Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

Eficienţa energetică a clădirilor

Eficienţa energetică a clădirilor. Unul din mijloacele cheie în atingerea scopului – reducerea emisiilor de CO2 cu 50-85% până în anul 2050, este reducerea consumului de energie în clădiri. Fiecare ţară îşi are reguli şi tradiţii proprii în construcţia de clădiri şi are alte condiţii climaterice. În regiunile cu temperaturi scăzute, clădirile trebuie optim proiectate şi izolate astfel încât să reducă consumul de energie la încălzire, în timp ce în regiunile cu temperaturi ridicate, izolaţia va îndeplini funcţia de reducere a pierderilor energetice a instalaţiei de aer condiţionat. 

Principalul consum de energie în clădiri este dat de încălzire şi instalaţia de aer condiţionat – este vorba de două treimi din consumul energetic total al clădirii. Majoritatea energiei însă se risipeşte datorită izolaţiei necorespunzătoare. Utilizând modalităţi verificate de folosire eficientă a energiei se pot economisi 70 – 90 % din necesităţile energetice ale clădirilor pentru încălzire sau aer condiţionat. 

Durata de viaţă a clădirilor este de regulă de 50-100 de ani, eventual mai mult. De aceea cel mai avantajos, din punct de vedere economic, este de a integra în clădire, deja la construcţia acesteia, tehnologii energetic economice, în cazul în care o vom face mai târziu, va fi mult mai costisitor. La ora actuală, într-o serie de ţări au intrat deja în vigoare exigenţele de izolaţie a noilor clădiri, în majoritatea cazurilor acestea sunt însă prea benevolente, neutilizând astfel întregul potenţial de economii. 

O izolaţie eficientă, ca parte integrantă a construcţiei clădirii, este unul din elementele principale ale proiectului unei clădiri cu consum redus de energie.

Clădirile pasive necesită de regulă izolarea pereţilor, tavanului şi pardoselii cu următoarele valori ale coeficientului de conductibilitate termică U = 0,07-0,10 W/m2*K. (Cu cât este mai mică valoarea U, cu atât mai bună este capacitatea de izolare.) 

Cu cât mai multă izolaţie, cu atât mai bine. Dacă însă veţi utiliza o izolaţie de o grosime insuficientă sau modalităţi incorecte de aplicare sau nu veţi asigura un suficient schimb de aer, rezultatul va fi o climat interior neadecvat. 

O clădire cu consum redus de energie are anvelopa clădirii ermetică; aerisirea este corespunzător reglată pentru a evita degradarea clădirii sub influenţa umidităţii. De aceea este necesar ca o clădire de acest tip să aibă un sistem de aerisire integrat. Din punct de vedere al reducerii consumului de energie, cea mai eficientă soluţie este o sistem de ventilaţie controlat, cu recuperare de căldură. Sistemul de aerisire trebuie proiectat astfel încât acesta să satisfacă necesitatea de încălzire şi ventilaţie în clădire şi să regleze automat temperatura internă.

Este important apoi să se evalueze necesitatea de instalare a aerului condiţionat. Soluţia cea mai eficientă sub aspect energetic este limitarea instalaţiei de aer condiţionat la instalarea elementelor de ecranare sau modificarea proiectului clădirii. Dacă însă aceste măsuri nu sunt suficiente pentru a reduce temperatura, sistemul de aerisire poate fi completat cu instalaţia de aer condiţionat.

Exigenţele energetice ale clădirii trebuie să ţină cont de toate condiţiile climatice interne, aceasta pentru a se evita consecinţele negative, ca de exemplu o insuficientă înlocuire a aerului. Acesta este şi motivul pentru care majoritatea normelor naţionale aferente construirii clădirilor impun noilor clădiri exigenţa dată prin lege de a se asigura înlocuirea aerului. 

