din

interiorul spațiului vitrat și temperatura exterioară, comparativ cu valorile standard, [3]. Acest

lucru poate fi realizat prin intermediul unui "indice de eficiență" r, definit după cum urmează:


130

100x1TT

TT100x1

T

Tr

nem

nim

efem

efim

nm

efm

(7.13)

unde: ef

m

T este diferența de temperatură între cea din spațiul de tip seră și cea exterioară

nmT este diferența de temperatură între cea normată pentru spațiul de tip seră și cea

exterioară

Valorile "indicelui de eficiență" r rezultat pe baza măsurărilor în apartamentele analizate sunt

prezentate în tabelul 7.11.

Tabelul 7.11 Valorile coeficientului de eficiență r

Caz de studiu

Perioada în care

s-au facut

măsuratori

Diferența efectivă de

temperaturăef

m

T

[°C]

Diferența normată

de temperatură nmT [°C]

Indice de

eficiență

r [%]

Cazul inițial 1-8 December 13.8 13 6

Măsuri de izolare

termică pt. elem. de

închidere

8-15 December

17.31 13 33

Vitrarea logiei 15-22

December 15.8 13 23

Măsuri de izolare

termică pt. elem. de

închidere și vitrarea

loggiei

4-11 January

16.65 11 51

Se poate observa că eficiența cea mai ridicată se obține prin adoptarea ambelor tipuri de

măsuri pentru creșterea condițiilor de confort interior.

7.4.2. Analiză parametrică a tipului de spațiu de tip seră pentru a alege soluția optimă

de realizarea a protecției termice

În cadrul programului național de reabilitare energetică a locuințelor colective pentru a crește

nivelul de protecție termică se recomandă următorii pași:

- izolarea termică suplimentară a zonei opace a peretelui exterior;

- izolarea termică suplimentară a acoperișului și a planseului peste subsol, sau pe sol;

- înlocuirea tâmplăriei vechi de lemn cu una nouă din PVC şi geam termopan;

- vitrarea logiilor / balcoanelor și schimbarea acestora în spații de tip seră.

În ceea ce privește ultima măsură, este importantă continuitatea stratului de izolație termică a

zonei opace a pereților exteriori, din dreptul loggiilor și balcoanelor.

Există două posibilități:

- aplicarea stratului de izolație pe zona opacă a peretelui care separă spațiul încălzit de spațiul

loggiei sau balconului, care sunt transformate în spații de tip seră;


131

- aplicarea stratului de izolație din partea opacă a peretelui care separă spațiul de tip seră de

exterior, respectiv parapetul loggiei sau balconului.

Pentru a alege cea mai bună soluție, a fost realizată o analiză parametrică, folosind metoda

planului factoriale de experiență.

Ca un criteriu de analiză, a fost ales temperatura aerului din spațiul de tip seră, deoarece

influențează în mod direct energia necesară pentru încălzirea pentru spațiilor în timpul

sezonului rece.

Configurația spațiilor cu efect de seră este diversă, fiind determinată de considerente

arhitecturale sau structurale (figura 7.15).

Figura 7.15. Spațiu de tip seră rezultat din închiderea loggiei (a) sau a balconului (b)

Această analiză a fost făcută pe două configurații extreme din punct de vedere al zonei de

contact între spațiul de seră și spațiul încălzit (figura 7.16).

Figura 7.16. Configurația spațiilor de tip seră a. spațiu cu geamuri în contact cu spațiul încălzit pe

trei laturi (loggia); b. spațiu cu geamuri în contact cu spațiul încălzit pe o singură latură

Dimensiunile și structura elementelor de închidere sunt preluate din proiectele tip întâlnite

frecvent la clădirile colective din România înainte de 1989.

Utilizând ecuația de bilanț, rezultă:

e,ve,opsi,vi,op (7.14)

unde:

i,op , e,op este fluxul termic prin zona opacă din interiorul, exteriorul spațiului de tip seră;


132

i,v , e,v este fluxul termic prin zona vitrată din interior

s este fluxul termic din aportul solar.

Ecuația 2 devine:

)TT(cnV)TT(R

S)TT(

R

S)TT(

R

STT

R

Seses

ve

vees

e,op

e,op

ssi

vi

visi

i,op

i,op (7.15)

unde:

Sop,i este aria părții opace dinspre spațiul interior camerii [m2]

Sop,e este aria părții opace spre exterior [m2]

Rop,i este rezistența termică a părții opace interioare Sop,i [m2]

Rop,e este rezistența termică a părții opace exterioare Sop,e [m2]

Svi, Rvi, Sve, Rve sunt ariile și rezistentele termice ale vitrajelor din interiorul și exteriorul

loggiei

Ti, Te sunt temperaturile de calcul din spațiul interior și exterior [°C];

Ts temperature aerului din loggie [°C];

V volumul de aer din loggie [m3]

n rata ventilării [h-1

]

Din ecuația (3) resultă:

cnVR

S

R

S

R

S

R

S

SgI)cnVR

S

R

S(T)

R

S

R

S(T

T

vi

vi

i,op

i,op

ve

ve

e,op

e,op

e,vm

ve

ve

e,op

e,op

e

vi

vi

i,op

i,op

i

s

(7.16)

Ecuația (4) stabilește relația dintre criteriul adoptat, temperatura aerului din spațiul de seră, și

ceilalți parametri.

Ca parametri variabili, au fost luați în considerare următorii parametri:

- rezistența termică a pereților care separă spațiul de seră de spațiul încălzit ;

- rezistența termică a zonei opace a spațiului de tip seră;

- orientarea față de punctele cardinale.

Ca parametri climatici, au fost luate în considerare temperatura aerului exterior, characteristic

municipiului Iași în luna ianuarie (-4.5 ° C), precum și intensitatea radiației solare. Temperatura

aerului din interiorul spațiului încălzit este Ti = 20 ° C.

De asemenea sunt definite următoarele rapoarte:


133

vi

vivi

R

Sr and

ve

veve

R

Sr (7.17)

Ambele având valori cunoscute.

Valorile maxime și minime pentru cei trei parametri variabili sunt prezentate în tabelul 7.12.

Tabelul 7.12 Valorile maxime și minime ale parametrilor variabili

Parametru Valori minime Valori maxime

loggie balcon loggie balcon

i,op

i,op

i,opR

Sr 8.96 4.38 15.88 7.83

e,op

e,op

e,opR

Sr 1.61 2.65 17 28

Im 11.7 11.7 66.9 66.9

Pentru analiza, a fost folosit un plan factorial cu 2 nivele, rezultând 8 combinații de valori

(tabelul 7.13).

Tabelul 7.13 Valorile Ts pentru cele 8 combinații

Combinație X1

rop,i

X2

rop,e

X3

Im

Ts=Y

loggie balcon

C1 + + - 4.13 0.70

C2 + + + 6.25 3.73

C3 - + + 4.68 2.98

C4 - + - 2.32 -0.18

C5 + - - 6.67 3.20

C6 + - + 9.41 7.68

C7 - - - 4.63 2.03

C8 - - + 7.80 6.82

Din punct de vedere fizic, cele 8 combinații reprezintă situații posibile de aplicare a izolației

suplimentare, pornind de la situația inițială (C1, C2), pe peretele spațiului încălzit (C3, C4), pe

parapetul loggiei / balconului (C5, C6), pe ambele zone opace, respectiv ale peretelui adiacent

spațiului încălzit și de parapet (C7, C8).

Rezultatele subliniază faptul că eficiența energetică maximă, reflectată în valoarea

temperaturii aerului din spațiul de tip seră, pentru parametrii considerați constanți, este

obținută atunci când peretele opac care separă spațiul de tip seră de exterior -parapetul- este

izolat termic, pentru ambele cazuri studiate (loggie și balcon), chiar și pentru orientarea cea

mai nefavorabilă.

Concluzii

Transformarea loggiilor / balcoanelor, în spații cu efect de seră este prima soluție adoptată

pentru a crește nivelul de protecție termică a locuințelor colective din România, chiar înainte


134

de lansarea programelor de creștere a eficienței energetice.Masurătorile effectuate

demonstrează eficiența soluției.

