Solutii pentru cresterea eficientei energetice în cladiri

Solutiile pentru cresterea eficientei energetice în cladiri se refera la urmatoarele parti componente ale cladirii:

-         anvelopa cladirii, partea de constructii;

-         instalatia de încalzire centrala;

-         instalatia de ventilare;

-         instalatia de apa calda menajera;

-         instalatia electrica de iluminat.

6.1. Solutii de reabilitare termica a anvelopei cladirilor existente

Solutiile vizeaza urmatoarele elemente ale anvelopei cladirii:

-         pereti exteriori,

-         plansee de la ultimul nivel si subsol,

-         tâmplarie exterioara.

6.1.1. Solutii pentru peretii exteriori

Îmbunatatirea protectiei termice a peretilor exteriori se face, de regula, prin montarea unui strat termoizolant suplimentar, la exteriorul peretilor existenti.

Materialul utilizat pentru termoizolatie este polistirenul sub forma de placi având grosimea de 6-12 cm, stabilita în functie de necesitatile de izolare termica.

Suprafata peretelui exterior, care constituie suportul termoizolatiei, se repara si se curata în prealabil, urmarindu-se realizarea unei bune planeitati.

Lipirea termoizolatiei de perete se realizeaza cu mortar sau pasta adeziva pe baza de rasini; exista si varianta de fixare pe perete a stratului termoizolat prin bolturi din otel inoxidabil, cu expandare, montate în gauri forate cu dispozitive rotopercutante.

Protectia termoizolatiei poate fi realizata în urmatoarele variante:

-         strat de mortar de ciment cu grosimea 3 - 5 cm, realizat prin torcretare, armat cu plasa de sârma sudata;

-         strat din mortar cu lianti organici cu grosimea de 5-10 mm, armat cu tesatura din fibre de sticla.

6.1.2. Solutii pentru plansee

        Planseu de terasa

La reabilitarea termica a planseului peste ultimul nivel, sub terasa, solutia se stabileste în functie de starea straturilor termoizolante existente.

Astfel, în situatia în care starea termoizolatiei este necorespunzatoare (umpluturi termoizolante cu continut mare de apa, praf hidrofob, etc.), se îndeparteaza toate straturile existente pâna la fata superioara a planseului din beton armat sau a betonului de panta; se refac straturile terasei, în conditiile înlocuirii stratului termoizolant existent cu un nou strat termoizolant de calitate si grosime corespunzatoare noilor cerinte (polistiren expandat sau polistiren extrudat cu grosimea de 8-15 cm).

În cazul în care, atât termoizolatia, cât si hidroizolatia terasei sunt în stare buna, se mentin straturile existente, îndepartându-se doar stratul de protectie a hidroizolatiei si montându-se un strat termoizolant suplimentar din polistiren extrudat (grosimea 8-12 cm), protejat si lestat corespunzator.

        Planseu de pod

Solutia de îmbunatatire a protectiei termice la planseele de sub podurile neîncalzite presupune, de regula, mentinerea stratului termoizolant existent, inclusiv a sapei de protectie si montarea, peste aceasta, a unei termoizolatii sub forma de placi rigide din vata minerala sau polistiren.

Prevederea acestui strat termoizolant suplimentar la acest element de constructie nu necesita investitii mari, este relativ simplu de executat, iar durata de recuperare a investitiei este redusa.

        Planseu peste subsol neîncalzit

Termoizolarea suplimentara la nivelul planseelor peste subsoluri (subsoluri tehnice, pivnite, garaje) se poate face sub planseu sau peste planseu.

Se recomanda amplasarea stratului termoizolant sub planseu întrucât prezinta urmatoarele avantaje comparative:

-         este o solutie mai ieftina;

-         lucrarile se pot desfasura fara a se interveni în spatiul locuit;

-         reprezinta o solutie mai corecta din punct de vedere termotehnic.

Termoizolatia este constituita din placi termoizolante rigide sau semirigide (vata minerala, polistiren) sau din saltele din vata minerala sau vata de sticla; materialul termoizolant se fixeaza direct pe planseul din beton armat, dupa caz, prin lipire sau cu ajutorul ancorelor si al bolturilor tip CONEXPAND.