In problema pierderilor energetice ale clădirilor, ferestrele şi uşile joacă un rol important. De aceea la clădirile de energie redusă este important să se acorde o atenţie deosebită alegerii ferestrelor şi uşilor:

Pagina 1 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

Geamul trebuie să fie din două, ideal, trei straturi de sticlă specială. Ramele ferestrelor trebuie construite astfel ca să limiteze pierderile de

energie în locul de îmbinare dintre geam şi ramă. Îmbinările dintre ramă şi zid trebuie etanşate cu material adecvat. Cu cât este mai mare suprafaţa ramei cu atât mai mari sunt pierderile

energetice. Ceea ce înseamnă că un număr mai mic de ferestre mari este o soluţie mai bună decât un număr mare de ferestre mici.

Ferestrele clădirilor pasive trebuie să aibe coeficientul de penetraţie termică U egal sau inferior valorii de 0,70 – 0,85 W/m2*K.

Uşile care nu sunt vitrate, trebuie să fie izolate în interiorul lor şi să asigure în măsură maximă evitarea formării punţilor termice.

Un alt factor care trebuie luat în considerare la ferestre este valoarea g. care determină cantitatea de căldură solară care poate pătrunde în interiorul clădirii. Cu cât valoarea g este mai mare cu atât mai mare este captarea solară pasivă a clădirii. În perioada actuală, valoarea g a ferestrelor eficiente energetic ar trebuie să depăşească 0,5. O valoare g înaltă îmbunătăţeşte eficienţa energetică a clădirii, în acelaşi timp creşte însă şi riscul de supraîncălzire şi necesitatea de protecţie împotriva soarelui. 

AUDITUL ENERGETIC

„Auditul Energetic” al unei clădiri urmareşte identificarea principalelor caracteristici termice si energetice ale construcţiei şi ale instalaţiilor aferente acesteia şi stabilirea, din punct de vedere tehnic şi economic, a soluţiilor de reabilitare sau modernizare termică şi energetică a construcţiei şi a instalaţiilor aferente acesteia, pe baza rezultatelor obtinute din activitatea de analiză termică şi energetică a clădirii”

Realizarea auditului energetic pentru o cladire presupune parcurgerea următoarelor etape:

1. Evaluarea performantei energetice a cladirii in condiţii normale de utilizare, pe baza caracteristicilor reale ale clădirii şi a instalaţiilor aferente (incălzire, preparare a apei calde de consum, ventilare, climatizare, iluminat ), şi vizează în principal:

o investigarea preliminară a clădirii şi a instalaţiilor aferenteo determinarea performanţelor energetice ale construcţiei şi ale instalaţiilor aferente

acesteia, precum şi a consumului anual de energie pentru încălzirea spaţiilor, ventilare, climatizare, iluminare si de preparare a apei calde de consum

o concluziile auditorului energetic asupra evaluării2. Indicatori ai eficienţei economice a soluţiilor tehnice de reabilitare/modernizare

energetică a clădirilor existente. Cei mai importanţi indicatori economici ai investiţiei sunt:

o Valoarea neta actualizată Δ VNA(m)o Durata de recuperare a investiţiei suplimentare NRo Costul unităţii de energie economisita, „e”

3. Stabilirea soluţiilor tehnice de crestere a performanţei energetice pentru construcţie şi instalaţii, aplicabile clădirilor 

o Influenţa intervenţiilor de modernizare/reabilitare asupra consumului de energie a clădirii

o Analiza eficienţei economice a soluţiilor tehnice de creştere a performanţei energetice

o Elaborarea Raportului de Audit Energetic 

Pagina 2 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

Raportul de Audit Energetic se elaborează pe baza analizei tehnice şi economice a soluţiilor de reabilitare/moderni- zare energetică a clădirilorÎntocmirea Raportului de Audit Energetic este un element esenţial al procedurii de realizare a Auditului Energetic şi reprezintă o prezentare a modului în care a fost efectuat auditul, a principalelor caracteristici energetice ale clădirii, a măsurilor propuse de modernizare energetică a clădirii şi instalaţiilor aferente acesteia ,precum şi a concluziilor referitoare la măsurile eficiente din punct de vedere economic.

In urma procesului de audit energetic se elibereaza un certificat energetic .

CERTIFICAT ENERGETIC

Certificatul de performanta energetica a cladirii se poate elibera in urma unui proces de audit energetic  in scop de vanzare-cumparare sau inchiriere, sau in cadrul procesului de audit energetic in scopul reabilitarii termice a cladirii.

