Indrumar_de_eficienta_energetica_pentru (1).docx

INDRUMAR de EFICIENTA ENERGETICA pentru CLADIRI - I

CUM FUNCŢIONEAZĂ O CLĂDIRE 1.1 NOŢIUNI INTRODUCTIVE Noul concept al dezvoltării durabile determină o abordare diferită de cea clasică, cu care suntem obişnuiţi, atunci când este vorba de o clădire. În prezent, clădirea este considerată ca un organism într-o evoluţie continuă, care în timp trebuie tratat, reabilitat şi modernizat pentru a corespunde exigenţelor stabilite de utilizator într-o anumită etapă. De mare actualitate sunt analizele şi intervenţiile legate de economia de energie în condiţiile asigurării unor condiţii de confort corespunzătoare. Acest aspect a fost denumit eficientizarea energetică a clădirii. În paralel cu reducerea necesarului de energie, se realizează două obiective importante ale dezvoltării durabile, şi anume, economia de resurse primare şi reducerea emisiilor poluante în mediul înconjurător. Sporirea eficienţei energetice se poate realiza pe mai multe căi, de la educarea utilizatorilor clădirii în spiritul economiei de energie, la intervenţii ce sunt la îndemâna multora şi până la efectuarea unei expertize şi a unui audit energetic în urma cărora experţii recomandă o serie de soluţii tehnice de modernizare. Aceste soluţii depind de

tipul, vechimea şi destinaţia clădirilor şi se constituie în ceea ce se numeşte reabilitarea sau modernizarea clădirii. Reabilitarea/modernizarea termică a unei clădiri reprezintă îmbunătăţirea ei în scopul menţinerii căldurii la interior. Aceasta presupune adăugarea de izolaţie termică, etanşarea, îmbunătăţirea sau chiar înlocuirea ferestrelor şi a uşilor, precum şi îmbunătăţirea echipamentelor şi instalaţiilor cu care este dotată clădirea. Reabilitarea termică înseamnă şi implementarea de măsuri de eficienţă energetică în toate activităţile de renovare şi reparaţii ale clădirii. Eficientizarea energetică a clădirilor reprezintă o prioritate de prim rang, având în vedere slaba calitatea a majorităţii construcţiilor existente, fie vechi, fie ieftine. Pe de altă parte, costurile legate de reabilitarea termică a unei clădiri sunt mai mici decât costurile legate de instalarea unei capacităţi suplimentare de energie termică pentru încălzire. În România, consumurile energetice pentru sectorul populaţiei sunt la nivelul a 40% din consumul total de energie al ţării, iar ponderea aceasta s-a constatat mai mult sau mai puţin peste tot în lume. Clădirile civile, în care utilizatorul principal este omul, pot fi împărţite în două mari categorii: clădiri de locuit, cămine, hoteluri individuale – case unifamiliale, cuplate, înşiruite – clădiri cu mai multe apartamente, multietajate de tip bloc cu apartamente clădiri publice sau terţiare (clădiri cu altă destinaţie decât locuinţe) spitale, creşe, policlinici clădiri pentru învăţământ (creşe, grădiniţe, şcoli, licee, universităţi) şi sport clădiri social-culturale (teatre, cinematografe, muzee) instituţii publice (magazine, spaţii comerciale, sedii de firme, birouri, bănci) şi alte clădiri industriale;

Clădirile cu altă destinaţie decât cea de locuire se împart după modul de ocupare în clădiri cu ocupare continuă şi cu ocupare discontinuă, iar după clasa de inerţie termică în clădiri de clasă de inerţie mare, medie sau mică. Funcţiunea clădirilor civile este aceea de a crea în interior un climat confortabil, indiferent de sezon. În acest sens, elementele de construcţie care alcătuiesc anvelopa unei astfel de clădiri trebuie astfel concepute încât să asigure în interiorul încăperilor condiţii corespunzătoare de confort higrotermic, acustic, vizual-luminos, olfactivrespirator. Noţiunea de confort trebuie să sugereze crearea unui mediu corespunzător desfăşurării vieţii normale. Confortul higrotermic se traduce în nivele de temperatură şi umiditate uşor de suportat. El se realizează cu consum de energie, fie pentru încălzirea spaţiului utilizat (iarna), fie pentru răcirea lui (vara). Din acest motiv, confortul higrotermic reprezintă componenta de confort direct legată de noţiunea de eficienţă energetică a clădirii în sensul că se urmăreşte atingerea lui cu consumuri energetice minime. Starea de confort termic dintr-o încăpere se realizează în condiţiile în care cel puţin 90% din utilizatori nu pot indica dacă ar prefera o ambianţă mai caldă sau mai rece. Identificarea exigenţelor de performanţă asociate realizării cerinţelor de confort termic ale utilizatorilor se face analizând atât aspectul obiectiv legat de necesitatea menţinerii temperaturii interne a corpului omenesc în jurul valorii de 37oC, cât şi aspectul subiectiv care se referă la metabolismul, sistemul termoregulator şi sensibilităţile proprii fiecărui organism. De la orice produs de tip “clădire” ceea ce se aşteaptă în final este un răspuns corespunzător la toate cerinţele/exigenţele utilizatorilor formulate de cei implicaţi în utilizarea ei. Formularea cerinţelor utilizatorilor nu se poate face decât în termeni calitativi cu referire la clădire în

ansamblul ei. În acest sens, se prezintă un mic dicţionar de termeni consacraţi: exigenţa utilizatorului = Enunţarea unei necesităţi faţă de clădirea (construcţia) ce trebuie utilizată. cerinţa de calitate = Exprimarea calitativă a caracteristicilor clădirii (în ansamblu, sau a părţilor componente) pe care aceasta trebuie să le îndeplinească pentru a satisface exigenţele utilizatorilor, ţinând seama de diverşii agenţi care acţionează asupra clădirii. condiţie tehnică = Exprimarea şi detalierea în termeni tehnici de performanţă a cerinţei de calitate. criteriu de performanţă = Caracteristică ce trebuie luată în considerare la detalierea şi cuantificarea condiţiilor tehnice în cantităţi denumite “niveluri de performanţă” nivel de performanţă = valoare impusă pentru un anumit criteriu de performanţă în funcţie de condiţiile tehnice, influenţa agenţilor care acţionează asupra construcţiilor. performanţă = comportarea unui produs în raport cu utilizarea sa; Prin produs se poate întelege clădirea în ansamblu sau orice parte a acesteia. construcţie = lucrare legată de teren, executată cu diverse materiale, pe bază unui proiect, având destinaţie precizată (construcţii civile, industriale, inginereşti) clădire = construcţtie având ca scop realizarea unor spaţii închise ce adăpostesc activităţi umane şi/sau procese tehnologice element component = produs realizat ca unitate distinctă, destinat a fi încorporat în clădire pentru a îndeplini una sau mai multe funcţiuni specifice. subsistem al clădirii = grupare de elemente componente care îndeplinesc împreună una sau mai multe funcţii necesare satisfacerii exigenţelor utilizatorului. ansamblu = reunirea mai multor elemente componente care asigură realizarea unei funcţiuni.

Cerinţe de calitate ale unei clădiri sunt, în esenţă, următoarele: A. Rezistenţă şi stabilitate B. Siguranţă în exploatare C. Siguranţă la foc D. Igiena, sănătatea oamenilor, refacerea şi protecţia mediului E. Izolaţie termică, hidrofugă şi economia de energie F. protecţia împotriva zgomotului Nivelul protecţiei termice al clădirilor care alcătuiesc fondul existent de clădiri, corespunde, independent de sistemul structural utilizat, specificaţiilor şi exigenţelor impuse de standardele privind calculul higro- şi termo-tehnic. Deci, corespunzător fiecărei generaţii de astfel de standarde, precum şi nivelului tehnologic specific respectivei perioade, există grupe de clădiri având acelaşi nivel de protecţie termică, indiferent de materialele utilizate pentru alcătuirea anvelopei clădirilor. Nivelul protecţiei termice a clădirilor a progresat pe măsură ce au evoluat prescripţiile tehnice specifice. Nivelul de termoizolare asigurat pe baza metodologiei standard este reflectat în valorile rezistenţelor termice specifice ale elementelor de construcţie (pereţi exteriori, terase, planşee peste subsol), în câmp curent, medii ponderate sau corectate cu influenţa punţilor termice. Principalele sisteme constructive practicate pentru clădirile existente au fost următoarele: Clădiri integral prefabricate, cu regim de înălţime preponderent de 5 niveluri, dar şi 9 niveluri, construite între anii 1960-1990 într-un volum de 1,2 milioane apartamente (cca 37% din total). Clădiri cu structura mixtă, cu cadre şi pereţi structurali din beton armat, având pereţii exteriori din zidărie de BCA sau cu panouri prefabricate de faţadă, cu regim de înălţime de 5 şi 9 niveluri.

Clădiri cu pereţi din beton armat, realizaţi cu utilizarea cofrajelor glisante şi cu structura de rezistenţă din cadre de beton armat monolit având magazine la parter - într-un număr relativ mic. Clădiri cu structura din zidărie de cărămidă, cu regim de înălţime de 2...4 niveluri. Clădiri cu pere ţi din lemn, paiantă sau chirpici. Majoritatea clădirilor a avut regim de înălţime de 5 niveluri, iar un procent de 15-25 % de 9 niveluri, numărul apartamentelor din clădiri cu regim de înălţime de 2 şi 4 niveluri fiind relativ redus. O casă bine izolată este confortabilă, silenţioasă şi acumulează mai puţin praf şi polen la interior. Orice activitate de îmbunătăţire menţine clădirea într-o formă mai bună, prelungindu-i durata de viaţă şi mărindu-i valoarea. Investiţiile contribuie la scară mai mare şi la economisirea resurselor primare de energie, precum şi la diminuarea poluării mediului prin emisiile de gaze inerente procesului de producere a energiei. Înţelegerea modului în care funcţionează o clădire, atât din punctul de vedere al construcţiei cât şi din punctul de vedere al echipamentelor şi instalaţiilor care o deservesc, este esenţială pentru identificarea strategiilor ce trebuiesc adoptate pentru reabilitarea sa energetică. Scopul acestui capitol este acela de a prezenta sumar modul în care o clădire funcţionează ca un sistem, cu multiple fluxuri şi componenete interconectate. Fiecare parte a clădirii este legată de toate celelalte părţi, iar orice schimbare produsă într-un loc are efecte în alt loc. În orice intervenţie de reabilitare, forţele care se manifestă într-o clădire trebuiesc menţinute în echilibru: sarcina structurală, efectele vântului şi vremii, fluxurile de umiditate, căldură şi aer. De exemplu, adăugarea de izolaţie termică sau bariere de vapori şi aer afectează condiţiile de umiditate, ventilare şi aerul necesar arderii în instalaţiile de încălzire.

Strategiile de reabilitare energetică a unei clădiri trebuie să ţină seama de asigurarea la interior a condiţiilor de confort, sănătate şi siguranţă pentru toţi utilizatorii clădirii. Caracteristicile materialelor de construcţie şi reabilitare, procedurile de instalatare şi tehnicile de construcţie sunt în mod normal specificate în coduri şi standarde, cu accent pe problemele de sănătate şi siguranţă, precum ventilaţia şi protecţia împotriva incendiilor. Din acest motiv, dacă măsurile de reabilitare nu pot fi implementate de către chiar utilizatorii sau proprietarii clădirii, este recomandat să se apeleze la specialişti. În continuare se prezintă câteva aspecte legate de modul în care funcţionează o clădire, atât prin construcţia propriuzisă, cât şi prin echipamentele şi instalaţiile din dotare, cu accent pe schimburile energetice şi pe posibilităţile de economisire a energiei consumate. 1.2 ANVELOPA CLĂDIRII Clădirea reprezintă un ansamblu de camere, spaţii de circulaţie şi alte spaţii comune, delimitat de o serie de suprafeţe care alcătuiesc anvelopa clădirii şi prin care au loc pierderile de căldură. Anvelopa unei clădirii este alcătuită din totalitatea suprafeţelor elementelor de construcţie perimetrale, care delimiteză volumul interior (încălzit sau răcit), de mediul exterior sau de spaţiile necondiţionate din exteriorul clădirii. Anvelopa clădirii separă volumul interior al clădirii de : - aerul exterior; - sol (la plăci în contact direct cu solul, amplasate fie peste cota terenului sistematizat, fie sub această cotă, precum şi la pereţii în contact cu solul); - încăperi anexă ale clădirii propriu-zise, neîncălzite sau mult mai puţin încălzite, separate de volumul clădirii prin pereţi sau/şi planşee, termoizolate în mod corespunzător (exemplu: garaje, magazii, subsoluri

-

tehnice sau cu boxe, pivniţe, poduri, camere de pubele, verande, balcoane şi logii închise cu tâmplărie exterioară, ş.a.); spaţii care fac parte din volumul constructiv al clădirii, dar care au alte funcţiuni sau destinaţii (exemplu: spaţii comerciale la parterul clădirilor de locuit, birouri, ş.a.); alte clădiri, având pereţii adiacenţi separaţi de clădirea considerată, prin rosturi.

Anvelopa reprezintă învelişul care protejează interiorul casei împotriva vântului, ploii şi ninsorii; în plus, ea conferă suportul structural pentru pereţi şi acoperiş, protejează structura împotriva deteriorării, permite utilizarea luminii naturale, precum şi accesul în şi înafara clădirii. O abordare globală a anvelopei reprezintă cheia unei izolări termice peformante. Pentru o izolare eficientă a anvelopei, trebuie luate în consideraţie toate componentele sale. În practică, însă, nu este atât de simplu, având în vedere că aceste componente trebuie să satisfacă exigenţe diverse şi variate (transparenţă, mobilitate, caracteristici mecanice). O izolare echilibrată a tuturor componentelor este de multe ori însă imposibilă. În cele din urmă, rolul anvelopei este acela de a separa mediul controlat, confortabil de la interior de vremea de afară. Menţinerea condiţiilor dorite la interior se realizează prin controlul fluxurilor de căldură, aer şi umiditate între interiorul şi exteriorul clădirii. Prezenţa acestor fluxuri este ilustrată în Figura 1.1, unde se deosebesc fluxurile de căldură, Qc , de fluxurile de aer şi umiditate realizate prin ventilaţie, Qv .