Eficienta energetică estimată prin temperatura aerului din spațiul de tip seră este influențată de

mai mulți factori, cel mai important fiind: orientarea, raportul între zona vitrată și cea opacă,

nivelul de izolare termică a zonei opace, etc .

Analiza parametrică efectuată pentru a determina modul optim de a realiza continuitatea

stratului de izolare termică dispus pe partea exterioară a elementelor de închidere a arătat că

eficiența maximă este obținută prin izolarea peretelui opac care separă spațiul de seră de

mediul exterior, atat pentru loggie şi balcon, chiar și pentru orientarea cea mai nefavorabilă.

7.5 Monitorizarea parametrilor de microclimat interior, exterior și confort ambietal -

locuință unifamilială „Casă solară pe structură din lemn Sibelius” (proiect “Model de

locuință unifamilială sustenabilă care integrează concepte arhitecturale și sisteme constructive

de înaltă performanță energetică, cu impact minim asupra mediului”)

7.5.1 Descrierea proiectului Casa solară Sibelius

Casa solară pe structură din lemn, Sibelius, este localizată în orașul Suceava, adresa fiind

Strada Parcului, P.C. 7414 (Fig. 7.17).

Figura 7.17 Poze realizate de către echipa de cercetare în data de 11.11.2016 - Casa Sibelius

Figura 7.18 Plan parter Casă Sibelius


135

Figura 7.19. Plan etaj Casă Sibelius

Figura 7.20. Secțiune Casă Sibelius

Din punct de vedere structural, casa este realizată cu structură din lemn, de tip cadre (stâlpi

şi grinzi din lemn lamelar încleiat), pereții exteriori având următoarea alcătuire:

panouri din lemn de tip CLT (Cross Laminated Timber) – 66 mm;

termoizolație din fibre naturale de celuloză „ISOFLOC”, realizată prin pompare

(120x240mm) – 290mm;

plăci termoizolante din fibre de lemn– 35 mm, ecarisat și ignifugat, tratat contra

dăunătorilor;

barieră contra vântului și umezelii din micro-fibre de polipropilenă, montată în sistem

„PROCLIMA SOLITEX WA” – 1mm;


136

şipci decorative din lemn, ecarisat și ignifugat, tratat contra umezelii, radiațiilor

ultraviolete și dăunătorilor, montate vertical.

Acoperişul are următoarea alcătuire:

panouri din lemn de tip CLT (Cross Laminated Timber) – 80 mm, montate pe grinzile

din lemn, cu panta de 7˚;

termoizolație din fibre naturale de celuloză „ISOFLOC”, realizată prin pompare

(120x240mm) – 320mm;

plăci termoizolante din fibre de lemn– 52 mm, ecarisat și ignifugat, tratat contra

dăunătorilor;

şipci din lemn, ecarisat și ignifugat, tratat contra umezelii, radiațiilor ultraviolete și

dăunătorilor 50x50 mm, montate la interax de 400 mm;

placaj din OSB 16 mm;

hidroizolaţie din micro-fibre de polipropilenă – 1mm;

În structura acoperişului urmează să fie montate straturile specifice unui acoperiş verde (strat

de drenaj, strat de pământ, vegetaţie).

7.5.2 Determinări instantanee şi de durată ale parametrilor de microclimat interior şi

confort ambiental

7.5.2.1 Parametri monitorizați

Parametrii termo-higro-energetici şi de confort ce urmează a fi monitorizaţi sunt următorii:

- Distribuţia pe verticală și orizontală a temperaturilor aerului interior în centrul clădirii

dar și în vecinătatea suprafețelor opace, transparente, a ușii exterioare, a punților

termice, iarna, la temperaturi exterioare scăzute, dar și vara la temperaturi exterioare și

radiație solară cu valori ridicate, în paralel cu înregistrarea temperaturilor exterioare.

- Temperatura suprafețelor interioare (opace, transparente, în zone de punți termice)

exterioare în paralel cu înregistrarea temperaturilor exterioare.

- Viteza curenților de aer la interior.

- Consumul zilnic de gaz metan.

- Nivelul de intensitate luminoasă.

7.5.2.2 Aparatura utilizată

Descrierea aparatelor utilizate pentru măsurători și caracteristicile acestora sunt prezentate în

Fig. 7.21 și 7.22.

Testo 435 - Instrument multifuncțional pentru monitorizarea parametrilor de confort interior

(temperatura, aer, umiditate relativă aer, concentrație CO2 și aerul atmosferic, viteza

curenților de aer, nivelul de intensitate luminoasă).


137

Figura 7.21 Testo 435 - Instrument multifuncțional pentru monitorizarea parametrilor de confort

interior (temperatura, aer, umiditate relativă aer, concentrație CO2 în aerul atmosferic, viteza

curenților de aer, nivelul de intensitate luminoasă)

Caracteristici:

Nr.

crt. Parametrul măsurat

Domeniul de

măsura

Rezoluția

aparatului

1 Temperatura aerului -5…+150˚C 0.1˚C

2 Umiditate relativă a aerului 0…100% 0.1

3 Viteza curenților de aer 0…20m/s 0.01m/s

4 Concentrația de CO2 din aerul atmosferic 0…10000 ppm 1 ppm

5 Nivelul de intensitate luminoasă 0…10000 Lux 1 Lux

TM-946 Termometru digital cu 4 intrări (4 sonde de măsura simultane) pentru măsurarea și

înregistrarea temperaturilor pe suprafață.

Figura 7.22 Termometru digital cu 4 intrări, tip TM-946 pentru măsurarea și înregistrarea

temperaturilor de suprafață


138

Caracteristici:

Nr.

crt.

Parametrul măsurat Domeniul de

măsura

Eroarea de

măsura

Rezoluția

aparatului

1 Temperatura

suprafeței -199.9 … + 1210˚C ±0.1˚C 0.1˚C

7.5.2.3 Programul detaliat de monitorizare a parametrilor de microclimat interior,

exterior, confort ambiental şi a consumurilor energetice

Activitatea de monitorizare se va derula periodic, pe durata sezonului rece, în intervalul

noiembrie 2016 – martie 2017Pentru a asigura relevanţa rezultatelor monitorizării, intervalul

calendaristic al perioadelor de monitorizare cu durata de o săptămână în fiecare lună

menţionată, va fi stabilit funcţie de previziunile meteorologice.

La debutul fiecărei perioade de monitorizare se vor efectua determinări ale valorilor

instantanee ale parametrilor caracteristici de microclimat interior.

Programul detaliat al activităţii de monitorizare a parametrilor este prezentat în tabelul 7.14.

Tabelul 7.14. Program determinări parametri de microclimat interior la locuinţa Sibelius

Perioada

Parametru

măsurat /

înregistrat

Pasul de timp

(frecvența de

înregistrare)