In al doilea caz, certificatul energetic va cuprinde atat informatii despre caracteristicile energetice ale cladirii inainte de reabilitare, cat si informatii despre noua clasa energetica a cladirii in urma reabilitarii termice. De asemenea, din dosarul intocmit de auditorul energetic, reies si solutiile de reabilitare termica recomandate.

Elementele necesare alegerii solutiilor de reabilitare si/sau modernizare a cladirii sunt prezentate in cadrul unui certificat energetic eliberat cu scopul de reabilitare termica pentru cladiri. De asemenea, numai cladirile sau apartamentele care au un certificat energetic 2011 pot fi incluse in programul Prima Casa.

Intr-un certificat performanta energetica, o cladire se poate gasi intr-una dintre cele sapte clase energetice, de la clasa A pana la clasa G (de la cel mai scazut pana la cel mai ridicat consum de energie). Eliberarea unui certificat energetic de catre un auditor energetic cladiri se face in urma procesului de audit energetic cladiri, ce releva principalele caracteristici termice si energetice ale constructiei si instalatiilor termice, rezultate din analiza energetica. 

Situatii si tipuri de cladiri ce necesita certificat energetic 2011: Un certificat energetic se intocmeste in cazul in care se doreste vanzarea, cumpararea sau

inchirierea cladirilor, cat si pentru cladiri in proiect sau in constructie. Certificatul eliberat de auditori energetici este valabil 10 ani.

Auditul energetic, efectuat de un auditor energetic atestat si certificatul de performanta energetica pentru cladiri sunt elemente relativ noi in domeniul constructiilor in Romania, dar sunt acum obligatorii, fiind impuse prin legislatia din Uniunea Europeana, unde s-a acordat importanta cuvenita eficientei energetice a cladirilor incepand cu mult timp in urma.

Informatii si documente necesare pentru intocmire certificat energetic obligatoriu:- proiectul tehnic al constructiei; - orientarea cardinala a constructiei;- pozitionarea apartamentului (intr-un bloc) – care sunt peretii exteriori, pereti comuni cu

alti vecini sau pereti despartitori de spatii comune (holul blocului);- instalatii de incalzire folosite;- numarul de persoane care locuiesc in locuinta;- vechimea cladirii. Pentru simplificare, costul intocmirii unui certificat de performanta energetica pentru

apartamente este stabilit in functie de numarul de camere al acestuia. In mod normal, tariful se calculeaza pe metru pratat indiferent de tipul de cladire sau locuinta.

Pentru constructii de locuinte sau industriale mari, tariful se calculeaza pe metru patrat.

Pagina 3 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

CASA PASIVA

Ca rezultat al crizei energetice din anii ’70, multe tari europene au emis legislatii speciale privind, intre altele, termoizolatia cladirilor. Germania este, de exemplu, una din tarile in care aceasta directie s-a dezvoltat cel mai bine. Astfel, scopul initial al legislatiei din aceasta tara era de a limita pierderea de energie termica la o valoare maxima de 180 kWh/m2/an (referindu-ne aici si in continuare la m2 suprafata locuibila). Acest plafon a fost coborit, in 1995, la 100 kWh/m2/an. Recent, politica adoptata s-a schimbat, atentia trecand de la diminuarea pierderilor de caldura prin termoizolatii catre economisirea de energie, luand, de asemenea, in considerare nu numai caldura ci si costurile de functionare a sistemului de incalzire/climatizare. S-a ajuns la elaborarea unor standarde pentru asa-numitele “cladiri de energie redusa”. La sfirsitul anilor ’70, astfel de cladiri existau in varianta pilot in Suedia, Danemarca si Germania, cu un nivel maxim al pierderilor de caldura de 70 kWh/m2/an.

Definirea conceptului"Casele pasive" fac parte din categoria “cladirilor de energie redusa” . Termenul

de “casa pasiva” isi are originea in faptul ca, datorita constructiei sale speciale, aceasta cladire este putin sensibila din punct de vedere al conformului termic la modificarile parametrilor meteorologici. Energia solara incidenta pe suprafata exterioara a cladirii, care patrunde in interior prin diferite mecanisme de transfer, la care se adauga energia generata de locatari precum si prin functionarea aparaturii electrice sau de alta natura, este in mod normal suficienta pentru pastrarea unei temperaturi interioare confortabile pe toata perioada sezonului rece.