Fig. 1.1 Fluxuri de căldură, aer şi umiditate prin anvelopa unei clădiri

1.2.1 Anvelopa şi fluxul de căldură O condiţie importantă pentru realizarea confortului interior o reprezintă dotarea clădirii cu un sistem de încălzire care să furnizeze căldură pe perioada sezonului rece. Căldura furnizată trebuie să fie menţinută la interiorul clădirii, astfel încât consumul de energie al sistemului de încălzire să fie minim necesar. Dar caracteristica transferului de energie termică (sau căldurii, numită popular „transfer de căldură”) este aceea că el este generat de orice diferenţă de temperatură şi poate avea loc în orice direcţie. Multă lume crede poate că, datorită aerului cald care se ridică, cea mai mare parte a căldurii se pierde prin acoperiş. Aceasta nu este neapărat adevărat. Căldura „curge” de la orice suprafaţă mai rece spre una mai caldă, fie în sus, fie în jos, fie pe laterală. O cameră încălzită

plasată peste un garaj neâncălzit va pierde căldură prin podea. În mod similar, pierderile de căldură pot apare prin pereţi – în subsol sau deasupra solului. Este rolul anvelopei clădirii de a controla fluxul de căldură între mediul său interior şi cel exterior. Mecanismele (sau modurile) de transfer al căldurii sunt conducţia termică, convecţia termică şi radiaţia termică. Fluxul de căldură prin anvelopă se poate realiza prin unul, două sau toate cele trei moduri. Conducţia termică apare într-un mediu staţionar (fie el solid, lichid sau gazos) prin transferul de energie microscopică de la particulele componente (molecule, atomi) cu viteze mari spre cele cu viteze mici, ca urmare a ciocnirilor inerente dintre particule. Ca urmare, conducţia termică se realizează mai bine prin solide şi lichide decît în gaze, unde densitatea de particule este scăzută. Materialele izolatoare termic au adesea o structură poroasă, cu spaţii umplute cu aer, reducând astfel fluxul de căldură prin anvelopă. Proprietatea materialelor de a transfera căldura prin conducţie se numeşte conductivitate termică, iar valorile ei sunt dependente de temperatură. În literatura de specialitate sunt prezentate valori sau expresii de calcul pentru conductivitatea termică a majorităţii materialelor utilizate în inginerie. Convecţia termică apare intre o suprafaţă şi un fluid în mişcare, realizându-se prin acţiunea combinată a conducţiei termice prin fluid şi a mişcării macroscopice de ansamblu a fluidului. Aceasta din urmă este în mare parte responsabilă de transportul de energie microscopică între suprafaţă şi fluid. Într-o încăpere neizolată, de exemplu, aerul „culege” căldura de la peretele cald, apoi circulă, ajungând la peretele rece prin care ea se pierde. O parte a căldurii se transferă şi prin amestecarea aerului cald cu aer rece. Convecţia termică este de două feluri: convecţie forţată, atunci când

mişcarea fluidului este impusă cu mijloace mecanice (cu pompe, ventialatoare etc.) sau naturale îndepărtate (vânturile); şi convecţie naturală, atunci când mişcarea fluidului se naşte natural din diferenţele de densitate generate de diferenţele de temperatură locale (fluidul mai cald urcă, iar cel rece coboară, formându-se aşa numiţii curenţi convectivi). Radiaţia termică reprezintă energia emisă sub forma undelor electromagnetice, ca urmare a modificărilor intervenite în configuraţia eelctronică a corpului emitor. Radiaţia termică se manifestă la orice nivel de temperatură şi, spre deosebire de conducţie şi convecţie, nu necesită un mediu transportor. Sunt situaţii în care radiaţia termică este mică, chiar neglijabilă, în comparaţie cu celelalte moduri de transfer (la diferenţe mici şi medii de temperatură), sau sunt situaţii în care radiaţia termică este dominantă (la diferenţe mari de temperatură, precum radiaţia incidentă de la soare, sau pe timp de noapte spre spaţiul atmosferic îndepărtat). Dacă o persoană stă în faţa unei ferestre reci, ea pierde căldură şi simte frig, chiar dacă temperatura aerului la interior este ridicată. Controlul fluxului de căldură prin anvelopă se realizează prin intermediul unui material izolator termic. Acesta înveleşte anvelopa clădirii pentru a-i reduce pierderile de căldură spre exterior. Aerul în repaus nu este bun conductor termic, astfel că el reprezintă în principiu un izolant relativ bun. Însă, în spaţii mai mari, precum cavităţile din pereţi, căldura se poate pierde totuşi prin convecţie şi radiaţie. Rolul izolaţiei este exact acela de a diviza volumul de aer în compartimente suficient de mici pentru a împiedica formarea curenţilor convectivi, aerul rămânând în repaus. În acelaşi timp, materialul izolator reduce radiaţia de la o suprafaţă la alta a compartimentului cu aer.

Cu ani în urmă, când tipurile de izolaţii erau extrem de limitate, măsura eficienţei stratului izolator era grosimea lui. Azi, izolaţiile se aleg funcţie de rezistenţa lor termică, proprietate definită ca Rt  T / Q K / W  , prin analogie cu rezistenţa electrică a unui conductor Re  V / I V / A . Cu cât rezistenţa termică este mai mare, cu atât fluxul de căldură prin material este mai mic. O izolaţie sau alta poate avea grosimi diferite, dar atâta timp cât rezistenţa lor termică este aceeaşi, ele vor controla în mod egal pierderile de căldură. În ghidurile de profil sunt listate toate materialele de construcţie şi de izolaţie împreună cu rezistenţa lor termică. O izolaţie termică funcţionează bine, dacă este montată corespunzător în pod, subsol şi pe pereţii exteriori. Deşi tehnologia de montaj este relativ complexă şi specifică locului şi nu face obiectul lucrării de faţă, se pot indica următoarele recomandări generale: Izolaţia trebuie să umple spaţiul complet şi uniform. Orice porţiuni goale sau colţuri vor permite apariţia convecţiei termice, capabile să by-paseze complet izolaţia. Punţile termice trebuiesc evitate oriunde este posibil. După cum sugerează şi numele, puntea termică reprezintă o porţiune de anvelopă cu rezistenţa termică conductivă mai mică, permiţând astfel transferul preferenţial al căldurii prin acea porţiune (de exemplu, o grindă în perete). Atunci când izolaţia se aplică peste una din feţele punţii termice, ea acţionează ca o barieră, blocând fluxul de căldură. Izolaţia trebuie să aibe grosimea permisă de mărimea spaţiului şi, atunci când este formată din material moale şi poros, ea trebuie să aibe densitatea corespunzătoare pentru a forma rezistenţa termică necesară. Mărimea izolaţiei termice se alege funcţie de mai mulţi factori:

Normativele în domeniul reabilitării termice a clădirilor pot cuprinde specificaţii asupra grosimii izolaţiei care trebuie adăugate. Starea şi grosimea izolaţiei existente impun grosimea şi felul izolaţiei care trebuie adăugate. Modul în care este construită casa determină câtă izolaţie poate fi practic adăugată. Derularea altor lucrări de reabilitare poate permite reizolarea casei la un nivel superior. 1.2.2 Anvelopa şi fluxul de aer Printre alte probleme, menţionate mai jos, schimbul de aer prin anvelopă poate reprezenta o sursă importantă de pierdere termică. Deoarece aerul cald poate conţine cantităţi mari de vapori de apă, fluxul de aer este de asemenea principalul mijloc prin care umiditatea străbate anvelopa. În condiţii de iarnă, aerul este forţat să treacă prin anvelopa clădirii. Aerul care iese transportă căldură şi umiditate, iar aerul care intră este uscat şi creează curenţi neconfortabili. Pentru ca aerul să traverseze anvelopa clădirii, trebuie să existe un spaţiu gol (o gaură – uşă, fereastră deschise – un orificiu, o fantă) şi o diferenţă de presiune între interiorul şi exteriorul anvelopei. Diferenţa de presiune poate fi cauzată de orice combinaţie între: vânt, diferenţă de temperatură care conduce la fenomenul de stratificare termică pe verticală, cunocut ca efect de coş, echipamente dotate cu arzătoare sau ventilatoare de aerisire. Efectul de vânt apare atunci când vântul suflă spre clădire, iar în punctul de impact cu peretele energia cinetică se transformă în energie potenţială de presiune (se aplică aici bine-cunoscuta lege a lui Bernoulli). În modul acesta, presiunea aerului creşte pe partea dinspre

care suflă vântul, iar aerul este forţat să pătrundă în clădire. Pe de altă parte, presiunea aerului pe faţa opusă a clădirii scade datorită antrenării de către vânt a aerului lateral clădirii, iar aerul din clădire este forţat să iasă afară. Efectul de stratificare apare în casele încălzite, unde aerul cald, de densitate mai mică, urcă şi se destinde, creînd la partea de sus a clădirii o presiune mai mare. Aerul scapă afară prin fisurile din plafon şi prin crăpăturile din jurul ferestrelor de la etajele superioare. O dată cu ridicarea aerului cald, în partea de jos a clădirii se creează o uşoară depresiune care forţează aerul exterior să pătrundă la interior prin orice neetanşeitate sau deschidere din anvelopă. Efectul de ardere şi ventilare se datorează echipamentelor şi instalaţiilor cu procese de ardere a unui combustibil, fie el lemn, petrol sau gaz natural. Procesul de ardere necesită mai mult aer care să permită oxidarea elementelor chimice combustibile, fapt pentru care se prevăd modalităţi de asigurare a acestui aer în exces (de exemplu, ventilatoare sau coşuri cu tiraj corespunzător). Sobele deschise sau şemineele trebuie să evacueze gazele de ardere, nocive pentru sănătate, iar odată cu ele se evacuează şi mult aer. Aerul acesta trebuie înlocuit pentru menţinerea presiunii din interior, aşa că, prin anvelopă, pătrunde aer proaspăt din exterior. Din acest motiv, încăperile dotate cu sobe sau şeminee au curenţi de aer mai intenşi decât celelalte. La fluxul de aer prin anvelopa clădirii pot contribui şi ventilatoare mici de bucătărie sau baie, ventilatoare mai mari din sistemul central de aerisire, grătare amplasate pe sobe, uscătoare de rufe sau alte ventilatoare de aerisire existente în clădire.

Fig. 1.2 Fluxul de aer prin anvelopă

Controlul fluxului de aer între interior şi exterior asigură multe avantaje, precum: Economie de bani şi energie Clădire mai confortabilă fără zone reci şi curenţi de aer. Protecţia materialelor clădirii împotriva stricăciunilor cauzate de umiditate Un spor de confort, sănătate şi preotecţie, se elimină aerul uzat şi îmbâcsit şi se asigură aerul în exces necesar pentru realizarea în siguranţă a proceselor de ardere. O clădire mai curată şi mai calmă. Controlul fluxului de aer implică trei activităţi simple, care trebuie realizate deodată: Prevenirea scurgerilor necontrolabile de aer prin anvelopă, Asigurarea aerului proaspăt şi evacuarea aerului uzat, Asigurarea tirajului şi aerului de ardere necesar arzătoarelor din dotarea casei (şeminee, aragaz, cazan de apă caldă). Pentru a fi eficientă, izolaţia termică trebuie să includă spaţii mici de aer nemişcat. De aceea, ea trebuie protejată

împotriva vântului ce suflă dinspre exterior, dar şi împotriva scăpărilor de aer dinspre interior. Bariera de vânt este amplasată pe partea din exterior a anvelopei pentru a proteja izolaţia de aerul atmosferic în mişcare. Uneori, anvelopa este îmbrăcată în plăci de carton tratat sau alefină care, pe lângă rolul de material de construcţie, acţionează şi ca bariere de vânt. Bariera de aer blochează aerul din interior şi-l împiedică să iasă în exterior. Prin aceasta, bariera de aer îndeplineşte două funcţii importante: reduce pierderile de căldură prin împiedicarea circulaţiei de aer prin anvelopă (aerul cald care iese este înlocuit de aer rece din exterior); protejează izolaţia şi structura de rezistenţă împotriva stricăciunilor cauzate de umezeală atunci când vaporii de apă condensează în ansamblul anvelopei. Bariera de aer poate fi instalată oriunde în anvelopă; ea poate fi chiar combinată cu bariera de vânt, amplasată deci la exteriorul anvelopei. De obicei, însă bariera de aer este instalată pe partea din interior a anvelopei, acolo unde poate fi menţinută caldă. Astfel, materialul din care este confecţionată bariera poate fi ferit de temperaturile extreme din timpul iernii sau verii, ceea ce îi sporeşte durabilitatea. Pe de altă parte, este împiedicată circulaţia aerului prin perete, iar pierderile de căldură prin convecţie sunt reduse semnificativ. În varianta de amplasare la interior, bariera de aer poate fi combinată cu bariera de vapori. Pentru a fi eficientă, bariera de aer trebuie să fie: rezistentă la mişcarea aerului, suficient de rigidă şi rezistentă pentru diferenţele de presiune, continuă, prin etanşarea tuturor îmbinărilor, muchiilor, golurilor sau fisurilor. Datorită numeroaselor componente care alcătuiesc anvelopa unei clădiri (precum: pereţi, fundaţii, uşi, ferestre, acoperiş), este imposibil ca bariera de aer să fie alcătuită

dintr-un singur material care să învelească complet clădirea. De fapt, bariera de aer reprezintă un sistem alcătuit din multe componente care sunt legate unele de altele. Mai jos, sunt descrise câteva componente tipice pentru bariera de aer: Foi de polietilenă sau tencuială – pentru suprafaţele mari (pereţi, plafoane) Ferestre, uşi, trape, aerisiri cu clapă – incluse în construcţie din alte considerente specifice, Praguri, profiluri metalice de rame la ferestre – în fapt, elemente de construcţie, Călăfătuială (etanşare cu ipsos), garnituri de tot felul, benzi adezive – etanşează îmbinările componentelor pentru a asigura continuitatea barierei de aer. În cazul în care anvelopa este suficient de etanşă, rezultatul unei renovări majore sau caracteristica unei construcţii noi de calitate, controlul fluxului de aer trebuie în mod obligatoriu completat cu sisteme de aerisire şi ventilare. A nu se uita că o clădire complet etanşă este nesănătoasă, periculoasă chiar. Ventilarea controlată. Clădirile mai vechi sunt ventilate prin scurgerile necontrolate de aer ce au loc la deschiderea ferestrelor şi uşilor, ceea ce nu este întotdeauna confortabil şi eficient. Pe vreme rece şi vântoasă, poate intra prea mult aer din exterior, cauzând curenţi neplăcuţi şi scăderea temperaturii interioare (sau creşterea costurilor cu căldura suplimentară necesară). Pe de altă parte, toamna sau primăvara, nu se asigură uneori suficient aer proapăt. În cazul în care bariera de aer există şi este continuă, schimbul necesar de aer se poate realiza pe toată durata anului printr-un sistem controlat de ventilare. Un sistem de ventilare controlată are, în esenţă, patru componente: un mijloc de evacuare a aerului uzat şi a vaporilor de apă în exces,

