Curs 2. Confortul
CONFORT s. n. Totalitatea condițiilor materiale care asigură o existență civilizată, plăcută, comodă și igienică
Unul din scopurile principale ale cladirilor este sa ofere medii sanatoase si confortabile pentru activitatile umane. O constructie trebuie sa acomodeze functiunea pentru care a fost proiectata, inclusiv suprafata de nivel, volum al incaperilor, adapost, lumina si dotarile pentru munca, trai, invatare, vindecare, procesare, etc. mai mult, aceeasi cladire trebuie sa asigure un climat interior sanatos si confortabil pentru utilizatorii acestuia. Cladirea nu trebuie sa afecteze negativ ocupantii sau mediul si trebuie sa fie stabila structural si sigura la foc. Dezvoltarea durabila impune ca o constructie sa nu adauge riscuri sau incarcari suplimentare (de exemplu sub forma de utilizare a energiei). Importanta climatului interior a fost amplificata in ultimii ani. Oamenii isi petrec aproximativ 90% din timp la interior. De aceea, din punct de vedere al sanatatii, calitatea mediului interior este cu atat mai importanta decat cea a mediului exterior. Un climat interior bun scade numarul imbolnavirilor si simptomele sindromului cladirii bolnave, imbunatatind confortul si productivitatea. Cercetarea si practica au aratat ca de cele mai multe ori, ocupantii sunt nemultumiti de cladire. Calitatea climatului interior este afectata in egala masura de incalzire, ventilare si echipamente de aer conditionat, sistemul constructiv, calitatea executiei, materialele de constructie si operarea + mentenanta cladirii.
Aceste aspecte trebuie luate in considerare inca din faze de proiectare, construire si utilizare a cladirii. Unele probele pot aparea chiar din cladire, altele sunt cauzate de actiuni ale ocupantilor sau de intretinerea cladirii.
Activitatile umane concentrate in orase scad calitatea mediului inconjurator Centrele urbane majore au propriul microclimat in concordanta cu activitatea umana: milioane de masini in trafic zilnic, inclazirea si iluminarea cladirilor sau spatiilor publice, chiar si prezenta catorva milioane de oameni – toate sunt surse de caldura si poluare care determina microclimatul. Concentrarea activitatilor in orase duce la temperaturi medii mai mari, schimbari ale ploilor, ceata datorita poluarii aerului. Problemele de sanatate sunt to mai acute.
Pe glob exista 5 climate majore, clasificate dupa temperatura si umiditate: tropical, uscat, fierbinte, temperat rece si rece
Mediul inconjurator influenteaza semnificativ variatiile de temperatura, orele de insorire, sistemele de vant si formarea norilor. Expunerea (pante pe nord / sud) poate duce la umbriri semnificative iarna, cand vaile orientate est/vest risca sa fie permanent in umbra. In Europa Nordica este recomandabil ca imobilele sa fie plasate suficient de sus ca sa poata prinde prinde soare chiar si iarna. Variatia de cantitate de soare duce la o diferenta de temperatura in vale fata de deal, inducand fluctuatii de presiune si miscari ale aerului. Brizele urca din vai in timpul zile, in timp ce varfurile cu mai mult soare sunt mai calde decat Ia campie. Se explica fenomenul de foen: temperatura aerului scade pe masura ce creste altitudinea. La punctul de saturatie, cea mai mare parte a apei ajunge inapoi pe pamant sub forma de ploaie sau ninsoare. Pe cealalata parte, aerul nesaturat coboara si incalzeste prin compresiune, ajungand la baza muntelui cu o umiditate relativa foarte mica (sub 30%), care face aerul foarte curat. Temperatura poate sa creasca cu pana la 20 째C intr-o zi.
Vegetatia asigura umbra sezoniera la cladiri, ecrane de vant, raceste aerul prin evaporarea apei, filtreaza praful din atmosfera
Confortul interior este dat de: - Temperatura - Umiditate - Ventilare - Lumina - Acustica - Miros
TEMPERATURA: Confortul termic este definit ca o senzatie de satisfactie cu mediul inconjurator. Aceasta este determinata de balanta dinamica dintre schimburile de caldura dintre corp si mediu ambiant. Confortul termic consista din 6 parametri : 1. Rata metabolica se refera la producerea caldurii astfel incat temperatura corpului sa ramana la aceeasi valoare 2. Hainele asigura rezistenta termica impotriva schimburilor de caldura dintre suprafata pielii si aerul din jur 3. Temperatura mediului ambiant 4. Temperatura peretelui 5. Umiditatea relativa a aerului inteleasa ca procentul dintre vaporii de apa in aer la o anumita temperatura a aerului si cantitatea saturata de vapori de apa la aceeasi temperatura 6. Miscarea aerului afecteaza schimbul de caldura prin convectie (la interior nu ar trebui sa depaseasca 2m/s)
Temperatura peretelui afecteaza schimbul de caldura prin radiatie. Distributia temperaturii dintr-un perete este un fenomen complex, dar aceasta se considera ca o medie raportata la aria suprafetei de perete.
Surse de caldura interioara: ocupanti, electrocasnice, evaporarea apei
Controlul sistemului de incalzire / racire, de exemplu trebuie sa asigure necesarul la momentele cheie: de temperatura, de sezon, de momentul al zilei.
Confortul termic este definit de o serie de valori de temperatura, ale miscarii aerului si niveluri de umiditate in care ocupantii nu simt disconfort. Apar cateva mecanisme: - Racirea sau incalzirea pielii prin convectie, in functie de temperatura aerului – daca este mai mica sau mai mare decat a pielii - Racirea pielii prin evaporarea transpiratiei - Incalzirea pielii prin radiatie solara directa sau indirecta - Incalzirea sau racirea pielii prin radiatie de la pereti, daca acestia au o temperatura mai mare sau mai mica decat a pielii - Prezenta masinilor / electrocasnicelor sau a altor persoane care poate fi o sursa de caldura. Cresterea tempoeraturii in acest caz duce la incalzirea pielii prin convectie Mecanismul de autoreglare al corpului uman a aratat o zona in care confortul variaza destul de putin : zona de confort. Miscarea aerului mareste pierderea de caldura prin convectie si faciliteaza evaporarea umiditatii de la suprafata pielii
UMIDITATEA: Uzual, 40-60% este umiditatea ideala. Criterii de confort higrotermic Uzual, incalzirea este conceputa astfel incat in perioada rece a anului temperatura interioara sa fie cuprinsa in limitele 18...23 °C, functie de rolul spatiului-incaperii. Astfel, in bucatarie sunt necesare 18 °C, in camere de zi sau dormitoare 20 °C, in bai 22 °C etc., aceste temperaturi asigurand senzatia de confort termic, ca si componenta esentiala a cerintelor “factorului om”. Evident ca, in functie de activitatea sa, omul necesita conditii corespunzatoare de temperatura. Umiditatea aerului interior, o alta componenta a exigentelor impuse de confort, constituie un factor esential. De exemplu, umiditarea relativa (ϕr) a aerului interior, variaza in conditii normate intre 40...60%, domeniu confortabil pentru o cladire de locuit. Dar, in alte tipuri de cladiri - industriale, agricole, umiditatea poate avea valori mult diferite, afectand atat oamenii, cat si procesele tehnologice, calitatea unor produse, sanatatea animalelor etc. Particularizand pentru un domeniu restrans, acela al cladirilor de locuit, se poate percepe mecanismul uzual al producerii vaporilor de apa. Astfel omul cedeaza in permanenta, prin respiratie si transpiratie normala, apa spre mediul exterior, sub forma de vapori de apa. Pana la Ti=16 °C, aceasta degajare are o valoare constanta si apoi creste odata cu temperatura. Prin aceasta degajare creste continutul de umiditate a aerului, adica umiditatea relativa ϕr, ajungand in domeniul inconfortabil, sau, la valori mari ale degajarilor de umiditate, se atinge valoarea umiditatii de saturatie, (ϕs) producandu-se condens.
VENTILAREA: Calitatea aerului este cea care asigura un nivel confortabil de confort. Nivelul minim de ventilare trebuie sa asigure ca aerul interior ramane la calitatea necesara
Ventilarea naturala rezulta din diferente de temperatura sau presiune intre diferitele fatade ale cladirii. Permite aporturilor interne si solare sa fie evacuate din cladire.
MIROSUL: Aerul respirat dintr-un spatiu inchis are impact asupra confortului si sanatatii, variind de la simplu neplacut – mirosuri, iritatii ale ochiilor si pielii, uscaciune – pana la alergii respiratorii si probleme de sanatate. Multi poluanti sunt concentrati in interioare, venind simultan din activitatile umane, din produsele pe care le folosim si din materialele constructiei. Principala sursa de poluare ramane monoxidul de carbon, alergenii animali, mucegaiul, acarieni, compusii organici volatili, fibrele minerale artificiale.
Substantele care ajung in cavitatea nazala sunt percepute de factorii olfactivi (detectare mirosuri) sau de sistemul limbic (sensibil la iritanti). Oamenii se adapteaza destul de repede la mirosuri, dar iritantii pot afecta pe termen lung, mai ales daca nici nu sunt detectati / la niveluri mici. Strategia de baza este reducerea la sursa, prin utilizara acolo unde se poate de substante fara miros, materiale fara compusi volatili (prezenti in majoritatea vopselurilor, adezivilor, produselor compozite). Anumite tipuri de materiale si constructii sunt capabile sa absoarba mirosurile si sa le neutralizeze (de exemplu lut nears, lana de oaie).
LUMINA: Confortul vizual depinde de o combinatie de parametri fizici: iluminare, luminanta, contrast, stralucire, spectrul vizibil la care se adauga caracteristicile mediului si munca ce trebuie efectuata (marimea obiectelor, timpul avut la dispozitie). Se bazeaza si pe factorii fiziologici si psihologici ai unei persoane (varsta, calitatea vederii) Parametrii care tin de arhitect sunt: -Gradul de luminare a obiectelor care trebuie vazute - distributia luminii in spatiu -Procentul de luminanta al cladirii -Absenta umbrelor nedorite -Accenturea contururilor si formelor obiectelor -Vederea exterioara -Culori placute ale luminii -Absenta stralucirii
Mediul ambiant trebuie sa permita oamenilor sa vada obiectele clar, fara efort.
SUNETUL: Confortul acustic se refera la zgomotul din exterior, la zgomotul din interior si la controlul sunetului in spatiul respectiv. Principalele elemente care au impact asupra zgomotului la interior sunt sursa de zgomot si cele exterioare. In orasele mari, impactul zgomotului exterior este impirtant, de aceea mediul interior trebuie sa fie bine izolat, pentru a nu interfera cu alte programe sau functiuni. Exista diferente intre cerintele pentru birouri, sali de clasa, sali de conferinta: -Prea mult zgomot din afara cladirii -Prea mult zgomot din spatiile adiacente -Lipsa de control a zgomotului in spatiul in sine Ca nivel, nu sunt pericole de a afecta auzul, dar pot distrage concentrarea asupra muncii sau studiului si mediul devine mai putin ideal.
La zgomotul interior, instrumentele electronice (radio, TV) sunt principala sursa, iar la cel exterior avem de-a face cu trafic, industrie, viata urbana.
Transferul termic, rezistenta termica specifica Confortul termic este influentat de urmatorii factori: - temperatura mediului din interior ( temperatura camerei) - temperatura suprafetelor obiectelor si a peretilor - viteza curentilor de aer din incapere - umiditatea relativa a aerului din incapere. Confortul ambiental este perceput diferit in functie de fiecare persoana; in general este recomandabil sa locuiti in incaperi cu o temperatura de 18-20 grade Celsius si o umiditate a aerului de aproximativ 50%. Acestea sunt influentate si de caldura pe care corpul uman o cedeaza peretilor incaperii, care este cu atat mai mare cu cat este mai scazuta temperatura suprafetei peretelui. Disconfortul apare in momentul in care temperatura aerului din incapere si temperatura suprafetei peretilor depaseste 3 grade Celsius. Aceasta diferenta de temperatura se manifesta prin deplasari de aer mai mari pe care locatarii il percep ca si curent. Majoritatea locatarilor reactioneaza la aceasta senzatie neplacuta prin cresterea temperaturii de incalzire, prin aceasta neeliminandu-se insa cauza curentului, dimpotriva amplificandu-l. Umiditatea relativa a aerului in locuinte trebuie mentinuta la valori acceptabile atat din punctul de vedere al sanatatii mediului ambiant al locatarilor cat si din punctul de vedere al durabilitatii proprii a constructiei. O umiditate scazuta a aerului (<30%) mareste gradul de producere a prafului si produce uscarea mucoaselor, ceea ce conduce la aparitia frecventa a bolilor aparatului respirator ( de ex. in cazul apartamentelor supraincalzite si uscate). O umiditate mai mare a aerului corelata cu temperatura suprafetei peretilor determina aparitia condensului pe portiunile reci ale peretilor, care poate avea ca urmari deteriorarea partii de constructie.
Temperaturile exterioare (Te) Temperaturile exterioare de calcul se consideră în conformitate cu harta de zonare climatică a teritoriului României, pentru perioada de iarna, anexata. Conform acestei hărţi, care înlocuieşte harta din STAS 6472/2-83, teritoriul României se împarte în 4 zone climatice, astfel : - zona I Te = - 12oC - zona II Te = - 15oC - zona III Te = - 18oC - zona IV Te = - 21oC
Conform principiului I al termodinamicii doua corpuri pot schimba intre ele caldura pana la atingerea echilibrului termic, adica pana la egalarea temperaturilor corpurilor. Principiul II al termodinamicii arata ca transformarile spontane in sisteme finite se desfasoara in sensul cresterii entropiei sistemului (dS>0), ceea ce inseamna ca in astfel de sisteme caldura trece spontan de la corpul mai cald la cel mai rece. Exista trei mecanisme prin care se realizeaza transferul de caldura: conductivitatea termica (conductia), convectia si radiatia termica. Transferul de caldura se realizeaza atata timp cat intre doua corpuri sau intre doua puncte ale aceluiasi corp exista o diferenta de temperatura. Temperatura este un parametru de stare scalar care este o functie de coordonatele spatiale si de timp: T=f(x,y,z,t) Daca temperatura este independenta de timp atunci si regimul de temperatura este stationar iar functia de temperatura devine: T=f(x,y,z,) In cazul in care temperatura variaza in timp regimul de temperatura este nestationar. Cantitatea de caldura transferata in unitatea de timp, Q, este fluxul de caldura (q). In regim stationar fluxul (debitul) de caldura este constant in timp.
Atunci cand o suprafata fierbinte este inconjurata de o zona mai rece, va avea loc un transfer de caldura pana cand ambele ajung la aceeasi temperatura. - conductie: se produce intr-un material solid sau gazos si depinde de caracteristicile materialului respectiv; - convectie: caldura se propaga datorita miscarii aerului sau schimbarii densitatii acestuia la diferite temperaturi. Are loc de la fluid la suprafata unui corp si invers. - radiatie: orice material capteaza radiatiile termice si le emite mai departe in functie de emisivitate si temperatura pe care a acumulat-o. Schimbul de caldura tine cont de mediul de propagare ( aerul ). Atunci cand radiatiile sunt absorbite sau reflectate transferul termic este diminuat
Ecuatia care exprima fluxul de caldura transferat prin conductivitate, in regim stationar se numeste Legea Fourier. Coeficientul de conductivitate termica exprima usurinta cu care se transfera caldura print-un corp prin acest mecanism. λ este o proprietate fizica importanta in practica de care se tine cont la alegerea materialelor de constructie a utilajelor sau a materialelor cu rol de izolatoare termice. Pentru majoritatea materialelor λ variaza liniar cu temperatura. Defineste capacitatea unui material de a transmite caldura, astfel incat cu cat valoarea este mai mica, cu atat performanta este mai buna. Coeficientul de conductivitate este exprimat in [W/mK]. S-a stabilit ca materialele sunt izolatoare termice daca conductivitatea lor este mai mica decat 0,065 W/mK. Dintre substantele uzuale aerul are conductivitatea cea mai mica, totusi folosirea unor mantale cu aer nu asigura o izolare termica eficienta datorita convectiei libere care se manifesta in paralel cu conductivitatea. Pentru a limita convectia libera se recomanda ca aerul sa fie divizat in volume cat mai mici. Asa se explica proprietatile termoizolatoare ale unor materiale cu structura poroasa sau fibroasa cum ar fi: vata de sticla, vata de zgura, azbestul, pluta, polistirenul expandat, etc. Daca in pori patrunde apa care are λ de circa 25 de ori mai mare decat a aerului, conductivitatea creste semnificativ In tabel se pot vedea cateva exemple cu valoarea conductivitatii termice la cele mai folosite materiale de constructie. MATERIAL Poliuretan Polistiren extrudat Polistiren expandat Vată minerală Plută
CONDUCTIVITATE TERMICĂ [W/MK] 0,018 0,035 0,040 0,041 0,045
Transferul de caldura prin conductie in regim stationar Transfer de caldura prin pereti plani-paraleli, in regim stationar Se considera un perete solid plan, omogen cu suprafata mult mai mare decat grosimea δ. Pe fetele opuse ale peretelui se mentin constante temperaturile Tp1 respectiv Tp2 cu Tp1>Tp2. Daca temperaturile fetelor opuse sunt constante, intre punctele de pe aceste suprefete nu se schimba caldura (acestea fiind suprafete izoterme).
In cazul in care peretele plan este format din mai multe straturi de grosimi si conductivitati termice diferite (perete compozit / neomogen) se demonstreaza ca fluxul de caldura in regim stationar printr-un astfel de perete este proportional cu suprafata de transfer A, cu potentialul transferului ΔTp si invers proportional cu rezistenta termica totala a peretelui. Daca regimul este stationar caldura acumulata in peretele este nula, ceea ce inseamna ca prin fiecare strat al peretelui se transfera acelasi flux de caldura Q. Calculul unidirecţional este un model de calcul termotehnic simplificat, în care se consideră că liniile de flux sunt perpendiculare pe elementul de construcţie
α
α
Rezistenta termică specifică a unui strat omogen Rezistenţa termică specifică a unui strat omogen al elementului de construcţie se determină cu relaţia: R=d/ a*λ [m2 K/W], în care: d – grosimea de calcul a stratului în m, λ - conductivitatea termică de calcul a materialului, a – coeficient de majorare a conductivitatii in functie de vechimea materialului. Rezistenţele termice ale straturilor omogene se calculează cu 3 zecimale. R reprezinta capacitatea unui material de a izola termic. Valoarea rezistentei termice este in functie de grosimea si conductivitatea materialului fiind raportul acestor marimi. Cu cat R este mai mare, cu atat materialul este mai bun din punct de vedere al izolarii termice. Coeficientul de transfer termic unidirecţional (transmitanta) se determină cu relaţia : U = 1/R [W/(m2K)] Dacă valorile R şi U reprezintă rezultate finale ale calculelor termotehnice, ele pot fi rotunjite la 3 cifre semnificative (2 zecimale). Coeficientul de transfer termic U reprezinta fluxul de caldura ce traverseaza o suprafata de 1 mp, in conditiile unei diferente de temperatura de un grad intre interior si exterior. Performanta termica a unei izolatii este caracterizata de coeficientul de transfer termic U. Cu cat valoarea U este mai mica, cu atat izolatia este mai performanta termic.
Rezistenta termica, specifica unidirectionala a unui element de constructie alcatuit din unul sau mai multe straturi din materiale omogene, fara punti termice, inclusiv din eventuale straturi de aer neventilat, dispuse perpendicular pe directia fluxului termic, se calculeaza cu relatia :
R –Rezistenta totala la transfer termic [m2K/W]; Rsi – Rezistenta la transfer termic pe suprafata interioara [m2K/W]; Rse – Rezistenta la transfer termic pe suprafata exterioara [m2K/W]; Rs- Rezistenta la transfer termic a elementului (suma straturilor) [m2K/W] Ra - Rezistenta la transfer termic a straturilor de aer(suma) [m2K/W]
R
1 2 .... n Ra 1 2 n
Rezistenţa termică specifică corectată Rezistenţa termică specifică corectată se determină la elementele de construcţie cu alcătuire neomogenă; ea ţine seama de influenţa punţilor termice asupra valorii rezistenţei termice specifice determinate pe baza unui calcul unidirecţional în câmp curent, respectiv în zona cu alcătuirea predominantă. Simplificat, R’ = r *R [W/(m2K)] în care r reprezintă coeficientul de reducere a rezistenţei termice unidirecţionale. La fazele preliminare de proiectare, influenţa punţilor termice se poate evalua printr-o reducere globală a rezistenţelor termice unidirecţionale (în câmp curent), astfel : - la pereţi exteriori 20...45 % (r=0,55-0,8) - la terase şi planşee sub poduri 15...25 % (r=0,75-0,85) - la planşee peste subsoluri şi sub bowindouri 25...35 % (r=0,65-0,75) - la rosturi 10...20 % (r=0,8-0,9) Rezistenţa termică specifică medie a unui element de construcţie se calculează cu relaţia :
Rezistenţele termice medii R'm se pot calcula: pentru o încăpere având mai multe suprafeţe pentru un acelaşi element de construcţie, de exemplu o încăpere de colţ; pentru un nivel al clădirii; pentru ansamblul unei clădiri.