Aparat

utilizat Indicații / Observații

12-19

noiembrie

2016

Temperatura

aerului interior*

Temperatura

aerului exterior*

60 min Termometru

digital

Aparat poziționat lângă centrala

termică pe gaz la ușa de intrare

Alimentarea se va face cu ajutorul

unei surse de curent neintreruptibile

Consum gaz* 24 ore Citire contor

gaz

Se va citi zilnic la ora 18 și se va

nota valoarea indexului din ziua

respectivă

Pe durata măsurătorilor, nu se va

suplimenta încălzirea cu alte surse

necontorizate de ex. sobe pe lemne

Distribuția pe

verticală și

orizontală a

temperaturilor

aerului interior

- Termometru

digital

Se vor dispune termocuple în

apropierea suprafețelor opace și

vitrate în zona curentă dar și în

apropierea punților termice, a ușii

de la intrare, în camere, în centrul

casei, în băi

Temperatura

suprafețelor

interioare

- Termometru

digital

Se vor dispune termocuple pe

suprafețe opace și vitrate în zona

curentă dar și în punțile termice

depistate cu camera în infraroșu

Viteza

curenților de aer

la interior

- Analizor

Testo

Se va dispune senzorul în zonele de

gradient mare de temperatură

depistate anterior

Concentrația de

CO2 în aerului

din casa

- Analizor

Testo

Se va masură în fiecare cameră de la

parter și etaj


139

Umiditatea

relativă a aerului

interior

- Analizor

Testo

Se va masură în fiecare cameră de la

parter și etaj

Nivelul de

intensitate

luminoasă

- Analizor

Testo

Se vor masura valorile instantanee

de intensitate luminoasă în mai

multe puncte de la parter și etaj, în

camere și în centrul geometric la

casei

Se va nota nivelul de intensitate

luminoasă din exterior, masurat la

umbră și la soare, se va nota

(descrie) starea gradul de acoperire

cu nori a cerului pe durata efectuării

măsuratorilor

Nivelul de

intensitate

luminoasă*

60 min Analizor

Testo

Senzorul se va monta în centrul

geometric al casei

Se va nota intervalul orar în care s-a

utilizat doar lumina naturală

Concentrația de

CO2 în aerul

interior*

60 min Analizor

Testo


geometric al casei

Umiditatea

relativă a aerului

interior *

60 min Analizor

Testo


geometric al casei

7.5.2.4 Prezentare generală a măsurătorilor efectuate, descrierea metodei de lucru

S-a măsurat distribuția valorilor mărimilor care caracterizează confortul ambiental, pe

orizontală de-a lungul axelor XX’ și YY’ și pe verticală, în punctele 1,2,3,4,5,6,7 de la

parter și etaj (Fig. 7.23).

Figura 7.23 Poziționarea punctelor și a axelor de măsurare a valorilor parametrilor monitorizați

S-au efectuat măsuratori instantanee pentru următoarele mărimi:

- temperatura aerului

- umiditatea aerului

- nivelul de intensitate luminoasă

- viteza curenților de aer

- concentrația de CO2.


140

S-a determinat valoarea instantanee a temperaturii suprafețelor vitrate și opace în zone

curente și în zone de punte termică.

Pe durata măsuratorilor instantanee temperatura exterioară s-a modificat de la 2,6 la 7,5°C,

Condiții meteo pe durata efectuării măsuratorilor: cer cu soare, fără nori și fără vânt.

S-a montat aparatura pentru monitorizări permanente cu înregistrarea valorilor

măsurate din oră în oră după cum urmează:

- temperatura aerului interior și cea a aerului exterior, timp de 7 zile. La sfârșitul fiecărei zile

s-a notat consumul de gaz și energie electrică indicate de contoare.

- concentrația de CO2 și umiditatea aerului timp de 48 de ore.

- nivelul de intensitate luminoasă, în centrul geometric al parterului, la înălțimea de 0,5m de

sol, timp de 5 zile.

7.5.4.5 Analiza preliminară a rezultatelor obținute prin determinări instantanee ale

valorilor parametrilor de microclimat interior şi confort ambiental

Analiza valorilor obţinute prin măsurători instantanee ale parametrilor de climat interior şi

confort ambiental evidenţiază următoarele aspecte:

Valorile de temperatură ale aerului interior după direcția N-S sunt relativ uniforme,

înregistrând-se o diferenţă de 1,2 °C la parter şi 1,8 °C (Tab.7.15, Fig. 7.24).

Tabelul 7.15 Valorile de temperatură a aerului interior după axa XX’, la înălțimea de 1m de

pardoseală:

Distanța XX’

(m) 0.5 2 4 6 8 10 12 14 16 18

PARTER

Temperatura °C 21.5 21.3 21.2 21.1 20.8 20.8 20.7 20.6 20.4 20.3

ETAJ

Temperatura °C 20.9 21 21 21 21.1 20.8 20.5 20.4 20.3 20.3


141

Figura 7.24. Variaţia temperaturii aerului interior după axa XX’ (est-vest) la înălțimea de 1m de

pardoseală.

După axa YY’, care traversează spaţiul de tip seră dezvoltat pe întreaga înâlţime a

clădirii, variaţia temperaturii aerului interior este şi mai puţin sesizabilă, diferenţa

maximă înregistrată fiind de 0,5 °C (Tab. 7.16, Fig. 7.25).

Tabelul 7.16 Valorile de temperatură a aerului interior după axa YY’, la înălțimea de 1m de

pardoseală (parter)

Distanța YY’

(m) 0.5 1 2 3 4 5 6 7 7.45

Temperatura

°C 20.3 20.5 20.4 20.5 20.2 20.2 20.1 20.1 20

Figura 7.25 Variaţia temperaturii aerului interior după axa YY’ (nord-sud) la înălțimea de 1m de

pardoseală

Gradientul de temperatură după direcţia verticală este de 2 °C în zona centrală (pct. 1) şi

inferior acestei valori în celelalte puncte.

PARTER

ETAJ


142

Tabelul 7.17 Distribuția pe verticală a temperaturii în cele 7 puncte reprezentative măsurate

de la pardoseală până la înălțimea de 2.5 m

Distanța față de

pardoseală

(m)

Temperatura în punctelele 1….7

(°C)

1 2 3 4 5 6 7

PARTER

2.5 19.6 20.2 21.1 20.8 19.8 19.6 19.9

2 19.4 20.1 20.4 20.8 19.8 19.5 19.8

1.5 19.3 20.1 20.3 19.7 19.8 19.4 19.6

1 19.4 19.7 20.2 19.8 19.7 19.3 19.5

0.5 19.5 19.6 20 19.9 19.6 19.2 19.6

0 21.6 19.5 18.8 22.6 20.5 18.6 19.9

ETAJ

2.5 20.7 20.1 20 20.4 20.2 - -

2 20.3 20.1 20.1 20.4 20.1 - -

1.5 20.2 20.1 20.2 20.2 19.9 - -

1 20 20 20.2 20.6 19.9 - -

0.5 20.2 20 20.3 20.6 20 - -

0 (pe pardoseală

încălzită)

24.1 21.8 22 22 24 - -

Valorile reduse ale diferenţelor de temperatură între diferitele zone ale locuinţei, atât

după orizontală cât şi după verticală atestă faptul că nu există risc de disconfort termic

local

Viteza curenţilor de aer variază în limite admisibile, cea mai mare valoare, de 0,12 m/s

înregistrându-se în zona centrală (Tab. 7.18).

Tabelul 7.18 Viteza curenților de aer în cele 7 puncte reprezentative măsurate la înălțimea de

1m de pardoseală

Viteza v m/s

Pct. 1 2 3 4 5 6 7

PARTER

0.12 0.04 0.05 0.08 0.08 0.07 0.08

ETAJ

0.08 0.08 0.07 0.06 0.07 - -

Nivelul de iluminare prezintă valori reduse, (Tab.7.19) explicabile prin perioada anului

în care s-au efectuat măsurătorile; o concluzie relevantă nu poate fi formulată decât în

urma măsurătorilor de durată, derulate în diferite perioade ale anului.


143

Tabelul 7.19 Distribuția valorilor nivelului de intenitate luminoasă în cele 7 puncte

reprezentative măsurate la înălțimea de 1m de pardoseală:

Nivel intensitate luminoasă Lux

Pct 1 2 3 4 5 6 7

PARTER

181 540 450 280 56 330 270

ETAJ

Pct 1 2 3 4 (in baie) 5 6 7

I (Lux) 515 164 160 18 85 - -

În exterior, la umbră, nivelul intensității luminoase pe durata măsurătorilor a fost de 1090

Lux.

Umiditatea relativă a aerului interior este relativ constantă şi se situiază în domeniul

optim de confort pentru locuinţe, variind între 57,6 şi 60 % (Tab.7.20).

Tabelul 7.20 Distribuția valorilor de umiditate relativă în cele 7 puncte reprezentative

măsurate la înălțimea de 1 m de pardoseală:

Umiditate relativă (%)

Pct 1 2 5

PARTER

64.2 64.2 61.8

ETAJ

60 58.5 57.6

În exterior, umiditatea relativă a aerului pe durata măsurătorilor a fost de 49.8 % iar

temperatura de 7.2˚C.