un mijloc de asigurare a aerului proaspăt un mod de distribuire a aerului proaspăt în întreaga clădire, elemente de control pentru sistemul de ventilare. Multe dintre clădiri au deja componente ale sistemului de ventilare, punându-se doar problema completării lui cu elementele lipsă. Astfel, evacuarea aerului uzat poate fi asigurată prin ventilatoare mici amplasate în bucătării şi băi, acolo unde umiditatea este mare. Uscătoarele de rufe au de cele mai multe ori conducte de evacuare conectate la exterior. Asigurarea aerului proaspăt poate fi realizată în clădirile dotate cu sisteme de încălzire prevăzute cu circulaţie forţată de aer prin instalarea unei tubulaturi conectate la exterior şi acţionarea la turaţie redusă a ventilatorului sistemului de încălzire chiar şi în absenţa încălzirii. În cazul în care clădirile au radiatoare individuale în încăperi, se poate instala un sistem central de alimentare cu aer, cu tuburi către fiecare cameră şi un ventilator care să asigure circulaţia aerului. Acest sistem se potriveşte cel mai bine caselor mici sau cabanelor. În sezonul rece, însă, aerul rece din exterior trebuie preâncălzit sau temperat prin amestecarea cu aer cald de la interior. Elementele de control sunt de obicei montate pe partea de evacuare a sistemului; partea de alimentare răspunde pasiv prin simpla înlocuire a cantităţii de aer evacuat. Una dintre metodele de control utilizează umiditatea ca indicator al cantităţii de aer necesar a fi evacuate. În mod uzual, se realizează o setare automatizată a ventilatorului de evacuare, cu posibilitatea de intervenţie manuală pentru cazuri deosebite precum gătit, duşuri sau prezenţa mai multor persoane. În cazul clădirilor noi, foarte etanşe, se recomandă o capacitate de ventilare de ½ schimburi de aer pe oră. Aceasta înseamnă că, numai prin ventilare mecanică, jumătate din volumul de aer al clădirii este înlocuit cu aer exterior în decurs de o oră. Volumul de aer schimbat este însă şi mai mare, având în vedere ca scurgerile necotrolate

se aer prin anvelopă nu pot fi eliminate practic complet. În cazul clădirilor mai vechi, scurgerile necontrolate de aer rămân semnificative chiar şi după execuţia unor lucrări majore de renovare şi reabilitare. Ca urmare, capacitatea de ventilare controlată necesară este ceva mai mică. Un indiciu clar de apreciere a necesarului de ventilare suplimentară îl constituie nivelul de umiditate şi apariţia condensului. În general, dacă pe ferestrele cu geam dublu apare condens doar în cazul cîtorva zile foarte reci, atunci se poate aprecia că nivelul de ventilare al clădirii este satisfăcător. O ventilare mai intensă poate fi necesară chiar dacă umiditatea nu este foarte ridicată, dar există alte surse de poluare precum fumatul sau alte îndeletniciri (lucru la traforaj, maşină casnică de ţesut, etc.) Permeabilitatea (sau etanşarea) clădirii la aer se poate măsura cu ajutorul unor teste speciale, precum cele cu gaz trasor sau uşă suflantă (vezi §5.4). Asigurarea aerului de ardere. O instalaţie de ardere cuprinde un dispozitiv ce arde combustibil. Exemple de instalaţii de ardere sunt: cuptoare, şeminee, sobe cu gaz, sobe cu lemne, boilerele cu gaz pentru apă caldă, uscătoare cu gaz, toate sunt instalaţii cu ardere ce pot intra în dotarea unei clădiri. Aceste instalaţii necesită aer* pentru oxidarea elementelor chimice combustibile (C, H2, S) şi pentru alimentarea tirajului la coşul care evacuează gazele rezultate din ardere (CO2, CO, H2O, SO2, O2,exces , N2 ). Clădirile mai vechi, neprevăzute cu o barieră de aer etanşă, asigură în mod obişnuit suficient aer prin fisurile şi orificiile existente în anvelopă. La clădirile mai etanşe sau acolo unde există mai multe instalaţii ce necesită aer (ventilatoare, sisteme de evacuare, şeminee), este posibil ca circulaţia aerului dinspre exterior să fie insuficientă, sau chiar inversată. Acest din urmă caz pune probleme serioase de sănătate şi siguranţă, deoarece inversarea tirajului la coş aerul atmosferic este format din aer uscat (21%O 2, 79%N2) şi umiditate (cca. 10 g apă la 1 kg de aer uscat) *

înseamnă evacuarea gazelor de ardere nocive la interiorul clădirii. Ca urmare, un bun control al fluxului de aer trebuie să asigure cu precădere condiţii optime de funcţionare pentru toate instalaţiile cu dispozitive de ardere. 1.2.3 Anvelopa şi fluxul de umiditate Umiditatea cauzează fărâmiţarea betonului, putrezirea lemnului, cojirea vopselii, poate strica tencuiala şi distruge covoarele. Sub toate formele sale, umiditatea reprezintă o cauză majoră de distrugere a componentelor unei clădiri. Umiditatea poate apare sub formă de solid, lichid sau vapori. Sursa de umiditate poate fi exterioară, sub formă de apă în sol, gheaţă, zăpadă, ploaie, ceaţă şi scurgeri pe suprafeţe; sau poate fi interioară, sub formă de vapori produşi de către ocupanţii clădirii (prin respiraţie) şi activităţile lor (spălat, curăţenie, gătit), sau prin utilizarea de sisteme umidificatoare. Sub diversele ei forme, umiditatea străbate anvelopa clădirii în mai multe moduri: Apa se scurge de pe acoperiş sau pe geamul ferestrelor sub acţiunea gravitaţiei. Capilaritatea permite circulaţia apei în toate direcţiile, creând un efect de sugativă; acţiunea capilarităţii depinde de prezenţa unor spaţii foarte înguste, întâlnite la înfăşurările suprapuse sau la materialele poroase (precum betonul şi solul). Vaporii de apă pot străbate materialele şi prin difuzie. Aceasta este generată de prezenţa unei diferenţe în presiunea vaporilor de apă şi de rezistenţa materialului traversat la această diferenţă. Circulaţia aerului prin anvelopă realizează o circulaţie simultană de umiditate. Aerul conţine întotdeauna o anumită cantitate de vapori de apă, cu atât mai mare cu cât temperatura aerului este mai mare.

Prin comparaţie, fluxul de aer printr-o mică crăpătură în anvelopă transportă de circa o sută de ori mai multă umiditate decât difuzia prin materialele anvelopei clădirii. Vaporii de apă devin o problemă atunci când condensează şi devin apă lichidă, adică condens. Acesta se întâmplă la umiditatea relativă de 100%, când aerul nu mai poate îngloba vapori de apă. Un exemplu tipic îl reprezintă condensul format pe ferestre. Când aerul interior vine în contact cu geamul rece, temperatura lui scade şi odată cu ea şi capacitatea aerului de a îngloba umiditate; ca urmare, o parte din vaporii de apă din aer se depun pe geam şi condensează. Dacă geamul este sub zero grade, umiditatea depusă se transformă în gheaţă. O fereastră cu un singur geam este mai rece decât una cu două geamuri, astfel încât condensul se poate forma chiar în condiţii de umiditate interioară redusă. Condensul apare mai ales în încăperile mai umede din clădire, precum bucătăriile şi băile. condens la suprafaţa interioară

condens în construcţie va apare condens datorită p presiunea de saturaţie, f (t) presiunea reală, f (masa de vapori de apă) Fig. 1.3 Apariţia condensului în peretele anvelopei

Pentru ca clădirile să fie durabile şi confortabile, controlul fluxului de umiditate prin anvelopă este foarte important. Elementele de construcţie precum scurgerile, acoperişul, şi hidro-izolaţia din subsol protejează clădirea împotriva apei lichide. Controlul fluxului de vapori de apă protejează structura clădirii şi asigură nivelul confortabil de umiditate la interior. Controlul umidităţii se realizează pe trei căi, numite şi strategii: Tehnici de construcţie care menţin umiditatea departe de structura clădirii; Micşorarea producţiei de umiditate; Evacuarea la exterior a umidităţii în exces. Chiar şi casele în aparenţă uscate, fără scurgeri prin acoperiş sau infiltraţii în subsol, pot avea probleme cu umiditatea. Aceasta pentru că sursele de umiditate nu sunt întotdeauna evidente: Ocupanţii şi activităţile lor, Ploaia bătută de vânt pe pereţi, Subsolurile umede, Umiditatea depozitată în materialele şi finisajele clădirii. O familie de patru persoane poate produce circa 63 litri de apă pe săptămână prin activităţile casnice curente. Atunci când hidro-izolaţia din subsol nu există sau este deteriorată, apa din sol se infiltrează prin fundaţie prin efectul de capilaritate şi se evaporă pe suprafaţa pereţilor şi a podelei. Şi nu în cele din urmă, în perioada sezonului umed, ploios, materialele şi finisajele clădirii absorb umiditate, pe care o eliberează apoi în perioada sezonului rece. Umezeala produsă prin activităţi casnice curente [ litri/săpt.] Activităţi pentru o familie de patru persoane:

Gătit (3 mese zilnic)

6,3

Spălatul vaselor (de 3 ori zilnic)

3,2

Îmbăiat

2,4

Spălatul rufelor

1,8

Uscatul rufelor la interior

10,0

Spălatul unei podele de 30.5m2

1,3

Respiraţie normală şi evaporare la nivelul pielii de la ocupanţi

38,0

Total

63,0

În ciuda umidităţii produse, majoritatea caselor vechi au iarna aerul atât de „uscat”, încât au nevoie de sisteme de umidificare a aerului. Aerul rece nu poate îngloba o cantitate prea mare de vapori de apă. În casele cu multe scurgeri necontrolabile de aer, aerul rece şi uscat din exterior pătrunde la interior, forţând aerul cald şi umed din interior să iasă afară prin partea superioară a clădirii. Aerul cald trece rapid prin anvelopa neizolată, fără a se răci suficient pentru a cauza condensarea vaporilor de apă conţinuţi. Dacă se adaugă izolaţie termică la interior, partea exterioară a peretelui devine mult mai rece; în lipsa unei protecţii suplimentare împotriva condensării, aceasta se poate produce chiar în structura anvelopei. Fenomenul apare deoarece aerul umed şi cald se răceşte în straturile mai reci ale structurii, eliberând umiditate sub formă de lichid; dacă este foarte frig, apa poate chiar îngheţa. Se pot manifesta atunci efectele negative sub forma deteriorării izolaţiilor, putrezirii lemnului, cojirii vopselelor, fărâmiţării materialelor, apariţiei mucegaiului şi altele. O umiditate relativă de peste 20% previne senzaţia de uscăciune din gât şi conferă aerului ambiant calitatea de

confortabil. În plus, aerul umed elimină electricitatea statică din clădire, este favorabil plantelor şi ajută la păstrarea mobilei în condiţii mai bune. Pe de altă parte, o umiditate relativă de peste 40% poate cauza gheaţă şi ceaţă pe geamuri, pătarea pereţilor şi plafoanelor, cojirea vopselelor, formarea mucegaiului şi apariţia mirosurilor neplăcute. Când umiditatea relativă depăşeşte 50%, controlul microbilor aerobi devine dificil. Apariţia condensului pe geamuri reprezintă un indicator al unei umidităţii ridicate. Un higrometru sau alt senzor de umiditate poate însă indica cu mai multă exactitate nivelul de umiditate. Pentru a menţine structura clădirii uscată se apelează la următoarele patru tipuri de acţiuni: Protecţia împotriva vremii şi umezelii exterioare presupune învelirea anvelopei într-un material impermeabil (carton asfaltat, tablă de zinc), instalarea de streşini şi alte tehnici de construcţie care să îndepărteze apa sau să reziste apei. Sub niveleul solului (cota „0”), trebuie asigurate scurgeri de mărimi şi pante corespunzătoare, precum şi folii impermeabile care să prevină infiltrarea apei subterane în fundaţie prin efectul de capilaritate. Reducerea umidităţii la surse implică în primul rând o producţie redusă de vapori de apă, iar în al doilea rând, evacuarea aerului umed şi înlocuirea lui cu aer proaspăt uscat. Împiedicarea aerului umed să pătrundă în anvelopă presupune instalarea unei bariere de vapori care să reducă transportul umidităţii prin difuzie şi instalarea unei bariere de aer care să împiedice transportul umidităţii o dată cu fluxul de aer. O barieră de vapori eficientă trebuie să fie: rezistentă la difuzia de vapori durabilă,

instalată pe partea caldă a peretelui nu neapărat continuă. Materialele care pot fi folosite ca bariere de vapori includ polietilena, vopselele pe bază de ulei şi vopselele impermeabile speciale, unele materiale de izolare termică şi placajul. Bariera de vapori poate fi alcătuită din materiale diferite în diferite părţi ale clădirii. Un acelaşi material poate reprezenta în acelaşi timp barieră de aer şi barieră de vapori, cu condiţia să îndeplinească ambele tipuri de proprietăţi şi să fie instalat corespunzător. De exemplu, foliile de polietilenă şi plăcile de ghips cu foiţă metalică pe una din feţe pot combina cele două roluri. Ca regulă generală, bariera de vapori trebuie montată pe partea caldă a izolaţiei. În unele cazuri, însă, se preferă instalarea barierei în interiorul peretelui sau plafonului, dar astfel încât circa 2/3 din grosimea structurii să fie spre partea rece. Poziţionarea barierei de vapori trebuie reglată la clădirile cu umiditate interioară mare sau atunci când clima este extrem de rece. Asigurarea „respiraţiei” anvelopei spre exterior permite clădirii să facă faţă fluctuaţiilor sezoniere în umiditate şi să elimine orice umezeală care pătrunde în anvelopă, fie dinspre exterior, fie dinspre interior. Aceasta se realizează în două moduri. În primul, anvelopa este alcătuită din straturi de materiale diferite, cu cel mai rezistent la apă amplasat pe partea caldă, şi cel mai permeabil amplasat pe partea rece (la exterior). În felul acesta, vapori pătrunşi în structură pot migra numai spre exterior. În cel de-al doilea caz, structura anvelopei are un interspaţiu gol, imediat după stratul exterior de faţadă şi înaintea următorului strat de rezistenţă. Aerul din interspaţiu devine cărăuşul umezelii care pătrunde fie dinspre exterior, fie dinspre interior. Această formulă constructivă nu trebuie

combinată cu instalarea de straturi izolante termic pentru că prezenţa curenţilor convectivi de aer intensifică şi transferul de căldură, negând deci rolul izolaţiei. Exemplele şi explicaţiile de mai sus subliniază necesitatea de a considera clădirea ca un sistem în ansamblu său, mai ales atunci cînd se urmăreşte executarea unor lucrări de renovare şi reabilitare. O atenţie specială trebuie acordată echilibrului dintre fluxul de aer şi cel de umiditate, precum şi efectelor pe care diversele intervenţii făcute le au asupra sistemelor de încălzire şi ventilare. 1.3 INSTALAŢIILE CLĂDIRII Utilizatorii unei clădiri au o serie de cerinţe faţă de clădire, cerinţe care în principal se referă la confort termic, vizual şi acustic, la igienă şi sănătate şi nu în cele din urmă la siguranţă şi adaptabilitate. Instalaţiile clădirii au rolul de a satisface aceste cerinţe, consumând în schimb o formă de energie. Raporul dintre efectul util (sau performanţa) şi energia consumată defineşte eficienţa unei instalaţii. În ziua de azi, instalaţiile moderne obţin performanţe cu folosirea raţională a resurselor şi în special a energiei şi combustibililor. 1.3.1 Instalaţii de încălzire În sezonul rece trebuie asigurate anumite temperaturi interioare în încăperile unei clădiri; în aceste condiţii clădirea are o “piedere de căldură” către exterior. Rolul instalaţiei de încălzire este acela de a furniza clădirii energia termică ce se pierde în exterior, astfel încât să se păstreze în interior temperatura prescrisă. De cele mai multe ori, instalaţia de încălzire asigură şi apa caldă menajeră consumată în clădire. Caracteristicile unei instalaţii de încălzire depind de tipul energiei consumate, tipul şi orarul de ocupare a clădirii, utilizarea