6.1.3. Solutii pentru tâmplaria exterioara

Îmbunatatirea performantelor termoizolatoare ale tâmplariei exterioare, în principal ferestre, se poate realiza pe una din urmatoarele cai:

-         repararea si reconditionarea tâmplariei existente (reabilitare);

-         înlocuirea tâmplariei existente cu tipuri noi, mai performante, prevazute cu geamuri termoizolante (modernizare).

Adoptarea uneia sau alteia din cele 2 optiuni este în functie de starea tâmplariei existente, de nivelul de performanta energetica dorit de proprietar si de suma disponibila pentru aceste lucrari.

Trebuie avut în vedere ca, de cele mai multe ori se poate obtine o îmbunatatire substantiala a performantelor energetice ale ferestrelor existente prin repararea tâmplariei si dotarea acesteia cu garnituri de etansare.

6.2. Solutii pentru cresterea eficientei energetice a instalatiilor de

                                            încalzire

Solutiile tehnice prezentate în continuare urmaresc reabilitarea si modernizarea instalatiilor existente de încalzire centrala din cladiri, în scopul cresterii eficientei de utilizare a energiei termice 3.

6.2.1. Curatirea chimica si protectia anticorosiva a instalatiei de încalzire

Aceasta solutie tehnica urmareste eliminarea depunerilor din instalatia de încalzire (calcar, mâl) asigurând o buna circulatie a agentului termic si un schimb de caldura normal la corpurile de încalzire si aparatele termice.

Înainte de efectuarea tratamentelor de curatire si protectie anticorosiva trebuie realizate urmatoarele operatiuni:

-         controlul starii generale a instalatiei pentru a constata etanseitatea si functionalitatea;

-         controlul apei din instalatie, prin analiza fizico-chimica a unui esantion pentru a se determina: valoarea PH, mirosul, culoarea, conductivitatea, continutul de cloruri si sulfati.

Pentru instalatiile de încalzire centrala din cladiri racordate la sisteme centralizate de alimentarea cu caldura succesiunea operatiilor de curatire chimica si protectie anticorosiva este urmatoarea:

a) Actiunea de curatire chimica - pentru eliminarea mâlului din instalatiile existente:

-         Se pregateste instalatia conform fig.6.1.

-         Se estimeaza volumul apei din instalatie.

-         Se introduce cantitatea de substanta detartranta (IC - 20) pentru a obtine dozajul ales (1-2%) în functie de starea instalatiei si dupa umplere se lasa sa functioneze instalatia în mod normal timp de 2-3 saptamâni (se poate lasa produsul în instalatie peste o luna de zile, fara nici un risc).

-         Daca instalatia este foarte murdara, se va proceda în doua etape: se introduce 1% solutia detartranta (IC - 20) si se lasa sa functioneze instalatia una sau doua saptamâni. Apoi se goleste instalatia - se introduce 1-2% substanta si se lasa din nou sa functioneze instalatia timp de 2 sau 3 saptamâni.

-         Controlul concentratiei.

Înainte de golire se masoara concentratia reala a produsului detartrant cu aparatura de masura.

Masurarea se efectueaza în diverse parti ale instalatiei, se va verifica repartizarea produsului în întreaga instalatie si se va putea determina volum exact de apa pe care îl contine instalatia.

b) Actiunea mecanohidraulica - spalarea hidraulica si clatirea instalatiei de încalzire centrala

Cazul A - Instalatii de încalzire simple usor accesibile

Conform fig.6.1 - se izoleaza instalatia si se deschid robinetele de golire C1, C2.

Faza 1:

-         se închid robinetii tuturor radiatoarelor, în afara de radiatorul cel mai îndepartat;

-         se deschide robinetul de alimentare cu apa rece si se racordeaza la instalatie, lasând sa curga pâna ce apa iese cu un debit constant, curata si cu un pH neutru sau o conductivitate egala cu cea a apei din reteaua orasului;

-         se închide robinetul radiatorului cel mai îndepartat si se deschide robinetul radiatorului urmator;

-         se procedeaza astfel, radiator dupa radiator pâna la ultimul radiator.