La elementele de construcţie care separă încăperea considerată de un spaţiu neîncălzit, în loc de valoarea T = Ti - Te , în relaţia de mai sus se introduce diferenţa de temperatură (Ti - Tu), în care Tu reprezintă temperatura în spaţiul neîncălzit, determinată pe baza unui calcul de bilanţ termic. La elementele de construcţie care separă încăperea considerată de un spaţiu mai puţin încălzit, în loc de valoarea T, în relaţie se introduce diferenţa dintre cele două temperaturi interioare convenţionale de calcul, având valori conform tabel. Relaţia nu se aplică la suprafeţele vitrate.
Rezistenţele termice specifice corectate R’ ale tuturor elementelor de construcţie ale clădirilor, calculate pentru fiecare încăpere în parte, trebuie să fie mai mari decât rezistenţele termice necesare : R' > R'nec [m2K/W] În scopul reducerii consumului de energie în exploatare, rezistenţa termică corectată, medie pe clădire, a fiecărui element de construcţie, poate fi comparată cu rezistenţele termice minime prescrise de actele normative în vigoare. Trebuie să fie îndeplinită condiţia : R’m > R’min [m2K/W]
Pentru alte cladiri decat locuinte: În clădiri de categoria 1 intră clădirile cu “ocupare continuă” şi clădirile cu “ocupare discontinuă” de clasă de inerţie mare, definită conform cap.8 din Metodologie, ca fiind acele clădiri a căror funcţionalitate impune ca temperatura mediului interior să nu scadă (în intervalul “ora 0 - ora 7”) cu mai mult de 70C sub valoarea normală de exploatare. Din această categorie fac parte: creşele, internatele, spitalele, etc.; a - rezistenţa termică minimă, R'min, a componentelor opace ale pereţilor verticali care fac cu planul orizontal un unghi mai mare de 60 0, aflaţi în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, exprimată în m2K/W ; b - rezistenţa termică minimă, R'min, a planşeelor de la ultimul nivel (orizontale sau care fac cu planul orizontal un unghi mai mic de 60 0, aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, exprimată în m 2K/W; c - rezistenţa termică minimă, R'min, a planşeelor inferioare aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, exprimată în m 2K/W; d - transmitanţa termică liniară maximă pe perimetrul clădirii, la nivelul soclului, exprimată în W/(mK); e - rezistenţa termică minimă, R'min, a pereţilor transparenţi sau translucizi aflaţi în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, calculată luând în considerare dimensiunile nominale ale golului din perete, exprimată în m2K/W;
Pentru alte cladiri decat locuinte: În clădiri de categoria 2 intră clădirile cu “ocupare discontinuă”, cu excepţia celor din clasa de inerţie mare. Clădirile cu “ocupare discontinuă” sunt acele clădiri a căror funcţionalitate permite ca abaterea de la temperatura normală de exploatare să fie mai mare de 7 0C pe o perioadă de 10 ore pe zi, din care cel puţin 5 ore în intervalul “ora 0 - ora 7”. Din această categorie fac parte: şcolile, amfiteatrele, sălile de spectacole, clădirile administrative, restaurantele, clădirile industriale cu unul sau două schimburi, etc., de clasă de inerţie medie şi mică. a - rezistenţa termică minimă, R'min, a componentelor opace ale pereţilor verticali care fac cu planul orizontal un unghi mai mare de 60 0, aflaţi în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, exprimată în m2K/W ; b - rezistenţa termică minimă, R'min, a planşeelor de la ultimul nivel (orizontale sau care fac cu planul orizontal un unghi mai mic de 60 0, aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, exprimată în m2K/W; c - rezistenţa termică minimă, R'min, a planşeelor inferioare aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, exprimată în m 2K/W; d - transmitanţa termică liniară maximă pe perimetrul clădirii, la nivelul soclului, exprimată în W/(mK); e - rezistenţa termică minimă, R'min, a pereţilor transparenţi sau translucizi aflaţi în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit, calculată luând în considerare dimensiunile nominale ale golului din perete, exprimată în m2K/W;
Puntile termice, condensul, bariera de vapori Ce este o punte termica? Elementele de constructie neomogene (pereti sau acoperisuri) au uneori, datorita sistemului constructiv ales, unele portiuni reduse neizolate termic, deci cu o rezistenta termica mai redusa decât în portiunile de câmp termoizolate învecinate. Aceste zone se numesc punti termice pentru ca ele permit local caldurii interioare sa treaca usor prin ele si au ca efect aparitia în dreptul lor a unor zone reci ; temperatura pe suprafata interioara a acestor zone este mult mai scazuta fata de temperatura interioara a câmpului termoizolant. Efectul puntilor termice: - Scaderea temperaturii pe suprafata interioara; - In cele mai multe cazuri apare condens pe suprafata interioara, în mod particular la colturile cladirii; - Cresterea semnificativa a pierderilor de caldura; - Suprafete reci în cladire.
Punte termica cauzata de buiandrugul ferestrelor de sub balcon.
Sistemul structural al gips cartonului - vedere din interior
Punti termice la nivelul centurilor planseului Punte termica la nivelul subsolului
CLASIFICAREA PUNŢILOR TERMICE ŞI A COEFICIENŢILOR DE TRANSFER TERMIC 1. Puntea termică reprezintă o zonă a anvelopei unei clădiri, în care fluxul termic - altfel unidirecţional - este sensibil modificat prin : - penetrarea parţială sau totală a elementelor de construcţie perimetrale, cu materiale având o conductivitate diferită; - o schimbare a grosimii elementului de construcţie şi/sau - o diferenţă între ariile suprafeţelor interioare şi exterioare, aşa cum se întâmplă la colţurile dintre pereţi, precum şi la cele dintre pereţi şi planşee.
2. Din punctul de vedere al lungimii lor, punţile termice se clasifică ( fig. G1 ) în : - punţi termice cu incluziuni liniare şi - punţi termice cu incluziuni punctuale Punţile termice punctuale pot fi independente (agrafe sau ploturi de legătură) sau provenind din intersecţia unor punţi termice liniare. 3. Din punctul de vedere al alcătuirii lor, punţile termice se clasifică astfel : - punţi termice constructive, realizate prin incluziuni locale din materiale având o conductivitate diferită Punţile termice constructive se pot clasifică în : - punţi termice totale şi - punţi termice parţiale -
-
punţi termice geometrice, realizate ca urmare a unor forme geometrice specifice (colţuri, schimbări ale grosimilor, ş.a.); punţi termice mixte, având ambele caracteristici de mai sus.
În comparaţie cu elementele de construcţie fără punţi termice, acestea din urmă au consecinţe în următoarele direcţii : •se modifică cuantumul fluxului termic; •se modifică alura suprafeţelor izoterme şi a liniilor de flux termic; •se modifică temperaturile superficiale interioare. În figura alaturata se prezintă câteva tipuri caracteristice de coeficienţi liniari de transfer termic, astfel: a) un singur coeficient aferent unei punţi termice amplasate într-o unică încăpere; b) doi coeficienţi simetrici (la detaliile cu un ax de simetrie); c) doi coeficienţi inegali, de exemplu la unele colţuri şi la secţiunile verticale; d) coeficienţi care cumulează efectul a două sau a mai multor punţi termice, de exemplu la un gol de fereastră amplasat lângă o intersecţie de pereţi; e) coeficienţi aferenţi la două spaţii din exteriorul elementului de construcţie, de exemplu un spaţiu exterior şi un spaţiu interior, neîncălzit.
Temperaturile superficiale, pe faţa interioară a elementelor de construcţie perimetrale, se determină în câmp curent, în ipoteza unui flux şi a unui calcul unidirecţional, folosind relaţia: Tsi =TiLa elementele de construcţie care separă încăperea considerată de un spaţiu neîncălzit, în loc de valoarea T = Ti - Te , în relaţia de mai sus se introduce diferenţa de temperatură (Ti - Tu), în care Tu reprezintă temperatura în spaţiul neîncălzit, determinată pe baza unui calcul de bilanţ termic. La elementele de construcţie care separă încăperea considerată de un spaţiu mai puţin încălzit, în loc de valoarea T, în relaţie se introduce diferenţa dintre cele două temperaturi interioare convenţionale de calcul, având valori conform tabel. Relaţia nu se aplică la suprafeţele vitrate.
Ti Te αiR
Temperatura superficială medie, aferentă suprafeţei interioare a unui element de construcţie avand o rezistenţă termică specifică corectată R', se poate determina cu relaţia: Tsi, m =Ti- Ti Te α i R'
Elaborarea certificatului de performanta energetica (CPE) - partea I si II, constructii si instalatii -
Directiva 2002/91/CE a Parlamentului European şi a Consiliului din 16 decembrie 2002 privind performanţa energetică a clădirilor a fost transpusă integral în legislaţia naţională prin Legea nr. 372/2005 privind performanţa energetică a clădirilor, cu modificările ulterioare, publicată în Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 1.144 din 19 decembrie 2005 şi a intrat în vigoare la 01 ianuarie 2007, cu excepţia prevederilor referitoare la elaborarea certificatului de performanţă energetică a clădirii - document tehnic cu caracter informativ pentru clădirile care se construiesc, se vând sau se închiriază - şi punerea acestora la dispoziţia potenţialilor cumpărători sau chiriaşi de către proprietari în cazul vânzării sau închirierii locuinţelor unifamiliale şi apartamentelor din blocurile de locuinţe care trebuiau să intre în vigoare la 01 ianuarie 2010 dar care au intrat în vigoare de la 01 ianuarie 2011, urmare a intervenţiilor legislative ulterioare. Pentru stabilirea unor acţiuni mai concrete de reducere a consumurilor energetice în clădiri, potenţial nevalorificat din acest sector, în 19 mai 2010, a fost aprobată Directiva 2010/31/UE privind performanţa energetică a clădirilor (reformarea Directivei 2002/91/CE). Directiva 2010/3l/UE prevede ca, până cel târziu 9 iulie 2012. statele membre să transpună integral în legislaţia lor naţională prevederile actului comunitar. 19 iulie 2013 - Legea nr.159/2013 pentru modificarea şi completarea Legii nr. 372/2005 privind performanţa energetică a clădirilor, având ca obiect certificatul de performanţă energetică CPE, Art.13 are următorul cuprins: (1) Certificatul de performanţă energetică, denumit în continuare certificat, se elaborează pentru: a) categoriile de clădiri …..care se construiesc, se vând, se închiriază sau sunt supuse renovărilor majore; b) clădirile aflate în proprietatea/administrarea autorităţilor publice sau a instituţiilor care prestează servicii publice. (2) Certificatul se elaborează şi se eliberează de către auditorul energetic pentru clădiri, la solicitarea investitorului/ proprietarului/administratorului clădirii/unităţii de clădire şi este valabil 10 ani de la data eliberării înscrisă în certificat, cu excepţia situaţiei în care, pentru clădirea/unitatea de clădire la care există certificat în valabilitate, se efectuează lucrări de renovare majoră care modifică consumurile energetice ale acesteia. (3) Certificatele pentru categoriile de clădiri …..inclusiv pentru unităţile de clădire şi spaţiile cu altă destinaţie decât aceea de locuinţă, din clădirile de locuit colective, se elaborează pe baza metodologiei (MC001-2006). …… (5) Certificatul cuprinde valori calculate, în conformitate cu reglementările tehnice în vigoare, cu privire la consumurile de energie şi emisiile de CO2, care permit investitorului/ proprietarului/administratorului clădirii/unităţii de clădire să compare şi să evalueze performanţa energetică a clădirii/unităţii de clădire. (6) Certificatul cuprinde, anexat, recomandări de reducere a consumurilor de energie ale clădirii, cu excepţia cazurilor în care nu exista potenţial de reducere semnificativă al acestora comparativ cu cerinţele minime de performanţă energetică în vigoare la data elaborării certificatului, precum şi estimarea economiei de energie prin realizarea lucrărilor de creştere a performanţei energetice a clădirii. (7) Forma şi conţinutul-cadru ale certificatului de performanţă energetică se aprobă prin ordin al ministrului dezvoltării regionale şi administraţiei publice."
Domeniu de aplicare al Metodologiei de calcul al performanţei energetice a clădirilor Mc001-2006 Prevederile prezentei reglementări se aplică la următoarele categorii de clădiri (noi şi existente): - clădiri de locuit individuale (case unifamiliale, cuplate sau înşiruite, tip duplex, ş.a.); - clădiri de locuit cu mai multe apartamente (blocuri); - birouri. - creşe, grădiniţe, cămine, internate; - clădiri de învăţământ; - spitale, policlinici; - hoteluri şi restaurante; - clădiri pentru sport; - clădiri pentru servicii de comerţ; - alte tipuri de clădiri consumatoare de energie (de exemplu: clădiri industriale cu regim normal de exploatare). Prevederile prezentei reglementări nu se aplică la următoarele categorii de clădiri: - clădiri şi monumente protejate care, fie fac parte din zone construite protejate conform legii, fie au valoare arhitecturală sau istorică deosebită, cărora dacă li se aplică cerinţele, li s-ar modifica în mod inacceptabil caracterul ori aspectul exterior; - clădiri utilizate ca lăcaşuri de cult sau pentru alte activităţi cu caracter religios; - clădiri provizorii prevăzute a fi utilizate pe perioade de până la 2 ani, din zone industriale, ateliere şi clădiri nerezidenţiale din domeniul agricol care necesită un consum redus de energie: - clădiri nerezidenţiale care sunt destinate a fi utilizate mai puţin de 4 luni pe an; - clădiri independente, cu o suprafaţă utilă mai mică de 50 m2; - clădiri cu regim special de exploatare. Prevederile prezentei reglementări nu se aplică clădirilor şi încăperilor la care se impun cerinţe speciale ale regimului de temperaturi şi de umiditate, cum sunt: spaţiile frigorifice, cele cu mediu agresiv, ş. a.
Pentru aplicarea corectă a Metodologiei de calcul al performanţei energetice a clădirilor Mc001-2006 este necesară încadrarea clădirii analizate (construcţie + instalaţiile aferente) într-una din următoarele situaţii de calcul: ▪ Clădire existentă sau clădire nouă (în faza de proiectare sau având mai puţin de 2 ani de funcţionare, în garanţie); ▪ Clădire rezidenţială (individuală sau colectivă) sau clădire din domeniul terţiar (şcoli, spitale, săli de spectacol, spaţii comerciale, birouri, bănci sau alte tipuri); ▪ Clădire monozonă sau multizonă; ▪ Apartament în clădire existentă sau clădire nouă; în funcţie de regimul lor de ocupare (daca instalaţiile au funcţionare continuă sau intermitentă); - clădiri cu ocupare continuă – în care intră clădirile a căror funcţionalitate impune ca temperatura mediului interior să nu scadă, în intervalul “ora 0 – ora 7” cu mai mult de 70C sub valoarea normală de exploatare; - clădiri cu ocupare discontinuă – în care intră clădirile a căror funcţionalitate permite ca abaterea de la temperatura normală de exploatare să fie mai mare de 70C pe o perioadă de 10 ore pe zi, din care 5 ore în intervalul “ora 0 – ora 7”. in functie de tipurie de funcţionare ale instalaţiilor de încalzire - încălzire continua / încălzire intermitentă in funcţie de inerţia termica inclusiv modul de stabilire a valorii acesteia - inerţie termică mica / inerţie termică medie / inerţie termică mare. ▪ Clădire de categoria I (clădirile cu "ocupare continuă" şi clădirile cu "ocupare discontinuă" de clasă de inerţie termică mare) sau clădire de categoria II (clădirile cu "ocupare discontinuă" şi clasă de inerţie medie sau mică); ▪ Clădire prevăzută cu instalaţii de: -> încălzire + iluminat + a.c.c. / -> încălzire + iluminat + a.c.c. + ventilare mecanică / -> încălzire + iluminat + a.c.c. + climatizare / -> alte combinaţii de instalaţii. Aplicarea Metodologiei MC 001 se face în funcţie de tipul şi complexitatea instalaţiilor (încălzire, iluminat, a.c.c., răcire/climatizare, ventilare), utilizând ecuaţiile particulare de calcul al performanţei energetice a clădirii analizate. Spre exemplu: - alimentarea cu căldură se poate realiza dintr-o sursă de căldură exterioară clădirii ("încălzire urbană") sau dintr-o sursă de căldură înglobată în clădire ("încălzire proprie"); sursa de energie poate fi clasică (consum de combustibil fosil) sau regenerabilă (biomasă, pompe de căldură, instalaţii solare pasive sau active, centrale de co- sau tri-generare, celule fotovoltaice, instalaţii eoliene etc.); - ventilarea poate fi naturală (organizată), mecanică sau mixtă; - răcirea se poate realiza cu aparate de tip split, cu aer tratat în centrale de tratare a aerului, cu ventilo-convectoare etc.; - apa caldă de consum se poate obţine în instalaţii exterioare sau interioare clădirii, consumând combustibil fosil, energie solară sau doar energie electrică.
Partea I - stabileşte metodolologia de determinare a caracteristicilor higro-termo-energetice ale elementelor care alcătuiesc anvelopa clădirii – subsistem al produsului clădire (elemente de construcţie exterioare, în contact direct cu aerul exterior şi cu solul, sau elemente de construcţie interioare care delimitează spaţiul încălzit faţă de spaţii mai puţin încălzite), în vederea utilizării lor în Partea a II-a, care vizează caracterizarea celorlalte subsisteme ale produsului clădire care sunt instalaţiile şi echipamentele clădirii şi în Partea a III-a care tratează metoda de întocmire a auditului energetic al clădirii şi a certificatului de performanţă energetică a clădirii. Elemente componente ale anvelopei clădirii 1. clasificare în raport cu poziţia în cadrul sistemului clădire: - elemente exterioare în contact direct cu aerul exterior (ex: pereţilor exteriori, inclusiv suprafaţa adiacentă rosturilor deschise); - elemente interioare care delimiteaza spaţiile încalzite de spaţii adiacente neîncalzite sau mai puţin încalzite (ex: pereţii şi planşeele care separă volumul clădirii de spaţii adiacente neîncălzite sau mult mai puţin încălzite, precum şi de spaţiul rosturilor închise); - elemente în contact cu solul; 2. clasificare în funcţie de tipul elementelor de construcţie: - opace (ex: partea opacă a pereţilor exteriori, inclusiv suprafaţa adiacentă rosturilor); - elemente vitrate – elemente al căror factor de transmisie luminoasă este egal sau mai mare de 0,05 (de exemplu: componentele transparente şi translucide ale pereţilor exteriori şi acoperişurilor - tâmplăria exterioară, pereţii vitraţi şi luminatoarele); 3. clasificare în funcţie de poziţia elementelor de construcţie în cadrul anvelopei cladirii: - verticale – elemente de construcţie care fac un unghi cu planul orizontal mai mare de 60 grade (ex: pereţilor exteriori); - orizontale – elemente de construcţie care fac un unghi cu planul orizontal mai mic de 60 grade (de exemplu planşeele de peste ultimul nivel, de sub poduri, planşeele de peste pivniţe şi subsoluri neîncălzite, planşeele care delimitează clădirea la partea inferioară, faţă de mediul exterior - bowindouri, ganguri de trecere ş.a).
Modul general de abordare pentru determinarea performanţei energetice a clădirilor, pentru certificarea energetică şi pentru propunerea măsurilor de reabilitare energetică este descris de schemele urmatoare astfel: figura II.1 - cazul auditării energetice a clădirilor existente, figura II.2-cazul certificării energetice a clădirilor existente sau noi, cu vechimea mai mică de 2 ani şi figura II.3- cazul certificării de performanţă energetică a clădirilor noi aflate în faza de proiectare. Din schema prezentată în figura II.1 rezultă că etapele generale aferente pentru cazul clădirilor existente sunt: I. analiza energetică a clădirii şi instalaţiilor aferente acesteia; II. auditul energetic propriu-zis cu identificarea măsurilor de reabilitare energetică şi analiza economică a soluţiilor propuse. Din schemele prezentate în figurile II.2 şi II.3 rezultă că etapele generale aferente certificării performanţei energetice sunt următoarele: I. analiza energetică a clădirii şi instalaţiilor aferente acesteia; II. întocmirea certificatului de performanţă energetică (CPE) şi completarea anexelor care însoţesc certificatul de performanţă energetică. Analiza energetică presupune ca pe baza informaţiilor privind: -> zona climatică în care este amplasată clădirea, inclusiv vecinătăţile, -> tipul clădirii conform clasificării, -> caracteristicile termo-tehnice ale elementelor de construcţie care alcătuiesc anvelopa clădirii, starea şi configuraţia acestora, -> tipurile instalaţiilor interioare existente şi starea acestora, caracteristicile tehnice şi regimul lor de funcţionare, precum şi starea acestora, să se calculeze estimativ şi în condiţii normale de funcţionare, toate consumurile energetice anuale globale (MWh/an) şi specifice (kWh/m2,an) ale sistemelor de instalaţii cu care clădirea este echipată. Toate informaţiile necesare calculelor de consumuri energetice vor fi culese atât direct pe teren cât şi din documentaţia tehnică existentă (Cartea Tehnică a Construcţiei). Formulele aplicabile fiecărui caz în parte sunt prezentate detaliat în Metodologia Mc001, părţile P I şi P II. Certificarea energetică presupune ca pe baza datelor obţinute prin aplicarea formulelor de calcul din Metodologia Mc001-PI şi PII, să se încadreze clădirea într-una din clasele de performanţă energetică (A...G), să se acorde o notă energetică clădirii (20...100) şi să se compare clădirea reală cu o clădire virtuală, denumită "clădire de referinţă". Se estimează de asemenea consumurile de energie primară şi emisiile de CO2 astfel ca datele obţinute pe baza aplicării Metodologiei Mc001 să fie utilizate ulterior la întocmirea Documentaţiei Tehnice de Avizare a lucrărilor de reabilitare.
