HIGROTERMICA CLADIRILORConf. Dr. Ing. MADALINA CALBUREANU

PROBLEMATICA CONFORMARII TERMOENERGETICE A CLADIRILOR CRIZA ENERGETICA DIN ANII 80 A DUS LA URMATOARELE MASURI: Toate tarile si-au planificat riguros consumurile energetice; S-au facut analize de identificare a posibilitatilor de reducere a acestor consumuri.

Datele din 1976 din zece tari europene din tari cu clima temperata au aratat ca: Ponderea diferitelor sectoare de activitate in balanta consumului energetic este cea din fig. 1;

Fig. 1 Cea mai mare parte din energia consumata de cladiri era destinata exploatarii lor; Repartitia consumului energetic de exploatare a unei locuinte, in medie, este data de fig. 2

Fig. 2 La nivelul anului 1976, ponderea principala din consumul energetic o detinea necesarul energetic de incalzire pe timp de iarna. Aceasta a dus la faptul ca tarile europene si-au propus programe ample care sa conduca la: diminuarea consumului energetic necesar incalzirii unui volum construit si definirea riguroasa a notiunii de confort higrotermic. CONFORTUL HIGROTERMIC !!! Prin economia de combustibil in sfera incalzirii cladirilor s-ar putea ajunge la o deteriorare a calitatii higrotermice a microclimatului din interiorul acestora. Astfel, pe langa conformarea mecanica, in activitatea de conceptie si proiectare a cladirilor, trebuie sa existe si preocuparea pentru conformarea TERMO-HIGRO-ENERGETICA Conformarea TERMO-HIGRO-ENERGETICA: CALITATEA HIGROTERMICA A AMBIANTEI INTERIOARE; CONSUMUL ENERGETIC NECESAR . !!! Cele doua componente sunt INSEPARABILE. Inainte de criza mondiala de energie, reglementarile in constructii nu contineau niciun fel de recomandari referitoare la consumurile energetice ci erau axate pe:

-

Evitarea aparitiei fenomenului de condens pe suprafata interioara a elementului de anvelopa; realizarea unei temperaturi a aerului interior cat mai constante in timp, 22C pe timp de iarna si 25C pe timp de vara.

Dupa 1990, problema diminuarii consumurilor energetice a inceput sa fie legata si de exigentele de protectie a mediului inconjurator si de calitatea aerului. !!! Exista o legatura directa intre emisia de CO2 in atmosfera si productia de energie conventionala. In tarile dezvoltate rationalizarea consumurilor energetice este impusa in primul rand de nevoia de protejare a mediului si in al doilea rand de economisirea resurselor energetice. Dpv. energetic, Europa se confrunt cu dou mari probleme: - nclzirea global; - dependena energetic. Una din cauzele nclzirii globale este emisia n atmosfer a gazelor cu efect de ser (CO2, CH4, N02 etc.) Emisiile de CO2 sunt rezultate in urma producerii energiei electrice, transporturilor, arderii combustibilului fosil, despduririi etc.. 90% dintre emisiile de CO2 sunt produse de rile dezvoltate din: -Europa -Asia -America de Nord

Hot-spot-urile de pe grafice sunt bazate pe medierea masurrilor concentratiei de NO2 n

troposfer, n octombrie 2008.

Exist peste 250 de acorduri mondiale ncheiate cu privire la mediu. Cel mai restrictiv este protocolul de la Kyoto semnat de 141 ri, dintre care 30 puternic industrializate; oblig rile semnatare s reduca emisiile de gaz cu efect de sera cu cel puin 5,2% sub nivelul emisiilor din 1990; - Romnia s-a angajat s reduc emisiile cu 8% fa de 1989. (legea 3/2001) - S.U.A. nu au ratificat protocolul de la Kyoto, totui emit 36% din totalul de CO2 emis global. Conform protocolului, se repartizeaz fiecarei tri o cot limit de gaze cu efect de ser ce pot fi emise n atmosfer, n megatone echivalent CO 2, cot pe care ara nu are voie s o depeasc. Reducerea emisiilor poate costa scump economia unei ri. De aceea exist mecanisme de flexibilitate: crearea unei piee pentru tranzacionarea drepturilor de a emite; investiii ale rilor dezvoltate n afara teritoriului naional -->ara investitoare beneficiaz de credite de emisie; investiia n tehnologii curate n rile n curs de dezvoltare;