radiaţiei solare, structura, mărimea şi funcţia clădirii, de pierderile estimate de căldură, precum şi de capitalul disponibil. O instalaţie de încălzire “clasică” cu corpuri de încălzire se compune din sursa termică (cazanul de încălzire), reţeaua conductelor de distribuţie şi corpurile de încălzire din încăperi (radiatoare, convectoare, registre etc.). Agentul termic, de regulă apa, se încălzeşte în cazan şi se pompează la consumatori, unde cedează căldura în corpurile de încălzire; apa, astfel răcită se întoarce la cazan, se reîncălzeşte şi circuitul se reia. Temperatura apei se alege în funcţie de destinaţia spaţiului încălzit şi de sistemul de încălzire folosit. De regulă se foloseşte apa caldă cu temperatura maximă de 95oC, în condiţii nominale de temperatură exterioară. Trebuie avut în vedere că reducerea valorii limită a temperaturii agentului termic conduce la reducerea pierderilor de căldură din reţeaua de conducte şi la îmbunătăţirea confortului, dar şi la creşterea costului instalaţiei (sunt necesare suprafeţe de schimb de căldură mari). În funcţie de destinaţia construcţiei, pentru anumite condiţii specifice se pot folosi şi alte sisteme şi soluţii de încălzire, precum: încălzirea cu aer cald (când se prevede şi ventilarea spaţiilor); încălzirea cu arderea unui combustibil direct în aparatul de încălzire (radianţi cu gaze, generatoare de aer cald etc.); încălzirea electrică; încălzirea solară (ca sursă alternativă, într-o clădire având o arhitectură specifică). Tipurile de cazane, cu arderea unui combustibil sau electrice pot fi: cu condensaţie (realizează condensarea vaporilor de apă din gazele de ardere), conducând astfel la performanţe superioare prin eliberarea căldurii latente de vaporizare

fără condensaţie. Sistemele de încălzire pot fi: Locale (sobe) Centrale (centrale de apartament) La distanţă (termoficare) Conceperea şi realizarea instalaţiilor de încălzire se face în conformitate cu prevederile Normativului I 13-02 “Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor de încălzire centrală”. Consumul de energie termică pentru încălzire, cu referire la energia primară la nivelul sursei termice, depinde, atât de sarcina termică a consumatorului, cât şi de performanţele de ansamblu ale instalaţiei şi de caracteristicile constructive şi funcţionale ale elementelor componente. Elementele semnificative ale instalaţiei de încălzire, care prezintă un interes major pentru reducerea consumurilor energetice sunt: cazanul (randament la condiţii nominale şi la sarcini parţiale, nivelul de temperatură a agentului termic); pompele de circulaţie (randament, parametrii punctului de funcţionare pe curba caracteristică); reţeaua de conducte (termoizolaţie, pierderi de sarcină, debit vehiculat); elemente de automatizare (reglarea furnizării căldurii în funcţie de necesităţile consumatorului); corpurile de încălzire (eficienţă termică, termostatare); contoare de energie termică (contorizare până la nivelul consumatorului individual); sistemul de monitorizare a parametrilor instalaţiei (AMC, telegestiune); staţia de tratare a apei de adaus (dedurizare, pentru preîntâmpinarea depunerilor pe suprafeţele de schimb de căldură).

condens evac gaze de Schimbător de

Fig. 1.4 Schema de principiu a unei instalaţii de încălzire cu condensaţie

1.3.2 Instalaţii de ventilare şi climatizare În aerul unei încăperi pot apărea o serie de agenţi poluanţi proveniţi de la ocupanţi (bioxidul de carbon rezultat din respiraţie, fumul de ţigară etc.), de la materialele de construcţie (gaze, vapori, mirosuri) sau de la procese de fabricaţie (solvenţi etc.). Rolul instalaţiei de ventilare este acela de a elimina sau dilua aceste nocivităţi sub limita de periculozitate pentru organismul uman, prin introducerea de aer proaspăt şi evacuarea aerului viciat. În cazul în care, pe lângă cerinţele privind puritatea aerului, se impune şi asigurarea anumitor parametri de temperatură şi umiditate pentru aerul încăperii, instalaţia de ventilare se transformă în instalaţie de climatizare. O instalaţie de ventilare obişnuită se compune din: priza de aer proaspăt, filtru de praf, canalele de aer, ventilatorul de introducere, gurile de refulare a aerului în încăperi, gurile de aspiraţie a aerului din încăperi şi ventilatorul de evacuare. Se poate renunţa, după caz, la ventilatorul de evacuare sau la ventilatorul de introducere în situaţii speciale în care se practică ventilarea mixtă, cu introducere mecanică şi evacuare naturală în suprapresiune, respectiv, cu evacuare mecanică şi

introducere naturală în depresiune. Instalaţiile de ventilare se prevăd cu baterii de încălzire a aerului proaspăt, situaţie în care ele realizează şi încălzirea (parţială sau totală) a încăperilor. Instalaţiile de climatizare au în componenţă, în plus faţă de instalaţiile de ventilare, baterii de răcire şi sisteme de umidificare / uscare a aerului; ele realizează răcirea încăperilor în sezonul cald, precum şi încălzirea (parţială sau totală) în sezonul rece. Tipurile de sisteme de ventilare şi/sau climatizare se aleg în funcţie de climă, nivelul de confort, utilizare şi funcţia clădirii, precum şi de capitalul disponibil. Ele includ: Ventilarea naturală (datorată numai diferenţelor de presiune dintre interiorul şi exteriorul clădirii) Unităţi izolate (ventilatoare, unitaţi mici de aer condiţionat) Sisteme centrale (unităţi de ventilare şi condiţionare mari, unice pe clădire şi prevăzute cu sistem de distribuţie în încăperile clădirii) Conceperea şi realizarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare se face în conformitate cu prevederile Normativului I 5-98 “Normativ privind proiectarea şi executarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare”. Consumul de energie pentru vehicularea aerului şi pentru încălzirea sau răcirea lui depinde, atât de sarcina termică de răcire şi de încălzire a consumatorului cât şi de performanţele elementelor componente ale instalaţiei. Elementele semnificative ale instalaţiei de ventilareclimatizare, care prezintă un interes major pentru reducerea consumurilor energetice sunt: ventilatoarele (randamentul, parametrii punctului de funcţionare de pe curba caracteristică, piese speciale de racordare a ventilatorului la tubulatură); priza de aer proaspăt (rezistenţa aeraulică);

filtrul de praf (gradul de colmatare - rezistenţa aeraulică); reţeaua de canale de aer (rugozitate, pierderi de sarcină, termoizolaţie, etanşeitate); organele de reglaj-clapete, jaluzele (pierderi de sarcină minime în poziţia de funcţionare normal-deschis); gurile de refulare şi de aspiraţie a aerului (pierderi de sarcină); camera de amestec (raportul de amestec; folosirea recirculării aerului în măsura maxim posibilă); baterii de încălzire / răcire a aerului (pierderea de sarcină pe partea de aer şi pe partea de apă; parametrii agentului termic; eficienţă termică; piesele speciale de racordare a bateriilor la canalele de ventilare); agregatul pentru producerea apei răcite (randament); recuperatorul de căldură / frig din aerul evacuat (eficienţa termică); pompele de circulaţie agenţi termici (randament, parametrii punctului de funcţionare pe curba caracteristică); sistemul de monitorizare a parametrilor instalaţiei (AMC, telegestiune); elementele de automatizare (reglarea parametrilor regimurilor de funcţionare); surse neconvenţionale de energie şi pompe de căldură.

Element de încălzire Aerul ca sursă de căldură sau frig

Pompă de căldură

Fig. 1.5 Schema de principiu a unei instalaţii de climatizare

1.3.3 Instalaţii sanitare Instalaţiile sanitare asigură furnizarea apei reci şi a apei calde la punctele de consum ale obiectelor sanitare din clădire; apele uzate rezultate după folosire sunt colectate şi evacuate la exterior în sistemul de canalizare. Instalaţiile sanitare interioare din clădiri se compun din: sursa de apă (reţeaua orăşenească, care trebuie să asigure presiunea şi debitul necesare); reţeaua conductelor de alimentare cu apă din clădire: conducta de distribuţie, coloanele şi legăturile la obiectele sanitare; obiectele sanitare şi armăturile de utilizare a apei; reţeaua conductelor de canalizare (cu funcţionare prin gravitaţie). În cazul în care reţeaua orăşenească nu poate asigura presiunea apei, necesară unei bune utilizări la consumator, se prevede la intrarea apei în clădire o staţie de pompare cu recipient de hidrofor. Apa caldă menajeră este furnizată, fie de la un punct termic sau centrală termică, exterioare clădirii deservite, fie

de la surse locale amplasate în clădire (cazane cu gaze, preparatoare electrice etc.). Conceperea şi realizarea instalaţiilor sanitare se face în conformitate cu prevederile Normativului I 9-94 “Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor sanitare”. Consumul de energie al instalaţiilor sanitare se datorează consumului de apă (energie electrică de pompare) şi preparării apei calde menajere (energia termică pentru încălzirea apei). Elementele semnificative ale instalaţiei sanitare, care prezintă un interes major pentru reducerea consumurilor energetice sunt: pompele şi sistemele de ridicare a presiunii apei / hidroforul (randament, parametrii punctului de funcţionare pe curba caracteristică, numărul de porniri opriri într-o oră etc.); armăturile obiectelor sanitare (etanşeitatea, consumul specific de apă, timpul de folosire la o utilizare); încălzitoarele de apă caldă (randament); reţeaua de distribuţie a apei (etanşeitate); conductele de apă caldă menajeră (izolarea termică); reţeaua de recirculare a apei calde menajere (funcţionalitatea pompei de recirculare, izolarea termică a conductelor, locul de la care se face recircularea apei calde); contoarele de apă rece şi de apă caldă (la nivel de imobil şi la nivelul consumatorului); elemente de automatizare (la pompe şi staţiile de hidrofor; la instalaţia de preparare a apei calde menajere); sisteme solare de încălzire a apei (eficienţa termică; conlucrarea cu sistemele “clasice” de preparare a apei calde menajere). 1.3.4 Instalaţii electrice

Instalaţiile electrice obişnuite se împart în două mari tipuri: instalaţii electrice de iluminat şi instalaţii electrice de forţă. Instalaţiile electrice de iluminat asigură, într-o încăpere sau zonă de lucru, vizibilitatea bună a sarcinilor vizuale şi realizarea acesteia în condiţii de confort vizual, atât în lipsa totală a iluminatului natural (diurn) cât şi în situaţia în care acesta este insuficient. Iluminatul este însoţit de degajări de căldură (sporuri), care pot fi favorabile pe durata sezonului rece (micăşorează necesarul de căldură), dar defavorabile pe durata sezonului cald (măreşte sarcina termică ce trebuie evacuată).

lumină difuză, aport mai mic

Lumină solară, aport direct

Fig. 1.6 Combinarea eficientă a luminii naturale cu cea artificială

Instalaţiile electrice de forţă asigură alimentarea cu energie electrică a receptoarelor electrice. Receptoarele electrice sunt aparate care transformă energia electrică într-o altă formă de energie utilă omului cum ar fi: motoarele (transformă energia electrică în energie mecanică); cuptoarele electrice (transformă energia electrică în energie termică);

ar

a inc

transformatorul electric (transformă energia electrică de anumiţi parametrii în energie electrică de alţi parametrii). Sursa de lumină artificială poate fi radiaţia termică a unei flăcări (rezultată din arderea unui combustibil precum ceara, gazul, lemnul) sau de natură electrică. O instalaţia electrică de iluminat se compune din: a) Surse de lumină (lămpile), care pot fi: lămpi cu incandescenţă, lămpi cu ciclu regenerator cu halogen, lămpi fluorescente (tubulare sau compacte), lămpi cu descărcare în vapori (de sodiu de joasă sau înaltă presiune, de mercur de joasă sau înaltă presiune), lămpi cu descărcare în gaze sau amestecuri de gaze şi vapori metalici de joasă presiune, lămpi cu inducţie. b) Corpuri de iluminat (aparate electrice), având următoarele roluri: susţin mecanic sursa de lumină (lampa sau lămpile); asigură alimentarea cu energie electrică a lămpii (lămpilor); distribuie fluxul luminos în mod convenabil (în funcţie de activitatea care se desfăşoară în încăpere sau zonă). Corpul de iluminat îndeplineşte şi o funcţie estetică. c) Circuite electrice de iluminat ce se compun din ansamblul de conductori şi tuburi de protecţie, cabluri şi aparatele de mică comutaţie (întrerupătoare, butoane, comutatoare) amplasate în încăperi. d) Tablouri electrice de iluminat, reprezentând părţi ale instalaţiei electrice de iluminat prin care se realizează distribuţia energiei electrice. Tablourile electrice constituie totodată şi locul unde se montează echipamentele electrice pentru: acţionare, protecţie, măsură, comandă, automatizare etc.

Nivelul de iluminare corespunzător stării de confort vizual depinde de tipul de activitate desfăşurată în planul de lucru. Valorile recomandate sunt prezentate în §3.2. Instalaţia electrică de forţă se compune din: a) Receptoare electrice (care pot fi monofazate sau trifazate, fixe sau mobile). b) Conductoare şi tuburi de protecţie, cabluri, împreună cu aparate de acţionare, comandă sau protecţie prevăzute în afara tablourilor electrice. c) Tablouri electrice de forţă, prin care se realizează distribuţia energiei electrice şi în care se montează aparatele de protecţie, măsură, comandă, acţionare, automatizare etc. Conceperea şi realizarea instalaţiilor electrice se face în conformitate cu prevederile normativului NP I 7-02 “Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor electrice cu tensiuni până la 1000 Vc.a. şi 1500 Vc.c.”; normativului NP 061-02 “Normativ pentru proiectarea şi executarea sistemelor de iluminat artificial din clădiri”. Consumurile de energie electrică în clădirile de locuit şi clădirile publice au o pondere însemnată în consumul total de energie. Punctele semnificative ale instalaţiilor electrice şi care prezintă un interes major pentru reducerea consumurilor energetice sunt: corpurile de iluminat (stabilirea corectă a numărului de corpuri de iluminat şi implicit a numărului de surse de lumină - lămpi - în funcţie de nivelul de iluminare necesar într-o încăpere; prevederea unor corpuri de iluminat care asigură compensarea energiei electrice reactive prin condensatoare montate în corpurile de iluminat dotate cu lămpi fluorescente; corpuri de iluminat cu randament ridicat din punct de vedere al fluxului luminos; corpuri de iluminat dotate cu lămpi cu eficacitate luminoasă ridicată; starea de curăţenie a corpurilor de iluminat şi a suprafeţelor reflectante);

receptoare electrice de forţă (prevederea de receptoare electrice cu motoare cu randament înalt); ansamblul de conductoare sau cabluri şi elemente de comutaţie locală (buna dimensionare a circuitelor electrice în vederea reducerii pierderilor de tensiune, aparate de mică comutaţie, comutatoare, care să asigure sectorizarea iluminatului în încăperi sau variatoare care permit reglarea fluxului luminos dintr-o încăpere în funcţie de aportul de lumină naturală şi de tipul activităţii desfăşurate în încăpere; contoare (prevederea de contoare atât pentru consumurile de energie activă cât şi pentru cele de energie reactivă, prevederea de contoare cu tarife diferenţiate noapte-zi); baterii de condensatoare (instalarea de baterii de condensatoare montate în paralel cu consumatorii pentru îmbunătăţirea factorului de putere şi pentru economie de energie).