Modul general de abordare pentru determinarea performanţei energetice a clădirilor, pentru certificarea energetică şi pentru propunerea măsurilor de reabilitare energetică este descris de schemele generale urmatoare: fig. II.1 in cazul auditării energetice a clădirilor existente, figura II.2-cazul certificării energetice a clădirilor existente sau noi, cu vechimea mai mică de 2 ani şi figura II.3- cazul certificării de performanţă energetică a clădirilor noi aflate în faza de proiectare. Analiza energetică presupune ca pe baza informaţiilor privind: -> zona climatică în care este amplasată clădirea, inclusiv vecinătăţile, -> tipul clădirii conform clasificăriilor anterioare, -> caracteristicile termo-tehnice ale elementelor de construcţie care alcătuiesc anvelopa clădirii, starea şi configuraţia acestora, -> tipurile instalaţiilor interioare existente şi starea acestora, caracteristicile tehnice şi regimul lor de funcţionare, precum şi starea acestora, să se calculeze estimativ şi în condiţii normale de funcţionare, toate consumurile energetice anuale globale (MWh/an) şi specifice (kWh/m2,an) ale sistemelor de instalaţii cu care clădirea este echipată. Toate informaţiile necesare calculelor de consumuri energetice vor fi culese atât direct pe teren cât şi din documentaţia tehnică existentă (Cartea Tehnică a Construcţiei). Formulele aplicabile fiecărui caz în parte sunt prezentate detaliat în Metodologia Mc001, părţile P I şi P II. Certificarea energetică presupune ca pe baza datelor obţinute prin aplicarea formulelor de calcul din Metodologia Mc001-PI şi PII, să se încadreze clădirea într-una din clasele de performanţă energetică (A...G), să se acorde o notă energetică clădirii (20...100) şi să se compare clădirea reală cu o clădire virtuală, denumită "clădire de referinţă". Se estimează de asemenea consumurile de energie primară şi emisiile de CO2 astfel ca datele obţinute pe baza aplicării Metodologiei MC001 să fie utilizate ulterior la întocmirea Documentaţiei Tehnice de Avizare a lucrărilor de reabilitare.
Din schema prezentată în figura II.1 rezultă că etapele generale aferente pentru cazul clădirilor existente sunt: I. analiza energetică a clădirii şi instalaţiilor aferente acesteia; II. auditul energetic propriu-zis cu identificarea măsurilor de reabilitare energetică şi analiza economică a soluţiilor propuse.
Din schemele prezentate în figurile II.2 şi II.3 rezultă că etapele generale aferente certificării performanţei energetice sunt următoarele: I. analiza energetică a clădirii şi instalaţiilor aferente acesteia; II. întocmirea certificatului de performanţă energetică (CPE) şi completarea anexelor care însoţesc certificatul de performanţă energetică.
Parametri definitorii pentru caracterizarea higro-termică a materialelor Caracteristicile higrotermice ale materialelor de construcţie utilizate la evaluarea performanţelor energetice ale clădirilor sunt: •conductivitatea termică, , în W/(mK); •căldura specifică masică, c, în J/(kgK); •factorul de permeabilitate la vapori de apă/rezistenţă la vapori de apă, . Parametri de performanţă caracteristici elementelor de anvelopă necesari la evaluarea performanţei energetice a cladirilor Parametrii de performanţă caracteristici elementelor de anvelopă, necesari pentru evaluarea performanţei energetice a clădirilor sunt : - rezistenţe termice unidirecţionale (R), respectiv transmitanţe termice unidirecţionale (U), - rezistenţe termice (R’), respectiv transmitanţe termice (U’) corectate cu efectul punţilor termice; raportul dintre rezistenţa termică corectată şi rezistenţa termică unidirecţională (r), - rezistenţe termice corectate, medii, pentru fiecare tip de element de construcţie perimetral, pe ansamblul clădirii (R’m); -rezistenţă termică corectată, medie, a anvelopei clădirii (R’M); respectiv transmitanţă termică corectată, medie, a anvelopei clădirii (U’clădire); Alţi parametri utilizaţi sunt: - indicele de inerţie termică D, - rezistenţa la difuzia vaporilor de apă, - coeficienţii de inerţie termică (amortizare, defazaj), - coeficientul de absorbtivitate a suprafeţei corelat cu culoarea şi starea suprafeţei, - factorul optic pentru vitraje, - raportul de vitrare etc.
•DETERMINAREA ŞI COEFICIENTULUI GLOBAL TERMICĂ G [W/(m3K)]
VERIFICAREA DE IZOLARE
τ factorul de corecţie a temperaturilor exterioare; V volumul interior, încălzit, al clădirii [m3]; R'm rezistenţa termică specifică corectată, medie, pe ansamblul clădirii, a unui element de construcţie [m2K/W]; A aria elementului de construcţie [m2], având rezistenţa termică R'm; n viteza de ventilare naturală a clădirii, respectiv numărul de schimburi de aer pe oră [h-1].
•DETERMINAREA ŞI VERIFICAREA COEFICIENTULUI GLOBAL DE IZOLARE TERMICĂ G [W/(m3K)]
Determinarea consumului anual de energie al clădirii pentru încălzirea spaţiilor, apa caldă de consum, ventilare / climatizare şi iluminat se realizează în conformitate cu părţile I şi II ale Metodologiei, ţinând seama şi de datele obţinute şi constă în: - Determinarea rezistenţelor termice corectate ale elementelor de construcţie din componenţa anvelopei clădirii (Mc001 partea I-a), - Determinarea parametrilor termodinamici caracteristici spaţiilor încălzite şi neîncălzite ale clădirii (Mc001– partea I-a), inclusiv a necesarului de căldură / frig şi a temperaturii interioare pe timp de vară fără climatizare (Mc001 – partea a-II-a), - Determinarea consumului anual de energie, total şi specific (prin raportare la aria utilă a spaţiilor încălzite, AÎnc), pentru încălzirea spaţiilor, la nivelul sursei de energie a clădirii (Mc001– partea a II-a): Pentru clădirile racordate la sistem districtual de alimentare cu căldură / frig nivelul sursei de energie este racordul la sistem. - Determinarea consumului anual de energie, total şi specific (prin raportare la aria utilă a spaţiilor încălzite, AÎnc), pentru ventilare – climatizare, la nivelul sursei de energie a clădirii: - determinarea necesarului anual de căldură şi frig (sensibil şi latent) al spaţiilor din principalele zone energetice ale clădiri (Mc001– partea a II-a), - determinarea consumului anual de energie electrica şi termică pentru asigurarea condiţiilor de confort termic (căldură şi frig) aferent clădirilor dotate cu sisteme locale (pompe de căldură) şi a Performanţei Energetice a Clădirii (Mc001 – partea a II-a). - Determinarea consumului anual de energie, total şi specific (prin raportare la aria utilă a spaţiilor încălzite, AÎnc), pentru iluminatul artificial, la nivelul sursei de energie a clădirii; - determinarea necesarului de energie electrică din principalele zone energetice ale clădirii, - determinarea consumului anual de energie electrică pentru asigurarea condiţiilor de confort interior (iluminat) aferent clădirilor şi a Performanţei Energetice a Clădirii. - Determinarea consumului anual de energie, total şi specific (prin raportare la aria utilă a spaţiilor încălzite, AÎnc), pentru apa caldă de consum, la nivelul sursei de energie a clădirii; - determinarea necesarului anual de apă caldă de consum la nivelul punctelor de consum; - determinarea eficienţei sistemului de producere / furnizare, distribuţie şi utilizare a apei calde de consum, - determinarea consumului anual de apă caldă de consum şi a consumului anual de energie pentru furnizarea apei calde de consum şi a Performanţei Energetice a Clădirii. - Determinarea consumului anual de apă caldă de consum, total şi specific (prin raportare la numărul de persoane normalizat şi numărul de zile de utilizare dintr-un an), la nivelul punctelor de consum şi la nivelul sursei de energie a clădirii.
Procedura generală de calcul sezonier pentru încălzire Metoda de calcul pentru stabilirea necesarului anual de căldură pentru încălzire al unei clădiri are la bază întocmirea unui bilanţ energetic care include următorii termeni (se ia în considerare numai căldura sensibilă): ▪ pierderile de căldură prin transmisie şi ventilare de la spaţiul încălzit către mediul exterior; ▪ pierderile de căldură prin transmisie şi ventilare între zonele învecinate; ▪ degajările interne de căldură; ▪ aporturile solare; ▪ pierderile de căldură aferente producerii, distribuţiei, cedării de căldură şi aferente reglajului instalaţiei de încălzire; ▪ energiile introduse în instalaţia de încălzire, inclusiv energia recuperată.
În funcţie de tipul instalaţiei de încălzire, în bilanţ se va introduce dacă este cazul şi aportul surselor alternative, fiind inclusă energia obţinută din diverse surse regenerabile (panouri solare, pompe de căldură etc.).
Aporturi solare Suprafeţele care se iau în considerare pentru calculul aporturilor de căldură iarna, sunt vitrajele, pereţii şi planşeele interioare ale serelor şi verandelor, pereţii situaţi în spatele unei placări transparente sau a izolaţiei transparente Aporturile solare depind de radiaţia solară normală corespunzătoare localităţii, de orientarea suprafeţelor receptoare, de umbrirea permanentă şi caracteristicile de transmisie şi absorbţie solară ale suprafeţelor receptoare. Aporturi de căldură Aporturile care influenţează necesarul de căldură al unei clădiri se compun din degajări de căldură de la sursele interioare şi din aportul radiaţiei solare. Degajari de căldură interne Degajarile de căldură interne, Qi, cuprind toata cantitatea de căldură generata în spatiul încalzit de sursele interne, altele decât instalatia de încalzire, ca de exemplu : 1. degajari metabolice care provin de la ocupanti; 2. degajari de căldură de la aparate şi instalaţia de iluminat;
Pentru calcule simplificate…se pot utiliza si relatiile: NECESARUL ANUAL DE CĂLDURĂ 24 C. N 12i .G (Qi Qs ) [ kWh/(m3. an)] Necesarul anual de căldură pentru încălzire aferent unui m3 de volum interior, se calculează cu relaţia:Qh = 1000 în care: Qh necesarul anual de caldură pe metru cub de volum încălzit, [ kWh/m3. an]; G coeficientul global de izolare termică a clădirii, care se determină în conformitate cu prevederile din capitolul 3, [W/(m3K)]; C coeficient de corecţie, [-]; i N 12 numărul anual de grade-zile de calcul, corespunzător localităţii unde este amplasată clădirea, calculat pentru temperatura interioară medie în perioada de încălzire (i) şi pentru temperatura exterioară medie zilnică care marchează începerea şi oprirea încălzirii (eo = + 12oC); se exprima in [K.zile]; Qi aportul util de căldură rezultat din locuirea clădirii, aferent unui m3 de volum încălzit [kWh/m3. an]; Qs aportul util de căldură provenită din radiaţia solară, aferent unui m3 de volum încălzit [kWh/m3. an].
NUMĂRUL ANUAL DE GRADE–ZILE DE CALCUL Numărul anual de grade–zile de calcul se determină pe baza prevederilor din standardul SR 4839 -1997, cu relaţia: i
20
N 12 = N 12 - (20 - i) D12 [K.zile] în care: 20 N 12 numărul anual de grade-zile de calcul, pentru i=+20oC şi pentru eo=+12oC, [K.zile] i temperatura interioară medie a clădirii [oC] D12 durata convenţională a perioadei de încălzire, corespunzătoare temperaturii exterioare care marchează începerea şi oprirea încălzirii eo=+12oC, [zile]
Pentru o serie de localităţi, numărul anual de grade zile de calcul şi durata convenţională a perioadei de încălzire D 12 se dau în tabelul 7.1. 20
Relaţia şi valorile N 12 şi D12 din tabelul urmator sunt valabile la clădirile la care temperatura exterioară care marchează începerea şi oprirea încălzirii este eo = + 12 oC
Temperatura interioară medie a clădirii se calculează cu relaţia: i
( .V V j
uj
)
uj
în care: Vuj volumul util al fiecăreia din încăperile direct încălzite (prevăzute cu corpuri de încălzire) ale clădirii [m3] i temperatura interioară de calcul a încaperilor direct încălzite ale clădirii [oC] Volumul util al încăperilor Vuj se determină prin înmulţirea ariei utile (Auj) cu înălţimea liberă (huj) măsurată între faţa superioară a pardoselii şi tavan. Dacă încaperile au aceiaşi înălţime liberă, se poate folosi relaţia: ( j .Auj ) i
A
uj
[oC]
în care: Auj este aria utilă a fiecăreia din încăperile direct încălzite ale clădirii [m2]. COEFICIENTUL DE CORECŢIE Coeficientul de corecţie (C) ţine seama de: •reducerea temperaturii interioare pe durata nopţii; •variaţia în timp a temperaturii exterioare; •dotarea instalaţiei interioare de încălzire cu dispozitive de reglare termostatată a temperaturii interioare; •regimul de exploatare a instalaţiei de încălzire. Coeficientul de corecţie (C) se determină, în funcţie de numărul de grade-zile N 1220 din figura
APORTUL DE CĂLDURĂ INTERNĂ Aportul util de căldură rezultată din locuirea clădirii (căldura internă) Qi, provine din: - fluxul termic emis de persoanele care locuiesc, muncesc sau staţionează în încăperile clădirii; - utilizarea apei calde pentru spălat, activităţi menajere, etc; - prepararea hranei, în principal prin utilizarea combustibilului gazos; - utilizarea energiei electrice pentru diferite activităţi casnice (radio, TV, frigider, aspirator, maşină de spălat, ş.a.); - iluminatul general şi local; - funcţionarea ventilatoarelor, a aparatelor de aer condiţionat, a calculatoarelor electronice, ş.a. La clădirile de locuit aportul de căldură internă specific se va considera cu valoarea Qi = 7 kWh/(m3. an) APORTUL DE CĂLDURĂ PROVENIT DIN RADIAŢIILE SOLARE Aportul de căldură al radiaţiei solare (Qs) se consideră că se realizează numai prin suprafeţele vitrate (ferestre şi uşi exterioare, prevăzute cu geamuri). Nu se ţine seama de aportul de căldură al radiaţiei solare prin suprafeţele opace. Aportul de căldură utilă specific al radiaţiei solare se calculează cu relaţia: Qs = 0,40 . I Gj g i . AFij [kWh/m3. an] V
ij
în care: Qs cantitatea de căldură datorată radiaţiei solare, recepţionată de o clădire, pe durata sezonului de încălzire, pe un 3 m volum încălzit; IGj radiaţia solară globală disponibilă corespunzătoare unei orientări cardinale “j” [kWh/m2. an]; gi gradul de penetrare a energiei prin geamurile “i” ale tâmplăriei exterioare; AFij aria tâmplăriei exterioare prevăzută cu geamuri clare de tipul “i” şi dispusă după orientarea cardinală “j” [m2]; V volumul interior, încălzit – direct sau îndirect – al clădirii, [m3]. Radiaţia solară globală (directă şi difuză) disponbilă se determină cu relaţia: 24 IGj = [kWh/(m2.an)] D I 1000
12
Tj
in care: D12 durata convenţională a perioadei de încălzire, corespunzătoare temperaturii exterioare care marchează începerea si oprirea încălzirii eo=+12C [zile]; ITj intensitatea radiaţiei solare totale, cu valori în funcţie de orientarea cardinală “j” şi de localitatea în care este amplasată clădirea [W/m2].
Gradul de penetrare a energiei solare (gi) prin geamurile clare ale tâmplăriei exterioare se va considera astfel: geamuri duble (2 geamuri simple, sau un geam termoizolant dublu) …………………………. g = 0,75 geamuri triple (3 geamuri simple, sau un geam simplu + un geam termoizolant dublu, sau un geam termoizolant triplu) …………… g = 0,65 Aria tâmplăriei exterioare prevăzută cu geamuri clare se va calcula pe baza dimensiunilor nominale ale golurilor din pereţi. La tâmplăriile cu suprafeţele înclinate, în calcule se vor consideră ariile lor nominale, măsurate în planul lor. La tâmplăriile exterioare la care aria liberă a geamurilor (Ag) este mai mică decât 60 % din aria tâmplăriei respective (AF), aria acesteia se va consideră în calcule: AF = 1,5 Ag
Clasificarea instalaţiilor de alimentare cu apa calda de consum (ACC) Instalaţiile de alimentare cu apă caldă pot fi clasificate în funcţie de următoarele criterii: • în funcţie de numărul de surse de energie utilizate pentru prepararea apei calde de consum şi a numărului de zone de distribuţie ; • în funcţie de sistemele de încalzire adoptate pentru clădire; • în funcţie de combustibilul utilizat; • în funcţie de regimul de furnizare al apei reci. Sisteme de preparare a apei calde de consum în funcţie de numărul de surse de energie şi de zone de distribuţie Instalaţiile de alimentare cu apă caldă de consum sunt constituite, în general, dintr-un echipament de preparare a apei calde de consum, eventual un rezervor de acumulare, un sistem de conducte de distribuţie (eventual recirculare a apei calde de consum) şi din puncte de consum (armături sanitare) Energia corespunzătoare instalaţiilor de alimentare cu apă caldă de consum poate fi apreciată, separat, pentru fiecare din cele patru sisteme constitutive importante ale instalaţiei de alimentare, respectiv: - sistemul de furnizare a apei calde de consum (respectiv punctele de consum – bateriile amestecătoare etc.); - sistemul de distribuţie a apei calde de consum, inclusiv recircularea; - sistemul de preparare/acumulare a apei calde de consum; - sistemul de producere a energiei termice necesare preparării apei calde de consum (ex: cazane, panouri solare, pompe de căldură, unităţi de cogenerare).
Cazurile enunţate alaturat se pot concretiza în următoarele situaţii: - clădiri (apartamente) cu preparare locală a apei calde de consum, cu/fără contorizare a consumurilor de apă: - cu centrale termice individuale; - cu încălzitoare locale de apă caldă. - clădiri cu preparare centralizată a apei calde de consum: - cu contorizarea consumurilor de apă caldă la nivelul centralizat; - cu contorizarea consumurilor de apă caldă la nivelul scării sau al tronsonului de bloc; - cu contorizarea consumurilor de apă caldă la nivelul apartamentului (unităţii funcţionale); - fără contorizare.
Pentru calcule simplificate…se pot utiliza si relatiile: Necesarul de căldură pentru prepararea apei calde de consum, pe baza volumului de apă furnizat la consumator Necesarul de căldură pentru prepararea apei calde de consum corespunde energiei necesare încălzirii apei calde cerută de consumator, la temperatura dorită. In cazul în care există un sistem de contorizare al volumului de apă caldă consumată, atunci necesarul de apă caldă poate fi determinat direct, prin aplicarea formulei: Qac = ρ * c * Vac * ( θac - θar )/3600 [kWh/an] în care: ρ densitatea apei calde de consum[kg/m3] ( tabel 3.3 ); c căldura specifică a apei calde de consum [J/kg K] (tabel 3.3); Vac volumul necesar de apă caldă de consum pe perioada considerată [m3]; θac temperatura de preparare a apei calde [oC]; θar temperatura apei reci care intră în sistemul de preparare a apei calde de consum [oC]; i 1, n reprezintă indice de calcul pentru categoriile de consumatori.
Temperatura de utilizare a apei calde Temperatura de preparare a apei calde de consum se diferenţiază faţă de temperatura de utilizare a apei calde; pentru preparare, se adoptă temperaturi de 45-60 oC, iar pentru utilizare, temperaturile se încadrează în intervalul 35 şi 60 oC, după cum urmează: • pentru igienă corporală – 35 – 40 oC; • pentru spălat / degresat – 50-60 oC. Temperatura de preparare a apei calde menajere este cuprinsă in intervalul 45-60 oC, în funcţie de poziţia echipamentului de preparare în raport cu punctele de consum. In scopul definirii unei date comparabile de calcul, se va folosi ca temperatură nominală de preparare a apei calde de consum, temperatura de 60 oC. Temperatura apei reci Variaţia temperaturii apei reci poate avea un efect important în evaluarea necesarului de căldură pentru producerea apei calde de consum . În mod convenţional, aceasta se consideră egală cu 10 oC.
