UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETIFACULTATEA INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE INGINERIA DEZVOLTRII RURALE DURABILE METEOROLOGIE I CLIMATOLOGIEMeteorologie i Climatologie Casa pasiv

CASA PASIV

Prof. coord: Rusnescu Carmen-Otilia Student:Stanciu Claudiu Grupa:744

Generaliti

Ca rezultat al crizei energetice din anii 70, multe ri europene au emis legislaii speciale privind, ntre altele, termoizolaia cldirilor. Germania este, de exemplu, una din rile n care aceast direcie s-a dezvoltat cel mai bine. Astfel, scopul iniial al legislatiei din aceast ar era de a limita pierderea de energie termic la o valoare maxim de 180 kWh/m2/an (referindu-ne aici i n continuare la m2 suprafaa locuibil). Acest plafon a fost cobort, n 1995, la 100 kWh/m2/an. Recent, politica adoptat s-a schimbat, atenia trecnd de la diminuarea pierderilor de cldura prin termoizolaii ctre economisirea de energie, lund, de asemenea, n considerare nu numai cldura ci i costurile de funcionare a sistemului de nclzire/climatizare. S-a ajuns la elaborarea unor standarde pentru aa-numitele cldiri de energie redus. La sfritul anilor 70, astfel de cldiri existau n varianta pilot n Suedia, Danemarca i Germania, cu un nivel maxim al pierderilor de cldura de 70 kWh/m2/an.[1]

Definirea conceptului

"Casele pasive" fac parte din categoria cldirilor de energie redus. Termenul de casa pasiv i are originea n faptul c, datorit construciei sale speciale, aceast cldire este puin sensibil din punct de vedere al confortului termic la modificrile parametrilor meteorologici. Energia solar incident pe suprafaa exterioar a cldirii, care ptrunde n interior prin diferite mecanisme de transfer, la care se adaug energia generata de locatari precum i prin funcionarea aparaturii electrice sau de alt natur, este n mod normal suficient pentru pstrarea unei temperaturi interioare confortabile pe toat perioada sezonului rece.[2]Casele pasive sunt acele case care asigur un climat interior confortabil i vara i iarna, fr ns a fi nevoie de o surs convenional de nclzire.Un standard european poart denumirea englez de passive house (casa pasiv), deoarece energia pasiv a radiaiilor solare captat din exterior i furnizat apoi ca energie termic de unele dispozitive i de ocupanii casei sunt suficiente pentru a pstra casa la o temperatur de interior confortabil n anotimpul rece. O component a conceptului de case pasive sunt tehnologiile eficiente care minimizeaz consumul de energie din alte surse (n special energia electric pentru aparatele din gospodrie). Obiectivul este de a pstra un consum total de cldura, ap calda i energie electric sub 42 kWh /m/an.Criteriile pentru o cas pasiv pe metru ptrat de suprafa locuibil: maxim 10 W/m necesar caloric constant; maxim 15 kWh/m necesar anual pentru nclzirea spaiului; maxim 42 kWh/m necesar anual total de energie.[3] Gndirea energo-constant: Conceptul Caselor Pasive.

Valoarea din ce n ce mai ridicat a purttorilor de energie i aciunile acestora asupra mediului motiveaz din ce n ce mai mult n industria construciilor conceptul de proiectare energo-constant utilizarea energiei regeneratore i cutarea altor soluii i alternative pentru a asigura funcionarea construciilor cu ct mai puin consum de energie. Acest concept este valorificat i de casa pasiv. Aceste construcii sunt aproape auto-ntreintoare modelate individual. Scopul lor este de a minimaliza necesarul de energie folosit pentru nclzire rcire a construciilor prin surse de energie alternative i izolaie termic. Fr conectarea sa la reele de energie centrale casa devine pasiv, autonom, prin capacitatea sa de auto-ntreinere.Caracteristicile specifice a acestor cldiri sunt relaiile geometrice proiectate specific, cu scopul de a se putea folosi ct mai eficient de energia introdus pe lng atingerea celui mai mare volum. Proiectanii ncearc s minimalizeze pierderea de energie prin construirea unor perei delimitatori cu cu arie ct mai mic.Casele nedelimitate, supraetajate pun accentul pe o dotare cu o termotehnic caracteristic, i tmplrie de mare suprafa orientat spre sud. La faza de proiectare aceste principii stau la baza pasivitii unei cldiri. Deoarece n Ungaria nu exist instituii ce au drept de calificare a acestor construcii se poate ilustra prin date preluate din Austria i Germania care sunt criteriile pe baza crora vecini notrii din vest i clasific casele pasive.Dac prin calculul valorilor necesitatea de energie pentru nclzire nu ajunge la valoarea de 10W/m2 atunci casa poate primi clasificarea de pasiv.[2]