ENERGETICA CLĂDIRII 2.1 PARAMETRII CLIMATICI

Consumul energetic al unei clădiri depinde de factori externi şi de factori interni. Factorii externi sunt parametrii climatici caracteristici ai amplasamentului: temperatura aerului, viteza vântului, însorirea, umiditatea aerului. Proiectarea construcţiilor şi a instalaţiilor aferente se face pe baza unor valori medii statistice ale parametrilor climatici, corespunzătoare unei anumite perioade a anului (zi, lună, sezon de încălzire), valori obţinute în urma unor durate de observare de zeci de ani. Aceste valori convenţionale sunt standardizate în SR 4839 şi SR 1907-1, pentru temperatura aerului şi viteza vântului, în STAS 6648/2, pentru însorire, umiditatea şi temperatura aerului etc. În auditarea energetică a clădirii, trebuie să se facă o distincţie clară între aceste valori convenţionale şi valorile efective ale parametrilor climatici exteriori pe perioada în care se determină consumurile energetice ale clădirii. Temperatura aerului

Pentru calculul necesarului de căldură de calcul al unei clădiri (necesarul de căldură orar care dimensionează instalaţia de încălzire) se foloseşte temperatura exterioară convenţională de calcul (te). Conform SR 1907-1 România este împărţită în 4 zone climatice cărora le corespund următoarele temperaturi exterioare convenţionale de calcul: zona I: -12oC (oraşe caracteristice: Constanţa, Reşiţa, Dobeta Turnu Severin); o zona II: -15 C (oraşe caracteristice: Bucureşti, Brăila, Arad, Craiova, Piteşti, Oradea); o zona III: -18 C (oraşe caracteristice: Baia Mare, Bacău, Iaşi, Sibiu, Cluj-Napoca, Galaţi); zona IV: -21oC (oraşe caracteristice: Predeal, Braşov, Făgăraş, Reghin, Gheorghieni, Suceava). Zonarea teritoriului României după temperatura exterioară convenţională de calcul este dată în Figura 2.1.

Pentru calculul necesarului de căldură anual al unei clădiri şi al necesarului de combustibil pentru încălzire se folosesc temperaturile exterioare medii lunare. Cu ajutorul lor se determină temperatura medie pe perioada de încălzire (tem) şi numărul de grade-zile (N), în conformitate cu standardul SR 4839. În tabelul următor se dau, pentru unele oraşe din România, datele climatice caracteristice care stau la baza stabilirii necesarului de căldură de calcul şi a necesarului de căldură anual pentru încălzire. Zona cliamtic ă

te

tem

N

[oC]

[oC]

[gradezile]

Durata perioadei de încălzire [zile]

Constanţa

I

-12

4,7

2840

185

Bucureşti

II

-15

3,4

3170

190

Iaşi

III

-18

2,9

3510

205

Braşov

IV

-21

2,4

4030

228

Oraşul

Zona 4 (-21 o C ) Zona 2 (-15 o C )

4

4

Zona 3 (-18 o C )

4

Zona 1 (-12 o C ) Fig. 2.1 Zonarea teritoriului României după temperatura exterioară convenţională de calcul

La dimensionarea instalaţiilor de ventilareclimatizare pentru situaţia de vară şi stabilirea sarcinii termice de răcire se foloseşte temperatura exterioară medie zilnică aferentă lunii iulie, în conformitate cu standardul STAS 6648/2. Pentru unele oraşe din ţară, valorile acestei temperaturi sunt: Bucureşti 31oC, Călăraşi 30oC, Constanţa 29oC, Sibiu 28oC, Braşov 26oC. Vântul

Pătrunderea aerului exterior în încăperi (aerul de infiltraţie) are loc datorită acţiunii vântului. De regulă temperaturile exterioare cele mai scăzute nu corespund cu vitezele cele mai ridicate ale vântului. Pe baze statistice, referitoare la concomitenţa vânt - temperatură, s-au adoptat valori de calcul ale vitezei vântului, care determină 4 zone eoliene pe teritoriul ţării. Încadrarea localităţilor în zonele eoliene este indicată în standardul SR 1907-1. Atenţie, zonarea climatică făcută după temperatura exterioară convenţională de calcul nu este identică cu zonarea eoliană ! Vitezele convenţionale ale vântului de calcul sunt date în tabelul următor: Zona eolia nă

Viteza vântului [m/s] Localităţi caracteristice

în localităţi

în afara localităţii

I

Galaţi, Slobozia, Călăraşi

8

10

II

Iaşi, Brăila, Constanţa

5

7

III

Vaslui, Tulcea

4,5

6

IV

Suceava, Braşov, Timişoara, Cluj

4

4

Buzău,

Bucureşti, Craiova,

Pentru nivelurile situate deasupra etajului 12 al clădirilor înalte, din cuprinsul oraşelor, vitezele convenţionale ale vântului de calcul sunt cele corespunzătoare clădirilor amplasate în afara localităţilor. Pentru clădiri amplasate la altitudini mai mari de 1100 m vitezele vântului de calcul se stabilesc pe baza datelor meteorologice. Însorirea

Datele climatice privind însorirea (durata de strălucire a soarelui şi intensitatea radiaţiei solare) prezintă interes atât pentru perioada caldă a anului cât şi pentru cea rece. Ele se folosesc pentru dimensionarea instalaţiilor de climatizare în sezonul cald, stabilind aporturile solare care trebuie preluate. De asemenea, datele climatice privind însorirea se folosesc pentru corectarea necesarului de căldură pentru încălzire, în măsura în care clădirea este conformată corespunzător pentru captarea energiei solare în sezonul rece. Duratele medii de strălucire a soarelui, determinate prin prelucrarea statistică a datelor meteorologice, diferă în funcţie de localitate şi de luna anului. În tabelul următor se dau sumele medii ale duratelor de strălucire a soarelui, în ore pe lună, pentru unele localităţi din România. Ianuari e

Mai

Iulie

Septembr ie

Bacău

67

213

262

195

Galaţi

76

250

307

230

Localitatea

Constanţa

78

254

330

243

Ploieşti

82

231

281

215

Craiova

64

252

310

208

Cluj

83

219

236

201

Radiaţia solară globală [W/m2] se compune din radiaţie directă şi radiaţie difuză (datorată aerului atmosferic şi norilor). Pe cer senin radiaţia directă este maximă şi cea difuză minimă, iar pe cer înorat, invers. Radiaţia solară globală este diferită în funcţie de ora zilei; radiaţia solară directă este diferită după orientarea suprafeţei receptoare. Valorile intensităţilor radiaţiei solare sunt date în STAS 6648/2, pe luni ale anului şi pe ore ale zilei. La calculul aporturilor solare ale unei clădiri trebuie avute în vedere particularităţi ale amplasamentului referitoare la vecinătăţi şi la efectele umbririi cauzate de vegetaţie şi alte clădiri. Umiditatea aerului

Umiditatea aerului exterior joacă un rol deosebit în tehnica ventilării şi climatizării. Ea poate fi exprimată ca umiditate relativă, în procente, sau ca umiditate absolută (sau conţinut de umiditate), în grame de vapori la 1 kg de aer uscat. Umiditatea relativă este definită ca raportul dintre conţinutul masic real de umiditate şi conţinutul masic maxim de umiditate (corespunzător stării de saturaţie a aerului la temperatura reală). Cum capacitatea

aerului de a îngloba umiditate creşte cu temperatura, rezultă că umiditatea relativă are o variaţie inversă temperaturii aerului. Valorile conţinutului de umiditate al aerului exterior [g/kg], pentru principalele localităţi din România sunt date în STAS 6648/2. 2.2

BILANŢUL ENERGETIC AL CLĂDIRII

Căldura care trebuie furnizată sau îndepărtată pentru a menţine o incintă în condiţiile dorite, reprezintă sarcina termică a unui echipament de încălzire sau climatizare. Calculele seamănă cu cele din contabilitate. Se consideră toată căldura care este produsă în incinta clădirii sau care se transferă prin anvelopă; energia totală, inclusiv energia termică stocată la interior, se conservă conform primului principiu al termodinamicii. Principalii termeni sunt indicaţi în Figura 2.2. Aerul exterior, ocupanţii şi anumite echipamente contribuie atât la termenul ce reprezintă căldura sensibilă (dependentă de temperatură), cât şi la cel care reprezintă căldura latentă (dependentă de starea de agregare).

Sarcină termică (căldura furnizată sau să din clădire)

Spaţiul în c se asigură con termic

Capacitatea termic (sens.+lat

Fig. 2.2 Elementele bilanţului energetic al unei clădirii

Calculele de sarcină termică sunt simple atâta timp cât regimul de funcţionare este de tip static (sau staţionar, adică schimburile de energie sunt constante). După cum se va prezenta în continuare, această aproximare este de obicei acceptabilă pentru calculul sarcinii maxime de încălzire. Dimpotrivă, pentru sarcina de răcire, efectele dinamice (de exemplu înmagazinarea căldurii) trebuie luate în considerare deoarece unele dintre aceste sporuri de căldură sunt absorbite de masa clădirii şi nu contribuie la sarcină decât câteva ore mai târziu (pe măsură ce energia termică este transferată prin convecţie/radiaţie aerului interior). Calculul termenilor din bilanţul de energie al clădirii este prezentat succint în Anexa A, pentru condiţii staţionare. Efectele dinamice sunt de asemenea importante ori de câte ori temperatura interioară este variabilă. Uneori este bine să distingem câteva aspecte ale sarcinii. Dacă temperatura interioară nu este constantă, sarcina instantanee a încăperii poate fi diferită de ritmul la care echipamentul furnizează sau extrage căldură. Sarcina pentru o centrală de încălzire sau răcire este diferită de sarcina încăperii dacă există pierderi importante în sistemul de distribuţie sau dacă o parte din aerul interior este evacuat în exterior în loc să fie returnat la serpentina de încălzire sau răcire. Cu notaţiile din Anexa A, bilanţul energetic al clădirii cuprinde următorii termeni de energie sensibilă şi latentă: 1. Conducţia prin anvelopa clădirii, alta decât prin sol,

Q cond  Kcond Ti  Te  [W]

(2.1)

2. Conducţia prin pereţii şi podelele subsolului. În construcţiile tradiţionale, transferul de căldură spre sol

este de obicei mic şi de aceea se neglijează. Dar în clădiriile super-izolate, el poate fi relativ important.

U sol  Asol T iTsol( e ) 

Q sol 

[W]

(2.2)

perimetru

3. Căldura datorată schimbului de aer (infiltraţii, exfiltraţii şi/sau ventilaţie)

Q aer ,sens  Kinf Ti  Te  [W]

(2.3)

4. Sporurile de căldură datorate radiaţiei solare, iluminatului, echipamentelor (aparate electrocasnice, computere, ventilatoare etc.) şi ocupanţilor

Q spor,sens  Q solar  Qilum  Q echip,sens  Q ocup,sens [W] (2.4) 5. Sporurile de căldură latentă sunt în principal datorate schimbului de aer, echipamentelor (din bucătării, băi etc.) şi ocupanţilor

Q spor ,lat  Q aer ,lat  Q echip,lat  Q ocup,lat [W]

(2.5)

6. Căldura înmagazinată (stocată) în capacitatea termică a clădirii. O analiză dinamică include acest termen, în timp ce o analiză staţionară îl neglijează pentru că temperatura clădirii nu variază în timp

  dT Q stoc     V  c p   Cef  T [W]   dt  materiale  (2.6) unde Cef clădirii.

reprezintă capacitatea termică efectivă a

Se obişnuieşte ca pierderile de căldură sensibilă prin conducţie şi schimbul de aer să se exprime sintetic printrun singur termen, deoarece ambii depind de diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior:





Qtr ,sens  Kcond  Kinf Ti  Te   Ktot Ti  Te  [W] (2.7) unde Ktot [W/K] reprezintă coeficientul total de pierderi termice sau de izolare. Se mai obişnuieşte exprimarea pierderilor pe unitate de volum, caz în care literatura românească foloseşte notaţia (2.8) G  Ktot  Vclad [W/m3K] unde volumul clădirii Vclad este volumul încălzit al clădirii, delimitat de anvelopă. Sarcina termică instantanee a clădirii este suma dintre componentele sensibile şi latente la un moment dat:

Q  G  Vclad  Ti  Te   Q sol  Q spor  Q stoc [W] (2.9) Convenţia de semne este ca Q să fie pozitiv când există o sarcină de încălzire şi negativ când există o sarcină de răcire. Trebuie spus că, în timpul sezonului de încălzire, sporul latent datorat schimbului de aer este de obicei negativ pentru că aerul exterior este relativ uscat. O valoare negativă pentru Q aer ,lat conduce la o sarcina totală de încălzire mai mare decât sarcina de încălzire sensibilă – dar acest lucru este relevant doar dacă la interior se realizează o umidificare pentru a menţine umiditatea Wi constantă. Pentru clădirile care nu au prevazut un sistem de umidificare, nu există posibilitatea de control asupra valorii Wi ; ca urmare, pentru o valoare fictivă a lui Wi, nu prea are rost să se calculeze contribuţia latentă la sarcina de încălzire. 2.3 SARCINA DE ÎNCĂLZIRE Deoarece vremea cea mai rece poate apare în perioadele fără radiaţie solară, este recomandabil să nu se ţină seama de aportul solar atunci când se calculează sarcina de încălzire de vârf (cu excepţia cazurilor în care clădirea are o inerţie termică mare). Trebuie considerate

numai sporurile de căldură pe care se poate conta în timpul celor mai reci zile. Dacă temperatura interioară este constantă, este suficientă o analiză statică. Aceasta înseamnă că sarcina de încălzire de vârf rezultă din relaţia:

Qinc,max  G Vclad Ti  Te   Q spor [W]

(2.10)