Concentraţia de CO2 , între 1415 şi 1360 ppm, depăşeşte limitele normate, fapt ce poate fi

explicat prin gradul de ocupare mai mare decât în mod obişnuit, dar poate semnala şi o

ventilare insuficientă; măsurătorile de durată vor lămuri acest aspect. (Tab.7.21).

Tabelul 7.21 Distribuția valorilor concentraţiei de CO2 în cele 7 puncte reprezentative

măsurate la înălțimea de 1m de pardoseală:

Concentraţie CO2 (PPM)

Pct 1 2 5

PARTER

CO2 (ppm) 1404 1360 1422

ETAJ

CO2 (ppm) 1415 1397 1428

În exterior, concentrația de CO2 a aerului pe durata măsurătorilor a fost de 682 ppm iar

temperatura de 7.2˚C.


144

Temperatura suprafeţei vitrate este aproximativ egală cu cea a suprafeţei opace

(fig.4.6); ceea ce demonstrează nivelul ridicat de protecţie termică a zonelor vitrate, dar şi un

nivel maxim de confort termic, situaţie ce caracterizează clădirile care includ sisteme pasive

de valorificare a energiei solare.

Fereastra

perete

Figura 7.26 Valoarea instantanee a temperaturii suprafețelor vitrate și opace în zone curente

Valori mai scăzute ale temperaturii superficiale se înregistrează pe zona vitarată, în

dreptul montanţilor (fig. 7.27). Dar chiar şi în această zonă temperatura superficială este mult

superioară punctului de rouă pentru valorile de temperatură şi umiditate relativă înregistrate,

ceea ce indică absenta puntilor termice majore.

Figura 7.27 Valoarea instantanee a temperaturii suprafețelor vitrate și opace în zona de punte

termică

7.5.3 Analiza preliminară a rezultatelor obținute prin determinări de durată ale

valorilor parametrilor de microclimat interior, confort ambiental şi ale consumurilor

energetice pentru prima etapă.

Datele obţinute prin înregistrare continuă a valorilor parametrilor de microclimat

interior/exterior pe o anumită periodă de timp coroborate cu consumurile energetice zilnice

permit caracterizarea comportării în regim dinamic, acesta fiind regimul real în care

funcţionează clădirea.

Principalele caracteristici ale clădirii care pot fi identificate şi cuantificate în urma prelucrării

statistice a datelor primare sunt legate de inerţia termică, masura în care este valorificată

energia solară şi capacitatea de stocare a energiei radiante, capacitatea de ventilare naturală şi

variaţia în timp a parametrilor de confort şi microclimat interior.

La o analiză preliminară, pot fi facute aprecieri referitoare la următoarele criterii prin care pot

fi puse în evidenţă caracteristicile mai sus menţionate:


145

Capacitatea de amortizare a oscilaţiilor termice exprimată prin raportul dintre

amplitudinea de variaţie a temperaturii aerului exterior şi cea a aerului interior.

Valoarea aproximativă a capacităţii de amortizare termică estimată pe baza

variaţiei zilnice a celor 2 parametri pe durata monitorizării (fig. 7.28) este 5, mult

inferioară în raport cu clădirile masive, din zidărie sau beton.

Timpul (ore)

Interior Tmedie = 20.8°C T max = 23.0°C Tmin = 19.2°C

Exterior Tmedie = 0.6°C T max = 10.9°C Tmin = - 3.8°C

Figura 7.28 Variația temperaturii aerului interior (culoare roșie) și a aerului exterior (culoare

albastră) pe durata celor 7 zile (169 ore) de înregistrări

Contribuţia aporturilor solare la reducerea consumurilor energetice pentru asigurarea

condiţiilor de confort termic.

Analizând valorile consumurilor energetice în raport cu temperatura exterioară pe intervalul

considerat, se constată că zile cu temperaturi exterioare aproximativ egale se caracterizează

prin consumuri energetice diferite cu mai mult de !00% , temperatura aerului interior fiind

chiar mai ridicată în ziua cu consum mai redus (Tabelul 7.22).

Tabelul 7.22 Variaţia temperaturii aerului interior/exterior și consumurile energetice pe durata

înregistrărilor (monitorizării)

Data Valori temperatură

aer interior

[°C]

Valori temperatură

aer exterior

[°C]

Consum

Energie

kWh Min med max Min med max

11-12 nov 2016 20.1 20.9 22.1 -0.1 3.14 9.8 161.4

12-13 nov 2016 21.2 21.9 23 -1.8 1.1 3.3 115,4

13-14 nov 2016 20.5 21.1 22 -1.8 -1.3 -0.5 73.6

14-15 nov 2016 19.2 20.1 20.9 -1.6 -1.0 -0.1 156.4

15- 16 nov 2016 19.6 20.1 20.6 -3.8 -1.0 2.0 146.8

Prezenţa radiaţiei solare directe din 13- 14 noiembrie – zi însorită- a determinat reducerea

consumului energetic la mai putin de 50% şi creşterea temperaturii aerului interior cu 1°C.

Capacitatea de ventilare naturală apreciată prin rata de ventilare poate fi apreciată prin

ritmul de descreştere a concentraţiei de CO2 în absenţa ocupanţilor (fig. 7.29).

-5 -3 -1 1 3 5 7 9

11 13 15 17 19 21 23 25

1 25 49 73 97 121 145 169

Te

mp

era

tura

(°C)


146

Timpul (ore) Figura 7.29 Variația concentrației de CO2 pe durata celor 93 ore de înregistrări exprimat în ppm

(părți pe million)

Comportamentul utilizatorilor şi durata de ocupare a locuinţei reflectate în variaţia

umidităţii relative a aerului interior. (fig.7.30).

Intervalul de variaţie a acestui parametru este între 49 şi 65%, valori care, coroborate cu

valorile temperaturii aerului interior, se incadrează în intervalul optim de confort termic.

Timpul (ore)

Figura 7.30 Variația umidității relative a aerului pe durata celor 93 ore de înregistrări

Măsura în care sunt satisfăcute criteriile de confort vizual pe durata unui interval şi pe

durata anului reflectată în graficul de variaţie a intensităţii luminoase cu timpul (fig. 7.31).

560

1110

1660

2210

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91

Co

nce

ntr

ati

a d

e C

O2

(p

pm

)

49

51

53

55

57

59

61

63

65

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91

Um

idit

ate

a r

ela

tiv

a (

%)


147

Timpul (ore)

Figura 7.31 Variația nivelului de intensitate luminoasă pe durata celor 76 ore de înregistrări

Nivelul maxim de intensitate luminoasă 1500 Lux este atins în aceaşi zi în

care consumul energetic este minim, în ziua cu cea mai mare durată de

însorire din interval.

O imagine sintetică a variaţiei parametrilor de confort este prezentată în tab. 7.23

Tabelul 7.23 Valori sintetice ale parametrilor de confort.

Parametru

măsurat

U.

M

Valori

Min. Med. Max.

Temperatură °C 19.2 20.8 23

Umiditate relativă % 49.3 59.4 64.7

Iluminat natural Lux 0 - 1536

Conţinut CO2 PPM 703 1318 2226

7.5.4 Concluzii privind rezultatele obținute prin determinări instantanee şi de durată ale

parametrilor de microclimat interior şi confort ambiental

Clădirea analizată este corect conformată din punct de vedre termic, prezentând o

distribuţie de temperatură cvasi - uniformă pe întreg volumul, ceea ce atestă absenţa

punţilor termice pronunţate şi nivelul ridicat de protecţie termică.

Condiţiile de confort higrotermic, reflectate în valorile de temperatură şi umiditate relativă

ale aerului interior sunt satisfăcute, nu există riscul de disconfort termic local.

Clădirea prezintă un potenţial ridicat de valorificare a energiei solare prin aport direct,

ceea ce conduce la reducerea semnificativă a consumurilor de energie pentru asigurarea

confortului termic şi vizual.