Volumul necesar de apă caldă de consum Volumul teoretic de apă caldă necesară consumului se determină în funcţie de destinaţia clădiri , de tipul consumatorului de apă caldă de consum şi de numărul de utilizatori / unităţi de folosinţă. Pentru clădiri noi, se aplică metoda de mai jos. In cazul clădirilor existente, calculul volumelor de apă caldă de consum se diferenţiază în funcţie de prezenţa sau absenţa sistemelor de contorizare a apei. In cazul în care există un sistem de contorizare, se utilizează, pentru calculele de evaluare, valorile volumului de apă înregistrat de apometre, pentru perioada de calcul. In cazul în care nu există un sistem de contorizare locală a consumurilor de apă, se utilizează metoda descrisă la punctul 3.6.4.1. Volumul necesar de apă caldă de consum calculat cu debite specifice [l/om,zi] Pentru clădiri noi, volumul de apă caldă de consum se determină cu următoarea relaţie de calcul: Vac = 365 x a x Nu / 1000 [ m3 ] / an (3.4) în care: a necesarul specific de apă caldă de consum, la 60 oC [m3], pentru unitatea de utilizare/folosinţă, pe perioada considerată; Nu numărul unităţilor de utilizare / folosinţă a apei calde de consum (persoană, unitatea de suprafaţă, pat, porţie etc) Valorile pentru a şi Nu depind de: - tipul şi destinaţia clădirii; - tipul activităţii desfăşurate în clădire; - tipul activităţilor, pe zone ale clădirii, atunci când în clădire există mai multe activităţi care diferenţiază volumele de apă caldă consumate în clădire; - standardele sau clasa de activitate, ca de exemplu numărul de stele pentru hoteluri sau categoria restaurantelor. Pentru valorile lui a se vor putea utiliza preluate din normele europene Numărul de persoane Nu aferent clădirilor de locuit se determină ca valoare medie, în funcţie de indicele mediu (statistic) de ocupare a suprafeţei locuibile a clădirilor, utilizând următoarea procedură de calcul: - se determină suprafaţa locuibilă SLoc [m2] (camere de zi, dormitoare, holuri locuibile, etc); - se determină indicele mediu de locuire, iLoc, din anexa II.3.C, în funcţie de tipul clădirii (individuală, înşiruită sau bloc) şi de amplasarea acesteia (judeţ şi mediu – urban sau rural); - se determină numărul mediu normat de persoane aferent clădirii, utilizând următoarea relaţie de calcul; N u S Loc iLoc [persoane/ap]
Determinarea consumului de energie electrică utilizată se poate face în două moduri: prin calcul şi prin măsurări directe.
Ventilarea este procesul prin care se aduce în încăperi, aer proaspăt (exterior) şi se elimină din încăperi aer poluat. Astfel se realizează diluarea/eliminarea poluanţilor exteriori: umiditate, gaze, vapori, praf. In funcţie de energia care asigură deplasarea aerului, ventilarea poate fi naturală, mecanică sau hibridă. Ventilarea naturală se realizează datorită diferenţelor de presiune dintre interiorul şi exteriorul clădirii, create de factori naturali: diferenţe de temperatură şi vânt. Ventilarea mecanică se realizează prin mijloace mecanice (ventilatoare). In cazul ventilării hibride, mijloacele mecanice intră în funcţiune numai când diferenţele de presiune create de factorii naturali sunt insuficiente pentru realizarea debitului de aer necesar. Ventilarea naturală poate fi organizată sau neorganizată. In cazul ventilării organizate, sistemul de ventilare (deschideri, conducte) este conceput pentru a realiza procesul în condiţiile cerute de normele sanitare (concentraţii admise, grad de expunere admis etc). Ventilarea neorganizată, numită şi aerisire, se face ca urmare a neetanşeităţilor clădirii sau prin deschiderea ferestrelor. In funcţie de numărul de circuite de aer, ventilarea se poate face cu un circuit care asigură funcţia de introducere sau de evacuare a aerului sau cu două circuite (de introducere şi de evacuare). In cazul unui singur circuit, mişcarea aerului pe acest circuit se face în general mecanic; cealaltă funcţie se realizează natural. In funcţie de presiunea aerului din interiorul încăperilor, în raport cu presiunea exterioară acestora, instalaţiile sunt în suprapresiune, în depresiune sau echilibrate. Instalaţiile de ventilare cu un circuit sunt sau în depresiune (cu circuit de aspiraţie) sau în suprapresiune (cu un circuit de introducere). Instalaţiile cu două circuite pot fi în depresiune dacă debitul introdus este mai mic decât cel evacuat, în suprapresiune dacă debitul introdus este mai mare decât cel evacuat sau echilibrate, dacă cele două debite sunt egale. După dimensiunea spaţiului ventilat, se poate realiza o ventilare locală (de exemplu prin aspiraţie locală) sau generală. Prin folosirea ventilării locale împreună cu ventilarea generală, se obţine ventilarea combinată.
Climatizarea este procesul prin care se asigură în încăperi, o temperatură interioară prescrisă, inclusiv în perioada caldă când este necesară răcirea. Climatizarea este de cele mai multe ori cuplată cu ventilarea; astfel, instalaţiile de climatizare sunt în acelaşi timp şi instalaţii de ventilare. Climatizarea se poate realiza cu controlul umidităţii interioare pe toată perioada de utilizare a instalaţiei sau numai iarna (control parţial al umidităţii) sau fără controlul umidităţii. Climatizarea se poate realiza cu aparate de climatizare sau prin sisteme numai aer sau prin sisteme aerapă (cu ventiloconvectoare, ejectoconvectoare, grinzi de răcire). Debitul de aer al instalaţiilor de climatizare poate fi constant sau variabil. Un caz particular îl constituie climatizarea numai aer, de înaltă presiune, cu debit de aer variabil (VRV). Instalaţiile de aer condiţionat sunt un caz particular al instalaţiilor de climatizare care asigură în interiorul încăperilor temperatura şi umiditatea aerului, cu limite mici de variaţie; de multe ori, se controlează strict şi viteza curenţilor de aer şi concentraţia prafului. Din cauza consumurilor mari de energie, astfel de instalaţii sunt justificate în sălile de operaţii, în laboratoare şi în industrie, în cazul unor procese tehnologice cu cerinţe speciale pentru condiţiile interioare.
Elaborarea certificatului de performanta energetica (CPE) - partea III-
În urma investigării preliminare a clădirii se întocmeşte o fişă de analiză care va cuprinde toate elementele necesare estimării consumului anual normal de energie al clădirii pentru încălzirea spaţiilor, ventilare / climatizare, iluminat şi prepararea apei calde de consum.
Indicele specific de consum energetic, q, se obţine prin raportarea consumului energetic anual estimat la aria utilă totală a spaţiilor încălzite, AÎnc, a clădirii certificate. Grile de notare energetică a clădirilor Stabilirea caracteristicilor energetice ale clădirilor existente şi a domeniului de notare energetică Caracteristicile energetice ale clădirilor reprezintă valorile maxime şi minime posibile ale consumului specific de căldură, diferenţiat pe utilităţi termice şi respectiv total. Pentru toate tipurile de clădiri în România la nivelul anului 2005 se consideră valorile de mai sus ale caracteristicilor energetice.
Determinarea valorilor reprezentative ale consumului anual specific de energie al clădirilor Consumul specific de energie anual pentru încălzirea spaţiilor, ventilare / climatizare, prepararea apei calde de consum şi iluminat se determină conform părţilor I şi II ale Metodologiei. Clădirea reală analizată, având caracteristicile determinate. Se determină următoarele valori ale consumului specific de căldură (după caz): (C ) ) (C ) (C ) qT( C ) qînc qacm qc( Clim qvm qil( C )
consumul specific de energie anual pentru încălzirea spaţiilor, ventilare / climatizare, prepararea apei calde de consum şi iluminat [kWh/m²an] Clădirea de referinţă aferentă clădirii analizate, caracterizată de utilizarea eficientă a căldurii, având caracteristicile conforme : (R ) ) (R ) (R ) qT( R ) qînc qacm qc( Rlim qvm qil( R )
consumul specific de energie anual pentru încălzirea spaţiilor, ventilare / climatizare, prepararea apei calde de consum şi iluminat [kWh/m²an]
Stabilirea scalei energetice a clădirilor Scala energetică sau grila de clasificare energetică a clădirilor stabileşte valorile consumului specific de căldură (total şi pe tipuri de utilităţi) în funcţie de domeniul de notare stabilit
Definirea clădirii de referinţă Clădirea de referinţă reprezintă o clădire virtuală având următoarele caracteristici generale, valabile pentru toate tipurile de clădiri considerate conform Părţii a III-a a Metodologiei : - Aceeaşi formă geometrică, volum şi arie totală a anvelopei ca şi clădirea reală; - Aria elementelor de construcţie transparente (ferestre, luminatoare, pereţi exteriori vitraţi) pentru clădiri de locuit este identică cu cea aferentă clădirii reale. Pentru clădiri cu altă destinaţie decât de locuit aria elementelor de construcţie transparente se determină pe baza indicaţiilor din Metodologia de calcul al performanţei energetice a clădirilor, în funcţie de aria utilă a pardoselii incintelor ocupate (spaţiu condiţionat); - Rezistenţele termice corectate ale elementelor de construcţie din componenţa anvelopei clădirii sunt caracterizate de valorile minime normate - Valorile absorbtivităţii radiaţiei solare a elementelor de construcţie opace sunt aceleaşi ca în cazul clădirii de referinţă; - Factorul optic al elementelor de construcţie exterioare vitrate este = 0,26; - Factorul mediu de însorire al faţadelor are valoarea corespunzătoare clădirii reale; - Numărul de schimburi de aer din spaţiul încălzit este de minimum 0,5 h-1, considerându-se că tâmplăria exterioară este dotată cu garnituri speciale de etanşare, iar ventilarea este de tip controlată, iar în cazul clădirilor publice / sociale, valoarea corespunde asigurării confortului fiziologic în spaţiile ocupate;
- Sursa de căldură pentru încălzire şi preparare a apei calde de consum este, după caz: - staţie termică compactă racordată la sistem districtual de alimentare cu căldură, în cazul clădirilor reale racordate la astfel de sisteme districtuale, - centrală termică proprie funcţionând cu combustibil gazos (gaze naturale sau GPL) şi cu preparare a apei calde de consum cu boiler cu acumulare, pentru clădiri care nu sunt racordate la un sistem de încălzire districtuală; - Sistemul de încălzire este de tipul încălzire centrală cu corpuri statice, dimensionate conform reglementărilor tehnice în vigoare; - Instalaţia de încălzire interioară este dotată cu elemente de reglaj termic şi hidraulic atât la baza coloanelor de distribuţie (în cazul clădirilor colective), cât şi la nivelul corpurilor statice; de asemenea, fiecare corp de încălzire este dotat cu repartitoare de costuri de încălzire; - În cazul sursei de căldură centralizată, instalaţia interioară este dotată cu contor de căldură general (la nivelul racordului la instalaţiile interioare) pentru încălzire şi apă caldă de consum la nivelul racordului la instalaţiile interioare, în aval de staţia termică compactă; - În cazul clădirilor de locuit colective, instalaţia de apă caldă este dotată cu debitmetre înregistratoare montate pe punct de consum de apă caldă din apartamente; - Randamentul de producere a căldurii aferent centralei termice este caracteristic echipamentelor moderne noi; nu sunt pierderi de fluid în instalaţiile interioare; - Conductele de distribuţie din spaţiile neîncălzite (ex. subsolul tehnic) sunt izolate termic cu material caracterizat de conductivitate termică iz 0,05 W/mK, având o grosime de minimum 0,75 ori diametrul exterior al conductei; - Instalaţia de apă caldă de consum este caracterizată de dotările şi parametrii de funcţionare conform proiectului, iar consumul specific de căldură pentru prepararea apei calde de consum este de 1068 . NP / Aînc [kWh/m²an], unde NP reprezintă numărul mediu normalizat de persoane aferent clădirii certificate, iar Aînc reprezintă aria utilă a spaţiului încălzit / condiţionat; - În cazul în care se impune climatizarea spaţiilor ocupate, randamentul instalaţiei de climatizare este aferent instalaţiei, mai corect reglată din punct de vedere aeraulic şi care funcţionează conform procesului cu consum minim de energie; - În cazul climatizării spaţiilor ocupate, consumul de energie este determinat în varianta utilizării răcirii în orele de noapte pe baza ventilării naturale / mecanice (după caz); - Nu se acordă penalizări, p0 = 1,00.
Notarea din punct de vedere energetic a clădirii analizate şi a clădirii de referinţă Pe baza valorilor consumurilor specifice de energie determinate conform părţilor I şi II ale Metodologiei şi pe baza domeniului de notare energetică, se determină notele energetice după cum urmează: - clădirii analizate, caracterizată de consumul specific de energie estimatq(TC) , i se atribuie nota NC; - clădirii de referinţă, caracterizată de consumul specific de energie estimat q(TR) , i se atribuie nota NR; Relaţia de determinare a notei energetice funcţie de consumul specific anual de energie estimat, qT , al clădirii considerate este următoarea: exp B1 qT po B2 , N 100,
pentru pentru
qT po qTM qT po qTM
kWh / m2an kWh / m2an
în care: B1, B2 - coeficienţi numerici determinaţi din tabelul 2 în funcţie de cazul de încadrare a clădirii din punct de vedere al utilităţilor existente conform tabelului 1, po - coeficient de penalizare a notei acordate clădirii funcţie de gradul de utilizare a energiei în raport cu nivelul raţional, corespunzător normelor minime de igienă şi întreţinere a clădirii şi instalaţiilor interioare, determinat mai jos, qTM - consumul specific anual normal de energie maxim, obţinut prin însumarea valorilor maxime din scalele energetice proprii utilităţilor existente / aplicabile, conform tabel 1.
Procedura de notare energetică a unei clădiri constă în următoarele: •în funcţie de dotarea cu utilităţi a clădirii analizate, aceasta se încadrează în unul din cazurile din tabelul 1 (de exemplu o clădire prevăzută cu instalaţie de încălzire a spaţiilor şi de preparare a apei calde de consum şi cu instalaţie de iluminat artificial, dar care nu este prevăzută au instalaţie de ventilare mecanică sau de climatizare se încadrează în cazul 1 din tabelul), •pentru cazul aplicabil din tabelul 2 se aleg coeficienţii numerici B1 şi B2 şi consumul maxim qTM, •se determină nota energetică cu relaţia de mai sus Domeniul de notare energetică este definit prin intervalul dintre nota maximă şi minimă: Nota maximă acordată clădirii: N(M) = 100 puncte, Nota minimă acordată clădirii: N(m) = 20 puncte;
Penalizări acordate clădirii certificate Penalizările acordate clădirii la notarea din punct de vedere energetic a acesteia sunt datorate unor deficienţe de întreţinere şi exploatare a clădirii şi instalaţiilor aferente acesteia, având drept consecinţe utilizarea neraţională a energiei. Acestea se determină cu relaţia: po p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 p11 p12 în care: P1- coeficient de penalizare funcţie de starea subsolului tehnic al clădirii – pentru clădiri colective, sau p1 = 1,00 pentru cladiri individuale P2- coeficient de penalizare funcţie de utilizarea uşii de intrare în clădire clădirii – pentru clădiri colective, sau p2 = 1,00 pentru cladiri individuale
P3-coeficient de penalizare funcţie de starea elementelor de închidere mobile din spaţiile comune (casa scărilor) – către exterior sau către ghene de gunoi – pentru clădiri colective , sau p3 = 1,00 pentru cladiri individuale P4- coeficient de penalizare funcţie de starea armăturilor de închidere şi reglaj de la corpurile statice – pentru clădiri dotate cu instalaţie de încălzire centrală cu corpuri statice, sau p4 = 1,00 pentru clădiri care nu sunt dotate cu instalaţie de încălzire centrală cu corpuri statice
P5- coeficient de penalizare funcţie de spălarea / curăţirea instalaţiei de încălzire interioară – pentru clădiri racordate la un punct termic centralizat sau centrală termică de cartier, sau p5 = 1,00 pentru clădiri care nu sunt racordate la un punct termic centralizat sau centrală termică de cartier P6-coeficient de penalizare funcţie de existenţa armăturilor de separare şi golire a coloanelor de încălzire – pentru clădiri colective dotate cu instalaţie de încălzire centrală, sau p6 = 1,00 pentru clădiri individuale sau clădiri care nu sunt dotate cu instalaţie de încălzire centrală,
P7- coeficient de penalizare funcţie de existenţa echipamentelor de măsură pentru decontarea consumurilor de căldură – pentru clădiri racordate la sisteme centralizate de alimentare cu căldură, sau p7 = 1,00 pentru clădiri cu sistem propriu / local de furnizare a utilităţilor termice P8-coeficient de penalizare funcţie de starea finisajelor exterioare ale pereţilor exteriori – pentru clădiri cu pereţi din cărămidă sau BCA, sau p8 = 1,00 pentru clădiri cu pereţi exteriori din alte materiale
p9- coeficient de penalizare funcţie de starea pereţilor exteriori din punct de vedere al conţinutului de umiditate al acestora p10- coeficient de penalizare funcţie de starea acoperişului peste pod – pentru clădiri prevăzute cu pod nelocuibil, sau p10 = 1,00 pentru clădiri fără pod nelocuibil
P11 - coeficient de penalizare funcţie de starea coşului / coşurilor de evacuare a fumului – pentru clădiri dotate cu sisteme locale de încălzire / preparare a apei calde de consum cu combustibil lichid sau solid, sau p11 = 1,00 pentru alte tipuri de clădiri P12 - coeficient de penalizare care ţine seama de posibilitatea asigurării necesarului de aer proaspăt la valoarea de confort,
Date privind evaluarea performanţei energetice a clădirii (certificat – faţa):
Titulatura: “Certificat de performanţă energetică” şi sistemul de certificare utilizat (reglementarea tehnică aplicabilă – Metodologia de calcul al performanţei energetice a clădirilor). Numărul de înregistrare al certificatului de performanţă energetică. Numărul de înregistrare al certificatului de performanţă energetică va fi compus din 18 cifre împărţite în trei grupe având următoarea semnificaţie (fig. II.3.1): z z l l a a 5 0 0 0 0 0
0 0 8 2 1 8
Codul poştal al l
o
c
a
ă
c
a
m
p
l
l
a
i
t
r
s
ă
ţ
e
i
a
i
i
a
t
î
n
e
ă
r
s
c
t
l
ă
a
z
Număr de î
a
n
r
e
g
i
s
t
r
a
r
0 2 1 2 0 6
Data înregistrării
e
e
d
i
r
e
a
- şase cifre reprezentând codul poştal al localităţii în raza căreia este situată clădirea; - şase cifre care alcătuiesc numărul de înregistrare al certificatului de performanţă energetică; -şase cifre reprezentând data eliberării certificatului de performanţă energetică. Date privind clădirea certificată: - Adresa clădirii: stradă, număr, oraş şi judeţ / sector, cod poştal; - Categoria şi tipul clădirii; - Regimul de înălţime al clădirii (ex. S + P + 4); - Anul sau perioada construirii (ex. 1984 sau 1984-85); - Aria utilă a spaţiului condiţionat (direct sau indirect – prin elementele de construcţie adiacente, lipsite de o termoizolaţie semnificativă) ale clădirii. În acest sens se consideră ca făcând parte din spaţiul încălzit al clădirii: cămări, debarale, vestibuluri, holuri de intrare în apartamente, incinte cu destinaţie tehnologică (uscătorii, spălătorii etc.), scări interioare în apartamente, AÎnc, [m²], conform Metodologie partea I -În cazul clădirilor de locuit AÎnc reprezintă suma ariilor utile ale apartamentelor din componenţa clădirii analizate, conform Metodologie partea I, la care se adaugă aria suprafeţelor cu destinaţie tehnologică la clădiri colective (uscătorii, spălătorii etc.).