IDEEA DE BAZ: Atmosfera este una singur i nu conteaz locul n care se face reducerea emisiilor

de gaze cu efect de ser, consecinele benefice pentru ntreaga omenire sunt aceleai. Summitul de la Copenhaga -9 decembrie 2009Pentru summitul de la Copenhaga se stabileste ca obiectiv principal: - cresterea temperaturii medii globale cu cel mult 2 C, printr-o reducere a emisiilor globale pn n 2050 de cel putin 50% fat de nivelul din 1990 si de o plafonare a emisiilor globale pn n 2020. - pentru aceasta este necesar ca trile dezvoltate s realizeze reduceri de 25%-40% pn n 2020 si de cel putin 80% pn n 2050. Problema dependenei energetice a Uniunii Europene Exist 4 direcii de reducere a dependenei energetice: diversificarea surselor de energie, promovarea surselor alternative de energie( 12% n 2010). crearea unei piee interne a energiei, pentru a evita o criz energetic; controlul ofertei externe prin consolidarea relaiilor cu rile furnizoare de petrol i gaze; controlul cererii de energie pe plan intern, prin creterea eficienei energetice: este suficient o cretere a eficienei energetice cu 1% pe an, pentru a realiza 2/3 din potenialul de economisire al U.E. => realizarea a 40% din obiectivele protocolului de la Kyoto.

Activitate

Metabolism M = Ms A

Debit aer necesar pentru Debit respiraie expirat

de

CO2 Debit

de

aer

proaspt

corespunztor pentru diluarea CO2 la Cadm pt Ce=0.04%

(W)

(l/s)

(l/h)

(l/s)

(m3/h)

Stnd Munc uoar Munc moderat Munc grea Munc foarte grea

100 160 - 320 320 - 480 480 - 650 650 - 800

0.1 0.2 - 0.3 0.3 - 0.5 0.5 - 0.7 0.7 - 0.9

15.84 31.7- 47.5 47.5 - 79.2 79.2 - 110 110 - 142

0.8 1.3 - 2.6 2.6 - 3.9 3.9 - 5.3 5.3 - 6.4

2.9 4.7 - 9.4 14 14 - 19.1 19.1 23 9.4 -

Concentraia admis de CO2 la interior a fost considerat 0,5%, dei la concentraii mai mici sunt cazuri de dureri de cap i de disconfort . Umiditatea (vaporii de apa) provine din respiraie, evaporare, ardere etc. Debitul de vapori rezultati din expiraie, pentru o persoan depinde de activitate si de temperatura aerului interior; pentru activitate redusa: G ~ 50 g/h/pers Intre 30 70%, la 200C, umiditatea aerului nu este perceputa de persoane Influenteaza asupra materialelor (lemn in special). Influenteaza dezvoltarea unor organisme si are actiuni induse

Mirosul este asociat cu aglomeraia, deeurile, gtitul, mobila, materialele de construcie etc. Unii autori consider c efectele lui au mai curnd legtur cu confortul dect cu sntatea. Ali autori sunt ns de prere c n afara senzaiei dezagreabile i incofortabile, mirosul poate creea reacii fiziologice ca: scderea apetitului, diminuarea consumului de ap, insomnii. 1 olf este emisia de bioefleni a unei persoane standard, (stare de repaus). Aceast UM poate fi utilizat i pentru alte surse, apreciate cu o valoare n olfi, egal cu numrul de persoane standard care produc aceeai senzaie de miros neplcut. Activitate Repaus: Nefumtor Fumtor mediu (1.2 tigri/or) Activitate redus (3 met) Activitate intens (6 met) Atlei (10 met) Copii la grdini (3-6 ani 2.7met) Adolesceni la coal (14-16 ani 1.2 met) Emisie (olf) 1 6 5 11 20 1.2 1.3

Formaldehida (HCHO) este o substan foarte prezent n lumea tehnologic de astzi. Aproape jumtate din formaldehida produs este utilizat pentru fabricarea de rini, uree i fenol-formaldehid folosite ca adezivi sau ca liani pentru crearea produselor din lemn aglomerat sau placaje, pentru spume izolante i pentru produse de ambalaj. Polimeri ai formaldehidei sunt utilizai n fabricarea hrtiei de tapet, a mochetelor i a produselor textile. Fumul de igar conine cca 40 ppm formaldehid. Este utilizat i pentru conservarea produselor cosmetice i de toalet i pentru ambalarea produselor alimentare, n concentraii pn la 1%. Emisia de formaldehid din spume (unde minim 0,5% din greutate este formaldehid liber), se caracterizeaz printr-un maxim, dup care degajarea continu la un nivel sczut. Formaldehida ptrunde n corp prin respiraie, prin piele sau poate fi ingerat. Odat ptruns n corp, formaldehida reacioneaz cu esuturile care conin azot, sub form de aminoacizi, proteine ADN .a., formnd compui stabili sau instabili care afecteaz esuturile.