Faza 2:

Se inverseaza bransarea furtunelor flexibile pentru a alimenta radiatoarele prin retur si se spala procedând conform faza 1.

Faza 3:

Se repeta operatiile de la faza 1.

 

 

Cazul B - Instalatie de încalzire complexa cu probleme (greu accesibila)

În cazul unor instalatii de încalzire existente complexe, dificil de spalat sau în care unele radiatoare n-au functionat, operatia de spalare hidraulica si clatire se face conform fig.6.2. prin montarea în derivatie pe colectorul de retur general a unui "modul de filtrare" conform fig.6.3. având drept scop absorbirea impuritatilor care ar putea exista dupa spalare si datorita acestui fapt sa fie antrenate în circulatie.

Modulul de filtrare este echipat cu un sac al carui grad de filtrare poate varia între 5-50 m si o bara magnetica.

Modulul de filtrare functioneaza ca "un rinichi" terminând progresiv curatirea instalatiei fara pierderi de apa.

c) Actiunea preventiva de protectie a instalatiei

Pentru protectia contra depunerilor de calcar si a coroziunii conductelor se vor folosi substante functie de metalele din care este alcatuita instalatia si anume:

-         PC-4, cu un dozaj 4% indiferent de tipul instalatiei; durata de viata a instalatiei în urma efectuarii tratamentului este de 20 ani;

-         Noxal, cu un dozaj de minimum 1% indiferent de tipul instalatiei, daca ea contine elemente din aluminiu; durata de viata a tratamentului - 6 ani;

-         antigel FC-1 (baza netoxica monopropylen glycol) se utilizeaza pentru instalatiile care nu contin aluminiu; atunci când se doreste o protectie contra înghetului sub 25% sau peste 40% se recomanda utilizarea acestui antigel de baza împreuna cu protectorul de coroziune PC-4 în diverse concentratii functie de gradul de protectie dorit; durata de viata a instalatiei în urma efectuarii tratamentului mixt FC-1 si PC-4 este de 20 ani.

Se recomanda ca utilizarea antigelului sa se faca numai în instalatii care au fost perfect curatate.

Se recomanda un control cel putin o data pe an a instalatiilor tratate contra depunerilor de calcar si a coroziunii efectuând:

-         pH-ul cu benzile de hârtie pH sau cu un pH metru;

-         dozajul de produs;

-         dozajul de antigel cu un refractometru.

Fig. 6.1. Schema de principiu pentru curatirea instalatiei de încalzire

(Instalatii usor accesibile)

Fig. 6.2. Schema de principiu pentru curatirea instalatiei de încalzire (Instalatii complexe, greu accesibile)

LEGENDA

          1 Filtru otel inox                        6 Manometru

          2 Pompa                                   7 Bara magnetica

          3 Racord flexibil                       8 Sac din plastic (550)

          4 Robinet de izolare                  9 Suport sac

          5 Robinet de reglaj                   10 Robinet golire

Fig. 6.3. Schema de principiu a modulului de filtrare

6.2.2. Echilibrarea hidraulica si termica a instalatiei interioare

Scopul solutiei:

-         repartizarea corecta a debitelor de agent termic în instalatie;

-         reducerea risipei de energie termica pentru încalzire.

Echilibrarea integrala a instalatiilor de încalzire centrala reprezinta un proces prealabil contorizarii.

Cauzele care provoaca dezechilibrarea termica a instalatiilor de încalzire:

a) Cauze permanente: - dezechilibrul hidraulic între debitele necesare ale corpurilor de încalzire si debitele reale - reprezinta cauza cea mai frecventa si importanta a dezechilibrarii termice si este produs de defectele instalatiilor termice si anume:

-         tevi partial obturate cu namol sau tartru;

-         retea de distributie si corpuri de încalzire prost dimensionate;

-         consecinta unei reabilitari termice (pe partea de constructie);

-         consecinta montarii robinetelor cu termostat pe corpurile de încalzire.

b) Cauze nepermanente (pasagere) - ecarturi de temperatura (ducere - întoarcere) neconforme, provocate de:

-         aporturi de caldura, prin încalzirea suplimentara a spatiilor cu aparate electrice sau datorita prezentei ocupantilor, radiatie solara etc.;

-         pierderi de caldura suplimentare, prin racirea unor încaperi datorate ventilarii naturale excesive.