Nu se cuprind în AÎnc: casa scărilor la clădirile de tip condominiu, windfangurile, coridoarele şi holurile de folosinţă comună, precum şi suprafeţele spaţiilor anexe. - Aria construită desfăşurată a clădirii - Volumul interior al suprafeţei utile al clădirii – conform Metodologie partea I; - Date de identificare a auditorului energetic pentru clădiri: - Numele şi prenumele auditorului energetic pentru clădiri (persoana care răspunde de analiza termică şi energetică şi de elaborarea certificatului de performanţă energetică); - Specialitatea (conform certificatului de atestare); - Nr. de Certificatului de atestare al auditorului energetic pentru clădiri; - Motivul elaborării certificatului energetic: Vânzare / cumpărare, asigurare, închiriere, modernizare energetică, informativ sau altul. - Consumul de energie specific total anual pentru încălzire, ventilare, climatizare, apa caldă de consum şi iluminat, în condiţii normale de microclimat – estimat conform părţilor I şi II ale Metodologiei [kWh/m²an]. - Nota energetică acordată clădirii. - Clasa energetică în care se încadrează clădirea funcţie de scala energetică - Indice specific de necesar de căldură pentru încălzire aferent construcţiei, pentru clădirea de referinţă – şi conform caracteristicilor clădirii de referinţă. -Valorile consumurilor de energie specifice anuale pentru încălzire, pentru ventilare / climatizare, pentru prepararea apei calde de consum şi pentru iluminat, în condiţii normale de microclimat [kWh/m²an]. -Încadrarea în clase de consum energetic funcţie de valorile consumurilor de căldură specifice anuale pentru încălzire, ventilare / climatizare, prepararea apei calde de consum şi iluminat, în raport cu grilele de clasificare a clădirilor - Date privind responsabilitatea auditorului energetic pentru clădiri: - Data completării dosarului, respectiv data elaborării certificatului de performanţă energetică; - Numărul dosarului; - Ştampila şi semnătura auditorului energetic pentru clădiri. - Denumirea şi versiunea programului de calcul utilizat la elaborarea certificatului de performanţă energetică (inclusiv la estimarea necesarului şi consumului de energie al clădirii)
Date privind evaluarea performanţei energetice a clădirii (certificat – verso): Grile de clasificare energetică funcţie de consumul de energie specific anual – pentru încălzirea spaţiilor, ventilare mecanică, climatizare, prepararea apei calde de consum şi iluminat şi total Consumul de energie total anual specific determinat conform părţilor I şi II ale Metodologiei pentru clădirea de referinţă [kWh/m²an]. Nota energetică pentru clădirea de referinţă. Penalizări acordate clădiri certificate: Punctaj total penalizări (p0) şi motivele acestora (acolo unde este cazul). Recomandări pentru reducerea costurilor prin îmbunătăţirea performanţei energetice a clădirii. Perioada de valabilitate a Certificatului de performanţă energetică (10 ani de la data înregistrării acestuia). Alte menţiuni Notarea clădirilor în vederea certificării energetice a acestora Notarea din punct de vedere energetic a unei clădiri se efectuează funcţie de consumul specific anual normal de căldură estimat pe baza analizei termice şi energetice a clădirii, conform metodologiei Notele înscrise în certificatul de performanţă al clădirii vizează clădirea reală analizată şi clădirea de referinţă aferentă clădirii analizate. Notarea din punct de vedere energetic este corelată strict cu grila de clasificare funcţie de consumul energetic specific anual caracteristică fondului de clădiri existent. Grila de consum energetic vizează atât încălzirea spaţiilor, ventilarea / climatizarea, prepararea apei calde de consum şi iluminatul cât şi consumul energetic specific total, ca sumă a celor patru tipuri de consum energetic menţionate, după caz.
Reabilitarea termica si de instalatii
Intervenţiile avute în vedere la reabilitarea sau modernizarea energetică a unei clădiri se împart în două categorii principale şi anume: - Intervenţii asupra clădirii - Intervenţii asupra instalaţiilor aferente clădirii. Intervenţiile asupra clădirii vizează reducerea necesarului propriu de căldură al clădirii, independent de comportamentul instalaţiilor şi al consumatorilor. În principiu, acestea sunt următoarele: - Îmbunătăţirea izolaţiei termice a unei construcţii existente - are drept scop reducerea fluxului termic disipat prin conducţie prin anvelopa clădirii către mediul exterior. a. Îmbunătăţirea izolaţiei termice a elementelor de construcţie opace orizontale Terasa Pod Planseu peste subsol Placa pe sol b. Îmbunătăţirea izolaţiei termice a elementelor de construcţie opace verticale La exterior La interior c. Îmbunătăţirea elementelor de construcţie vitrate - Îmbunătăţirea etanşeităţii la aer Aceasta trebuie să privească atât reducerea sau chiar eliminarea infiltraţiilor parazite (rosturile elementelor mobile, obloane rulante etc.), cât şi asigurarea aerului proaspăt necesar în vederea limitării umidităţii şi a condensului, ce pot avea efecte negative asupra construcţiei. a.Etanşarea rosturilor elementelor mobile exterioare din spaţiul încălzit (intre tâmplărie şi elementul de construcţie în care este amplasată fereastra / uşa, cât şi spaţiul dintre geam şi tâmplărie). Soluţia cea mai eficientă de îmbunătăţire a etanşeităţii la aer a cercevelelor constă în prevederea pe tot perimetrul acestora a unei garnituri de cauciuc. În urma etanşării rosturilor elementelor mobile exterioare din spaţiul încălzit, necesarul minim de aer proaspăt va fi asigurat prin deschiderea periodică a ferestrelor sau prin ventilare mecanică. b.Etanşarea rosturilor elementelor mobile exterioare din spaţiul neîncălzit Scopul acestei măsuri este menţinerea unei temperaturi acceptabile în spaţiile neîncălzite / anexe în vederea limitării fluxului termic disipat dinspre spaţiul locuit către aceste spaţii.
Îmbunătăţirea izolaţiei termice Izolaţia termică a planşeelor de terasă La planşeul peste ultimul nivel, (planşeu de terasă) se recomandă una din următoarele soluţii de îmbunătăţire a nivelului de termoizolare, în funcţie de starea (gradul de deteriorare) a straturilor hidroizolante şi termoizolante existente: - îndepărtarea tuturor straturilor existente până la faţa superioară a betonului de pantă şi refacerea acestora în condiţiile înlocuirii stratului termoizolant existent cu un nou strat termoizolant, de calitate şi grosime corespunzătoare noilor cerinţe; soluţia se recomandă când atât starea hidroizolaţiei, cât şi starea stratului termoizolant nu sunt corespunzătoare (hidroizolaţie puternic deteriorată, termoizolaţie umezită ş.a.) – det. 1; - realizarea unei terase “inverse”, prin menţinerea tuturor straturilor existente, inclusiv a straturilor hidroizolante; soluţia presupune îndepărtarea doar a stratului de protecţie a hidroizolaţiei, executarea unor eventuale reparaţii locale a hidroizolaţiei şi dispunerea, eventual, a unui strat hidroizolant suplimentar, precum şi montarea unui strat termoizolant din polistiren extrudat protejat corespunzător, peste hidroizolaţie; soluţia se recomandă în situaţia în care starea hidroizolaţiei este bună şi are avantajul ca se asigura o buna protecţie mecanică şi termică (inclusiv la acţiunea directă a radiaţiei solare) a straturilor hidroizolante – det. 2
Planşeu terasă 1.Strat termoizolant nou, montat pe betonul de pantă existent. Strat hidroizolant nou. Peretele exterior nu este termoizolat decât în zona aticului. 2.Strat termoizolant nou, din plăci din polistiren extrudat, montat pe stratul hidroizolant existent. 3.Strat termoizolant nou, montat pe planşeul din beton armat existent. Strat de beton de pantă şi strat hidroizolant, noi. 4.Strat termoizolant nou, montat pe stratul hidroizolant existent (care, după modernizare, devine barieră contra vaporilor). Strat hidroizolant nou. Materiale existente 1. Beton armat 2. Zidărie din cărămizi pline sau GVP 3. Zidărie din blocuri BCA 4. Fasii armate sau placi din BCA 5. Panouri mari prefabricate 6. Mortar (şapă, tencuială) 7. Beton simplu (de pantă, în fundaţii) 8. Strat termoizolant 9. Umplutură termoizolantă 10. Strat hidroizolant Materiale montate la modernizare 11.Strat termoizolant eficient (placi din polistiren, vata minerala ş.a) 12. Strat termoizolant din polistiren extrudat 13. Strat termoizolant din spumă poliuretanică 14. Umplutură termoizolantă (recuperată) 15. Beton de panta 16. Strat de protecţie 17. Şapă din mortar 18. Şapă din mortar + pardoseală 19. Strat hidroizolant 20. Şort din tablă zincată
Îmbunătăţirea izolaţiei termice Izolaţia termică a planşeelor de terasă -îndepărtarea tuturor straturilor, inclusiv a betonului de pantă şi refacerea completă a terasei, eventual cu montarea betonului de pantă peste stratul termoizolant – det. 3 - îndepărtarea straturilor existente până la hidroizolaţia existentă, în condiţiile menţinerii ei cu funcţie de barieră contra vaporilor şi a menţinerii stratului termoizolant existent; montarea unui strat termoizolant suplimentar, de calitate şi grosime corespunzătoare, precum şi a tuturor celorlalte straturi, inclusiv a straturilor hidroizolante; soluţia se recomandă în situaţia în care starea termoizolaţiei existente este bună, dar hidroizolaţia este deteriorată şi se impune refacerea ei – det. 4 În scopul reducerii substanţiale a efectului defavorabil al punţilor termice de pe conturul planşeului de peste ultimul nivel, este foarte important a se lua masuri de “îmbrăcare” cu un strat termoizolant, a aticelor.
Planşeu terasă 1.Strat termoizolant nou, montat pe betonul de pantă existent. Strat hidroizolant nou. Peretele exterior nu este termoizolat decât în zona aticului. 2.Strat termoizolant nou, din plăci din polistiren extrudat, montat pe stratul hidroizolant existent. 3.Strat termoizolant nou, montat pe planşeul din beton armat existent. Strat de beton de pantă şi strat hidroizolant, noi. 4.Strat termoizolant nou, montat pe stratul hidroizolant existent (care, după modernizare, devine barieră contra vaporilor). Strat hidroizolant nou. Materiale existente 1. Beton armat 2. Zidărie din cărămizi pline sau GVP Materiale montate la modernizare 3. Zidărie din blocuri BCA 11.Strat termoizolant eficient (placi din polistiren, vata minerala ş.a) 4. Fasii armate sau placi din BCA 12. Strat termoizolant din polistiren extrudat 5. Panouri mari prefabricate 13. Strat termoizolant din spumă poliuretanică 6. Mortar (şapă, tencuială) 14. Umplutură termoizolantă (recuperată) 7. Beton simplu (de pantă, în fundaţii) 15. Beton de panta 8. Strat termoizolant 16. Strat de protecţie 9. Umplutură termoizolantă 17. Şapă din mortar 10. Strat hidroizolant 18. Şapă din mortar + pardoseală 19. Strat hidroizolant 20. Şort din tablă zincată
Izolarea termică a planşeelor de pod La planşeul peste ultimul nivel, sub podul neîncălzit, se recomandă una din următoarele soluţii: - menţinerea stratului termoizolant existent, inclusiv a şapei de protecţie, repararea şi eventuala ei consolidare, urmată de montarea unui strat termoizolant eficient, protejat corespunzător; soluţia se recomandă când umplutura termoizolantă existentă este în stare bună (nu este umezită, este consolidată etc.) şi când înălţimea liberă a spaţiului podului poate fi micşorată – det. 7; - îndepărtarea umpluturii termoizolante sau a stratului termoizolant, executarea unei bariere de vapori de calitate corespunzătoare pe faţa superioară a planşeului existent şi montarea unui nou strat termoizolant, de calitate şi grosime corespunzătoare noilor cerinţe; protejarea stratului termoizolant poate fi realizată folosind, integral sau parţial, umplutura termoizolantă existentă – det. 5, 6, 8. În scopul reducerii efectului defavorabil al punţilor termice de pe conturul planşeului de peste ultimul nivel, este foarte important a se lua masuri de “îmbrăcare” cu un strat termoizolant a parapetelor pe care reazemă cosoroabele,
Planşeu pod 5.Strat termoizolant nou, montat pe planşeul din beton armat, existent. Strat de protecţie din sapa din mortar. Parapet înalt. 6.Strat termoizolant nou montat pe planşeul din beton armat, existent. Strat de protecţie din umplutură termoizolantă, parţial recuperată. Parapet înalt. 7.Strat termoizolant nou montat pe stratul de protecţie existent peste umplutura termoizolantă existentă. Parapet de înălţime redusă, complet "îmbrăcat" cu un strat termoizolant. Peretele exterior nu este termoizolat decât în zona streşinii. 8.Strat termoizolant nou, montat pe planşeul din beton armat, existent. Fără parapet, cosoroaba existentă fiind montată direct pe centura din beton armat.
Izolarea termică a planşeelor peste subsol La planşeul peste subsolul neîncălzit, se recomandă soluţia executării unui strat termoizolant pe suprafaţa inferioară a planşeului (la tavanul subsolului), în una din următoarele variante: - fixarea, prin lipire sau/şi cu dispozitive mecanice (bolţuri împuşcate, dibluri tip CONEXPAND ş.a.) a unui strat termoizolant realizat din plăci din polistiren sau vată minerală; stratul termoizolant se protejează fie cu un strat de tencuială pe rabiţ, suspendat de planşeu prin intermediul unor ancore din oţel inoxidabil, fie cu o tencuială uscata fixată pe o reţea de şipci, fie cu un strat de glet adeziv, armat cu ţesătură din fibră de sticlă – det. 9 aplicarea “in situ” a unui strat de spumă poliuretanică – det. 10 La soluţia cu stratul termoizolant nou, amplasat pe faţa inferioară a planşeului peste subsol, în scopul reducerii influenţei defavorabile a punţilor termice interioare, se recomandă “îmbrăcarea” grinzilor din beton armat de la tavanul subsolului cu un strat termoizolant.
Planşeu peste subsol 9.Strat termoizolant nou, montat la tavanul subsolului şi pe faţa interioară a soclului. Pardoseală existentă, fără strat termoizolant. 10.Strat termoizolant nou, din spumă poliuretanică, aplicată pe tavanul subsolului. Pardoseala existentă este montată pe un strat termoizolant nesatisfăcător. Peretele exterior nu este termoizolat decât în zona soclului. 11.Strat termoizolant nou, montat pe faţa interioară a soclului. Pardoseala existentă, montată pe un strat termoizolant satisfăcător. 12.Strat termoizolant nou, montat peste pardoseala existenta. Stratul termoizolant existent - dispus la tavanul subsolului şi realizat din placi BCA montate pe cofrajul planşeului din beton armat monolit - este nesatisfăcător. Materiale existente 1. Beton armat 2. Zidărie din cărămizi pline sau GVP 3. Zidărie din blocuri BCA Materiale montate la modernizare 4. Fasii armate sau placi din BCA 11.Strat termoizolant eficient (placi din polistiren, vata minerala ş.a) 5. Panouri mari prefabricate 12. Strat termoizolant din polistiren extrudat 6. Mortar (şapă, tencuială) 7. Beton simplu (de pantă, în fundaţii) 13. Strat termoizolant din spumă poliuretanică 14. Umplutură termoizolantă (recuperată) 8. Strat termoizolant 15. Beton de panta 9. Umplutură termoizolantă 16. Strat de protecţie 10. Strat hidroizolant 17. Şapă din mortar 18. Şapă din mortar + pardoseală 19. Strat hidroizolant 20. Şort din tablă zincată
Izolarea termică a planşeelor peste subsol La planşeul peste subsolul neîncălzit Adoptarea soluţiei cu un strat termoizolant montat peste planşeul din beton armat sau peste pardoseala existentă, este posibilă, dar nu este indicată decât în situaţia când, din alte considerente, este necesară înlocuirea pardoselilor – det. 12 În scopul reducerii substanţiale a efectului negativ al punţilor termice de pe conturul planşeului de peste subsolul neîncălzit, este foarte important a se prevedea în proiectul de modernizare termotehnică, următoarele masuri constructive: - prevederea, pe faţa exterioara a soclului, a unui strat termoizolant caracterizat printr-o buna comportare la acţiunea umidităţii (de preferinţă plăci din polistiren extrudat); stratul termoizolant va fi fixat atât mecanic, cât şi prin lipire şi va fi protejat la exterior cu un strat de tencuială armată; pe înălţime, stratul termoizolant va fi aplicat astfel încât la partea superioară să depăşească cu minimum 30 cm faţa superioară a plăcii din beton armat, iar la partea inferioară să ajungă până la suprafaţa terenului sistematizat (CTS) sau, la soclurile de înălţime redusă (det. 11), până la 30…40 cm sub această cotă ; - prevederea, pe faţa interioară a pereţilor exteriori de pe conturul subsolului, a unui strat termoizolant, pe o înălţime sub placă de cel puţin 50 cm – det. 9 şi 11
Planşeu peste subsol 9.Strat termoizolant nou, montat la tavanul subsolului şi pe faţa interioară a soclului. Pardoseală existentă, fără strat termoizolant. 10.Strat termoizolant nou, din spumă poliuretanică, aplicată pe tavanul subsolului. Pardoseala existentă este montată pe un strat termoizolant nesatisfăcător. Peretele exterior nu este termoizolat decât în zona soclului. 11.Strat termoizolant nou, montat pe faţa interioară a soclului. Pardoseala existentă, montată pe un strat termoizolant satisfăcător. 12.Strat termoizolant nou, montat peste pardoseala existenta. Stratul termoizolant existent - dispus la tavanul subsolului şi realizat din placi BCA montate pe cofrajul planşeului din beton armat monolit - este nesatisfăcător. Materiale existente Materiale montate la modernizare 1. Beton armat 11.Strat termoizolant eficient (placi din polistiren, vata 2. Zidărie din cărămizi pline sau GVP minerala ş.a) 3. Zidărie din blocuri BCA 12. Strat termoizolant din polistiren extrudat 4. Fasii armate sau placi din BCA 13. Strat termoizolant din spumă poliuretanică 5. Panouri mari prefabricate 14. Umplutură termoizolantă (recuperată) 6. Mortar (şapă, tencuială) 15. Beton de panta 7. Beton simplu (de pantă, în fundaţii) 16. Strat de protecţie 8. Strat termoizolant 17. Şapă din mortar 9. Umplutură termoizolantă 18. Şapă din mortar + pardoseală 10. Strat hidroizolant 19. Strat hidroizolant 20. Şort din tablă zincată
Izolarea termică a plăcilor pe sol
Planşeele amplasate direct pe pământ, dacă sunt întregi şi uscate, nu permit transmiterea unui flux termic însemnat către sol, pământul uscat având o rezistenţă termică considerabilă. Practic, solul se comportă ca un volant termic datorită capacităţii termice importante. Pe de altă parte tehnicile utilizate la izolarea termică a planşeului sunt deseori costisitoare şi complicate din punctul de vedere al execuţiei propriu-zise. Cu toate acestea, dacă temperatura planşeului inferior se dovedeşte o sursă de disconfort pe care acoperirea acestuia cu covoare nu reuşeşte să-l corecteze, sau dacă se prevede o refacere importantă a planşeului din alte motive (tehnice, de rezistenţă etc.), ar putea fi interesant de realizat izolarea termică a acestui element de construcţie. În cazul în care pereţii exteriori prezintă la partea inferioară a acestora urme de umiditate provenite mai ales din infiltraţiile din sol prin capilaritate, se impune drenarea pereţilor exteriori şi eventual a solului-suport; dacă aceste masuri se dovedesc inoperante trebuie să se refacă stratul de pietriş şi placa pe sol şi montat un strat hidroizolant nou – det. 13 Prin urmare, la placa pe sol măsurile de îmbunătăţire a comportării termotehnice sunt, în principal, următoarele: - prevederea, pe faţa exterioară a soclului, a unui strat termoizolant caracterizat printr-o bună comportare la acţiunea umidităţii (de preferinţă plăci din polistiren extrudat); stratul termoizolant va fi fixat atât mecanic, cât şi prin lipire şi va fi protejat la exterior cu un strat de tencuială armată; pe înălţime, stratul termoizolant va fi aplicat astfel încât la partea superioară să depăşească cu minimum 30 cm faţa superioară a plăcii din beton armat, iar la partea inferioară să ajungă până la suprafaţa terenului sistematizat (CTS) sau, la soclurile scunde (det. 16), până la 30…40 cm sub aceasta cotă - daca măsura de mai sus nu este suficientă pentru realizarea rezistenţei termice corectate dorite, este posibilă, dar nu întotdeauna indicată, prevederea unui strat termoizolant orizontal, continuu, peste pardoseala existentă sau peste placa din beton armat; aşa cum se menţiona mai sus, aceasta măsură devine raţională şi eficientă în condiţiile în care, din alte considerente, este necesară înlocuirea pardoselilor – det. 13 şi 16
Placa pe sol 13.Strat termoizolant nou, montat pe placa de beton slab armat existentă, după desfacerea pardoselii. Soclul este aliniat cu faţa exterioară a peretelui. 14.Strat termoizolant orizontal, existent între placa de beton slab armat şi pardoseală; fără strat termoizolant orizontal nou. Soclul este ieşit din planul feţei exterioare a peretelui. 15.Fără straturi termoizolante orizontale, existente sau noi. Soclul este retras faţă de planul feţei exterioare a peretelui. 16.Strat termoizolant nou, montat pe pardoseala existentă. Soclul este aliniat cu faţa exterioară a peretelui. Peretele exterior nu este termoizolat decât în zona soclului. Materiale existente 1. Beton armat 2. Zidărie din cărămizi pline sau GVP 3. Zidărie din blocuri BCA 4. Fasii armate sau placi din BCA 5. Panouri mari prefabricate 6. Mortar (şapă, tencuială) 7. Beton simplu (de pantă, în fundaţii) 8. Strat termoizolant 9. Umplutură termoizolantă 10. Strat hidroizolant Materiale montate la modernizare 11.Strat termoizolant eficient (placi din polistiren, vata minerala ş.a) 12. Strat termoizolant din polistiren extrudat 13. Strat termoizolant din spumă poliuretanică 14. Umplutură termoizolantă (recuperată) 15. Beton de panta 16. Strat de protecţie 17. Şapă din mortar 18. Şapă din mortar + pardoseală 19. Strat hidroizolant 20. Şort din tablă zincată
Izolarea termică la exterior a pereţilor exteriori Izolarea termică la exterior permite: - renovarea faţadei; - evitarea numeroaselor constrângeri întâlnite la izolarea pe interior: intervenţii în încăperi ocupate, finisaje interioare de refăcut, tratarea dificilă a conturului uşilor şi a ferestrelor, deplasarea conductelor şi a echipamentelor instalaţiilor etc.; - să nu se diminueze aria utilă şi cea locuibilă; - protejarea pereţilor la îngheţ, apa de ploaie, radiaţia solară, şi la variaţiile de temperatură de la un anotimp la altul - diminuând astfel pericolul de degradare a lor; - corectarea principalelor punţi termice. Izolarea termică la exterior, tehnică delicată şi mai costisitoare decât izolarea la interior, trebuie executată de către un personal calificat. Ea prezintă câteva dezavantaje care trebuie cunoscute înainte de a opta pentru o astfel de soluţie. În primul rând soluţia tehnică menţionată modifică deseori aspectul exterior al faţadei şi, dacă aceasta prezintă particularităţi “estetice” care se doresc a fi conservate (cazul monumentelor de arhitectură), soluţia poate fi abandonată numai pentru acest motiv. Pe de altă parte izolarea termică la exterior - pentru majoritatea procedeelor - prezintă o suprafaţă a peretelui mai sensibilă la şocuri decât peretele iniţial; acest punct este sensibil mai ales în zona accesului la parter (circulaţia automobilelor spre un garaj la subsol, zona de joacă a copiilor etc.). Diferitele tehnici de izolare termică la exterior se disting prin modul lor de fixare, aspectul final, caracteristicile de etanşeitate etc. Trebuie aplicat procedeul cel mai bine adaptabil atât la natura suportului (care poate permite adoptarea unui mod de fixare), cât şi la expunerea la factori climatici (ploaie, vânt), mai mult sau mai puţin agresivi şi la aspectul estetic care se doreşte a fi obţinut după Pereţi exteriori terminarea lucrării. 17.Termoizolarea colturilor şi a glafurilor verticale exterioare ale golurilor tâmplăriei exterioare. Tâmplărie din lemn simplă, nouă. Secţiune orizontală.