Principiile casei pasive

Principalele cercetri privind "casele pasive" se desfoara la PassivHaus Institut din Darmstadt. Rezultatul cercetrilor desfurate pn n prezent, care constituie n momentul de faa trsturile obinuite ale unei case pasive sunt:O bun izolare termic i un volum compact - Acest principiu are rolul de a reduce pierderile de cldura ctre exterior. Grosimea stratului de izolaie termica a pereilor este de ordinul a 30-40 cm (aceast valoare este orientativ i depinde de condiiile climatice ale locului de amplasare a cldirii i de materialele izolatoare folosite). Toate elementele care constituie anvelopanta cldirii au valori ale coeficientului de transfer termic prin convecie mai mici de 0.15 W/(m2K). Sunt folosite de obicei ferestre cu trei rnduri de geamuri avnd emisivitate redus, iar punile termice n perei i tmplria ferestrelor sunt reduse la minim. Valoarea coeficientului de transfer termic prin convecie al ferestrelor este mai mic de 0.8 W/(m2K), cu toate ca transmianta solar a geamului este mai mare de 50%.O bun orientare a cldirii - Cldirea trebuie orientat innd cont de traiectoria aparent a soarelui i de celelalte aspecte legate de microclimat. Casele pasive dispun de faade verticale mari prevzute cu ferestre largi orientate ctre sud, lucru ce favorizeaz folosirea judicioas a radiaiei solare, evitnd n timpul verii supranclzirea dar permind ptrunderea razelor solare n camere n timpul iernii. Partea de nord a cldirii dispune de ferestre de dimensiuni reduse pentru iluminarea natural a ncperilor secundare dispuse n acest zon a cesei (cum ar fi buctria, anexele sau vestibulul de intrare).O bun etanare - Un sistem foarte bun de izolare pneumatic, obinut prin folosirea n timpul construciei a unor spume (poliuretanice sau de alt natur). Pierderile de aer prin fisuri i prin interstiii sunt astfel reduse la valori orare mai mici de 0.5 din volumul ncperii, pentru o suprapresiune a aerului din interior de 50 Pa. Pentru furnizarea aerului necesar respiraiei este ntotdeauna necesar existena unui sistem integrat de ventilaie.Recuperarea cldurii - Energia termic ce nsoete aerul viciat evacuat (care este preluat ntotdeauna din buctarie i din baie) este recuperat parial cu ajutorul unor recuperatoare de cldur care nclzesc aerul proaspat introdus n cldire. Astfel se poate recupera pn la 90% sau chiar mai mult din entalpia continut n aerul extras din ncperi.[1]

Structura unei case pasiveO cas pasiv are un perete de 40-50 cm, din care un strat exterior de izolaie termic de 20-30 cm, deci o termoizolaie eficient care elimin transferul de energie spre/dinspre mediul nconjurtor. Rata izolaiei termice a zidriei i a structurii acoperiului atinge n medie 0,15 kWh/mp. Structurile ferestrelor exterioare sunt izolate termic i au trei straturi de sticl acoperit cu folie i ntre care exist un mediu gazos (gaz krypton). nclzirea i rcirea aerului n aceste cldiri se face cu ajutorul energiei solare i geotermale.

Prezentare

1. Consum de energie ClduraPrincipiuReducerea consumului de energie utilizat pentru nclzire

NormaNevoia de energie pentru nclzire 15 kWh/m/an

Energie totalPrincipiuReducerea consumului total de energie utilizat n cas (nclzire, ventilaie, ap cald, electrocasnice etc.)

RecomandareNevoia de energie total 42 kWh/m/an

Energie primarPrincipiuReducerea consumului de energie primar utilizat n cas (alegerea eficient a tipului de energie utilizat)

RecomandareNevoia de energie primar 120 kWh/m/an

2. Energie solar Energia solarPrincipiuOrientare optim spre sud (dac este posibil) pentru captarea maxim a energiei solare gratuite

RecomandareAproximativ 40% din cldura necesar pentru compensarea pierderilor de energie din cldire

Geamuri performantePrincipiuGeam triplu Low-e sau echivalent

NormCoeficient U geam 0,8 W/mKFactor de transmitan (g) > 50% pentru ca aportul solar prin fereastr s fie superior pierderilor

Ferestre performantePrincipiuasiu perfect izolat (evitarea punilor termice)

NormCoeficient U asiu 0,8 W/mK

3. Izolatie Anvelopa (pari opace)PrincipiuIzolaie extrem de eficient pentru a putea renuna la un sistem convenional de nclzire (grosimea izolaiei: 20-30cm la sol, 30-40cm n perete, 40-50cm n acoperi)

NormCoeficient U 0,15 W/mK

RecomandareCoeficient U 0,11 W/mK

RacorduriPrincipiuFr puni termice

NormCoeficient de transmisie liniar y 0,01 W/mK

Etaneitate la aerPrincipiuAnvelopa etanUtilizarea uilor ermetice i/sau sasusi

NormRemprospatarea aerului pentru n 50 < 0.6 h-1 conform NBN EN 13829

4. Recuperare de cldur VentilaiePrincipiuVentilaie mecanic controlat. Insuflare de aer n zona intens locuit (camera de zi, dormitoare etc.), extracie din spaii umede (baie, bucatarie etc.)