Conditia necesarului de energie termica pentru incalzirePentru ca o cladire sa poate fi catalogata de catre PassivHaus Institut din Darmstadt

drept “casa pasiva”, necesarul sau de energie termica destinata incalzirii spatiului de locuit trebuie sa fie mai mic de 15 kWh/m2/an (aceasta cifra corespunde arderii a mai putin de 1,5 l de benzina/m2/an). In acest fel, necesarul de energie pentru incalzirea unei case pasive este de circa zece ori mai mic decat in cazul unei case conventionale, proiectata conform standardului german din 1995 privitor la izolatia termica a cladirilor.

Conditia consumului de energie “conventionala”O alta limita impusa unei case pasive se refera la consumul total de energie “conventionala” obtinuta, direct sau indirect, din combustibili fosili (care include energia necesara incalzirii locuinţei, prepararii apei calde, iluminarii, punerii in functiune a aparaturii electrice, etc.) ce nu trebuie sa depaseasca 120 kWh/m2/an. In cazul in care proiectul unei locuinte dovedeste ca aceste doua limite energetice nu sunt depasite, legislatia germana acorda importante facilitati economice proprietarului. Consumul de caldura masurat al primei case pasive din Germania (in Wiesbaden, 1992) a fost mai mic de 13 kWh/m2/an.

Principiile “casei pasive”Principalele cercetari privind "casele pasive" se desfasoara la PassivHaus Institut din

Darmstadt. Rezultatul cercetarilor desfasurate pana in prezent, care constituie in momentul de fata trasaturile obisnuite ale unei case pasive sunt:

O buna izolare termica si un volum compactAcest principiu are rolul de a reduce pierderile de caldura catre exterior. Grosimea stratului

de izolatie termica a peretilor este de ordinul a 30-40 cm (aceasta valoare este orientativa si depinde de conditiile climatice ale locului de amplasare a cladirii si de materialele izolatoare folosite). Toate elementele care constituie anvelopanta cladirii au valori ale coeficientului de transfer termic prin convectie mai mici de 0.15 W/(m2K). Sunt folosite de obicei ferestre cu trei randuri de geamuri avand emisivitate redusa, iar puntile termice in pereti si tamplaria ferestrelor

Pagina 4 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

sunt reduse la minim. Valoarea coeficientului de transfer termic prin convectie al ferestrelor este mai mica de 0.8 W/(m2K), cu toate ca transmitanta solara a geamului este mai mare de 50%.

O buna orientare a cladiriiCladirea trebuie orientata tinand cont de traiectoria aparenta a soarelui si de celelalte

aspecte legate de microclimat. Casele pasive dispun de fatade verticale mari prevazute cu ferestre largi orientate catre sud, lucru ce favorizeaza folosirea judicioasa a radiatiei solare, evitand in timpul verii supraincalzirea dar permitand patrunderea razelor solare in camere in timpul iernii. Partea de nord a cladirii dispune de ferestre de dimensiuni reduse pentru iluminarea naturala a incaperilor secundare dispuse in acesta zona a cesei (cum ar fi bucataria, anexele sau vestibulul de intrare).

O buna etansareUn sistem foarte bun de izolare pneumatica, obtinut prin folosirea in timpul constructiei a

unor spume (poliuretanice sau de alta natura). Pierderile de aer prin fisuri si prin interstitii sunt astfel reduse la valori orare mai mici de 0.5 din volumul incaperii, pentru o suprapresiune a aerului din interior de 50 Pa. Pentru furnizarea aerului necesar respiratiei este intotdeauna necesara existenta unui sistem integrat de ventilatie.

Recuperarea calduriiEnergia termica ce insoteste aerul viciat evacuat (care este preluat intotdeauna din bucatarie

si din baie) este recuperata partial cu ajutorul unor recuperatoare de caldura care incalzesc aerul proaspat introdus in cladire. Astfel se poate recupera pana la 90% sau chiar mai mult din entalpia continuta in aerul extras din incaperi.