Soluţia recomandată la pereţii exteriori este montarea unui strat 18.Termoizolarea peretelui structural din beton armat, existent între două logii termoizolant eficient pe suprafaţa exterioară a pereţilor, în una din adiacente. Secţiune orizontala. următoarele variante: - fără strat de aer ventilat, cu stratul termoizolant (de regulă din plăci din polistiren expandat) fixat mecanic şi/sau prin lipire pe suprafaţa suport reparată şi pregătită în prealabil - cu un strat de aer ventilat, de cca. 4 cm grosime, având stratul termoizolant (de regulă din plăci din vată minerală sau polistiren extrudat) montat între elementele unui caroiaj din şipci de lemn sau profile metalice inoxidabile, ancorat mecanic cu piese din oţel inoxidabil în peretele exterior; pentru asigurarea unei bune circulaţii a aerului în spaţiul dintre stratul termoizolant şi stratul de protecţie, trebuie să se realizeze în mod corespunzător – ca număr, dimensiuni şi poziţii – orificiile de acces şi de evacuare a aerului.
Izolarea termică la interior a pereţilor exteriori Aceasta soluţie prezintă ca principale avantaje costul mai mic în comparaţie cu izolarea termică la exterior, precum şi o execuţie mai uşoară. Pe de altă parte, ea prezintă câteva dezavantaje a căror importanţă trebuie apreciată cu mare atenţie înainte de a opta pentru o astfel de soluţie: - reducerea temperaturii în interiorul peretelui exterior, cu favorizarea producerii fenomenului de condens a vaporilor de apă din interiorul acestuia şi chiar a îngheţului apei din perete; Materiale existente - necesitatea deplasării conductelor şi a corpurilor de 1. Beton armat 2. Zidărie din cărămizi pline sau GVP încălzire existente pe pereţii exteriori; 3. Zidărie din blocuri BCA - dificultatea tratării unor puncte particulare (conturul 4. Fasii armate sau placi din BCA golurilor din zidărie, plintele şi mulurile plafonului etc.); 5. Panouri mari prefabricate 6. Mortar (şapă, tencuială) - imposibilitatea corectării unor punţi termice. 7. Beton simplu (de pantă, în fundaţii) În scopul reducerii efectului negativ al punţilor termice, 8. Strat termoizolant Materiale montate la modernizare 9. Umplutură termoizolantă trebuie să se asigure, în cât mai mare măsură, 11.Strat termoizolant eficient (placi din polistiren, vata minerala ş.a) 10. Strat hidroizolant 12. Strat termoizolant din polistiren extrudat continuitatea stratului termoizolant, în special la 13. Strat termoizolant din spumă poliuretanică racordarea cu soclurile, cu aticele şi cornişele de la 14. Umplutură termoizolantă (recuperată) 15. Beton de panta terase şi cu parapetele de la acoperişurile cu pod. 16. Strat de protecţie În acelaşi scop, este necesar ca pe conturul tâmplăriei 17. Şapă din mortar exterioare să se realizeze o căptuşire termoizolantă a 18. Şapă din mortar + pardoseală 19. Strat hidroizolant tuturor glafurilor exterioare, inclusiv sub solbancuri, 20. Şort din tablă zincată conform detaliilor. Pereţi exteriori 19.Termoizolarea buiandrugilor din beton armat. Tâmplărie din lemn dublă, nouă. Secţiune verticală. 20.Termoizolarea planşeului din beton armat, existent intre doua logii suprapuse. Secţiune verticală. 21.Termoizolarea peretelui exterior în zona centurilor din beton armat. Secţiune verticală. 22.Termoizolarea peretelui exterior în zona plăcilor de balcon. Secţiune verticală.
Îmbunătăţirea elementelor de construcţie vitrate: Îmbunătăţirea din punct de vedere termotehnic a tâmplăriei exterioare se poate realiza în următoarele soluţii: - prin îmbunătăţirea tâmplăriei existente; - prin înlocuirea tâmplăriei existente cu tipuri noi, mai performante (cu barieră radiantă, geam termoizolant prevăzut cu suprafaţă tratată, cu emisivitate redusă "low-e", geam cu umplutură din gaz inert - ex. argon); - montarea de elemente termoizolante mobile (obloane exterioare de o bună calitate termică). Îmbunătăţirea tâmplăriei existente se referă, în principal, la: - adăugarea unei foi de geam suplimentar, la cele două foi de geam existente, modificare care se poate realiza fie prin înlocuirea unui geam simplu cu un geam termoizolant, fie prin montarea pe cerceveaua interioară existentă, a unei cercevele suplimentare prevăzută cu un geam simplu – tabelele A3.1 şi A4.2 din Anexa 4; - prevederea unor garnituri de etanşare între toc şi cercevele, precum şi intre cercevele. În Anexa 4 se prezintă o serie de detalii şi variante, atât pentru îmbunătăţirea tâmplăriilor existente, cât şi pentru tâmplăriile noi, cu precizarea orientativă a performanţelor termotehnice ale acestora. Nu sunt figurate garniturile de etanşare.
Îmbunătăţirea etanşeităţii la aer Aceasta trebuie să privească atât reducerea sau chiar eliminarea infiltraţiilor parazite (rosturile elementelor mobile, obloane rulante etc.), cât şi asigurarea aerului proaspăt necesar în vederea limitării umidităţii şi a condensului, ce pot avea efecte negative asupra construcţiei.
a.Etanşarea rosturilor elementelor mobile exterioare din spaţiul încălzit (intre tâmplărie şi elementul de construcţie în care este amplasată fereastra / uşa, cât şi spaţiul dintre geam şi tâmplărie). Soluţia cea mai eficientă de îmbunătăţire a etanşeităţii la aer a cercevelelor constă în prevederea pe tot perimetrul acestora a unei garnituri de cauciuc. În urma etanşării rosturilor elementelor mobile exterioare din spaţiul încălzit, necesarul minim de aer proaspăt va fi asigurat prin deschiderea periodică a ferestrelor sau prin ventilare mecanică.
b.Etanşarea rosturilor elementelor mobile exterioare din spaţiul neîncălzit Scopul acestei măsuri este menţinerea unei temperaturi acceptabile în spaţiile neîncălzite / anexe în vederea limitării fluxului termic disipat dinspre spaţiul locuit către aceste spaţii.
Intervenţiile asupra instalaţiilor de încălzire şi apă caldă de consum aferente clădirii Intervenţiile asupra instalaţiei vizează reducerea consumului de energie pentru satisfacerea necesarului determinat (încălzire, apă caldă de consum). Se poate interveni la mai multe nivele (producere, transport, distribuţie, utilizare), atât pentru încălzire, cât şi pentru apa caldă de consum: - la nivelul producerii căldurii (în cazul clădirilor dotate cu sursă proprie de căldură): * înlocuirea aparatelor învechite sau neadaptate (arzătoare mai vechi de 9-10 ani şi cazane mai vechi de 12-15 ani), adaptarea puterilor surselor de căldură în centrala termică, *substituirea parţială sau totală a formei de energie, *utilizarea de tehnici specifice (pompe de căldură cu compresie mecanică, cu absorbţie, cazane cu condensaţie, instalaţie solară); - la nivelul distribuţiei căldurii: *izolarea termică a conductelor de distribuţie din spaţiile neîncălzite, *reducerea temperaturilor de reglaj a instalaţiei de încălzire în scopul satisfacerii necesarului de căldură; *separarea circuitelor ai căror parametri funcţionali sunt net diferiţi, *reechilibrarea circuitelor care alimentează corpurile de încălzire funcţionând cu apa caldă (din punct de vedere termic prin schimbarea aparatului sau ameliorarea locală a izolaţiei, iar din punct de vedere hidraulic - prin ameliorarea distribuţiei debitelor). - la nivelul utilizatorului (spaţiile încălzite şi punctele de consum a.c.c.): *instalarea de robinete termostatice la corpurile de încălzire şi, în cazul încălzirii colective, combinarea acestei măsuri cu montarea sistemelor de repartizare individuală a costurilor de încălzire.
Reabilitarea / modernizarea unei instalaţii de reglare poate interveni la toate nivelele (termostate de cameră, de preferinţă electronice, mai ales daca echipează convectoare electrice, ansambluri clasice cu sonde exterioare - robinete cu servomotor comandate de regulatoare cu legi de corespondenţă mai mult sau mai puţin complexe, simple limitatoare de temperatură de conductă, termostat de cazan etc.). La fiecare tip de reglaj pot fi asociate sisteme de programare (optimizare), în general limitate pentru locuinţe la simple “ceasuri” programatoare, care permit o reducere a temperaturii pe timp de noapte. În anumite cazuri particulare, în care vechimea instalaţiilor este mare, iar gradul de uzură al echipamentelor este ridicat, nu se mai impune o ameliorare, ci o renovare totală a acestora, mai ales dacă se referă la instalaţia de preparare a apei calde de consum colective. O categorie aparte de clădiri existente este constituită de blocurile de locuinţe racordate la sisteme centralizate de alimentare cu căldură (de tipul termoficării), caracterizate de indici specifici de necesar de căldură care atestă caracterul disipativ din punct de vedere energetic al construcţiilor existente, în ansamblul lor şi acestea implică o abordare aparte. În continuare sunt prezentate sintetic măsurile de reabilitare şi modernizare energetică a blocurilor racordate la sisteme centralizate de furnizare a utilităţilor termice. Exista si soluţiile tehnice de reabilitare / modernizare energetică specifice clădirilor de locuit individuale sau înşiruite, cu referire la utilizarea raţională şi eficientă a căldurii şi la caracteristicile dotărilor acestor clădiri.
Energia, clasica si regenerabila
SURSE/RESURSE DE ENERGIE 1.CLASICE (neregenerabile) a)combustibili fosili: - carbune - titei - gaze naturale b)combustibili nucleari: - uraniu - plutoniu 2.REGENERABILE a)hidraulice: cursuri de apa; acumulari; valuri; maree b)solare: caldura; lumina; radiatii c)geotermale: caldura Pamantului d)biomasa: - lemne, deseuri lemnoase - deseuri menajere solide - resturi/derivate agricole e)pompe de caldura: folosesc energia termica a solului, apei, atmosferei.. -> ECONOMIA DE ENERGIE
Totalul surselor de energie primara (TPES / tip combustibil si pe regiune) OECD = Organisation for Economic Co-operation and Development
Petrol neprelucrat- producere
Gaz natural - producere
Carbune - producere
Productie nucleara
Energie hidroelectrica - producere
Rafinare pe tip de produs
Rafinare pe regiune
Generare de curent / tip combustibil
Generare de curent pe regiune
Totalul consumului final (TFC / tip combustibil si pe regiune)
Totalul consumului final (TFC / tip combustibil si sector de activitate)
Totalul consumului final (TFC / tip combustibil si sector de activitate)
Energie â&#x20AC;&#x201C; sinteza comparativa
Emisii CO2 / tip combustibil si regiune)
Previziuni
Indicatori comparativi pt. Romania
Distributia energiei primare si generarea de curent electric/ tip combustibil
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
Energii regenerabile: Geotermala
Energii regenerabile: ocean
Energii regenerabile: BIOMASA
Energia regenerabila, aplicata
SURSE/RESURSE DE ENERGIE REGENERABILE a)hidraulice: cursuri de apa; acumulari; valuri; maree b)solare: caldura; lumina; radiatii c)geotermale: caldura Pamantului d)biomasa: - lemne, deseuri lemnoase - deseuri menajere solide - resturi/derivate agricole e)pompe de caldura: folosesc energia termica a solului, apei, atmosferei..
Energii regenerabile:
Energii regenerabile:
REDUCEREA CONSUMURILOR DE ENERGIE 1. Diminuarea/eliminarea pierderilor&risipei 2. Rationalizarea consumurilor 3. Adoptarea de conceptii&tehnologii noi
DIMINUAREA CONSUMURILOR ENERGETICE cerinte: • protectia mediului inconjurator • cresterea (mentinerea) nivelului/gradului de confort ambiental • reducerea emisiilor de CO2 si a celor radioactive • economia de energie • respectarea conceptului de dezvoltare durabila CATEGORII DE ECONOMISIRE A ENERGIEI 1. Fara cheltuieli 2. Cu cheltuieli si/sau investitii
Evolutia ciclului energetic UTILIZATOR FINAL (de energie)
DISTRIBUTIE CONVERSIA ENERGIEI & OPERARE SISTEM
TRANSPORT MATERIE PRIMA producere & preparare
D E S E U R I si/sau P I E R D E R I
Reciclare Depozitare Colectare
RECUPERABILE NERECUPERABILE
Depozitare/ neutralizare/ distrugere
V A L O R I F I C A R E
INSTALATII INTERIOARE - caldura I. incalzire/racire - aer I. ventilare-climatizare - lumina I. iluminat - electric I. auziliare (prize, siguranta, lift etc.) - igiena I. hot water
In alegerea/selectarea elementelor de constructie se urmaresc: -asigurarea/realizarea rezistentei termice (min.nec./adm.) - climat interior/confort bun -limitarea fluxului termic (spre ext/intâ&#x20AC;&#x201C;iarna/vara) - economia de energie in exploatare/functionare -evitarea/eliminarea condensarii vaporilor de apa pe suprafata interioaraa elementelor de constructie -asigurarea rezistentei la permeabilitate a vaporilor de apa pentru limitarea/eliminarea fenomenului de condens in interiorul elementelor de constructie
Soluţiile adoptate pentru clădirile alimentate cu surse de energie regenerabilă presupun o rezistenţă termică globală de minimum 2,5…3 m2K/W. Instalaţiile de încălzire şi preparare a apei calde de consum, ce utilizează surse de energie regenerabilă conduc la importante economii de energie termică, însă necesită, pentru perioadele de vârf, fie o instalaţie clasică alimentată cu combustibil, fie o instalaţie electrică. Dintre toate sursele de energie care intră în categoria surse ecologice şi regenerabile, energia solară se remarcă prin instalaţiile simple şi cu costuri reduse ale acestora la nivelul unor temperaturi în jur de 1000 C, instalaţii folosite la încălzirea apei de consum menajer sau a clădirilor. În România se poate realiza recepţionarea pe o suprafaţă orizontală plană de 1m2, perpendiculară pe direcţia de incidenţă a razelor soarelui, a unei cantităţi de energie cuprinsă între 900 şi 1450 kWh pe parcursul unui an, în funcţie de anotimp, altitudine şi localizare geografică. Radiaţia solară medie zilnică poate să fie de până la 5 ori mai intensă vara decât iarna. Există situaţii când, pe timp de iarnă, în condiţii favorabile (cer senin, altitudine joasă, etc.), se poate atinge valori de aproximativ 4-5 kWh/(m2zi) energie solară recepţionată, radiaţia solară fiind practic independentă de temperatura aerului din mediul înconjurător (principiul transferului de căldură prin radiaţie).
Atmosfera modifică intensitatea, distribuţia spectrală şi distribuţia spaţială a radiaţiei solare prin două mecanisme: absorbţie şi difuzie. Radiaţia absorbită este în general transformată în căldură, iar radiaţia difuză este retrimisă în toate direcţiile în atmosferă. Factorii meteorologici care au o influenţă mare asupra radiaţiei solare la suprafaţa Pământului sunt: transparenţa atmosferei, nebulozitatea, felul norilor, poziţia acestora. În calculele de dimensionare a instalaţiilor care utilizează energia solară se cere cunoaşterea următoarelor date meteorologice: valorile radiaţiei solare globale primite de o suprafaţă în decurs de o zi, o lună, distribuţia densităţii radiaţiei solare, durata de strălucire a Soarelui, numărul mediu al zilelor cu cer senin, parametrii aerului exterior, intensitatea şi frecvenţa vântului şi precipitaţiile atmosferice. Pentru utilizarea energiei solare este nevoie de conversia acesteia în alte forme de energie: conversia fototermică reprezintă termoconversia directă a energiei solare; se obţine căldura înmagazinată în apă, abur, aer cald, alte medii (lichide, gazoase sau solide); conversia fotomecanică care prezintă importanţă deocamdată în energetica spaţială, unde conversia bazată pe presiunea luminii dă naştere la motorul tip „velă solară”, necesar zborurilor navelor cosmice; conversia fotochimică ce poate prin două moduri să utilizeze Soarele într-o reacţie chimică, fie direct prin excitaţii luminoase a moleculelor unui corp, fie indirect prin intermediul plantelor (fotosinteză) sau a transformării produselor de dejecţie a animalelor; conversia fotoelectrică cu mari aplicaţii atât în energetica solară terestră, cât şi în energetica spaţială. Conversia fotoelectrică directă se poate realiza folosind proprietăţile materialelor semiconductoare din care se confecţionează pilele fotovoltaice. Energia solară se utilizează prin intermediul diverselor instalaţii, în foarte multe domenii de activitate, cel mai răspândit fiind cel pentru prepararea apei calde. Elementele principale care realizează conversia sunt captatoarele solare (colectoare solare). Captatoarele solare captează razele solare şi transportă căldura către un agent termic (aer, apă, alte lichide). De regulă, acest sistem se foloseşte pentru prepararea apei calde de consum, dar se poate folosi şi pentru încălzire. Un sistem solar termic dimensionat şi exploatat corespunzător poate să acopere 50% până la 65% din necesarul anual de apă caldă de consum (aşa numită „rată de acoperire solară”), vara rata de acoperire solară fiind de cele mai multe ori de 100%.
Un sistem solar de încălzire trebuie să îndeplinească funcţiile de captare, stocare şi transport al energiei solare la consumatori. Dacă toate aceste funcţii sunt îndeplinite de elemente de construcţie (pereţi, planşee, suprafeţe vitrate, izolaţii termice transparente etc.) atunci sistemul solar de încălzire este considerat pasiv. Acesta prezintă, însă, dezavantajul că nu poate asigura utilizarea energiei solare decât în apropierea elementelor de captare. Pentru transportul la distanţă a energiei solare captate se utilizează ca agent termic apa sau aerul, vehiculat cu ajutorul unor echipamente cu consum de energie electrică (pompe, ventilatoare etc.), caz în care sistemul este denumit activ. Sistemele solar-termice active se folosesc, de obicei, pentru prepararea apei calde de consum în locuinţe individuale. În condiţiile meteo-solare din România, un captator solar termic funcţionează, în condiţii normale de siguranţă şi eficienţă, pe perioadă martie – octombrie, cu randamente ce pot să ajungă până la 90%. Captatoarele solare pot funcţiona cu o eficienţă superioară în regim hibrid cu alte sisteme termice convenţionale sau neconvenţionale. În ceea ce priveşte utilizarea sistemelor solare pasive, nu este necesar un nivel foarte ridicat al radiaţiei solare, întrucât acestea pot funcţiona şi în zone geografice mai puţin atractive din punct de vedere al intensităţii radiaţiei solare (ex: anumite zone de nord din Transilvania sau din Moldova). Sistemele solare pasive sunt integrate, de regulă, în anvelopa clădirii, iar cea mai mare parte a materialelor de construcţie sunt de tip convenţional. În condiţii normale, costul suplimentar mediu (materiale încorporate într-o construcţie nouă) pentru reabilitarea termică a unei clădiri majorează valoarea acesteia până la 20% (la clădiri renovate).