În prezent aceste disfunctionalitati sunt combatute prin reglarea temperaturii si nu prin (re)echilibrarea retelei.

Avantajele echilibrarii termice printr-o buna echilibrare hidraulica a instalatiilor de încalzire sunt:

        confort - disparitia apartamentelor insuficient încalzite sau supraîncalzite - antrenând robinetele cu termostat care trebuiesc montate pe corpurile de încalzire;

        echitate în repartitia costurilor de încalzire;

        economii de energie termica si de cheltuieli aferente.

Echilibrarea se poate realiza astfel:

a) echilibrarea integrala - cu masurarea debitului de agent termic al corpului de încalzire;

b) echilibrarea coloanelor - cu masurarea debitului de agent termic pe coloane.

          Dispozitivele utilizate pentru procedeul de echilibrare si conditiile de montaj ale acestora sunt prezentate în tabelul 6.1.

DISPOZITIVE UTILIZATE PENTRU

PROCEDEUL DE ECHILIBRARE

Tabel 6.1.

6.2.3. Termoizolarea conductelor de distributie din spatii neîncalzite

                              (subsoluri, canale termice)

          Aceasta masura se aplica în cazul în care conductele nu sunt termoizolate sau termoizolatia existenta este deteriorata.

          Solutia tehnica consta, fie în utilizarea cochiliilor din vata minerala, fie din folosirea  ca material termoizolant a saltelelor din vata minerala sau vata de sticla, cu protectie la exterior.

          Stabilirea grosimii termoizolatiei conductelor se face pe baza criteriului de performanta "eficienta termoizolarii", 4, stabilit cu relatia:

          riz =              [%]    ,     în care:

          q0 - pierderea de caldura unitara a conductei neizolate termic [W/m]

          qiz - pierderea de caldura unitara a conductei izolate termic [W/m]

          Se adopta urmatoarele valori minime pentru "eficienta termoizolarii" conductelor montate în canal termic sau în subsoluri neîncalzite:

        riz = 75 %, pentru conducte cu  < 57 mm;

        riz = 80 %, pentru conducte cu  = 57... 200 mm;

        riz = 85 %, pentru conducte cu  > 200 mm.

Termoizolarea conductelor din subsolurile neîncalzite ale cladirilor si din canale termice trebuie sa asigure o buna protectie termica a agentului termic, astfel încât racirea apei pe conducte sa nu fie mai mare de 0,10C pentru o lungime a  conductei de 100 m.

6.2.4. Surse termice proprii (CT de imobil) dotate cu echipamente  performante

Solutia se impune prin avantajele pe care încalzirea descentralizata (locala) le are fata de sistemul de încalzire centralizat si anume:

-         reducerea pierderilor de caldura pe distributie prin disparitia retelelor termice exterioare;

-         satisfacerea în mai mare masura a exigentelor de confort termic ale consumatorilor;

-         întretinere mai putin specializata;

-         avariile afecteaza o zona deservita mai mica.

Alegerea solutiilor tehnice de realizare a centralei termice si a instalatiiilor de încalzire aferente se face pe baza prevederilor reglementarilor tehnice din domeniu [5], [7], [8], [9].

Schema functionala a centralei termice se stabileste în functie de:

-         natura consumului (încalzire, apa calda, ventilare) si numarul consumatorilor;

-         marimea sarcinii termice;

-         tipul combustibilului;

-         gradul de automatizare a functionarii;

-         caracteristicile tehnice ale echipamentelor.

În figura 6.4. se prezinta schema functionala a unei centrale termice de imobil echipata cu 2 cazane pentru încalzire si apa calda de consum, cu pompe de circulatie pe cazan, butelie de egalizare a presiunilor si pompe de circulatie pe fiecare coloana.