Formaldehida este un produs foarte iritant care produce o serie de simptome care depind de durata de expunere i de concentraie. Este declarata de OMS, substanta cancerigena, din 2008. Concentratia de formaldehida se poate calcula cu relaia: C = A E/( N V) unde : E - debitul de emisie [mg/(m2 .h)], - densitatea aerului [kg/m3], V- volumul de aer al ncperii, N - numrul de schimburi de aer; mai depinde de temperatur, umiditate i de vrsta sursei. Material Emisie formaldehida [mg/(h*m2)]

Scnduri din aschii aglomerate

0.46 - 1.69

Scduri din celuloz comprimat

0.17 - 0.51

Plci de ipsos pentru tencuial

0 - 0.13

Hrtie tapet

0 - 0.28

Radonul este un gaz radioactiv care se gsete n stare natural i care rezult din dezintegrarea radiului, prezent n cantiti mici n pmnt i n materialele de construcii. Radonul produce prin dezintegrare doi izotopi cu perioad mic de njumtire, 222Rn i 220Rn care emit particule alfa. Radonul emis n ncpere nu este duntor sntaii, deoarece ptrunde puin n esuturi. Inhalat ns, radonul are efecte foarte duntoare datorit distrugerii pleurii i n final, riscului crescut de producere a cancerului pulmonar. Cei doi izotopi de dezintegrare ale Rn se pot ioniza i ptrunde mpreun cu particulele de praf n plmni. Cercetri privind riscul relativ de mbolnvire, fcute prin supravegherea personalului care lucreaz n minele de uraniu au artat c la o expunere de o via (70 ani), riscul de

cancer pulmonar este 14 - 36%.

Controlul umiditiintr-o cldire meninerea temperaturii aerului i al umiditii la un nivel corect sunt puncte cheie pentru a obine confortul dorit. Pentru confort interior bun: - maximizm valoarea R prin instalarea izolaiei termice, astfel evitam efectul cold wall (zidul rece) din perioada iernii i miscrile de aer cauzate de diferenele dintre temperatura suprafeelor i a aerului exterior. - n acest caz se permite o umiditate mai ridicat n ncpere cauzat de o temperatur mare. - instalaie mecanizat pentru a asigura mprosptarea aerului ( ventilaie controlat). - evitm schimbarea umiditii ntr-o ncpere cu o strategie corespunztoare pentru a nu avea efecte nedorite pe suprafaa elementelor anvelopei. Pentru a evita efectul umiditii asupra exteriorului cldirii Umezeala poate avea de asemenea un efect asupra ntregului perete att la exterior ct i n interiorul lui prin acumulare de condens n perioada rece. Pot aprea daune precum pete sau puncte negre pe zonele reci ale zidului, care duc la apariia mucegaiului sau alte probleme n interiorul camerelor cu temperatur mic i umiditate mare. O combinaie echilibrata intre ventilare, izolare i bariere anti-vapori este necesara pentru a stopa efectele umiditii intr-o cldire. De unde apare umezeala intr-o cldire? Sunt multe surse de unde poate sa apara umezeala n interiorul unei locuinte. In unele cazuri activitatile zilnice ale unei familii poate produce cantitati imense de vapori de apa: o familie de 5 persoane elimina n aer aproximativ 10 kg n fiecare zi (fara sa luam n calcul caldura). - respiratia (n somn) 0.3 kg; - respiratia (treaz) 0.85kg; - gatit 3kg;

- spalare 1kg; - spalarea i uscarea hainelor 5.5 kg; (1kg de apa este echivalentul aproximativ a 1litru de apa)

Umezeala poate sa apara n aerul interior i din structura unei cldiri; prin pardoseala, ziduri sau tavan. n plus, oamenii i plantele elimina n mod natural vapori de apa, aceasta fiind nc un mod n care vapori de apa pot aparea n casa. Intr-un final vaporii mai pot aparea din beciuri, fisuri n zid. Vaporii dizolvati n masa aerului se misca n casa spre afara i din afara spre interiorul casei n doua moduri:

difuzie i scapari ale aerului.