Norm30 m/h/persoana

RecomandareReglaj n functie de poluarea aerului

Recuperare de cldurPrincipiuSchimbtor aer-aer: recuperarea cldurii din aerul viciat (fr contact ntre cele dou fluxuri)

NormRandament efectiv de peste 80%

Schimbtor aer-solPrincipiuPrenclzirea aerului proaspt n zilele foarte reci i rcirea pasiv a aerului proaspt n zilele foarte calde cu ajutorul unui pu canadian

NormTemepratura aerului nou > 0C

RecomandareCtig de temperatur (T) > 8C

5. ElectricitatePrincipiuUtilizarea aparatelor electrocasnice eficiente (clasa A), becuri economice etc. Este posibil reducerea cu 50% a consumului de electricitate fr penalizarea confortului

6. Energie suplimentarPrincipiuDatorit necesarului redus de energie, aceasta poate fi produs i susinut din surse regenerabile

Funcionarea unei case pasiveFuncionarea unei astfel de construcii se bazeaz pe nite simple legi ale fizicii: se reduc la minimum pierderile de cldur ce se scurg ctre exterior, iar n acelai timp se utilizeaz la maximum energia solar absorbit. Printr-o termoizolare perfect, blocnd aerul n interior, eliminnd complet punile termice i realiznd construcii de form compact, cldura este mpiedicat s se scurg n afar din acest nveli termal. n casele pasive, nclzirea aerului venit din exterior se face prin utilizarea energiei solare i geotermale. Schimbtorul de cldur n contracurent controleaz insuflarea constant de aer, iar cldura aerului uzat nclzete aerul proaspt cu o eficien de 90%. Practic, nclzirea interiorului casei pasive se face prin utilizarea energiei solare. Geamurile cu suprafee mari, orientate ctre sud, faciliteaz ptrunderea soarelui, ceea ce nclzete aerul, pe care pereii termoizolai nu l las s ias. Se utilizeaz storuri i umbrare tradiionale pentru prevenirea supranclzirii. Bineneles c sunt zile n care, datorit vremii mohorte, nu exist suficient energie solar pentru a nclzi interiorul casei pentru asemenea situaii exist celulele solare care produc electricitate sau colectoarele solare care produc ap cald (ce poate fi depozitat ntr-un rezervor). Consumul de energie crete constant n ntreaga lume i acest fapt poate fi compensat, n special prin creterea eficienei energetice i prin utilizarea energiei regenerabile. n Austria, ponderea energiei regenerabile este de 23% i se urmrete creterea pn la un procent de 25% n 2010, respectiv de 45% n 2015. Din nefericire, locuinele noastre cauzeaz risip de energie, iar conform experilor standardele pentru casa pasiv pot constitui o mare realizare n ncercarea de a reduce consumul de energie termic; consumul altor tipuri de energie (ap cald, electricitate) poate fi redus ns numai prin utilizarea extensiv a energiei regenerabile. Acestea reprezint costuri suplimentare, dar care se vor amortiza pe termen scurt.[4]

De ce casa pasiv este casa viitorului?Acum avem la dispoziie instrumentele tehnolgice (precum i experiena practic necesar adaptrii lor) care vor duce la micorarea drastic (pn la mai puin de o cincime!) a costurilor energiei folosite de o cldire. Costul estimativ al construirii unor case pasive este cu 7-10% mai mare dect al unei case convenionale, dar n schimb costurile operaionale pot fi drastic micorate. De exemplu, conform unor calcule referitoare la consumurile locuinelor din Austria, n timp ce costurile cu nclzirea i apa cald ale unei case familiale tradiionale n suprafa de 130 mp sunt de 800-900 EUR, n cazul unei case pasive aceste costuri se situeaz doar n jurul valorii de 120 EUR! Un avantaj ulterior este c emisia de substane duntoare (n primul rnd dioxid de carbon) va descrete, ceea ce devine un aspect din ce n ce mai important pentru oamenii care se simt responsabili fa de mediul nconjurtor.[4]