Cazanele centralei termice trebuie sa aiba randamentul energetic, în conditii nominale de functionare, mai mare decât:

90 %, pentru combustibil gazos;

89 %, pentru combustibil lichid;

80 %, pentru combustibil solid.

Scaderea randamentului la functionarea în sarcina redusa nu poate fi mai mare de 3 %.

Se recomanda folosirea "cazanelor cu condensatie" la care randamentele energetice la functionarea în conditii nominale, precum si la sarcina redusa, pot depasi 95 %.

Se vor adopta pompe de circulatie cu randamentul peste 60 %.

Fig. 6.4. Schema pentru centrala termica

6.2.5. Scheme de distributie pentru individualizarea încalzirii colective

În cadrul lucrarilor de reabilitare si modernizare energetica a cladirilor si instalatiilor aferente din cladiri de locuit colective se pot modifica si reface instalatiile de încalzire, adoptându-se scheme de distributie care sa permita individualizarea încalzirii colective, [9].

De exemplu, o astfel de schema cuprinde:

-         conducte principale de distributia amplasate în subsol (distributie inferioara), alimentate de la centrala termica de imobil (vezi cap.6.2.4.);

-         coloane verticale, tur-retur, amplasate în casa scarii, montate aparent sau în ghene special amenajate; coloanele alimenteaza instalatiile interioare ale fiecarui apartament de pe palier, prin intermediul unei nise de racord în care se gasesc robintele de izolare si contorul de caldura;

-         distributii orizontale, tur-retur, în apartamente, care alimenteaza corpurile de încalzire prevazute cu robinete cu termostat; conductele instalatiei de încalzire din apartamente se monteaza, fie la pardoseala, sub suprafata finita a acesteia (în sapa), fie la plafon, aparent sau mascat.

În figura 6.5. se prezinta schema de distributie a unei instalatii de încalzire dintr-un bloc de locuinte, cu 2 coloane amplasate în casa scarii si distributii orizontale de apartament la pardoseala.

6.3. Solutii si masuri pentru cresterea eficientei energetice la instalatiile de ventilare, apa calda menajera si iluminat

În cadrul lucrarilor de reabilitare si modernizare energetica a cladirilor, în scopul realizarii unor economii de energie cât mai mari, masurile adoptate pentru anvelopa cladirii (cap.6.1.) si pentru instalatia de încalzire (cap.6.2.), trebuie însotite si de solutii de reabilitare energetica a celorlaltor instalatii ale cladirii: instalatiile de ventilare, instalatiile de apa calda menajera si instalatiile electrice de iluminat, [6], [10], [11], [12].

Se trec în revista, în continuare, o serie de cerinte si masuri pentru cresterea eficientei energetice a acestor instalatii si pentru economisirea energiei :

        Instalatii de ventilare si climatizare

-         reducerea la minimum a patrunderii necontrolate în cladire a aerului exterior; prevederea de organe de închidere si reglaj la prizele de aer proaspat si la gurile de evacuare ;

-         folosirea cu prioritate a sistemelor de ventilare "pasive" în locul celor "active", acordând întâietate sistemelor de ventilare naturala;

Fig. 6.5. Schema de distributie bitubulara cu coloane amplasate în casa scarii

si distributii orizontale de apartament, cu reglaj prin amestec la nivel de coloana

-         utilizarea ventilarii mixte, închizând sistemul de introducere mecanica sau de evacuare în diverse etape de folosire a cladirii; asigurarea ca ocupantii înteleg modul de functionare al acestor sisteme;

-         recuperarea energiei între curentii de aer, de introducere si de evacuare, prin utilizarea recuperatoarelor de caldura cu placi, cu tuburi termice sau cu fluid intermediar;

-         folosirea sistemelor de ventilare-climatizare zonale si evitarea lungimilor mari de canale; gruparea încaperilor deservite pe functiuni, fumatori / nefumatori etc.;

-         asigurarea controlului si reglarii instalatiilor prin sisteme de automatizare; setarea corespunzatoare a aparatelor de control a parametrilor aerului din încaperi (temperatura, umiditate) pentru regimurile de vara, iarna si tranzitie;

-         trasee ale canalelor de aer cu cât mai putine rezistente locale; limitarea vitezei aerului pe canalele de aer;

-         izolarea termica a canalelor de aer cald sau rece;

-         asigurarea unei eficiente energetice cât mai ridicate pentru echipamentele din componenta instalatiilor: ventilatoare, baterii de încalzire-racire, pompe de caldura etc.