Caracteristici ale “caselor pasive”Confort termicPeretii bine izolati termic, lipsa unor radiatoare termice (corpuri statice) precum si izolatia

termica foarte buna a ferestrelor face ca diferenta de temperatura dintre peretii oricarei incaperi sa fie redusa, lucru care creaza un confort termic deosebit.

Sistem integrat de ventilatieExistenta unui sistem mecanic integrat performant de incalzire, ventilatie si conditionare a

aerului   este esentiala pentru a garanta o buna calitate a aerului din interior. Desi, din punct de vedere al economiei de energie, recircularea aerului ar trebui evitata, totusi din exterior trebuie adusa o anumita cantitate de aer, pentru a permite respiratia locatarilor. Sistemul de ventilatie   poate fi folosit si pentru transportul caldurii suplimentare, generate eventual de catre un incalzitor plasat in circuit.

Avantaje financiare pe termen mediu si lungO casa pasiva poate fi considerata ca avantajoasa din punct de vedere financiar, avind in

vedere importantele economii de energie precum si faptul ca investitia necesara pentru constructia unei astfel de cladiri este cu numai 5% pana la 25% mai mare decit in cazul unei constructii conventionale.

Sistemul integrat HVAC (incalzire, ventilatie, aer conditionat)AlcatuireSistemul de incalzire, ventilatie si conditionare a aerului al unei "case pasive" poate contine

urmatoarele echipamente importante: ventilatoare, un recuperator de caldura, un schimbator de caldura (eventual subteran), o pompa de caldura, captatoare solare si un rezervor de stocare a energiei termice.

Integrarea surselor regenerabile de energieSistemul de incalzire, ventilatie si conditionare a aerului este axat pe folosirea surselor

regenerabile de energie. In primul rand, pentru micsorarea consumurilor energetice se prevede utilizarea unui schimbator de caldura plasat in sol. Pe timp de iarna acesta preia energia termica stocata in pamint si o foloseste pentru preincalzirea aerului proaspat introdus in locuinta. Vara,

Pagina 5 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

aerul preluat din atmosfera si introdus in locuinta este in prealabil racit, prin trecere prin acelasi schimbator de caldura.

In al doilea rand, se prevede utilizarea energiei solare pentru incalzirea apei menajere. Fluidul caloportor este incalzit in captatoare solare plane iar apoi este directionat catre un rezervor de stocare. Din acest rezervor este preluata caldura necesara in momentul in care se doreste apa calda de consum. Tot de aici poate fi preluata caldura si pentru incalzirea aerului vehiculat de sistemul de ventilatie, in cazul in care este necesara aceasta interventie.

Schema generala a unui sistem integrat de incalzire si ventilatie

Sistem de incalzire a unei case pasive care foloseste surse regenerabile de energieDescrierea functionariiCateva detalii privind functionarea sistemului de ventilatie si incalzire pot fi utile (toate

valorile numerice care urmeaza sunt orientative).Aerul proaspat (care iarna poate avea de exemplu temperatura de -10°C) este mai intai

aspirat din exterior, filtrat si apoi introdus in schimbatorul subteran de caldura. Temperatura solului la o adancime de 2 metri variaza intre 7 si 10°C chiar si in cursul sezonului rece. Ca urmare, dupa iesirea din schimbator aerul poate avea temperatura de circa 7°C. In recuperatorul de caldura in contracurent peste 80% din entalpia debitului de aer viciat, care iese din cladire, este transferata debitului de aer care intra. In acest fel aerul proaspat este incalzit pana la circa 18°C.