Care sunt consecintele fluxului de vapori de apa? Stim ca aerul cald poate retine mult mai multa umezeala decat aerul rece. Stim ca temperatura la care apare condensul se numeste punctul roua (dew point). n momentul n care apare condensul pe o suprafata a unui element aerul este saturat cu vapori de apa pentru temperatura acelui punct. n momentul condensului aerul este la umiditate relativa de 100%. Umiditatea relativa inseamna cantitatea de vapori de apa pe care o poate retine aerul la o anumita temperatura. Pentru a evita condensul pe elementele de constructie care duce la aparitia ruginii sau mucegaiului trebuie sa controlam umiditatea n interiorul casei. Umiditatea din aer poate crea neplaceri, cum ar fi: generarea condensului care poate duce la aparitia petelor de mucegai pe puntile termice, dar poate afecta chiar i structura cldirii.

Ce este condensul? Condensul este un proces fizic prin care apa din stare gazoasa ajunge intr-o stare lichida. Condensul apare de obicei iarna datorita structurii cldirii care contine puntile termice precum i a unei ineficiente ventilari. Atunci umezeala din aer persista. Riscul condensului depinde de umezeala din aerului din camera i suprafetele elementelor. Condensul apare de cele mai multe ori n baie i bucatarii datorita umiditii mai mari. Daune pot aparea pe suprafele care nu sunt vizibile, exemplu fiind condensul pe acoperisuri. Condensul poate aparea pe suprafata sau n interiorul unui zid aer i de diferenta dintre temperatura

Solutia

pentru

a reduce

rezolva

aceasta de

problema vapori

va de

fi

o apa

combinatie din

intre: aer

1)Ventilatie: la condens

cantitatea

2)Izolaie: se va pastra interiorul structurii exterioare la o temperatura a.i. sa nu se ajunga

3)anti-vapori: impiedicarea patrunderii vaporilor de aer n structura zidului. Verificarea la condensare n interiorul stratului de izolaie termica Peretii izolai termic sunt strabatuti de la interior spre exterior de: Un flux de caldura, determinat de diferenta de temperatura; - Un flux de umiditate, sub forma de vapori, determinat de diferenta dintre presiunile partiale ale vaporilor de apa din aerul umed de pe cele doua parti ale peretilor. Daca n timp ce strabat stratul de izolaie termica, vaporii de umiditate condenseaza, atunci se inrautatesc mult proprietatile izolante ale materialului respectiv. Acest efect este amplificat daca se produce n plus i inghetarea umiditii condensate, ceea este foarte probabil daca pe fata rece a izolaiei, temperaturile sunt negative. Conductivitatea ghetii este de cca. 100 de ori mai mare decat a aerului uscat, deci este evident ca fluxul de caldura transmisa printr-o izolaie n care este prezenta gheata creste nepermis de mult. Prin solidificare, apa isi mareste volumul, ceea ce determina aparitia unor tensiuni interne puternice n materalul poros izolator, i n scurt timp acesta se va deteriora ireversibil. n aceste conditii devine evident ca este important sa se verifice izolaia la condensare n interiorul acesteia i sa se ia masuri daca exista pericolul condensarii. n cazul n care exista pericolul producerii condensarii n interiorul izolaiei, se impune reducerea fluxului de vapori de umiditate care strabate peretele. Practic, se monteaza pe fata calda a izolaiei un strat suplimentar dintr-un material izolant fata de difuzia vaporilor de apa. Acest material este denumit bariera de vapori sau izolaie hidrofuga. Daca s-ar aplica bariera de vapori pe fata rece a izolaiei, respectiv a peretelui izolat termic, atunci ar fi impiedicata iesirea vaporilor din izolaie respectiv perete, spre spatiul exterior, deci ar creste foarte mult presiunea partiala a umiditii p' i s-ar produce condensarea n interiorul izolaiei. Acesta este motivul pentru care n cazul n care se construiesc izolaii termice din mai multe straturi, placile se vor lipi intre ele prin puncte i nu prin straturi continue de material adeziv (de exemplu bitum), deoarece de cele mai multe ori acesti adezivi nu permit umiditii sa ii strabata.

''Cu o locuinta poti ucide un om la fel ca i cu un topor...'' Heinrich Zille