În cazurile în care termostatul sistemului de încălzire este reglat la o temperatură inferioară pe timpul nopţii, se poate dori o încălzire rapidă dimineaţa. Ca regulă generală pentru clădirile de locuit, experienţa recomandă o supradimensionare cu aprox. 40% a sistemului de încălzire pentru o reducere cu 6ºC a temperaturii pe timpul nopţii. La clădirile comerciale cu ventilaţie mecanică, necesarul de supradimensionare în timpul recuperării reducerii de temperatură pe timp de noapte este mai mic dacă alimentarea cu aer proaspăt exterior este închisă pe perioadele în care clădirea nu este utilizată. 2.4 CONSUMUL ÎNCĂLZIRE

ANUAL

DE

ENERGIE

PENTRU

Proiectarea optimă a clădirii, în sensul minimizării costurilor pe durata sa de viaţă, necesită o evaluare a consumului anual de energie Qan, care reprezintă integrala în timp a consumului instantaneu pe perioada de încălzire sau răcire. Consumul instantaneu reprezintă sarcina instantanee împărţită la randamentul echipamentului de încălzire sau răcire. Metodele de calcul sunt de două tipuri majore: metode statice (bazate pe grade-zile sau pe intervale de temperatură) şi metode dinamice (bazate pe funcţii de transfer). Metodele grade-zile sunt adecvate dacă utilizarea clădirii şi randamentul echipamentului pot fi considerate constante. Pentru situaţiile în care randamentul şi condiţiile de utilizare variază semnificativ cu temperatura exterioară, se poate calcula consumul pentru anumite valori ale temperaturii exterioare şi acesta se înmulţeşte cu

numărul de ore din an corespunzător unor intervale centrate în jurul acestor valori; consumul anual rezultă prin însumarea consumurilor asociate fiecărui interval de temperatură exterioară. Această abordare reprezintă metoda cu intervale de temperatură. Pentru toate metodele statice este necesară în primul rând determinarea valorii temperaturii Te sub care încălzirea devine necesară (temperatura de echilibru). Metodele dinamice trebuie aplicate la calculul consumului anual de energie ori de câte ori temperatura interioară se doreşte sau este variabilă. Dată fiind simplitatea şi larga sa răspândire, se va prezenta mai pe larg numai metoda grade-zile. Temperatura de echilibru Tech a clădirii este definită ca valoarea temperaturii exterioare Te pentru care, pentru o valoare Ti dată, pierderea totală de căldură este egală cu sporurile de căldură (de la soare, ocupanţi, iluminat etc.). În cazul unei analize statice, efectele de înmagazinare (stocaj) sunt zero şi dacă, în plus, se neglijează transferul de căldură spre sol, atunci bilanţul de energie devine:

G Vclad Ti  Tech   Q spor [W]

(2.11)

De aici, rezultă temperatura de echilibru:

Tech  Ti 

Q spor G Vclad

[oC]

(2.12)

unde sporurile de căldură trebuie să fie valorile medii pentru perioadele în cauză, nu cele de vârf. Încălzirea este deci necesară numai dacă Te scade sub Tbal. Atunci, consumul de energie al sistemului de încălzire este dat de relaţia: G  Vclad Tech  Te (t ) [W ], Te  Tech Q inc  inc

(2.13)

unde ηinc este randamentul anual de utilizare a combustibilului (sau a altei surse primare), valoarea sa luând în considerare variaţia randamentului la sarcini parţiale. Dacă ηinc, Tech şi Ktot sunt consideraţi constanţi şi

se utilizează valorile medii zilnice ale temperaturii exterioare Te,med, consumul anual pentru încălzire poate fi calculat astfel: Qinc 

G  Vclad inc

 Tech  Te t  dt 

G  Vclad inc

 Tech  Te  zile

[Wzi/an],

(2.14)

unde numărul de grade-zile pentru încălzire bazat pe temperatura de echilibru (denumită şi baza gradelor-zile) este definit ca:





GZinc (Tech)  1 zi   Tech  Te 

[Kzi]

(2.15)

zile

Temperatura de echilibru este variabilă de la o clădire la alta şi de multe ori este necunoscută. Din acest motiv, se mai utilizează şi gradele zile bazate pe temperatura de referinţă constantă, şi anume, temperatura interioară de calcul. Aceasta este în România de 20oC. În acest caz, gradele-zile devin o funcţie numai de datele climatice şi pot fi determinate independent de clădire. Ele se calculează de regula pe bază de date climatice statistice multianuale şi se pun la dispoziţia specialiştilor sub formă de STASuri.

 

GZinc Tic  1 zi 

 Tic  Te  [Kzi]

(2.16)

zile

Ecuaţia (2.15) se mai poate scrie folosind gradele zile cu referinţa constantă, astfel:



 

GZinc (Tech )  1 zi   Ti c  Te  Ti c  Tech



 

zile



GZ inc(Ti c )  Ti c  Tech  N zile,inc (2.17) Pentru o estimare mai puţin precisă, necesarul anual pentru încălzire se poate calcula folosind în ec. (2.15) temperatura interioară de calcul în locul temperaturii de echilibru (ceea ce echivalează cu neglijarea tuturor sporurilor termice).

Dacă numărul de grade-zile este cunoscut din datele climatice şi caracteristicile clădirii, consumul anual pentru încălzire poate fi atunci determinat astfel: K G  Vclad Qinc  0,024 tot  GZinc (Tech )  0,024  GZinc (Tic ) inc inc

[kWh/an]

(2.18)

Deşi ipoteza de bază a metodei grade-zile, constanţa temperaturii Tech, nu este satisfăcută pe deplin în practică, această metodă poate oferi rezultate remarcabil de precise pentru consumul anual de energie pentru încălzire în cazul clădirilor cu o singură zonă. O alternativă o reprezintă utilizarea GZ pentru o Tech variabilă. Această ultimă variantă este inclusă în normativele ASHRAE ale S.U.A.; ea este însă mai puţin agreată în Europa, în principal din cauza lipsei datelor de calcul necesare. 2.5 SARCINA TERMICĂ ŞI CONSUMUL ANUAL DE CĂLDURĂ – CONFORM NORMATIVELOR ROMÂNEŞTI Rezistenţele termice corectate, medii pe ansamblul clădirii, ale elementelor de construcţie (R'm) se determină cu luarea în consideraţie a influenţei tuturor punţilor termice (vezi anexa A, Fig. A.1) asupra rezistenţelor termice unidirecţionale, în câmp curent [R, ec. (A-2)] . Principalele punţi termice care trebuie să fie avute în vedere la determinarea valorilor R'm sunt următoarele : la pereţi: stâlpi, grinzi, centuri, plăci de balcoane, logii şi bowindouri, buiandrugi, stâlpişori, colţuri şi conturul tâmplăriei ; la planşeele de la terase şi de la poduri: atice, cornişe, streaşini, coşuri şi ventilaţii ; la planşeele de peste subsol, termoizolate la partea superioară: pereţii structurali şi nestructurali de la parter şi zona de racordare cu soclul ; la planşeele de peste subsol, termoizolate la partea inferioară: pereţii structurali şi nestructurali de la

subsol, grinzile (dacă nu sunt termoizolate) şi zona de racordare cu soclul ; la plăcile în contact cu solul: zona de racordare cu soclul, precum şi toate suprafeţele cu termoizolaţia întreruptă ; la planşeele care delimitează volumul clădirii la partea inferioară, de aerul exterior: grinzi (dacă nu sunt termoizolate), centuri, precum şi zona de racordare cu pereţii adiacenţi. Cuantificarea performanţei globale termoenergetice a anvelopei unei clădiri, conform reglementărilor tehnice româneşti în vigoare, se face prin intermediul coeficientul global de izolare termica a cladirii (G) care reprezintă suma pierderilor de căldură realizate prin transmisie directă prin aria anvelopei clădirii, pentru o diferenţă de temperatură între interior şi exterior de 1 K, raportată la volumul clădirii, la care se adaugă pierderile de căldură aferente reîmprospătării aerului interior, precum şi cele datorate infiltraţiilor suplimentare de aer rece. Acest coeficient se calculeaza cu relaţia: A G  0,34  n [W/(m3K)] R' M Vclad (2.19) in care: A -aria anvelopei clădirii [m2]; V -volumul interior, incălzit, al clădirii [m3]; R’M -rezistenţa termică corectată, medie, a anvelopei clădirii [m2K/W]; n -viteza de ventilare naturala a clădirii, respectiv numărul de schimburi de aer pe ora [h-1]. Rezistenţa termică corectată, medie, a anvelopei clădirii se calculează cu relaţia: A R' M  [m2K/W]  A j  τ j / R' j





(2.20) in care:

Aj A j R’j

ariile totale, pe clădire, ale elementelor de construcţie [m2] aria anvelopei: A =  A j [m2] factorii de corecţie pentru cazurile când suprafeţele j nu vin în contact cu aerul exterior rezistenţele termice corectate, medii pe ansamblul clădirii, ale elementelor de construcţie perimetrale

Sarcina termică pentru încălzire rezultă acum din expresia

Q tot  Q c  Q v [W]  U  A  ( Ti  Te )  n  V  c p  ( Ti  Te ) [W]

(2.21)

 G  Vclad  ( Ticor  Tecor ) unde: U

– coeficientul global de transfer termic U

G

 R'm,i 1 [W/m 2K]

– coeficientul global de izolare / pierderi G  Qtot / V [W/m 3K]

Ticor - temperatura interioară corectată pentru aporturile

interne (echipamente, ocupanţi)

Tecor - temperatura exterioară corectată pentru aporturile

solare

Consumul anual de energie pentru încălzire devine : Qinc 

1

G V

G V

Q tot d    ( Ticor  Tecor )  zi   GZ inc  inc inc

[J/an]

zile / an

(2.22) Gradele-zile se calculează în acest caz după un procedeu mai complicat, conform [NP-047] de vreme ce atât

temperatura interioară corectată cât şi temperatura exterioară corectată au valori medii variabile de-a lungul sezonului de încălzire OBSERVAŢIE: Sarcina termică a unei clădiri scade cu scăderea coeficientului global de pierderi termice G şi creşterea randamentului instalaţiei de încălzire.

anual  Q inc



  G  U  Ri



n  GZ  ηinc

Nivelul de izolare termică globală este corespunzător, dacă se realizează condiţia : G  GN

[W/m3K]

(2.23)

unde GN este o valoare normată stabilită în mod convenţional, într-o anumită etapă din raţionamente de realizare a unor economii de energie pentru încălzirea clădirilor în timpul iernii. Valorile lui GN s-au stabilit în funcţie de numărul de niveluri N şi raportul dintre aria anvelopei si volumul clădirii A/V [Normativul privind calculul coeficientilor globali de izolare termica la clădirile de locuit C107/1 din 1997]. Tabelul 2.3 prezintă aceste valori. Din diversele normative şi reglementări, s-au preluat Tabelele 2.1 – 2.2, 2.4-2.5, considerate valoroase ca puncte de reper în estimarea diverselor elemente ale bilanţului energetic pentru o clădire.

Tabelul 2.1 Rezistenţe termice minime Rmin (m2K/W) ale elementelor de construcţie, pe ansamblul clădirii Nr . Cr t

Elementul de construcţie

Rmin (m2K/W) Clădiri proiectate

Pâna la 1.01.1998

După 1.01.1998

1

Pereti exteriori (exclusiv suprafetele vitrate, inclusiv peretii adiacenti rosturilor deschise)

1,2

1,4

2

Tamplarie exterioara

0,4

0,5

3

Plansee peste ultimul nivel, sub terase sau poduri

2

3

4

Plansee peste subsoluri neincalzite si pivnite

1,1

1,65

5

Pereti adiacenti rosturilor inchise

0,9

1,1

6

Plansee care delimiteaza cladirea la partea inferioara, de exterior (la partea inferioara, de exterior - la bowindouri, ganguri de trecere,etc,)

3

4,5

7

Placi pe sol (peste CTS)

3

4,5

8

Placi la partea inferioara a demisolurilor sau a subsolurilor incalzite (sub CTS)

4,2

4,8

9

Pereti exteriori, sub CTS, la demisolurile sau la subsolurile incalzite

2

2,4

Sursa: Normativ privind calculul coeficientilor globali de izolare termica la cladirile de locuit – C 107/1 - 1997

 /V Numărul schimburilor de aer pe oră V clădirile de locuit (cf. INCERC) CATEGORIA CLĂDIRII

Clădiri individuale (case uni-familiale, cuplate sau înşiruite, ş.a.)

Clădiri cu mai multe apartamen te, cămine, internate, ş.a.)

Dublă expune re

Simplă expune re

CLASA DE ADĂPOSTI RE

Tabelul 2.2

 n 1/h la

CLASA DE PERMEABILITATE Ridica tă

Medi e

Scăzută

Neadăpostite

1,5

0,8

0,5

Moderat adăpostite

1,1

0,6

0,5

Adăpostite

0,7

0,5

0,5

Neadăpostite

1,2

0,7

0,5

Moderat adăpostite

0,9

0,6

0,5

Adăpostite

0,6

0,5

0,5

Neadăpostite

1,0

0,6

0,5

Moderat adăpostite

0,7

0,5

0,5

Adăpostite

0,5

0,5

0,5

CLASA DE ADĂPOSTIRE – neadăpostite: clădiri foarte înalte / la periferia oraşelor / în pieţe – moderat adăpostite: clădiri în interiorul oraşelor, cu minim 3 clădiri în apropiere – adăpostite: clădiri în centrul oraşelor / în păduri CLASA DE PERMEABILITATE – ridicată: clădiri cu tâmplărie exterioară fără măsuri de etanşare – medie: clădiri cu tâmplărie exterioară cu garnituri de etanşare

– scăzută: clădiri cu ventilare controlată şi cu tâmplărie exterioară prevăzută cu măsuri speciale de etanşare Tabelul 2.3 Coeficienţi globali normaţi de izolare termică,

GN [W / m3K] , la clădiri de locuit Nr. nivelu ri

1

2

A/V (m2/m3 )

GN (W/m3 K)

0,8

Nr. niveluri

A/V (m2/m 3)

GN (W/m 3K)

0,77

0,25

0,46

0,85

0,81

0,3

0,5

0,9

0,85

0,35

0,54

0,95

0,88

0,4

0,58

1

0,91

0,45

0,61

1,05

0,93

0,5

0,64

1,1

0,95

 0,55

0,65

0,45

0,57

0,2

0,43

0,5

0,61

0,25

0,47

0,55

0,66

0,3

0,51

0,6

0,7

0,35

0,55

0,65

0,72

0,4

0,59

0,7

0,74

0,45

0,61

 0,75

0,75

 0,50

0,63

4

5

3

0,3

0,49

0,15

0,41

0,35

0,53

0,2

0,45

0,4

0,57

0,25

0,49

0,45

0,61

0,3

0,53

0,5

0,65

0,35

0,56

0,55

0,67

0,4

0,58

 0,6

0,68

 0,45

0,59

 10

A- aria anvelopei, V – volumul incazit. La cladirile care se vor proiecta dupa 1.01.1998, valorile GN se vor reduce cu 10%. Observatii :

Tabelul 2.4 Evoluţia consumurilor specifice de energie termică pentru încălzirea clădirilor de locuit colective Construcţii existente Perioada construirii

R termică medie globala a clădirii

Înainte de 1985

1985 1996

0,6 - 0,7

0,9 0,95

Construcţii noi Perioada construirii 1996 2000 2000 2010 1,75

2

Rom  m2K/W  Necesarul specific de căldură pentru încălzire

1

0,8

0,5

0,4

7

5,6

3,5

2,8

Necesarul anual de energie termica pentru incalzire

15 750

12 600

7 875

6 300

inc. KWh/apart Qan .