Concentraţiile relativ ridicate de CO2 ar putea fi un indiciu de ventilare naturală

insuficientă;

Corelaţia dintre valorile temperaturii aerului interior şi exterior evidenţiază o capacitate

redusă de amortizare a oscilaţiilor de temperatură, ceea ce este specific clădirilor uşoare,

fără masivitate termică.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76

Niv

el

inte

nsi

tate

lu

min

oa

sa

(Lu

x)


148

Pe baza analizei preliminare a datelor referitoare la parametrii microclimatici şi de

confort ambiental se poate concluziona că pentru perioada toamnă - iarnă, clădirea

asigură un nivel ridicat de confort ambiental, fapt datorat bunei conformări termo-

energetice a clădirii, prezenţei sistemului pasiv de valorificare a energiei solare, precum

şi instalaţiei de încălzire prin pardoseală.

8. Clădiri sustenabile

8.1 Concepte

Introducerea de noi tehnologii care vizează realizarea construcțiilor sustenabile reprezintă o

adevărată provocare a zilelor noastre.

In ultimii ani, a fost făcut un efort considerabil pentru a crea un cadru legislativ privind

dezvoltarea durabilă în sectorul construcțiilor. În același timp, noi concepte au fost propuse la

nivel mondial, în scopul îndeplinirii cerințelor de durabilitate, cum ar fi: clădire verde, clădire

naturală, clădire cu consum redus de energie, clădire-energie zero, casa plus energie, casa

pasivă și activă casă.

Aceste concepte reprezintă o optimizare a unuia sau a mai multor principii de construire:

amplasament și proiectarea structurii, eficiență energetică, utilizarea eficientă a apei, eficiența

materialelor, îmbunătățirea calității mediului interior, optimizarea întreținerii și exploatării,

reducerea deșeurilor și a substanțelor toxice.

Clădirea verde este un termen folosit pentru clădirile construite și folosite la un mod

responsabil față de mediul înconjurător, în tot ciclul de viață al acestora: design, construcție,

folosință, întreținere, renovare și demolare.

Clădirea naturală este un concept destul de similar, dar accentul este pus pe utilizarea

materialelor non-industriale, prelucrate minimal și regenerabile, care sunt disponibile pe plan

local. Munca umane este mai importantă decât tehnologia. Orientarea clădirii, utilizarea

condițiilor climatice și amplasamentul, accentul pe ventilarea naturală, contribuie în mod

fundamental pentru la reducerea impactulului asupra mediului.

Clădire cu consum redus de energie (inclusiv case pasive, zero energie, clădiri autonome și

plus energie) sunt clădiri care, prin utilizarea unui număr mare de tehnici care vizează

reducerea consumului de energie, consumă mai puțină energie (ce provine de la orice sursă),

decât clădirile tradiționale, convenționale. Exploatarea lor presupune un consum de energie

sub standardele cerute de normativele curente.

Clădire nZEB (clădirea cu consum de energie aproape egal cu zero) este clădirea cu o

performanţă energetică foarte ridicată, la care necesarul de energie din surse convenţionale

este aproape egal cu zero sau este foarte scăzut şi este acoperit, în cea mai mare măsură, cu

energie din surse regenerabile, inclusiv cu energie din surse regenerabile produsă la faţa

locului sau în apropiere


149

Casa pasivă este definită de următoarele principii:

Forma compacta şi buna

termoizolare:

Toate componentele anvelopei cladirii sunt izolate termic

pentru a atinge o valoare U (coeficient de transfer termic)

mai mica sau egala cu 0,15 W/(m²K).

Consumul de energie Consum anual pentru incalzire ≤ 15kWh / m².

Consum anual pentru incalzire şi ACM ≤ 42kWh / m².

Consum anual de energie primara (caldura, ACM,

electricitate) ≤ 120kWh / m².

Orientare catre sud şi fara

umbrire:

Utilizarea pasiva a energiei solare este un factor semnificativ

în Arhitectura Solar-Pasiva.

Ferestre cu geamuri şi tamplarie

eficiente energetic:

Ferestrele (geamuri şi tamplaria, impreuna) ar trebui sa aiba o

valoare U mai mica sau egala cu 0,80 W/(m²K), cu un factor

de transmisie termica solara (g) de minim 50%.

Anvelopa termica şi inchidere

ermetica a cladirii:

“Scurgerile” de aer prin imbinarile nesigilate etans trebuie sa

fie mai mici de 0,6 ori volumul casei pe ora.

Sistem de preincalzire pasiva a

aerului proaspat:

Aer proaspat poate fi adus în cladire prin folosirea de

tubulatura ingropata în pamant care schimba caldura cu solul.

Acest sistem preincalzeste aerul proaspat la o temperatura de

peste 5°C, chiar şi în zilele reci de iarna.

Sistem de ventilatie cu

recuperare de caldura cu

randament crescut:

Cea mai mare parte din caldura aerului viciat este transferata

aerului proaspat prin sistemul de ventilatie cu recuperare de

caldura (cu un randament de recuperare a caldurii de peste

80%). Rata de reimprospatarea aerului: 30m³/h de persoana.

Sistem solar pentru apa calda

menajera:

Colectoarele solare sau pompele de caldura furnizeaza

energie pentru apa calda menajera dar şi pentru incalzire.

Electrocasnice din clasa

energetica A sau superioara:

Frigidere, congelatoare, becuri, masini de spalat, uscatoare,

toate cu consum redus sunt indispensabile intr-o casa

pasiva.

8.2 Casa activă – Studiu de caz

Casa activă este un concept ce vizează clădirile care oferă condiții de viață sănătoase și o

viață confortabilă ocupanțiilor lor, fără a avea un impact negativ asupra climei. Cu alte

cuvinte sunt implicați termenii: confort, energie și mediu înconjurător (Figura 8.1).


150

Figura 8.1 Conceptul de Casa activă

Confort - Creează o viață mai sănătoasă și mai confortabilă

O casa activă creează condiții de interior mai sănătoase și mai confortabile pentru ocupanți,

asigurând un aport generos de lumină naturală și aer curat, iar materialele folosite nu au un

impact asupra confortului și a climatului interior. Pentru atingerea acestui deziderat următorii

parametri trebuie evaluați, iar valorile lor trebuie să atingă valorile minim necesare:

- iluminat natural și contact vizual cu mediul exterior;

- confort termic (temperatura operativă maximă vara și minima pe timp de iarnă);

- calitatea mediului interior (nivel de CO2).

Energie- Contribuie în mod pozitiv la echilibrul energetic al clădirii

O casa activă este eficientă energetic, iar necesarul de energie este furnizat de surse de energie

regenerabile, integrate în clădire sau de un sistem de producere a energiei aflat în apropiere

sau de rețeaua de electricitate. Proiectarea case active se face pe baza Trias Energetica, pentru

care se determină (Figura 8.2):

- necesarul de energie (fără a lua în calcul sursele de energie regenerabile);

- aportul de energie (cota provenită din surse regenerabile de la fața locului, în apropiere sau

din sistem);

- consum de energie primară (sunt utilizate valorile din legislația națională).


151

Figura 8.2 Principiul Trias Energetica

Mediu inconjurator- Are un impact pozitiv asupra mediului

O casa activă interacționează pozitiv cu mediul, având o relație optimizată cu contextul local,

concentrându-se asupra utilizării resurselor și asupra impactului global asupra mediului pe

parcursul ciclului său de viață.

Sunt determinați următorii parametri, ai căror valori trebuie să depașească pe cele minime:

- încărcarea mediului înconjurător (emisia de CO2, reducerea stratului de ozon, încălzirea

globală);

- consumul de apă;

- construcții sustenabile (utilizarea materialelor reciclabile, aprovizionare responsabilă cu

materiale de construcții).

Valorile tuturor acestor parametri sunt prezentați într-o formă grafică, de tip “radar” (Figura

8.3).


152

Figura 8.3 Grafic de tip radar

Pentru evaluarea unei case active există criterii cantitative și calitative.

Criteriile cantitative sunt:

1. CONFORT

1.1 Iluminat natural

1.2 Confortul termic

1.3 Calitatea aerului

2. ENERGIE

2.1 Necesar de energie

2.2 Energie regenerabilă

2.3 Energie primară

3. MEDIU

3.1 Mediul de încărcare

3.2 Consumul de apă

3.3 Construcții durabile

Pe lângă criteriile cantitative, există și criterii calitative ce țin de atitudinea și abordarea

arhitecților, constructorilor și utilizatorilor.