        Instalatii de apa calda menajera

-         folosirea cu prioritate a sistemelor locale de preparare a apei calde de consum, inclusiv a încalzitoarelor de apa la punctul de utilizare;

-         limitarea lungimii conductelor de apa calda menajera;

-         limitarea volumelor de stocare a apei calde ;  controlul temperaturii apei stocate ;

-         izolarea termica a conductelor de apa calda menajera, a boilerelor si rezervoarelor de stocare a apei calde;

-         contorizarea apei reci si a apei calde menajere de la nivel de imobil pâna la nivelul consumatorului individual;

-         automatizarea regimului de functionare al pompelor si instalatiilor de hidrofor;

-         folosirea unor armaturi sanitare cu consumuri reduse de apa (baterii amestecatoare cu "perlator" sau "dispersor"; robinete de serviciu cu limitarea functionarii sau cu închidere automata dupa folosire, etc. ) ;

-         utilizarea dusurilor în locul cazilor de baie, ori de câte ori este posibil.

        Instalatii electrice de iluminat

-         maximizarea folosirii luminii naturale în încaperi;

-         limitarea iluminarii la nivelul necesar, dictat de activitatea din încapere;

-         comutatoare cu variatoare pentru reglarea fluxului luminos din încapere în functie de aportul de lumina naturala;

-         combinarea sistemului de iluminat general cu iluminatul local;

-         sectorizarea iluminatului din încaperi, cu posibilitatea functionarii pe zone în functie de necesitati (numarul si pozitia de amplasare a întrerupatoarelor si comutatoarelor);

-         prevederea de întrerupatoare cu senzori de prezenta (miscare) în dependinte,  încaperi anexa, coridoare, casa scarii, etc. ;

-         utilizarea corpurilor de iluminat si lampilor cu eficacitate luminoasa ridicata (flux luminos raportat la puterea electrica).

Bibliografie

1.   SC 007-02. Solutii cadru pentru reabilitarea termo-higro-energetica a anvelopei cladirilor de locuit existente. Buletinul Constructiilor nr.18/2003.

2.   GT 043-02. Ghid privind îmbunatatirea calitatilor termoizolatoare ale ferestrelor la cladirile civile existente. Buletinul Constructiilor nr.5/2003.

3.   SC 006-01. Solutii cadru pentru reabilitarea si modernizarea instalatiilor de încalzire din cladiri de locuit. Buletinul Constructiilor nr.5/2003.

4.   GP 060-03. Ghidul criteriilor de performanta pentru instalatiile de încalzire centrala. Brosura IPCT.

5.   GP 051-2000. Ghid de proiectare, executie si exploatare a centralelor termice mici. Colectia Normative si reglementari în constructii-instalatii Nr.14 ARTECNO.

6.   Energy efficiency in buildings. CIBSE Guide, London, 1998.

7.   I 13-02. Normativ pentru proiectarea si executarea instalatiilor de încalzire centrala. Buletinul Constructiilor nr.14-15/2003.

8.   I 13/1-02. Normativ pentru exploatarea instalatiilor de încalzire centrala. Buletinul Constructiilor nr.14-15/2003.

9.   SC 005-2000. Ghid cu solutii cadru pentru instalatii interioare de încalzire utilizând noi sisteme de producere a agentului termic - centrala termica de apartament, de scara, de bloc. Colectia Normative si reglementari în constructii - instalatii, Nr.21 ARTECNO.

10.   Al.Marinescu, Emilia Cerna Mladin, Dan Berbecaru, Mihaela Georgescu. Îndrumar de eficienta energetica pentru cladiri. Editura MTM PRODESIGN, Braila, 2003.

11.   I 5-98. Normativ privind proiectarea si executarea instalatiilor de ventilare si climatizare.

12.   I 9-94. Normativ pentru proiectarea si executarea  instalatiilor sanitare