Incalzitorul consta dintr-un arzator dublat de un schimbator de caldura alimentat cu apa calda. Prima componenta intra in functiune numai atunci cand nu este disponibila apa calda. Dupa iesirea din incalzitor aerul proaspat are temperatura dorita, uzual in jur de 40°C. Aerul este apoi circulat prin conducte neizolate care trec prin interiorul camerelor pana la ajutajele de refulare. Datorita transferului de caldura prin conductie si radiatie pe acest traseu, aerul patrunde in incaperi la temperaturi cuprinse intre 20 si 22°C. Aerul viciat este extras din bucatarie si din baie si constituie in recuperator o sursa de caldura pentru aerul proaspat. La iesire din recuperator aerul viciat are temperatura de circa 7°C si este racit pana la circa 1°C intr-o mica pompa de caldura. Energia recuperata aici este trimisa catre rezervorul de stocare a energiei termice. Cealalta sursa de caldura pentru acest rezervor este constituita de sistemul de captare a energiei solare. Daca nici una dintre aceste doua surse nu este capabila sa furnizeze energia necesara, rezervorul dispune si de un incalzitor electric sau folosind alte surse “conventionale” de energie.

Solutii energetice pentru “casele pasive”Orientativ, sarcina termica la o cladire normala este de ordinul a 10 kW pentru 100 m2 de

suprafata locuibila, ceea ce inseamna aproximativ 100 W/m2. Sistemele standard izolate pentru incalzit folosite in Europa Centrala si de Est sunt aceleasi in peste 80% dintre cazuri; ele constau in boilere cu apa sau ulei, tevi si radiatoare. Poate fi demonstrat destul de usor faptul ca daca sarcina termica a cladirii este mai mica de 10 W/m2, caldura necesara poate fi transmisa folosind exclusiv

Pagina 6 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

sistemul de ventilatie. Aceasta este ideea esentiala care sta la baza “caselor pasive”, la care pierderile de caldura sunt reduse asa de mult incat nu mai este necesar un sistem separat de incalzire.

Diminuarea rezervelor de combustibili conventionali, efectele de poluare datorate folosirii acestora precum si progresul inregistrat in utilizarea energiilor regenerabile sunt un permanent stimulent pentru crearea de noi tehnologii energetice. O idee generoasa in dezvoltarea acestui domeniu ar fi folosirea energiilor regenerabile cu aplicare directa in proiectarea "caselor pasive". In afara avantajelor ecologice evidente, sursele regenerabile de energie sunt atragatoare si datorita faptului ca, in mod firesc, ele nu sunt luate in considerare atunci cand se evalueaza consumul anual de energie primara conventionala al "casei pasive". Acest lucru permite ca in limita celor 120 kWh/m2/an sa fie inclusi noi consumatori energetici (cum ar fi, de exemplu, sistemele de climatizare folosite in cursul sezonului cald), care sunt de obicei mai greu accesibili unei "case pasive" obisnuite, desi pot fi integrate de asemenea solutii de "racire solara" pe langa conformarea generala a cladirii.

Prepararea apei calde menajere reprezinta cel mai mare consumator de energie intr-o "casa pasiva" (circa 80% din totalul necesarului de caldura). Deoarece aceasta operatie reclama numai asigurarea unor temperaturi medii, poate fi usor indeplinita prin folosirea surselor regenerabile de energie, cum ar fi energia solara. O alta sursa de energie regenerabila luata in considerare este cea a solului, care poate servi si la preincalzirea aerului proaspat ce este introdus in locuinta.

Tendinte actualeIn acest moment efortul principal in ceea ce priveste implementarea surselor regenerabile

de energie se concentreaza asupra imbunatatirii tehnologiilor, pentru coborarea costurilor acestora. Se doreste in special cresterea performantelor echipamentelor si reducerea energiei consumate in functionare, dar si alegerea judicioasa a proceselor, in functie de conditiile geografice si obiceiurile viitorilor utilizatori.

Pagina 7 din 8

Eficienta energetica a cladirilor Stanciu Eduard Liviu

BIBLIOGRAFIE :

1. http://variaenergia.3x.ro/index2-casa-pasiva.htm 2. http://www.certificatenergeticaudit.ro/certificatul-energetic-al-cladirilor 3. http://www.iuses.eu/materiali/ro/MANUAL_PENTRU_ELEVI/

Eficienta_energetica_in_cladiri.pdf4. http://www.undp.ro/libraries/projects/

5_AAEC_Solutii_pentru_Eficienta_Energetica.pdf5. http://www.rockwool.ro/beneficii/eficienta+energetica/

eficienta+energetica+a+cladirilor/utilizare+mai+eficienta+a+energiei+la+cladirile+existente

Pagina 8 din 8