Un studiu a fost realizat în cazul unei clădiri construită după un proiect "e4", bazat pe emoție,

eficiență energetică, economie și grijă față de mediu (environment) urmărind modul în care

aceasta corespunde principiilor Casei Active (Figura 8.4).


153

Figura 8.4 Performanțele Casei Active înainte și după renovare

Iluminatul natural, dar și relația cu mediul exterior sunt realizate prin intermediul ferestrelor din

planul pereților exterior orientați spre sud, dar și în planul acoperișului (Figurile 8.5 și 8.6).

Figura 8.5 Poziționarea ferestrelor


154

Figura 8.6 Relația cu mediul exterior

Eficienta energetica este asigurată printr-un sistem de management care optimizează energia

furnizată de o pompă de căldură, un perete Trombe, panouri solare, panouri fotovoltaice.

Sistemul afișează valori ceea ce face ca utilizatorii să fie conștienți de nivelurile consumurilor

de energie pentru asigurarea confortului.

Calitatea mediului interior este monitorizată timp de cel puțin doi ani pentru a verifica

caracteristicile care au fost asumate în etapa de proiectare și de evaluarea performanței

energetice în etapa de punere în funcțiune. Temperaturile interioare, umiditatea și iluminarea

sunt înregistrate și corelate cu parametrii similaridin mediul exterior, precum și cu activitățile

obișnuite ale utilizatorilor. Exemple de înregistrări realizate în diferite camere sunt

reprezentate în Figura 8.7.


155

Figura 8.7 Monitorizarea parametrilor de mediu interior

C. Propunere de dezvoltare a carierei universitare academice şi ştiinţifice

C1. Activitatea didactică

Pentru îmbunătăţirea calităţii procesului didactic sunt vizate:

- actualizarea continuă a conţinutului cursurilor şi aplicaţiilor, în concordanţă cu ultimele

tendinţe de dezvoltare a domeniului materialelor de construcţii şi a tehnologiilor, în strânsă

legătură cu aşteptările mereu mai mari a ocupanţilor în ce priveşte calitatea mediului interior;

- introducerea de noi capitole de curs şi teme de aplicaţii care să urmărească armonizarea cu

celelalte discipline şi sporirea atractivităţii acestor ore, acestea fiind bazate pe documentarea

efectuată şi rezultatele obținute în activitatea de cercetare, referitoare la: conceptele de casă

pasivă şi casă de aproape zero energie pentru a veni în întâmpinarea aplicării prevederilor


156

Directivei Europene referitoare la utilizarea raţională a energiei în exploatarea clădirilor şi

metodologiile de evaluare a clădirilor şi ansamblurilor urbane din punct de vedere a

performanţelor de mediu, cum sunt BREAM, LEED, Energy STAR, etc.

- includerea unor studii de caz şi discuţii în grup, în vederea susţinerii procesului de învăţare;

- structurarea logică şi atractivă a cursurilor prin utilizarea unor tehnici moderne de

transmitere a informaţiilor;

- stimularea procesului de dezvoltare al unor teme prin introducerea de chestionare;

- creşterea capacităţii de a aplica cunoştinţele teoretice asimilate în situaţii tehnice concrete;

- implementarea sistemului de învățare “Problem/project based learning” care are în vedere

însușirea unor deprinderi de cercetare/proiectare prin rezolvarea unor probleme practice

concrete de catre student ce lucrează în echipă, profesorul având rol de îndrumător;

- dezvoltarea componentei aplicative a cursurilor prin antrenarea studenților în efectuarea

unor analize pe situații concrete, în spiritul celor menționate mai sus.

Ca obiectiv pe termen scurt intenţionez republicarea unui îndrumator pentru disciplina

“Environmental Engineering”, în care accentul să cadă pe evaluarea pe ciclul de viaţă al

produselor şi proceselor de construcţii, cu utilizarea programelor de calcul adecvate.

De asemenea mă voi implica în organizarea și promovarea unor cursuri postuniversitare în

domeniul eficienței energetice a clădirilor, al impactului sectorului de construcții asupra

mediului, dar și a unor cursuri de perfecționare a auditorilor energetici.

Dezvoltarea carierei universitare din punct de vedere didactic şi profesional va cuprinde şi

promovarea unui proces educațional formativ modern, prin promovarea metodelor activ-

participative, centrate pe student (implicarea studentului în procesul de predare-învăţare,

dialog, simulare, motivarea studentului în procesul de învăţare), dar și prin acceptarea şi

încurajarea întrebărilor studenţilor, punctelor de vedere alternative, criticilor constructive şi a

soluţiilor personale, aceștea fiind incurajați să evalueze conținutul cursurilor, metodele de

predare, dar și propriile performanțe.

C2. Activitatea de cercetare

Direcţiile principale de cercetare sunt Eficienţa energetică a clădirilor şi Calitatea mediului

interior, ambele fiind de mare importanţă şi actualitate. Problemele vizate sunt: reducerea

consumului de energie în clădiri, soluţii de reabilitare termică a clădirilor, îmbunătăţirea

parametrilor de mediu interior şi evaluarea post ocupare a acestora, confortul adaptativ.

Activitatea de cercetare va fi continuată în domeniul utilizării eficiente a energiei în

exploatarea clădirilor, simultan cu creșterea calității mediului interior, într-o nouă abordare,

respectiv, evaluarea performantelor clădirii pe durata utilizării (post occupancy evaluation).

Aceasta abordare se bucură de un interes deosebit în ţări ca Marea Britanie, SUA…si se

bazează în principal pe luarea în considerare a influenţei comportamentului utilizatorului

asupra performantelor reale ale clădirii precum şi pe percepţia acestuia privind calitatea

mediului interior. Toate acestea implică dezvoltarea unor metode de evaluare diferite faţă de

cele utilizate în faza de proiectare sau chiar certificare. Accentul se pune pe dezvoltarea unor

tehnici experimentale specifice şi a unor metodologii de prelucrare şi analiză a datelor


157

experimentale sau a celor obținute prin răspunsul la chestionare întocmite profesionist, care să

reflecte performanţa clădirii percepută de utilizatori. Utilizarea unor programe de calcul

complexe, performante care oferă posibilitatea analizei de performanţă a clădirii în ansamblu,

cum este programul ENERGY Plus, apare nu numai ca deosebit de utilă, ci şi ca absolut

necesară.

Un obiectiv important îl constituie coagularea unui nucleu (echipe) de cercetare

interdisciplinară prin încurajarea colaborării cu colectivele celorlalte discipline din departament

precum și cu alte departamente pentru dezvoltarea unor cercetări în următoarele direcții:

- propunerea unor soluții constructive, eficiente din punct de vedere energetic cu

utilizarea unor materiale cu consum minim de energie înglobată (lână, pământ);

- dezvoltarea unor metode de evaluare a eficienței energetice/ a indeplinirii criteriilor

NZEB pentru clădiri și elemente de închidere prin simulare numerică;

- evaluarea performantelor clădirii pe durata utilizării (post occupancy evaluation);

- diversificarea soluțiilor de reducere a consumului de energie și de creștere a calității

mediului interior prin implementarea sistemelor solare pasive și a suprafetelor înverzite

(acoperișuri și fațade verzi) în reabilitarea termică a clădirilor;

- introducerea unor noi indicatori de evaluare a calității mediului interior rezultați în urma

unor studii de optimizare multicriterială;

- aprofundarea studiilor privind evaluarea parametrilor mediului interior și confort

adaptativ;

- studiul unor soluții de reabilitare termo-energetică la clădiri publice de interes

istoric/arhitectural cu considerarea restricțiilor de conservare a aspectului fațadei, de

compatibilitate a materialelor, de evitare a riscului de condens interstițial și de

respectare a gabaritelor impuse de destinație;

- dezvoltarea unor metode de analiză cantitativă a rezultatelor obținute prin tehnica

termografiei IR.