56,70

45,36

28,35

22,68

G W/m3K Necesarul maxim orar de căldură pentru încălzire

Q max KW/apart

inc. GJ/apart Qan .

Tabelul 2.5 Consumuri specifice actuale de energie pentru satisfacerea utilităţilor de bază în menajele populaţiei urbane [kWh / m 2 an]

Tip locuinţă / clădire / sistem de încălzire

Apartament /

Iluminat Încălzi re

Apă

Prep.

şi ap.

caldă

hranei

electrocasni

Total

ce 138

121

53

29

340

138

57

53

29

277

164

138

60

32

394

164

66

60

33

323

164

13

60

31

268

164

7

60

31

262

220

112

49

31

412

220

53

49

31

353

220

11

49

21

301

220

5

49

21

296

Bloc / Termoficare Apartament / Bloc / CT proprie Locuinţe şir, cuplate / Casă / Termoficare Locuinţe şir, cuplate / Casă / CT proprie Locuinţe şir, cuplate / Sobe Locuinţe şir, cuplate / Plite Case individuale / Termoficare Case individuale / CT proprie Case individuale / Sobe Case individuale / Plite

CALITATEA MEDIULUI INTERIOR / EXTERIOR 3.1 CONFORTUL TERMIC Confortul termic este definit de totalitatea condiţiilor de microclimă dintr-o încăpere care determină o ambianţă plăcută în care omul să se simtă bine, nefiind necesară solicitarea sistemului termoregulator al organismului. Factorii principali ai confortului termic sunt: temperatura aerului; temperatura medie de radiaţie; viteza aerului; umiditatea aerului; îmbrăcămintea; intensitatea activităţii fizice. Temperatura aerului Temperatura aerului interior este cel mai important parametru de confort termic. Totodată, temperatura aerului interior are o importanţă deosebită în energetica întregii clădiri pentru că ea determină consumurile energetice pentru încălzirea, respectiv răcirea, clădirii. Din punct de vedere fiziologic se consideră că temperatura corespunzătoare a aerului interior pentru un individ normal

îmbrăcat şi fără activitate o 20 … 22 C, iarna şi 22 … 26oC, vara.

fizică

este

de

Temperaturile interioare convenţionale de calcul ale încăperilor încălzite sunt stabilite de standardul SR 1907-2. Valorile temperaturii interioare, precum şi valorile altor parametri de confort, pentru diverse încăperi ale unei clădiri civile sunt prezentate în Tabelul 3.1. Tabelul 3.1

Parametri de confort pentru clădiri civile Diferenţe Temp.

Camera

oC

Camera de zi

20

Dormitor

20

Baie

22

Bucătărie

18

de temperatură oC

Umiditate Viteza relativă aerului % m/s

Pentru pereţi  4,5

Casa scărilor

18

Birou

20

Pentru terase, planşee sub pod, planşee pe pământ

Săli de clasă

18

 3,5

Magazine

18

35 – 70

0,15 – 0,25

Temperatura medie de radiaţie Temperatura medie de radiaţie este media ponderată cu suprafeţele respective a temperaturilor pereţilor, ferestrelor, plafonului, pardoselii şi corpurilor de încălzire din încăpere. Schimbul termic al organismului uman este în funcţie de aceste

temperaturi. Ideal este ca temperatura medie de radiaţie să fie cât mai apropiată de temperatura aerului interior. Acest lucru se obţine printr-o bună izolare termică a pereţilor exteriori şi ferestrelor şi prin dimensionarea corespunzătoare a corpurilor de încălzire (suprafaţă de radiaţie cât mai mare, temperatură superficială ridicată). Viteza aerului Viteza de mişcare a aerului este un parametru important al confortului termic în încăperile ventilate. Senzaţia de inconfort, “de curent” este resimţită de ocupanţi cu atât mai mult cu cât temperatura aerului în mişcare este mai mică decât temperatura mediului ambiant. La temperaturi uzuale ale aerului interior de 20 … 22oC viteza aerului trebuie să se situeze între 0,15 şi 0,25 m/s. În cazul în care un individ desfăşoară o activitate susţinută şi este bine îmbrăcat se pot admite şi viteze mai mari ale aerului. Umiditatea aerului Umiditatea aerului este un parametru important al confortului termic în încăperile climatizate. O parte din pierderile de căldură ale organismului uman este constituită de evaporarea de la suprafaţa pielii; intensitatea acestui fenomen depinde de diferenţa tensiunilor de vaporizare între apa de la nivelul pielii şi vaporii de apă conţinuţi în aer. Limitele superioară şi inferioară ale nivelului admisibil al umidităţii relative a aerului din încăperi sunt 70%, respectiv, 35%. Umidităţi relative ale aerului interior mai mari de 70%, în perioada rece a anului, favorizează formarea condensatului pe suprafaţa interioară a pereţilor exteriori, mai ales la izolări termice reduse, ducând la apariţia mucegaiului. Îmbrăcămintea Îmbrăcămintea are o influenţă deosebită asupra senzaţiei de confort. Se poate resimţi senzaţia de bine, într-o încăpere mai rece dar îmbrăcat mai gros, precum şi într-o încăpere mai caldă, dar îmbrăcat mai lejer. Izolaţia termică dată de o ţinută vestimentară este caracterizată de rezistenţele termice ale elementelor îmbrăcăminţii. Intensitatea activităţii fizice

Intensitatea activităţii fizice determină cantitatea de căldură cedată de corpul uman în mediul ambiant. Cu cât activitatea fizică este mai intensă, cu atât temperatura aerului din încăpere trebuie să fie mai scăzută pentru a se facilita transferul termic şi a se resimţi senzaţia de confort. În Tabelul 3.2 se dau valorile căldurii cedate de organismul uman, caracteristice diverselor tipuri de activitate. Tabelul 3.2

Căldura degajată de corpul uman funcţie de tipul de activitate Activitatea

Căldura cedată [W]

Somn

75

Aşezat pe scaun

105

În picioare, relaxat

125

Activitate de secretariat

130

Activitate de laborator

170

Muncă la maşini unelte

290

Indicatori globali de confort termic Pentru a aprecia gradul de confort termic al unei ambianţe se folosesc indicatori globali care însumează efectele separate ale fiecărui factor: temperatură, umiditate, viteza aerului, nivelul activităţii fizice, îmbrăcămintea etc. Dintre aceşti indicatori globali se amintesc: Indicele de confort termic B (Van Zuilen) Indicele de ambianţă termică PMV (opţiunea medie previzibilă)

Când aceşti indicatori au valoarea zero se apreciază că este asgiurat confortul termic în încăperea respectivă. Practic, se admite un domeniu de variaţie al acestor indicatori, -0,5 … +0,5, pentru zona confortului termic. Determinarea indicelui B se face conform GP 060/2000. Determinarea indicelui PMV se face conform GT 039/2002 şi SR ISO 7730. 3.2 CONFORTUL VIZUAL ŞI FONIC 3.2.1 Confortul vizual Iluminatul dintr-o încăpere trebuie să asigure confortul vizual al persoanelor prin inducerea unor senzaţii pozitive în timpul activităţii acestora. Pentru realizarea unui sistem de iluminat care să ofere în încăpere un mediu luminos confortabil este necesar să se acorde atenţie următorilor factori: nivelului de iluminare şi uniformităţii acestuia culorii luminii şi redării culorilor direcţionării fluxului luminos distribuţiei luminanţelor orbirii fenomenului de pâlpâire prezenţei luminii de zi menţinerii sistemului de iluminat în timp Pentru că se fac adesea confuzii legate de mărimile utilizate în analiza luminotehnică, se prezintă pe scurt definiţiile acestora. Fluxul luminos  [lm ] - fluxul radiant emis în spectrul vizibil Intensitatea luminoasă I   d / d [cd ] - fluxul luminos pe direcţia , unde d este unghiul solid elementar Iluminarea E  d / dA [lx ] - densitatea spaţială a fluxului luminos pe supraf. A

Nivelul de iluminat trebuie să fie în concordanţă cu specificul activităţii desfăşurate în încăpere; el trebuie să fie asigurat pe suprafaţa de referinţă - planul util - care poate fi orizontală (masă, birouri), verticală (raft, oglindă) sau înclinată (pupitru, planşetă). In funcţie de specificul încăperilor, se recomandă realizarea nivelurilor de iluminare prezentate în Tabelul 3.3, unde, pentru comparaţie, sunt incluse şi nivelurile de lumină realizate natural. Valorile corespund standardului DIN 5035. O importanţă deosebită în asigurarea confortului vizual o are culoarea luminii. Culoarea luminii are importanţă estetică, funcţională şi psihologică. Astfel se recomandă lămpi de culoare: caldă: pentru încăperi amplasate spre nord şi puţin vitrate neutră: pentru încăperi de muncă intelectuală neutră-rece: pentru încăperi de muncă fizică, cu vitrare mare şi unde se lucrează numai în timpul zilei rece: pentru încăperi plasate spre sud şi puternic vitrate, precum şi pentru încăperile în care activitatea cere atenţie şi concentrare mărite Tabelul 3.3

Nivelul de iluminare funcţie de destinaţia încăperii, în comparaţie cu lumina naturală Nivelul de iluminare lx

Destinaţia încăperii Suprafaţă puternic

iluminată

de

Suprafaţă acoperit)

iluminată

ziua

soare

10.000

(cer

200 10.000

Suprafaţă iluminată de lună plină

0,25

Birouri*

300 – 500

–

Săli de conferinţe

300

Săli de calculatoare sau cu panouri de comandă

500 750

Săli de desen Hoteluri

200

Magazine: scări interioare

200

zone de prezentare

400

vitrine

15000

–

2500 Spitale:

Şcoli:

saloane

100 – 150

săli de prim intervenţie

500

săli de curs

300

săli de clasă

400 – 700

laboratoare, biblioteci

100 – 150

săli de desen

750 – 1400

Locuinţe : sufragerii

200

dormitoare

150

băi

200

bucătării

150

holuri

100

birouri

300

Saloane de coafură

500

Muzee

300

Biserici, zona publicului

100

3.2.2 Confortul fonic Zgomotul este o suprapunere de sunete, având frecvenţe şi amplitudini variabile, producând o senzaţie auditivă considerată jenantă sau dezagreabilă. Arunci când intensitatea sa este importantă, zgomotul are efecte notabile asupra metabolismului şi activităţii intelectuale. Nivelul intensităţii unui zgomot se măsoară în decibeli, dB. O modificare a nivelului sonor cu 10 dB corespunde aproximativ cu dublarea intensităţii sonore percepute. Zgomotul resimţit într-o încăpere poate proveni din exterior sau poate fi generat în interiorul încăperii. In Tabelul 3.4 sunt date valorile admisibile ale zgomotelor exterioare. Tabelul 3.4

Nivelul de zgomot exterior admisibil Intensitatea zgomotului [dB]

Locul, zona

In imediata apropiere a locuinţelor Staţiuni de tratament

odihnă

Zonă industrială

şi

ziua

noaptea

55

40

45

35

65

45

Pentru a avea o ambianţă interioară confortabilă din punct de vedere fonic trebuie să nu se depăşească în încăperi următoarele niveluri de zgomot: camere de locuit 35 dB bucătării 38 dB săli de lectură 40 dB birouri, săli de clasă 45 dB

muzică de ambianţă 60 dB magazine 70 dB spaţii tehnice (staţii de pompare, centrale termice etc.) 85 dB 3.3 CONSIDERAŢII DESPRE SĂNĂTATE ŞI SIGURANŢĂ Diverse studii au arătat că aerul din interiorul clădirilor poate fi chiar mai poluat decât aerul exterior. Factorii care determină în ce măsură poluanţii din mediul interior pot afecta sănătatea sunt: Prezenţa, modul de utilizare şi starea surselor de poluare Nivelul poluării atât la interiorul cât şi la exteriorul clădirii Gradul de ventilare din clădire Nivelul general de sănătate al ocupanţilor clădirii. Sursele de poluare ale aerului interior sunt : Fum de ţigară Materiale de construcţie (azbest, vată de sticlă etc.), finisaje (lacuri, vopsele etc.) Mobilier (ţesături, lacuri etc.) Activităţi curente: gătit, curăţire, încălzire, refrigerare. Aerul exterior; prin ventilare şi în absenţa filtrelor, poluanţii trec în mare parte la interiorul clădirii. 3.3.1 Probleme cauzate de instalaţiile de ardere Probleme de sănătate pot apare în legătură cu aproape toate tipurile de instalaţii. Se vor considera cu precădere problemele care apar ca urmare a deteriorării calităţii aerului interior din cauza proceselor de ardere a unui combustibil în instalaţii de încălzire, de preparare a hranei sau decorative. Problemele care pot apare includ dureri de cap, ameţeală, somnolenţă, ochi apoşi, respiraţie greoaie sau chiar moarte. Se atrage atenţia că simptome similare pot avea cauze medicale sau cauze legate de poluanţi având altă sursă decât arderea combustibililor. Substanţele poluante asociate cu procesele de ardere sunt gaze şi particule de praf şi/sau funingine. Tipurile de poluanţi şi

cantitatea în care sunt produşi depind de tipul instalaţiei, cât de bine este ea montată, operată şi întreţinută, de tipul combustibilului ars, precum şi de gradul de ventilare a spaţiului interior. Poluanţii din produsele de ardere includ: Aer exterior Fum de ţigară Gaze evacuate de la motoare cu ardere internă (autoturisme, maşini de tuns iarba) din apropiere Activităţi incidentale (suduri, lipituri, arderea lemnelor şi frunzelor) Gaze de ardere evacuate din instalaţii de ardere (sobe, şeminee, cazane de apă cu ardere de gaz sau petrol, centrale termice). Poluanţii cei mai comuni produşi în instalaţiile de ardere din clădiri sunt: Monoxidul de carbon Dioxidul de azot Dioxidul de sulf Particule cu sau fără produşi chimici ataşaţi Hidrocarburi nearse Aldehide Procesul de ardere este însoţit întotdeauna de producerea de vapori de apă. Aceştia nu sunt consideraţi în general un poluant dar pot acţiona ca unul prin efectele lor secundare; de exemplu, umiditatea ridicată şi suprafeţele umede favorizează apariţia unor bacterii şi a mucegaiului. Alte probleme legate de unimitate sunt tratate în paragraful următor. Instalaţiile cu evacuare sunt dotate cu un canal, coş sau alt element care să conducă gazele de ardere afară din clădire. În cazul în care elementul de evacuare este blocat sau prost instalat, cantitatea de poluanţi care pătrund în aerul interior este mare. Instalaţiile fără evacuare eliberează gazele de ardere direct în clădire.