Fiind elemente exterioare ale instalaţiei solare, captatoarele trebuie să îndeplinească pe lângă condiţiile de eficienţă a captării radiaţiei solare şi condiţiile de rezistenţă şi stabilitate a construcţiilor, dar şi de estetică a construcţiilor. Principiul de funcţionare a unui captator solar este prezentat în figura.
Captatoarele solare pot fi diferenţiate în funcţie de modul în care captează energie solară, în două categorii: captatoare active şi pasive. O altă diferenţiere a captatoarelor se face în funcţie de tipul constructiv al captatorului: plane şi cu tuburi vidate. Panourile cu captatoare plane absorb 1300...1800 kWh/(m2an), au un foarte bun randament termic şi un debit de recirculare a agentului termic prin circuitul colector de până la 180 l/h. Randamentele uzuale ale captatoarelor solare se încadrează între 40% şi 55%. Menţinerea performanţelor în timpul exploatării necesită o întreţinere permanentă deoarece, spre exemplu, prin murdărirea naturală eficienţa captatorului scade cu 5 % după o lună şi cu 12…13% după cinci luni.
În cazul unui sistem activ energia solară este absorbită de captatoare solare, transportată prin intermediul circuitului solar într-un rezervor de acumulare termoizolat, unde este cedată apei, care este utilizată pentru consum menajer şi/sau ca agent termic de încălzire. Pentru perioadele reci, în care aportul energetic solar nu acoperă necesarul de căldură al clădirii, instalaţia este prevăzută cu o sursă suplimentară de energie convenţională.
Panourile solare sunt componentele de bază ale sistemelor fotovoltaice. Un sistem fotovoltaic este o minicentrală de producere a curentului electric prin captarea energiei solare. Un sistem fotovoltaic simplu conține următoarele elemente: - panouri fotovoltaice, - baterii pentru stocarea energiei + regulator de încărcare a bateriilor, - invertor pentru transformarea curentului continuu din baterii în curent alternativ. O celula solara consta din doua sau mai multe straturi de material semiconductor, cel mai întâlnit fiind siliciul. Aceste straturi au o grosime cuprinsa între 0,001 si 0,2 mm si sunt dopate cu anumite elemente chimice pentru a forma jonctiuni „p” si „n”. Aceasta structura e similara cu a unei diode. Când stratul de siliciu este expus la lumina se va produce o „agitatie” a electronilor din material si va fi generat un curent electric. Celulele, numite si celule fotovoltaice, au de obicei o suprafata foarte mica si curentul generat de o singura celula este mic dar combinatii serie, paralel ale acestor celule pot produce curenti suficient de mari pentru a putea fi utilizati în practica. Pentru aceasta, celulele sunt încapsulate în panouri care le ofera rezistenta mecanica si la intemperii. Clasificare Celulele solare pot fi clasificate dupa mai multe criterii. Cel mai folosit criteriu este dupa grosimea stratului materialului. Aici deosebim celule cu strat gros si celule cu strat subtire. Un alt criteriu este felul materialului: se întrebuinteaza, de exemplu, ca materiale semiconductoare combinatiile CdTe, GaAs sau CuInSe, dar cel mai des folosit este siliciul. Dupa structura de baza deosebim materiale cristaline(mono/policristaline) respectiv amorfe. În fabricarea celulelor fotovaltaice pe lânga materiale semiconductoare, mai nou, exista posibiltatea utilizarii si a materialelor organice sau a pigmentilor organici.
Materiale o Strat gros Celule monocristaline (c-Si) randament mare - în productia în serie se pot atinge pâna la peste 20 % randament energetic, tehnica de fabricatie pusa la punct; totusi procesul de fabricatie este energofag, ceea ce are o influenta negativa asupra periodei de recuperare (timp în care echivalentul energiei consumate în procesul de fabricare devine egal cantitatea de energia generata). Celule policristaline (mc-Si) la productia în serie s-a atins deja un randament energetic de peste la 16 %, cosum relativ mic de energie în procesul de fabricatie, si pâna acum cu cel mai bun raport pret – performanta. o Strat subtire Celule cu siliciu amorf (a-Si) cel mai mare segment de piata la celule cu strat subtire; randament energetic al modulelor de la 5 la 7 %; nu exista strangulari în aprovizionare chiar si la o productie de ordinul TeraWatt Celule pe baza de siliciu cristalin, ex. microcristale (µc-Si) în combinatie cu siliciul amorf randament mare; tehnologia aceeasi ca la siliciul amorf
Pompele de căldură sunt instalaţii moderne care se utilizează în ultimul timp ca o alternativă la centralele termice pe hidrocarburi, având o eficienţă cu 50...75% mai mare şi cheltuieli de exploatare de 2...3 ori mai reduse. Introducerea pe scară din ce în ce mai largă a pompelor de căldură în schemele de alimentare cu căldură a clădirilor este determinată de mai multe considerente: existenţa unor surse gratuite de căldură de tipul: aer (aerul exterior sau aerul evacuat prin instalaţiile de ventilare), apă (apa de suprafaţă, apa freatică, apa caldă uzată, apa geotermală) şi sol; superioritatea sistemelor care utilizează pompe de căldură, atât din punct de vedere economic, cât şi din punct de vedere al protecţiei mediului, prin reducerea semnificativă a emisiilor de CO2; înlăturarea inconvenientelor provocate de utilizarea combustibililor clasici (transport, stocare, poluare); posibilitatea utilizării aceleiaşi instalaţii, printr-o simplă inversare a ciclului, pentru răcire în anotimpul călduros. Pompa de căldură obţine aproximativ trei sferturi din energia necesară pentru încălzire din mediul înconjurător, iar pentru restul pompa de căldură utilizează ca energie de acţionare curent electric. Pompa de căldură oferă posibilitatea utilizării căldurii ecologice (energie solară acumulată în sol, apă şi aer) pentru o încălzire economică şi ecologică. Pentru utilizarea practică a acestor surse de energie trebuie respectate următoarele criterii: disponibilitate suficientă, capacitate cât mai mare de acumulare, nivel cât mai ridicat de temperatură, regenerare suficientă, captare economică, timp redus de aşteptare.
Bucla verticala este preferata in cazurile in care nu exista suficient spatiu in curte sau trebuie pastrata configuratia terenului.Se foreaza gauri verticale cu adancimi de 45-135 m. Fiecare gaura contine o singura bucla in forma de U la capatul din pamant. Apoi gaura este umpluta cu pamant sau cu substante speciale pentru a imbunatatii transferul de caldura. Fiecare bucla verticala este conectata la o teava orizontala de unde se face legatura la pompa de caldura.Instalarea buclelor verticale este mai costisitoare datorita forajului, dar necesita mai putina teava decat la bucla orizontala. Bucla in spirala este utilizata pentru micsorarea numarului de santuri pentru o capacitate termica data, dar necesita mai multa teava.Teava este dispusa in spirala, suprapusa si apoi ingropata in sant. Lungimea santului scade cu cresterea numarului de tevi din sant si cu gradul de suprapunere a spiralei. Bucla de lac este asemanatoare cu bucla orizontala, tevile asezandu-se pe fundul lacului.
Tipuri de pompe functie de sursa de energie de agentul termic de incalzire • Sol/Sol – preiau caldura din sol 0,7-1,9 de cm adancime • De mare adancime - preiau caldura din puturi forate la 100-200 m • De apa - preiau caldura din apa lacurilor sau raurilor • De panza freatica • De aer in mediul inconjurator/aer ventilatie in imobile
Partile componente principale ale unei pompe de caldura sunt urmatoarele: - vaporizator (evaporator) - compresor, - condensor, - subracitor, - ventil de expansiune, - tevi din cupru prin care circula agentul de racire. Agentul de racire actioneaza intr-un sistem inchis de conducte, ceea ce inseamna ca acesta nu are nici un fel de contact cu mediul inconjurator. Proprietatea agentului de racire este ca vaporizeaza la temperaturi scazute de pana la –40 ° C. Pentru a vaporiza, pompa de caldura are nevoie de o cantitate de energie, care este preluata din sursa de caldura care poate fi aer, pamant sau apa din panza freatica. Aceasta cantitate de energie este preluata prin intermediul unui furtun colector de plastic tip PEM care poate fi ingropat in pamant, fixat pe fundul unui lac, sau in puturi forate in pamant pentru a ajunge la panza freatica, solutia depinzand de amplasarea cladirii si spatiul pe care clientul il are la dispozitie. Energia preluata din aer/sol/apa este transmisa agentului de racire din vaporizator. Prin vaporizare agentul termic se transforma in gaz care este absorbit de compresor. Gazul este apoi comprimat, prin comprimare temperatura acestuia creste la 70 – 100 C ° . Aceasta caldura este preluata de agentul termic (apa din instalatia termica) prin intermediul condensorului, folosindu-se apoi pentru incalzirea cladirilor sau pentru a produce apa calda. Pompele de caldura economisesc intre 50-80% din costurile de incalzire; pentru fiecare kw energie electrica utilizat, se obtin 5 kw energie termica, cu costuri minime de întretinere.
Centrale termice pe peleti - Grad sporit de eficienta: peste 90% - Ofera un grad de confort comparabil cu cel al centralelor pe gaze - Siguranta in exploatare indiferent de conditii - Posibilitatea de a avea sisteme automatizate de extractie e cenusii - Ardere ecologica - Posibilitate de automatizare completa a sistemului de pornire, alimentare, extractie a cenusii si distributie a agentului termic Centrale cu apa calda 12-350 kW Centrale cu aer cald 6-28 kW Centrale industriale 100-1200 kW Seminee 10-30kW Arzatoare cu peleti 25-40kW Centrale cu lemne 25-1200kW
Arzatorul este proiectat pentru a fi instalat pe centrale termice care functioneaza deja sau alte echipamente , aceasta permitand folosirea combustibililor neconventionali (biomasa). Prin arderea peletilor se obtine energie termica care este trimisa direct catre schimbatorul de caldura al centralei termice
Turbina eoliana de mica putere 100 - 2000 W (Watt - unitate de masura pentru putere) poate fi instalata si operata simplu de catre utilizator cu minime cunostinte de mecanica si electricitate. Turbina eoliana de putere mica se instaleaza de regula pe un stalp, la o inaltime suficient de mare pentru a evita obstacolele din jur, insa poate fi instalata si pe acoperisurile cladirilor daca acestea nu sunt obstructionate fata de vant. Turbina eoliana de putere mica se construieste astazi in variante foarte diverse, putand avea axa rotorului in plan orizontal cu rotorul in amonte sau in aval fata de vant cu 2, 3 sau mai multe palete, sau cu axa rotorului in plan vertical, cu sisteme de siguranta la supra-vant mecanice sau electronice, pentru plaje ale vitezei vantului diferite.
Lumina naturala
Lumina naturala provine de la soare. Pamantul primeste de la soare de 10000 ori valoare torala a puterii generate de catre om. Energia solara este omniprezenta, regulata, curata si la dispozitie. Soarele urmeaza un traseu cu puncte bine determinate de elevatia unghiulara si de azimut. Cel mai sus se gaseste la solstitiul de vara si cel mai jos la cel de iarna. Radiatia solara existenta intr-un loc dat consista din componente directe si difuze. Ea variaza functie de momentul anului, de latitudine, altitudine si conditii locale de innorare.
Lumina este o radiație sub forma de unde electromagnetice care fac posibila vederea atât pentru om cat si pentru celelalte ființe. Radiațiile electromagnetice pot fi clasificate in funcție de frecventa lor. Ochiul uman este sensibil la o banda îngusta din totalitatea frecventelor luminoase (intre 360 si 780 nm, unde 1 nm = 0.000001 mm). Lumina cu o frecventa înalta (400 pe scala nanometrica) ne apare violet in timp ce lumina cu o frecventa joasa (aproximativ 700 nm) ne apare ca fiind roșie. Frecvențele intermediare corespund celorlalte culori spectrale. Lumina monocromatică este o radiație electromagnetică perfect sinusoidală. Lumina monocromatică este vizibilă pentru ochiul uman numai dacă lungimea de undă se încadrează între aproximativ 380-400 nm și 700-760 nm (sau, echivalent, frecvența ei este între aproximativ 750 THz și 430 THz). Culorile pure (monocromatice) vizibile:
Descompunerea spectrală a luminii constă în izolarea radiațiilor de diferite lungimi de undă, adică separarea individuală a fiecărei componente monocromatice. Descompunerea luminii albe: Descompunerea spectrală poate fi realizată cu ajutorul unei prisme optice. Un fenomen similar are loc în cazul curcubeului
Culorile suprafețelor, așa cum le percepem noi, sunt de fapt capacitatea respectivelor suprafețe de a absorbi anumite unde luminoase si de a le reflecta pe celelalte. O suprafață care reflectă lumina reflectă independent fiecare componentă spectrală (fiecare frecvență sau, echivalent, fiecare lungime de undă). O suprafață care reflectă difuz toate lungimile de undă în mod egal este percepută ca albă, în timp ce una neagră absoarbe toate lungimile de undă, fără a reflecta nici una. Ochiul nu distinge, ca având culori diferite, orice surse luminoase cu distribuții spectrale diferite. Explicația este că pe retină se găsesc trei tipuri de receptori, receptorii din fiecare tip fiind sensibili în mod diferit la diferitele componente din spectrul luminii. Răspunsul fiecărui senzor este un nivel de excitație, care poate fi reprezentat ca un număr real. Două culori sunt percepute identic dacă oricare dintre ele declanșează același răspuns din partea fiecărui tip de receptor. Curbele de sensibilitate ale celor trei tipuri de celule cu conuri (L, M, S) implicate în vederea diurnă şi ale celulelor cu bastonaşe (R) implicate în vederea nocturnă - Două culori sunt percepute identic dacă răspunsul la ele, pentru fiecare tip de receptori, (rL, rM și rS) este identic. Două culori identice pot fi percepute diferit datorită „calibrării” percepţiei culorilor după mediu. Cele două discuri galbene au exact aceeaşi culoare, dar sunt percepute ca având culori diferite. Percepția culorilor de către ochi — de fapt, de către creier — este complicată de faptul că analizatorul vizual compară culoarea luminii reflectate de un obiect cu culorile luminii din mediu. Astfel, o coală albă (care reflectă în mod egal toate culorile spectrului) apare albă și dacă este iluminată cu lumină galbenă (de la un bec electric cu incandescență), și dacă este iluminată cu lumină albă (de la Soare), deși distribuția spectrală a puterii luminii reflectate în cele două cazuri este diferită. Acest lucru se întâmplă deoarece creierul „compensează” culoarea luminii primite de ochi dinspre coala de hârtie, „calibrându-se” după culorile luminii ambiante. Invers, aceeași culoare văzută în condiții diferite este percepută diferit, datorită aceluiași proces de compensare.
Proprietatea de unda a luminii este caracterizata de durata, de frecventa si de lungimea de unda. Lumina naturala se refera la lumina alba.
Strategia de lumina naturala tine de: - capturare - patrundere - difuzare - umbrire si control - focalizare
Definitii:
Fluxul luminos reprezinta cantitatea de energie a luminii emise intr-o secunda in toate directiile. Unitatea de masura este lumenul. Un lumen este fluxul luminos al unei surse punctuale de lumina care are intensitatea luminoasa de o candela si este continut intr-o unitate de unghi spatial (sau un steradian).
Intensitatea luminoasa reprezinta capacitatea de a emite lumina intr-o directie data, sau este fluxul luminos radiat de sursa de lumina intr-o directie data in unitatea de unghi spatial. Unitatea de masura este candela. Iluminanta / iluminarea determina cantitatea de lumina ce pica pe o suprafata data. Unitatea de masura in sistemul international este luxul. Un lux este iluminarea unei suprafete de 1m2 luminata uniform de 1 lumen de flux luminos. Luminanta L reprezinta intensitatea luminoasa emisa de o suprafata de 1 cm2 (sau 1 mp2) al sursei luminoase. Matematic L=I/S unde I este intensitatea luminoasa si S este aria suprafetei sursa perpendiculare pe directia data. Unitatea d emasura este cd/mp2 sau cd/cm2.
Valoarea luminantei indica stralucirea si disconfortul cand privim direct o sursa de lumina. Aceste valori sunt foarte ridicate pentru soare sau lampi mici si sunt scazute pentru corpuri de iluminat mari. Iluminanta zilnica este un factor climatic care variaza in timpul anului. Iluminanta este masura care corespunde cel mai bine perceptiei vizuale asupra luminozitatii unei suprafete. Se masoara in lx sau cd/mp
Stralucirea este efectul conditiilor vizuale in care oamenii isi pierde capacitatea momentana de a vedea lucruri datorita unei orbiri temporare. Mediul ambiant trebuie sa permita oamenilor sa vada obiectele clar, fara efort.
Factorul de lumina naturala (DF) reprezinta procentul dintre iluminarea naturala care ajunge pe o suprafata si iluminanta exterioara pe aceas uprafata orizonatala. Are 3 componente si se exprima in procente: lumina naturala directa, lumina reflectata din exterior si lumina reflectata din interior. Factorul de lumina naturala indica nivelurile de lumina sub un cer acoperit la exterior sau la interior.
Lumina naturala poate lumina un spatiu direct sau indirect, de pe laturi sau din acoperis. Poate sa fie normala sau filtrata. Fiecare incapere este orientata conform functiunii. Incaperile orientate sud primesc cea mai mare cantitate de lumina, ajuta si la incalzirea cladirii.
Deschiderile sunt pentru o cladire un mijloc de comunicare: pozitia lor, dimensiunea lor, proportiile lor controleaza cantitatea de lumina, de aer si de energie solara. Confortul vizual depinde de o combinatie de parametri fizici: iluminare, luminanta, contrast, stralucire, spectrul vizibil la care se adauga caracteristicile mediului si munca ce trebuie efectuata (marimea obiectelor, timpul avut la dispozitie). Se bazeaza si pe factorii fiziologici si psihologici ai unei persoane (varsta, calitatea vederii) Parametrii care tin de arhitect sunt: -Gradul de luminare a obiectelor care trebuie vazute -Distributia luminii in spatiu -Procentul de luminanta al cladirii -Absenta umbrelor nedorite -Accenturea contururilor si formelor obiectelor -Vederea exterioara -Culori placute ale luminii -Absenta stralucirii
Valoarea iluminﾄビii pentru cerinﾅ｣e specifice ale funcﾅ｣iunilor spaﾅ｣iului interior (document recomandat STAS 6221-89)
Integrarea inteligenta a luminii naturale in salile de sport poate reduce semnificativ iluminarea artificiala si poate elimina efectul de stralucire.
Cladirile industriale sunt numeroase si variate. Lumina naturala este importanta mai ales in industria alimentara si productiva.
Ferestrele sunt cele mai simple si comune elemente receptoare: aduc lumina si caldura si pot stoca aceasta caldura. Cantitatea si calitatea de lumina transmisa intr-o cladire depinde de tipul de suprafata vitrata, de textura suprafetei, de grosimea geamului, de numarul de panouri si de cat de curata este.
Tipuri de ferestre si de vitraje: -Un canat, doua canate, trei, â&#x20AC;Ś.. - egale, inegale -Basculante -Rotative -Glisante -Ghilotina -Diverse forme
Sistemele de umbrire pot fi folosite in diverse scopuri, depinzand de situatie. Alegerea unui tip de parasolar depinde de cat de importante sunt spatiile respective si nevoile ocupantilor. Factorul solar este procentul dintre aportul solar printr-o fereastra umbrita si una neumbrita.
Sunt doua categorii principale de parasolare, in functie de pozitie si de capacitatea de ajustare. Parasolarele pot fi integrate in peisaj (vegetatia), pot fi arhitecturale, adaugate ulterior sau de protectie.
Jaluzelele reflectante sunt folosite atat pentru a umbri un spatiu cat si pentru a redirectiona lumina catre tavan. Reflectoarele introduc lumina naturala in cladire si umbresc suprafetele vitrate. Consolele (acoperiri locale) umbresc peretii verticali, forma lor geometrica fiind un rezultat al relatiei dintre adancime si latime. Parasolarele pot sa fie textile, translucide si sa filtreze soarele, consolele sunt opace.
Lumina artificiala
Lumina artificiala se clasifica in: generala sau de fond, dirijata (diferentiaza centre de interes si regleaza nivelul general de luminozitate), decorativa sau ambientala. Cea dirijata este in principal functionala si de obicei cea mai concentrata, in scopuri pentru citit sau inspectii de materiale. Cea de accentuare este in principiu decorativa, sunt luminate picturi, plante, alte elemente de design interior sau exterior. Cea generala se situeaza intre cele doua de mai sus si se refera la lumina de ansamblu.