Un deziderat important îl constituie dezvoltarea laboratorului de Higrotermica clădirilor

pentru a avea capacitatea de evaluare a performantei energetice a clădirilor în exploatare prin

monitorizarea parametrilor climatului interior și a consumurilor energetice reale.

Rezultatele cercetărilor derulate vor fi publicate în reviste ISI (Energy and Building, Building

Environment), sau în cele incluse în baze de date internaționale recunoscute, sau vor fi

diseminate în cadrul conferințelor și simpozioanelor naționale și internaționale, pentru un

schimb de experiență cu cercetători din alte instituții.

Pentru atragerea de fonduri, propunerea unui proiect în cadrul Horizon 2010, în secțiunea

Secure, Clean and Efficient Energy, domeniul Reducing Energy Consumption and Carbon

Footprint, sau participarea la alte programe finanțate CNCSIS, programe PNCDI III,

constituie un obiectiv important.

În strânsă legătură cu activitatea de cercetare trebuie menționată includerea în echipa de

prestare a serviciilor pentru elaborarea de reglementari tehnice în domeniul performanță

energetică a cladirilor

Lotul 1 – Metodologie de calcul al performantei energetice a cladirilor Mc001/2006;

revizuire metodologie; revizuire/elaborare de comentarii şi exemple de aplicare contract

nr.116/28.03.2017 UTCB 102/2017


158


159

REFERINTE BIBLIOGRAFICE

Asigurarea calităţii mediului interior cu consumuri energetice minime – atribut al arhitecturii

durabile. Grant CNCSIS 2004-2006, director grant prof.dr.ing. Irina Bliuc

Ajiboye P., White M., Graves H., Ross D., Ventilation and Indoor air Quality în schools –

Guidance Report 202825, Building Research Technical Report 20/2005, London,2006

http://www.comunities.gov.uk/documents/planingandbuilding/pdf/144155.pdf

Amaratunga D., Baldry D, “Appraising The Total Performance of Higher Educational

Buildings: A Participatory Approach Towards A knowledge – base System“ RICS Research

COBRA ‘ 98 ISBN 1-873 640-23-4

Andersson, S., Karlsson, B.G.: Fractional factorial design on energy system models of single-

family houses, Budapest meeting CIB W40, 1993;

Andersson, S., Karlsson, B.G.: Fractional factorial design on energy system models of single-

family houses, Budapest meeting CIB W40, 1993

Australian Building Codes Board 2014 Condensation în Buildings. Handbook, 2014

Baird G, “Incorporating User Performance Criteria into Building Sustainability Rating Tools

Sustainability 2009, 1, 1069-1086; doi: 10.3390/su1041069

Baran I., Dumitrescu L., Pescaru R.A., Thermal Rehabilitation Technology and the Nearly

Zero-Energy Buildings. Romanian Representative Education Buildings-Case Study, 9th

International Conference Interdisciplinarity în Engineering, INTER-ENG 2015, 8-9 October

2015, Tirgu-Mures, Romania, Procedia Technology, vol 22, ISSN 2212-0173,

DOI:10.1016/j.protcy.2016.01.024, 2016, pp. 358-364

Baran I., Pescaru R., Dumitrescu L. Comparative Study Regarding the Efficiency of Thermal

Rehabilitation Measures at Education Buildings, 14th

International Multidiciplinary Scientific

Geoconference SGEM 2014, Nano, Bio and Green–Technologies for a Sustainable Future,

Section Green Design and Sustainable Architecture, ISBN 978-619-7105-21-6, ISSN 1314-

2704, DOI: 10.5593/sgem 2014B62, pp. 487-494;

Baran I., Pescaru R., Dumitrescu L., Comparative Study Regarding the Efficiency of Thermal

Rehabilitation Measures at Education Buildings, 14thInternational Multidiciplinary Scientific

Geoconference SGEM 2014, Nano, Bio and Green–Technologies for a Sustainable Future,

Section Green Design and Sustainable Architecture, ISBN 978-619-7105-21-6, ISSN 1314-

2704, DOI: 10.5593/sgem 2014B62, pp. 487-494;

Bartlett K.H., Kennedy S. M., Brauer M., An evaluation of bioaerosols particulate în

elementary school classrooms, presented at the AIHA National Conference, Atlanta, May

1998.

Benko I., “Quantitative analysis of thermal bridges of structures through infrared

thermograms”, Qirt 2002, September 24-27, Dubrovnik, Croatia, pp 203-208; 2002

Benko I., “Quantitative analysis of thermal bridges of structures through infrared

thermograms”, Qirt 2002, September 24-27, Dubrovnik, Croatia, 2002

Bliuc I., C. V. Popa C.V., Radu A., Baran I., The IR Thermography, an Important Tool for

Building Expertise Concerning Energy Conservation – Proceedings of the Seminar 71 “

Visualization imaging and data analysis convective heat and mass transfer”, Université de

Reims, Champagne- Ardenne, Presses Universitaires de Reims ISBN 2-904835-95-4, 209-

214, 2003

http://www.comunities.gov.uk/documents/planingandbuilding/pdf/144155.pdf


160

Bliuc I., Lepădatu C., Baran I., Bliuc R: Greenhouse effect spaces – an efficient solution of

energy conservation în existent buildings Building Physics Symposium, Budapesta, 4-6 oct.

1995, p 213-217

Bliuc I., Popa C.V., Radu A., Baran I., Avram C.– The IR Thermography, an important Tool

for Buildings Expertise concerning Energy Conservation – Visualization Imaging and Data

Analysis în Convective Heat and Mass Transfer, Seminar 71 Proceedings Universite de

Reims, France, pp 81-87;

Bliuc I., Rotberg R. - The impact of some dwelling energy - efficiency raising measures the

inner ebvironnment quality. Evaluation methodology on. CISBAT 2005

Bliuc I., Rotberg R., Dumitrescu L. - Simulation and performance analysis of hygrothermal

behaviour of buildings în transient regime, Proceedings of the International Conference “PBE

2004: Performance Based Engineering for 21st Century”, Ed. Cermi Iasi, 2004, ISBN 973-

667-063-5, pag. 43-48

Bliuc, I., Baran, I., Lepădatu, C., The IR Thermography Utilization for the Energetic Audit of

Buildings, 15th

International Conference on the Thermal Engineering and Thermogrammetry,

27-29 iunie 2007, Budapesta, Ungaria ISBN 978-963-06-3722-0, .65, 2007

Bliuc, I., Dumitrescu, L. – Optimisation de la circulation de l’air dans les bâtiments ayant des

serres attachées, Buletinul I.P.Iaşi, Tom XLVII(LI), fasc. 3-4, 2001

Bliuc, I., Radu, A.: Advanced research on bow-windows; Thermal shield and greenhouse

effect analysis. Contract ERB IC CT98-0508 INCO_COPERNICUS PROGRAMME,

September 2000

C 107/1-1997 – Normativ pentru calculul coeficienţilor globali de izolare termică la clădiri de

locuit

C 107/3, Normativ privind calculul performanţelor termoenergetice ale elementelor de

construcţie ale clădirii, 2005.

Catalogue with specific thermal bridges of buildings, Appendix to Order no. 1560/24.08.2012

Cotana F, Goretti M, “BCP index approach to certification of building global performance”

Proceedings of Clime 2007 WellBeing Indoors, Helsinki 2007

Davideanu C. I., Borcea V.T.– Elements of mathematical statistics – Iasi 2006.

Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council on the promotion of the

use of energy from renewable sources. Official Journal of the EU L 140, 5 June 2009, pp. 16-

47;

Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the

Energy Performance of Buildings (recast). Official Journal of the EUL 153, 18 June 2010, pp.

13–35;

Directive 2012/27/EU of the European Parliament and of the Council of 25 October 2012 on

energy efficiency. Official Journal of the EUL 315, 14 November 2012, pp. 1-56;

Dumitrescu L., Bărbuță M., Pescaru R.A. Sustainability Indicators for Education Buildings.