Tabelul 3.5 prezintă probleme legate de instalaţiile de ardere care conduc la poluarea mediului interior. Aceste probleme pot fi identificate de cele mai multe ori doar de către un specialist. Tabelul 3.5

Instalaţii de ardere şi probleme ce pot apare Instalaţia Combusti- Probleme tipice care pot apare bilul Centrale termice

Schimbător de căldură fisurat; Gaz natural Aer de ardere insuficient pentru

Sobe de cameră Şeminee

sau gaz

Centrale termice

Petrol

lichefiat

arderea completă a combustibilului; Canal de evacuare blocat; Arzător nereglat Schimbător de căldură fisurat; Aer de ardere insuficient pentru arderea completă a combustibilului; Canal de evacuare blocat; Arzător nereglat

Centrale termice Sobe de cameră Centrale termice

Lemn

Schimbător de căldură fisurat; Aer de ardere insuficient pentru arderea completă a combustibilului; Canal de evacuare blocat; Lemn tratat sau verde

Cărbune

Schimbător de căldură fisurat; Aer de ardere insuficient pentru arderea completă a combustibilului; Grătar defect

Kerosen

Reglare necorespunzătoare; Combustibil nepotrivit (nu K-1);

Sobe Sobe de cameră

Centrale termice

Cazane de apă

Tiraj slab; Aer de ardere insuficient pentru arderea completă a combustibilului Aer de ardere insuficient pentru Gas Natural arderea completă a combustibilului; sau lichefiat Canal de evacuare blocat; Arzător nereglat

Extensii; Cuptoare

Aer de ardere insuficient pentru Gaz natural arderea completă a combustibilului; sau lichefiat Folosire incorectă pentru încălzirea spaţiului

Sobe; Şeminee

Lemn Cărbune

Aer de ardere insuficient pentru arderea completă a combustibilului; Canal de evacuare blocat; Lemn verde sau tratat; Schimbător de căldură sau focar fisurat.

Pentru reducerea expunerii la poluanţii din produsele de ardere, este deosebit de important ca instalaţiile de ardere să fie bine alese, instalate, utilizate, inspectate şi întreţinute. O ventilare corespunzătoare a clădirii micşorează deasemenea riscul de expunere la astfel de poluanţi. În ultima vreme au apărut pe piaţă dispozitive detectoare de monoxid de carbon; se recomandă utilizare lor acolo unde gradul de ventilare este redus iar procesul de ardere are loc în spaţiu deschis (de ex., în încăperile cu şeminee). Utilizarea combinata a filtrelor sac (traditionale) si a filtrelor electrostatice conduce la eliminarea particulelor de dimensiuni mari (praf, scame, etc), a unor contaminanţi de dimensiuni mici, precum şi a bacteriilor şi unora dintre noxele generate în interiorul clădirilor. Aceste filtre au un consum electric mic în raport cu eficienţa lor, sunt uşor de

întreţinut şi curăţat. Pot fi folosite atât ca element de conductă de ventilaţie cât şi ca element staţionar în clădirile lipsite de unităţi de aer condiţionat. 3.3.2 Probleme cauzate de nivelul de umiditate Prea multă umiditate în aerul interior clădirii poate conduce la apariţia igrasiei, a mucegaiului sau a altor medii bacteriologice. Acestea pot cauza la rândul lor o varietate de probleme de sănătate, de la reacţii alergice până la atacuri astmatice şi pneumonii. Nivelul de umiditate se manifestă asupra organismelor vii sub forma unei umidităţi relative, definită ca raportul dintre conţinutul de apă din aer şi conţinutul maxim de apă pe care aerul considerat îl poate îngloba la temperatura şi presiunea date. Cu alte cuvinte, nu cantitatea propriu-zisă de apă din aer este cea resimţită de organism, ci gradul de saturare al aerului în umiditate, pentru că acesta determină schimbul de umiditate între organism (prin suprafeţele sale umede) şi aerul înconjurător. Excesul de umiditate poate fi cauzat de: Duşuri, prepararea hranei, spălarea şi uscarea rufelor, spălatul pe jos, etc. Scurgeri de la ţevi, încălţăminte umedă, stropitul pe lângă chivete. Schimbul de umiditate cu aerul exterior: umiditatea circulă de la interior la exterior sau invers prin anvelopa clădirii, fie prin difuzie, fie prin schimbul de aer. Subsoluri umede, pereţi umeziţi de ploaie, scurgeri prin acoperiş Pe lângă problemele de sănătate, umiditatea ridicată cauzează clădirii prin apariţia ruginii, cojirea vopselelor şi tencuielilor, dăunând în timp chiar şi structurii clădirii. Dacă umiditatea ridicată creează probleme, trebuie spus că şi umiditatea prea scăzută are efectele ei. Sub 30% umiditate relativă, persoanele simt un puternic

disconfort care se poate manifesta prin senzaţia de uscăciune, iritarea mucoaselor nasului şi cavităţii bucale, sângerări la nivelul nasului, infecţii. În general, umiditatea este scăzută pe durata iernii. Pe de o pare, aerul rece exterior este uscat şi pătrunde în cantităţi mai mari în clădire datorită diferenţelor mai mari de temperatură (curenţi convectivi intenşi, diferenţe mai mari de presiune între interior şi exterior). Pe de altă parte, utilizarea unor elemente de încălzire uscate (de tipul caloriferelor sau radiatoarelor electrice) conduce la încălzirea uscată a aerului, adică la scăderea umidităţii sale relative. Reglarea nivelului de umiditate se poate realiza în acest caz prin elemente umidificatoare, de la simpla farfurie cu apă care se evaporă, până la dispozitive sofisticate care realizează şi ionizarea aerului interior. În Tabelul 3.6 se prezintă sintetic relaţia dintre nivelul de umiditate în aerul interior şi problemele de sănătate asociate. Metodele de control al nivelului de umiditate au fost tratate în primul capitol, ele făcând parte din strategia de proiectare şi utilizare eficientă a unei clădiri: bariere de aer, hidroizolaţii, ventilare corespunzătoare, elemente de construcţie care să ferească pereţii de ploaie. Întreaga anvelopă a clădirii trebuie să prevină pătrunderea umidităţii din exterior dar şi să permită evacuarea excesului de umiditate produsă la interior. În acest sens, rolul ventilării este hotărâtor. Tabelul 3.6

Efectul schimbării umidităţii relative asupra unor contaminanţi Zona optimă Bacterii Viruşi

Mucegai Insecte Infecţii respiratorii Alergii, rinite şi astm Reacţii chimice Ozon Umiditate [%]

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

3.3.3 Probleme cauzate de materiale de construcţie şi mobilier Aproape toate materialele de construcţie sunt potenţial periculoase, dar dacă sunt mânuite şi instalate cu grijă, munca poate fi realizată uşor şi sigur. In acest paragraf se atrage atenţia asupra problemelor de sănătate şi siguranţă care pot apare în legătură cu diversele materiale ce se pot utiliza pentru renovarea/modernizarea unei clădirii. Casele mai vechi pot conţine izolaţii care sunt parţial sau total realizate din asbest, de obicei de culoare alb sau alb-gri, sub formă de pudră sau semi-poros. Inhalarea asbestului este asociată cu o întregă varietate de cancere, chiar şi de la o singură expunere mai mare. Înainte de a se lucra cu un astfel de material, trebuie aplicată o mască şi/sau asigura o ventilare locală corespunzătoare. Multe dintre materialele de azi pun în libertate particule, fibre sau vapori, care pot fi dăunătoare pentru cel

care le instalează şi pentru oricine se găseşte în vecinătate. Chiar şi materialele naturale de tipul rumeguşului sau prafului de tencuială pot fi dăunătoare. Deseori pericolul nu provine din materialul primar ci din lianţi, solvenţi, stabilizatori sau alţi aditivi al căror efect nu-l cunoaşteţi. Materialele de izolaţie fibroase de tipul fibrei de sticlă şi lânii minerale pot irita foarte uşor pielea, ochii şi sistemul respirator. În farmacii, sunt disponibile creme speciale pentru protejarea pielii atunci când se lucrează cu materiale fibroase. Metoda preferată pentru îndepărtarea fibrelor sau prafului este cea a aspirării acestora cu un aspirator. O idee bună este cea a ataşării unei extensii de furtun la punctul de evacuare a aspiratorului pentru a împiedica răspândirea în casă a oricărei particule, care trece de filtru. Dacă aveţi la îndemână doar o mătură pentru îndepărtarea materialului, aceasta trebuie mai întâi udată astfel încât particulele de praf să nu se ridice în aer. Izolaţia din polistiren rigid este în general un material inert, dar la tăiere poate produce particule. Izolaţiile de poliuretan şi poli-izocianurat emană vapori dăunători în momentul producerii de panouri rigide şi atunci când materialul este pulverizat la locul de montaj. Vaporii determină iritaţii ale ochilor şi pielii şi probleme respiratorii, chiar şi la nivel de expunere minim. Mici cantităţi de vapori pot însoţi panoul rigid. Există o multitudine de materiale de chituit cu compoziţii chimice foarte diferite. Totuşi, materialele de chituit au câteva caracteristici comune : toate utilizează solvenţi pentru menţinerea materialului pliabil până la instalare. odată aplicat, solvenţii se vor evapora producând vapori până când materialul se aşează sau se usucă. Vaporii de la chituire pot determina iritaţii respiratorii sau alte reacţii alergice. Din acest motiv, zona de lucru trebuie bine ventilată, chiar şi pe perioada uscării.

Renovarea ridică probleme speciale de sănătate pentru cei cu alergii, astm sau sensibilitate la substanţe chimice. Prin alegerea cu grijă a materialelor, expunerea la substanţe iritante poate fi evitată sau redusă. De exemplu, izolaţiile din panouri rigide nu produc praf sau particule decât la tăiere, iar unele chituri au o perioadă mai scurtă de uscare. Deasemenea, pentru cei cu sensibilitate la substanţe chimice sunt diponibile materiale de finisare de tipul vopselelor şi baiţurilor cu toxicitate redusă. Consideraţiile legate de sănătate pot constitui un factor important în luarea deciziei de a izola exteriorul clădirii şi nu interiorul acesteia. Dacă operaţia are loc la interior, lucrul trebuie planificat astfel încât intervenţia să se termine cât mai repede posibil. Aceasta poate însemna angajarea unui antreprenor care să realizeze întreaga lucrare sau o parte din ea. Mobilierul poate la răndul său reprezenta o sursă de poluare prin substanţele volatile eliberate de lacuri şi vopsele; tapiseria de orice fel, draperiile şi covoarele eliberează scame de diferite dimensiuni care inhalate pot cauza probleme respiratorii. Substanţele utilizate la curăţenie sunt de cele mai multe ori dizolvanţi cu conţinut ridicat de substanţe volatile (alcooli, esenţe parfumate etc.). In tabelul 3.7 se prezintă raportul concentraţiilor admise pentru aerul interior relativ la aerul exterior clădirii, astfel încât sănătatea utilizatorilor clădirii să nu fie afectată. 3.4 IMPACTUL CLĂDIRILOR ASUPRA MEDIULUI AMBIANT ŞI COLECTIVITĂŢILOR UMANE Prezenţa clădirilor în peisajul natural determină un impact asupra mediului înconjurător, care deseori nu este perceput, sau este perceput în proporţii mai reduse. Încă din etapa de început a construcţiei, peisajul natural suferă alterări, prin tăierea de drumuri de acces, organizarea şantierului, efectuarea racordurilor de energie electrică,

alimentare cu apă şi canalizare, alimentare cu energie termică şi/sau combustibili. Arhitecţi, ingineri constructori şi ecologişti din lumea întreagă încearcă să determine efectele pe care construcţiile şi alte habitaturi locuite le au asupra mediului înconjurător şi asupra oamenilor. Cheia înţelegerii complexităţii acestui fapt este recunoaşterea faptului că activităţile constructive produc o transformare a mediului natural într-unul artificial. Această transformare are trei faze: construcţie, mentenanţă, recuperare. În prima fază, clădirile sunt construite şi plasate în peisajul natural. Activitatea de construcţie este un amestec de preferinţe culturale (arhitectonice), materiale avute la dispoziţie şi tehnologii de construcţie. În faza de mentenanţă, ocupanţii trăiesc în clădiri şi le menţin în stare de funcţionare sau le modernizează potrivit standardelor lor de viaţă. În fine, clădirile îşi încheie durata de viaţă, iar materialele rezultate se reciclează sau se depozitează, iar pe locul lor se ridică alte clădiri (ciclul de viaţă se reia), sau se recreează peisajul natural. Conceptul de dezvoltare durabilă presupune minimizarea costurilor de mediu şi maximizarea profitului economic, astfel încât să fie posibilă "satisfacerea nevoilor prezentului fără a compromite posibilitatea generaţiilor viitoare de a-şi satisface propriile nevoi.” Din acest concept rezultă modul în care clădirile poluează mediul ambiant intern şi extern lor. În funcţie de unde se creează sursa de poluare, clădirile exercită o poluare directă şi una indirectă.

Tabelul 3.7

Surse, concentraţii admise şi raportul “interior/exterior” pentru principalii poluanţi interiori clădirilor

Poluant

Sursa de poluare interioară

Concentraţii admise

Raportul concentr aţiilor interior / exterior

 106 fibre/ m3

1

Combustie, activitate umana, animale de casa

3000 ppm

 1

Monoxid de carbon (CO)

Echipament de combustie, motoare, sisteme de incalzire defecte

100 ppm

 1

Formaldehida

Izolatii, lianti, placi conglomerate

Fibre minerale si sintetice

Produse, imbracaminte, tapiserii

Bioxid de azot (NO2)

Combustie, sobe cu gaz, incălzitoare de apă instant, uscatoare, tigari, motoare

Vapori organici (VOCs)

Combustie, solventi, rasini, produse, pesticide, spray-uri cu aerosoli

Nu este cazul

1

Ozon

Arc electric, surse de UV

20 ppb 200 ppb

1 1

Radon

Materiale de constructie, ape subterane, sol

0,1 to 200 nCi/m3

 1

Particule respirabile

Sobe, semineuri, tigari, substante volatile concentrate, spray-uri cu aerosoli, gatit

100 to 500 µg/m3

 1

Sulfati

Chibrituri, sobe cu gaz

5 µg/m3

1

Bioxid de sulf (SO2)

Sisteme de incalzire

20 µg/m3

1

Asbest

Izolatii de incendiu

Bioxid de carbon (CO2)

0,05 la 1,0 ppm

NA

200 la 1000 µg/m3

1

--

 1

Poluant

Sursa de poluare interioară

Concentraţii admise

Raportul concentr aţiilor interior / exterior

Micro organisme

Activitate umana, animale de casa, ferigi, insecte, plante, spori, umidificatoare, sisteme de aer conditionat

@ IP CONSULT GRUP , Braila - 2003

Nu este cazul

1