Protecia mediului nconjurtor

Un alt argument care conteaz pentru tehnologia casei pasive, nu numai din punct de vedere financiar, dar i din punct de vedere al viitorului nostru! Consultndu-l din punct de vedere a proteciei mediului nconjurtor, contientizarea energetic este tot mai rspndit n lume. Oameni de stiin ai lumii trag alarma din cauza gazelor ce genereaz efectul de ser care provine din folosirea n exces a energiei i care duce la nclzirea global care i pe termen scurt are efecte dezastruoase asupra Pmntului.Dezvoltarea industrial, necesitatea de energie ridicat a omenirii a tras dup sine emanarea de cantiti foarte ridicate de dioxid de carbon dei Tratatul de la Kioto ncearc s restricioneze rile care au semnat acest act ntre condiii de eliminare minim. Astfel pentru a menine evoluia n timp un rol foarte important l au noile modatliti de obinere a energiei i utilizrii ct mai larg a acestora. De energie , indefernt c este electric sau termic avem nevoie permanent. ntrebarea este de undeo procurm, cumo obinem! n urma unor cercetri reiese c sursele fosile de energie pot alimenta cu energie lumea pentru o perioad de zeci de mii de ani. Dar procurarea acestora necesit soluii tehnice tot mai complicate i ca urmare a acestui fapt se scumpeste i costul miritului acestora, iar acest fapt atrage dupa sine mrirea preului materialului prim necesar obinerii energiei.Din pcate utilizarea nnoit a purttorilor de energie fa de nevoia de energie este o form mai redus de utilizare a preparrii, producerii acestei forme de energie. Soluia optim o reprezint utilizarea ct mai optim a energiei deja obinute. Prin rspndirea caselor pasive se formeaz nite cldiri care din punct de vedere local vor svri ct mai multe din aceste eluri.Gndete-te global, acioneaz local! spun organizaiile pentru protecia mediului. Au dreptate, fiindc deciziile actuale ale arhitecilor vor avea efecte i peste sute de ani, de aceea este foarte important planificarea contient. Trebuie s avem n vedere faptul c tehnologiile i cunotinele actuale ne dau posibilitatea s construim n aa fel, nct cldirile noastre s fie nu numai confortabile i frumoase, ci i ecologice.Nu trebuie s uitm c Globul Pmntesc nu este al nostru, l-am primit mprumut de la strbuni i faptul c n ce condiii l vom napoia lor este responsabilitatea noastr, a tuturor.[2]

Eventuale cheltuieli suplimentare:

O alt ntrebare frecvent n legtur cu cheltuielile suplimentare legate de construirea casei pasive: cu ct este mai scump construirea unei case pasive decat celelalte tipuri de case?Rspunsul este evident : ntr-adevr este mai scump construirea unei case pasive dect a unei case obinuite. Izolarea termic special, montarea tmplriei speciale i bine-neles trebuie s calculm i cheltuielile ce provin din montarea schimbtorului de aer.Dar dac punem problema altfel i anume c prin faptul c ne asumm aceste cheltuieli suplimentare dar n timp vom beneficia de o economie semnificativ, atunci v putem da un rspuns mult mai compact.Din soluiile legate de structur enumerate mai sus rezult c scad evident cheltuielile de funcionare a cldirii care pe termen lung nseamn redobndirea investiiilor fcute.Problema este c aceste cheltuieli suplimentare trebuie investite de la nceperea construciei cldirii.n aceste momente devine foarte important ntrebarea ct este de fapt aceast cheltuieal suplimentar? Dac este accesibil cu un venit mediu pentru o familie, dac se pot gndi la o astfel de construcie?Pornind de la experiena noastr de pn acum noi zicem c nu este imposibil, deoarece utiliznd o tehnologie special, dispar prile principale ale unei case construite din materiale obinuite de construcie. Nu vom avea nevoie de horn, cazan, sau alte alternative de nclzire a cldirii. Dispar evile, radiatoarele, termostatul. n locul acestora vom avea un sistem de aerisire special i un reutilazator de energie alternativ o instalaie modern i eficient. Rezultatul final este c trebuie s ne ateptm la cheltuieli suplimentare cu 30% mai mari. S decidem dac ne putem permite aceste cheltuieli. Toat lumea trebuie s decida pentru el, dar trebuie s ne gndim bine, mai ales acum cnd preurile de energie sunt n continu cretere, i prin economisirea cheltuielilor de ntreinere putem s ne permitem o rat mai mare.[2]

Bibliografie[1] - http://variaenergia.3x.ro/index2-casa-pasiva.htm#cp2[2] - http://www.isoteq.ro/ceestecasapasiv0.html[3] - http://ro.wikipedia.org/wiki/Cas_pasiv[4] - http://www.masterplast.hu/casa_pasiv_casa_viitorului

2015