Case Study.13th

International Multidiciplinary Scientific Geoconference SGEM 2013, Nano,

Bio and Green – Technologies for a Sustainable Future, Section Green Buildings

Technologies and Materials, ISBN 978-619-7105-06-3, ISSN 1314-2704, DOI: 10.5593/sgem

2013, pp. 457-464;


161

Erhorn-Kluttig H., Erhorn H. et al., An effective handling of thermal bridges în the EPBD

context. AIVC conference, Berlin (2009). http://www.buildup.eu/publications/7728

Ge H., McClung V.R., Zhang S., Impact of balcony thermal bridges on the overall thermal

performance of multi-unit residential buildings: A case study, Energy and Buildings, vol. 60,

2013, pp. 163-173.

Georgescu M., Ochinciuc C.V., Constantinescu D., Bliuc I., Demir V., Negoescu G., Pană R.,

Pană Prelipceanu C., Petcu C., Udrea I., Popa R.T., Iacob A., Moga I., Moga L.M., Catalog

de punţi termice la clădiri – Studiu documentar, Contract nr. 434/22.12.2009

Groupy J., Creighton L., Introduction to Design of Experiments with JMP Examples, Third

Edition, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA, 2007

Hauser G., Stiegel H., Warmebruckenkatalog fur Modernisierungs - und Sanierungsma

Bnahmen zur Vermeidung von Schimmelpilzen, Fraunhofer IRBVerlag, 2006

http://www.epa.gov/iaq/schooldesign/saves.html

http://www.epa.gov/iaq/schools/index.html

http://www.guildford.k12.nc.us/iaq/GCS%20IAQ%20Management%20Plan_Final.pdf

Huovila P., Sunikka M., Leinonen J., "IEA Task 23 – MCDM using EcoProp, QFD and

MCDM 23 – http://cic.vtt.fi/eco/wienIEA.pdf"

Iacob A., Atlas de punţi termice, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi”

din Iaşi, Facultatea de Construcţii şi Instalaţii, Iaşi, 2012.

IAQ Management Plan, Guilfort Country Schools, Jan. 2010, http://www1.gcsnc.com/iaq

IAQ Tool for Schools Program, www.epa.gov/sites/production/files/2014-08/documents

Ilomets S., Kalamees T., Paap L., Evaluation of the thermal bridges of prefabricated concrete

large-panel and brick apartment buildings în Estonia, Proceedings of the 9th Nordic

Symposium on Building Physics – NSB 2011, Volume 3, Tampere, Finland, 29 May – 2 June

2011, pp. 943-950.

ISO 10211:2007 Thermal bridges în building construction -- Heat flows and surface

temperatures -- Detailed calculations

ISO 14683:2007 Thermal bridges în building construction -- Linear thermal transmittance --

Simplified methods and default values

Kalamees T., Critical values for the temperature factor to assess thermal bridges,

Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 2006

Karna S, “Analysing customer satisfaction and quality în construction –the case of public and

private customers” Nordic Journal of Surveying and Real Estate Research, Special Series, vol

2 (2004), pp 69

Lee B.-J., Pessiki S., Analytical investigation of thermal performance of precast concrete

three-wythe sandwich wall panels, PCI Journal, July- August 2004.

Lee B.-J., Pessiki S., Thermal performance evaluation of precast concrete three-wythe

sandwich wall panels, Energy and Buildings, Vol. 38, 2006, pp. 1006-1014.

Lee D, Asce A, M, Arditi D, Asce M, “Total Performance of Design /Build Firms Using

Quality Function Deployment” Journal of Construction Engineering and Management

ASCE/January 2006/ pp 49

http://www.epa.gov/iaq/schooldesign/saves.html

http://www.epa.gov/iaq/schools/index.html

http://www.guildford.k12.nc.us/iaq/GCS%20IAQ%20Management%20Plan_Final.pdf


162

Lepădatu, C, Bliuc, I., Baran, I., Energy Performance Assessment for Existent Single Family

Dwellings în Central Europe Towards Sustainable Building from Theory to Practice - CESB

10 Prague 2010, Organized by CIB, ISBN 978-80-247-3624-1, 291-294, 2010

Mansoury Y., Allard F. ş.a - Conceptual implementation of natural ventilation strategy.

AVIII- a Conferinţă Internaţională IBPSA, Eindhoven, Netherlands, 2003

Metodologie de calcul al performantei energetice a clădirilor Mc 001/1-2006;

Ministry of Regional Development and Public Administration – MDRAP. Nearly Energy

Zero Buildings (NEZB) Romania, Revised and Updated Plan, 2014

Moon H.J., Augenbroe G., Evaluation of hygrothermal models for mold growth avoidance

prediction, Eighth International IBPSA Conference, Eindhoven, 2003

Niculescu N., Duţă Gh., Stoenescu P., Colda I., Instalaţii de ventilare şi climatizare. Editura

Didactică şi Pedagogică., Bucureşti, 1987

Norishahaini I, and al, “Energy Conservation Strategies: Total Building Performance

Concept from Occupant’s perspective” SENVAR + ISENSEE 2008: Humanity +Technology

Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcție ale clădirilor C-107/2005

Normativ SC 007-02 [2005], Soluții cadru pentru reabilitarea termo-higro-energetică a

anvelopei cladirilor de locuit existente

Opran C., Paraipan I., Stan S., Risk management, Editura Comunicare.ro, Bucharest, 2004

Passipedia: the Passive House resource, http://www.passipedia.org

Pescaru R.A., Baran I., Dumitrescu L. Energy Efficiency of Public Buildings Toward NZEB.

Possibilities and Constraints, Buletinul I.P.Iasi, Secţia “Construcţii şi Arhitectură”, ISSN:

1224-3884, Tomme LX(LXIV) Fasc. 4, 2014, pp. 165-171;

Porkka J., Huovila P., Bertelsen N.H., "Developing Indicators for Transparency and

International Benchmarking în Construction and Real Estate Industry", CIB Proceedings

W17 – Special Track 18th CIB World Building Congress, mai 2010, UK, pp. 78

Radulov L., Kaloyanov N., Petran H., D2.1 Report on the Preliminary Assessment of Public

Building Stock, http://www.republiczeb.org, 2014

Ramos N M, Delgado J Q, Barreira E and de Freitas V P 2009 Hygrothermal properties

applied în numerical simulation: Interstitial condensation analysis, Journal of Building

Appraisal 5 161–170. doi:10.1057/jba.2009.27.

Roulet C.-A., Ostra B., Foradini F., Cox Ch. - Designing healthy, comfortable and efficient

buildings: lessons from enquiries within the European energy HOPE Project. CISBAT 2005

Roulet C.A., Sante et qualite de l’environnment interieur dans les batiments, Presses

Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2004

SR EN ISO 10211:2008, Punţi termice în clădiri. Fluxuri termice şi temperaturi superficiale.

Calcule detaliate, Ediţia 2, Asociaţia de Standardizare din România.

SR EN ISO 13788:2013, Hygrothermal performance of building components and building

elements. Surface temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation.

Calculation methods

SR EN ISO 13789:2008 Thermal performance o buildings – Transmission and ventilation

heat transfer coefficients – Calculation method

SR EN ISO 7345:1995 Thermal insulation – Physical quantities and definitions

http://www.passipedia.org/


163

STAS 13149-93 – Fizica construcţiilor. Ambianţe termice moderate

Trechsel H.R., Bomberg M.T., Moisture Control în Building- The Key Factor în Mould

Prevention, ASTM International Standards, 2009

Vereecken E., Roels S., Review of mould prediction models and their influence on mould risk

evaluation, Building and Environment 51 (2012) 296 – 310

WHO Regional Office for Europe of the Health Organisation, 2009, Guidelines for Indoor Air

Quality: Dampness and Mould

Wilde, P., Gaugenbroe, van der Voorden, M. – A strategy to provide computational support

for the selection of energy saving building components, Seventh International IBPSA

Conference, Rio de Janeiro, Brazil, p.653-660, 2001

Zalewski, L., Lassue, S., Buthoit, B., Butez, M.: Study of solar walls –validating a simulation

model, Building and Environment, 2002


164

Documents

EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR ȘI CALITATEA … abilitare... · - assessment of building performance during the operation period (post occupancy evaluation); ... 7.1 Metode