Incandescente (filament)
Tungsten halogen
HID (high intensity discharge), sodium, mercur
Fluorescente
LED
Suport surse
Compact fluorescente
High pressure metal halide
Vapori metal halogen
Vapori sodiu
Vapori mercur Fluorescente
LED
Diferente:
Diferente:
Iluminanta este masura care corespunde cel mai bine perceptiei vizuale asupra luminozitatii unei suprafete. Se masoara in lx sau cd/mp
Tipuri de corpuri de iluminat 1. Lampi De sine statatoare / portabile - Lampa de birou, - lampa de masa - standard
- Cu brat reglabil -Cu gat de gasca - lampa de veghe
Corpuri de iluminat fixe Incastrate -De sus in jos -De jos in sus -Caseta (cu tuburi de neon) -Ascunse -Lampa de pardoseala
Montate pe o suprafata -Candelabru -Lampa atarnata -Aplice - insirate pe un traseu -Ascunse in mobila (la bucatarie) -Lumini de siguranta (evacuare) -Industriale joase si inalte -In benzi continue ( chiar si cu leduri)
Lumini de exterior si amenajare peisagera â&#x20AC;&#x201C; alei, parcari, drumuri, exterioare de cladiri, detalii, gradini, parcuri. -Stalpi / stalpi stradali -La nivelul de calcare -Bolard -Lumina semnal -Lumina stradala -Lumini de gradina -Solare
Lumini speciale: -Accentuare -De fundal (in editarile video) -Lumina blacklight -Lumini puternice -Lumina de lucru (camere foto, etc.) -Lampi miniere -Lanterne -De supraveghere -Lumina de pasire -Stroboscop
Teatrale: -Instrumente pentru scena -Lumini inteligente -Lumini de urmarire
Lumini care spala peretele
Sisteme de control a corpurilor de iluminat -Intrerupator -Dimmer (intensitate reglabila) -Detector de miscare / zgomot / senzor -Atingere
Acustica in constructii
Acustica cladirilor se ocupa cu studiul problemelor legate de propagarea si receptionarea energiei acustice în unitatile functionale din cladiri si în teritoriul construit, în scopul asigurarii confortului acustic. Problemele de acustica se refera la: - Izolarea fonica a cladirilor, urmarind diminuarea nivelului de tarie al zgomotelor sau al sunetelor suparatoare; în acest caz sunetul este studiat ca factor nociv în cladiri; se studiaza masuri de combatere, protectie sau izolare necesare, conform cerintelor de confort; -Tratarea fonoabsorbanta a salilor de auditie, unde obiectivul principal este punerea în valoare a sunetelor si difuzarea lor pentru o auditie de calitate. O problema de acustica presupune cunoasterea urmatoarelor elemente fundamentale si a relatiilor dintre ele: · Sursa de putere acustica; reprezinta orice sistem fizic care, aflându-se în stare de oscilatie, este capabil sa radieze energie acustica în mediul înconjurator. Se deosebesc: - Surse construite special pentru a raspândi sunetul în spatiu (instrumente muzicale, difuzoare, sirene etc.); - Surse la care radierea energiei acustice apare ca un fenomen secundar în timpul functionarii (motoare, esapamente etc.). · Mediul de propagare; poate fi omogen sau neomogen, limitat sau nelimitat. Vibratiile sursei produc comprimari si dilatari succesive ale particulelor mediului cu care sunt în contact direct. Particulele puse astfel în miscare antreneaza particulele învecinate si asa mai departe, fenomenul se repeta, în continuare formându-se unde elastice, care iau alternativ forma unor compresiuni sau dilatari succesive ale mediului. Particulele mediului nu se deplaseaza odata cu unda elastica. Ele efectueaza numai o miscare oscilatorie, de o parte si de alta a pozitiei lor de echilibru, facând operatia de transmitere a undei elastice prin mediul respectiv. Gazele, lichidele si solidele sunt medii care prezinta proprietati de unda si de elasticitate, deci pot transmite unde elastice. În cadrul problemelor de acustica a cladirilor intereseaza în mod special anumite situatii particulare: - Propagarea în mediul aerian semi-infinit (cazul propagarii în exteriorul cladirii); - Propagarea în mediul aerian limitat (cazul propagarii în interiorul unor unitati functionale din cladiri). În ambele situatii în mediul aerian se pot gasi obstacole care sa influenteze comportarea undelor acustice. ·
Receptorul de semnal (organ auditiv uman sau animal)
CARACTERIZAREA FIZICĂ A SUNETELOR Viteza de propagare (c) reprezinta spatiul in care s-a propagat miscarea oscilatorie originara, în unitatea de timp. Viteza de propagare depinde de caracteristicile inertiale si elastice ale mediului, de temperatura si umiditatea acestuia. În aer, la temperatura de 20°C si umiditatea relativa de 65%, viteza de propagare a undelor longitudinale este de aproximativ 340 m/s. În tabelul de mai jos sunt prezentate valorile vitezei sunetului în diverse medii. Viteza de propagare a sunetului este mai mare în lichide decât în gaze si mai mare în solide decât în lichide si gaze.
Produsul "ρ*c" poarta numele de impedanta acustica a mediului prin care are loc propagarea. Cu cât "ρ*c" este mai mare, cu atât mediul prezinta conditii mai favorabile de propagare a sunetului. Lungimea de unda (λ) este distanta pe care se propaga unda în intervalul de o perioada. λ=c*T
Acustica este stiinta sunetului, consideratã ca fiind acea parte a fizicii care se ocupã cu studiul fenomenelor privind producerea, propagarea, receptia sunetelor precum si efectele acestora. În folosirea curentã, termenul “sunet “ se referã nu numai la fenomenul din aer responsabil pentru senzatia de auzire dar si la om sau animal. Sunt considerate ca “sunet” si perturbatiile cu frecvente joase (infrasunetele) sau cu frecvente înalte (ultrasunetele) care sunt receptionate de un organ auditiv uman sau animal; se poate vorbi de sunet subacvatic, sunet în solide sau sunet în structuri. Calitãtile sunetului Calitãtile sunetului desemneazã tipurile de efecte subiective corespunzãtoare caracteristicilor cantitative ale undei incidente. Sunetul prezintã urmãtoarele calitãti: · înãltimea corespunzãtoare frecventei; · tãria corespunzãtoare intensitãtii; · timbrul corespunzãtor continutului în armonici al unui sunet compus (Timbrul prezintã definitii diferite dar toate se referã la continutul spectral al sunetului compus.) Cele 4 caracteristici de baza ale sunetului sunt: frecventa, amplitudinea, lungimea de unda si viteza de propagare. Sunetul nu se propaga in vid, lumina este singura care se poate propaga in vid. Toate mediile (gazoase,solide,lichide) permit propagarea sunetului. Cu cat ne aflam mai departe de sursa sonora sunetul pe care il auzim este tot mai slab, el fiind atenuat in timpul propagarii .
· înãltimea corespunzãtoare frecventei reprezintã calitatea senzatiei auditive determinatã de frecventã. Datoritã acestei calitãti douã sau mai multe sunete de aceeasi tãrie pot fi diferentiate printr-o scalã subiectivã astfel încât poate apare organului auditiv mai înalt (acut)sau mai profund (grav), adicã de la sunete înalte la sunete joase; însã, corespunzãtor unei scale obiective a frecventelor, rezultã frecvente înalte (mari) si respectiv frecvente joase (mici). În acest caz, douã sunete sunt considerate ca având înãltimi egale dacã au aceeasi frecventã. Datoritã dependentei de frecventã a înãltimii s-au putut defini cele trei tipuri de sunete: infrasunete (1Hz -16Hz); - sunete (16Hz - 16KHz) si ultrasunete (16KHz - 200MHz); - hipersunete (> 200 MHz) Astfel producerea unui sunet mai înalt duce la o cât mai mare frecventã a procesului ondulatoriu. Un corp solid (material) posedã o serie de frecvente proprii de oscilatie dintre care una o putem considera ca fundamentalã, care determinã înãltimea sunetului si corespunde unui ton pur. Inãltimea sunetului reflectã sensibilitatea organului auditiv uman la variatii ale frecventei; la tonuri pure apare o diferentã de 0,2% în intervalul de frecventã 400Hz ¸ 4000Hz care se manifestã sub forma unei modificãri a înãltimii. Dupã scara înãltimilor aceastã frecventã dintre înãltimile a douã tonuri cu frecvente diferite poartã denumirea de interval iar în muzicã de interval muzical.
a) Sunetul pur (ton) caracterizat de o singurã frecventã si amplitudine, care corespunde oscilatiei celui mai simplu corp material (sursã). In naturã, sunetele pure se pot obtine foarte rar ; cel mai des pot fi obtinute în laborator cu ajutorul generatoarelor de ton si utilizate în mãsurãtori acustice si audiometrie; b) sunetul muzical - este produs de oscilatia periodicã a unui corp oarecare . Acest sunet este compus dintr-un sunet pur , fundamental urmat de un numãr oarecare de armonici care reprezintã un multiplu al sunetului fundamental . Deci, sunetul muzical este un sunet complex format dintro fundamentalã si mai multe armonici obtinute de la un corp material de o anumitã formã geometricã (instrumente muzicale). Datoritã timbrului se poate distinge o notã muzicalã produsã de un instrument muzical, de aceeasi notã produsã de alt instrument (vioarã si flaut ). c) zgomotul - este un sunet prin excelentã complex ,alcãtuit din componente foarte numeroase dar haotic distribuite pe banda frecventelor. Oscilograma unui zgomot nu prezintã periodicitate iar componentele sale sunt nearmonice. Ca efect fiziologic , zgomotul produce o senzatie auditivã neplãcutã.
· tãria corespunzãtoare intensitãtii: Se defineste intensitatea sunetului într-un punct al câmpului sonor ca fiind cantitatea de energie sonorã care strãbate în unitatea de timp unitatea de suprafatã planã situatã în acel punct si orientatã perpendicular pe directia de propagare a sunetului. Intensitatea sunetului se masoara in unitati numite decibel (dB), denumirea provine de la numele inventatorului telefonului A.G.Bell · timbrul corespunzãtor continutului în armonici al unui sunet compus. Timbrul prezintã definitii diferite dar toate se referã la continutul spectral al sunetului compus.
Nivelul de presiune a sunetului Nivelul de presiune al sunetului arata cat de tare este acesta intr-un anumit mediu. Atat varfurile cat si mediile inalte ale presiunii sunetului pot produce in timp afectiuni serioase. UE a definit nivelul maxim de expunere la 85dB si in unele tari, evenimentele publice la 96dB. Poate atinge valori ridicate in gradinite. Depinde de capacitatea sursei, de forma spatiului si de calitatea de absorbire a suprafetelor.
Reverberatia: Cand un sunet ajunge in spatiu undele sonore vor continua sa reflecte catre pereti, pardoseala si tavan. Prelungirea sunetului reflectat se numeste reverberatie. Timpul de reverberatie reprezinta numarul de secunde necesar pentru ca sunetul sa scada de 1 milion de ori (sau 60dB). Depinde de volumul spatiului, de calitatile finisajelor din acel spatiu.
Alte caracteristici fizice ale sunetului: primele reflexii si reverberatia
Reverberatia
Refractia sunetului: in timpul zilei, aerul de langa pamant este mai cald, undele sonore sunt reflectate catre cer; noaptea, aerul de langa sol este mai rece, undele sonore sunt refractate catre suprafata pamantului.
Acustica fiziologicã: Producerea si propagarea undelor elastice provenite de la o sursã împreunã cu receptionarea acestora sub formã de sunete reprezintã un proces continuu, legat, indisolubil. Toate aceste informatii receptionate sunt preluate în timp real de cãtre creierul uman care creeazã si senzatia de sunet. Astfel, pentru ca o undã elasticã (mãrime obiectivã) sã fie transformatã în senzatia de sunet (mãrime subiectivã) trebuie îndeplinite conditii de frecventã si de sensibilitate. Urechea este un organ specializat care analizeazã excitatiile , le sorteazã si le clasificã dupã frecventã, dând senzatia de înãltime, dupã intensitate, dând senzatia de tãrie si dupã compozitia spectralã dând senzatia de timbru. De aceea, urechea umanã este si un spectroscop sau analizor selectiv senzorial deoarece printr-un proces de analizã si sintezã a stimulilor externi (undele elastice) creeazã senzatia de sunet. Simplu, urechea este un organ auditiv intermediar care transformã undele elastice în senzatia de sunet.
Limitele de audibilitate Urechea umanã poate percepe sunetele dacã undele elastice se încadreazã între anumite limite de frecventã , intensitate si duratã . Limitele de frecventã. Organul auditiv uman are ca interval de audibilitate 16Hz (20Hz) -16KHz (20KHz) deoarece depinde în mare mãsurã de individ; cu vârsta limita superioarã începe sã scadã. Limitele de intensitate. Acestea depind în principal de frecventã dar si de individ. Pentru o anumitã frecventã existã o limitã inferioarã de intensitate sonorã , dar si o limitã superioarã când sunetele produc o senzatie dureroasã si dãunãtoare. Sensibilitatea cea mai mare a urechii umane este pentru sunete normale (sunete de frecventã 1000Hz), deoarece diferenta dintre limitele superioarã si inferioarã este maximã. Pragul de audibilitate este valoarea minimã a presiunii acustice sau a intensitãtii sonore pe care urechea umanã o mai receptioneazã sub formã de sunet. În functie de frecventã , pragul de audibilitate are valoarea minimã (sensibilitate maximã) în intervalul 1000Hz - 3000Hz, care este practic o valoare constantã. Mãsurãtori recente au arãtat cã sensibilitatea urechii umane este maximã în jurul frecventei de 2500Hz iar la frecvente învecinate pragul de audibilitate creste considerabil.
Acustica in constructii â&#x20AC;&#x201C; izolarea fonica
Problemele specifice acusticii construcţiilor sunt: a. protecţia împotriva zgomotelor şi vibraţiilor; b. asigurarea condiţiilor optime de audiţie în săli, prin următoarele măsuri: –tratamente acustice absorbante, pentru a reduce reflexia necontrolată a sunetelor şi efectele sale negative; –dirijarea convenabilă a sunetelor utile, pe baza reflexiei controlate.
Realizarea unor clădiri corespunzătoare din punct de vedere acustic impune necesitatea cunoaşterii modului de propagare şi de percepere a sunetelor şi zgomotelor şi, pe de altă parte, analiza proprietăţilor acustice ale materialelor şi elementelor componente ale clădirilor. Sunetele se pot propaga prin aer, în care caz se numesc sunete sau zgomote aeriene, sau prin medii solide (elemente de construcţii), fiind numite sunete sau zgomote structurale. Zgomotele produse de lovituri se numesc zgomote de impact şi se transmit atât prin structură (elemente) cât şi prin aer.
MĂSURI DE ATENUARE A ZGOMOTELOR Reducerea zgomotelor prin măsuri urbanistice a)Măsuri generale • În această categorie intră măsurile ce pot fi aplicate la scara unei întregi localităţi. •Sistematizarea localităţii prin separarea zonelor de locuit de cele destinate agrementului şi de zonele industriale. În acest context,sunt scoase din perimetrul zonei de locuit industriile poluante sau care necesită un volum mare de materii prime, deci un volum mare de transport. •Efectuarea periodică şi în condiţii de calitate a lucrărilor de întreţinere ale drumurilor. Arterele de circulaţie intensă, în special cele destinate traficului greu, trebuie poziţionate la periferia zonelor de locuit prin prevederea unor rute ocolitoare (şosele de centură). •Utilizarea unor vehicule de transport în comun silenţioase(tramvaie de ultimă generaţie, troleibuze etc.) b) Măsuri locale • Îndepărtarea clădirilor de sursele de zgomot prin retragerea acestora în raport cu arterele de circulaţie intensă. Dispunerea blocurilor perpendicular pe axul străzii poate diminua nivelul de zgomot. •Când nu pot fi evitate arterele cu circulaţie mare, zona de locuinţe se protejează cu clădiri–ecran, cu destinaţii care admit un nivel mai ridicat de zgomot (magazine, clădiri administrative etc.). •Prevederea unor perdele de protecţie, alcătuite din zone plantate dispuse între sursele de zgomot şi zona locuită. •Utilizarea unor ecrane–barieră de protecţie acustică (de exemplu ecrane din beton armat), care creează o aşa numită umbră acustică, în care nivelul zgomotelor este substanţial redus. •Proiectarea corectă a apartamentelor, din punct de vedere al poluării sonore, prin amplasarea camerelor destinate activităţilor zilnice pe faţada expusă zgomotelor, iar a celor de odihnă pe faţada opusă.
Reducerea zgomotelor prin izolare acustică a) Reducerea zgomotelor aeriene •Capacitatea de izolare acustică a elementelor (pereţi, planşee) alcătuite dintr-un singur strat depinde de masa elementului şi de frecvenţa sunetului, crescând proporţional cu logaritmul acestor mărimi. Pentru majoritatea sunetele obişnuite, cu frecvenţe mai mari decât frecvenţa proprie a elementului (care este foarte mică, de cca. 20...30 Hz), capacitatea de izolare este influenţată numai de masă. •La o mărire substanţială a masei elementului, creşterea capacităţii de izolare acustică nu este prea mare, aceasta variind cu logaritmul masei. Practic, prin dublarea masei (deci şi a costului materialelor), se câştigă un spor de izolare de numai 4...6dB, sunetele înalte fiind mai bine atenuate decât cele joase, care au o putere de pătrundere mai mare O soluţie alternativă, mai raţională, constă în folosirea unor pereţi alcătuiţi din două straturi paralele, fără legături rigide între acestea, ce au posibilitatea de a oscila independent sub acţiunea undelor sonore. - în cazul pereţilor grei este indicat ca între cele două straturi să nu se dispună nici un material (deoarece se creează o legătură între straturi), sporul de izolare acustică fiind de cca. 6...9 dB, funcţie de grosimea stratului de aer ; - la pereţii cu greutate medie este posibil ca stratul de aer, ce are o frecvenţă proprie situată în zona sunetelor înalte, să intre în rezonanţă. De aceea este indicat să se dispună un strat absorbant, din pâslă. Acest strat trebuie să fie în suspensie (fără legături cu cele două straturi ale peretelui de bază), sau fixat numai pe una dintre suprafeţele interioare ale elementului ; - pentru pereţii despărţitori uşori spaţiul dintre straturi trebuie umplut în întregime cu un material absorbant În ceea ce priveşte planşeele, izolarea la zgomotele aeriene este asigurată datorită masei lor mari, de peste 350 Kg/m2, dacă placa din beton este de minim 13...15 cm grosime. Un grad superior al capacităţii de izolare se poate obţine prin utilizarea tavanelor suspendate false, cu rol fonoabsorbant
Reducerea zgomotelor prin izolare acustică b) Reducerea zgomotelor de impact •Zgomotele de impact se produc prin lovirea directă a elementelor de construcţii, în cadrul exploatării normale a clădirilor. Problema atenuării zgomotelor de impact se pune în special pentru complexul pardoseală–planşeu–tavan, la clădirile civile cu mai multe niveluri, unde astfel de zgomote au un caracter frecvent şi condiţionează confortul. •Pentru a se obţine o calitate corespunzătoare a ansamblului planşeu-pardoseală, din punct de vedere al izolării la zgomot de impact, se recomandă asigurarea masei optime a planşeului,precum şi atenuarea şocurilor cu ajutorul unor straturi absorbante prevăzute între pardoseală şi placă. Pentru evitarea propagării zgomotului prin structură se evită contactul direct dintre pardoseală şi pereţi, prin intermediul unor rosturi Sunt posibile următoarele soluţii: •utilizarea unor pardoseli elastice (mochetă, mase plastice) dispuse pe o placă din beton cu grosime minimă de 13...15 cm ; •adoptarea unui sistem de pardoseală cu dală flotantă, ce sprijină pe o placă din beton de grosime moderată, de cca. 10 cm. Dala flotantă constă dintr-un strat superior de uzură dur (ex. parchet), rezemat pe un suport rigid (din beton slab armat de cca. 4 cm, PFL sau PAL) care sprijină la rândul său pe un strat elastic (din polistiren,pâslă sau pudretă de cauciuc) ce amortizează vibraţiile din impact; •soluţiile de mai sus pot fi încă îmbunătăţite prin prevederea unui tavan fals, suspendat prin legături elastice
Tratamente acustice absorbante • În timp ce măsurile de izolarea acustică au rolul de a proteja o încăpere împotriva zgomotelor provenite dinafara acesteia, tratamentele absorbante sunt destinate atenuării unor sunete parazite emise din interiorul încăperii. •Reflexiile repetate ale sunetelor într-o incintă închisă conduc la o percepţie amplificată a acestora, cu efecte adesea neplăcute din punct de vedere al confortului acustic. Pentru evitarea acestui fenomen se recurge la folosirea anumitor materiale şi soluţii constructive care determină o majorare a energiei sonore absorbite, în detrimentul celei reflectate. În raport cu mecanismul prin care se realizează disiparea energiei acustice, există mai multe tipuri de tratamente absorbante
a) Absorbanţi poroşi •Transformă energia sonoră în căldură prin frecarea cauzată de vâscozitatea aerului din pori. Coeficientul de absorbţie depinde de:porozitatea materialului, grosimea plăcii, distanţa faţă de perete,frecvenţa sunetului. •Materialele ce pot fi folosite ca absorbanţi poroşi sunt: vata minerală, produse din vată minerală (saltele, fâşii, plăci plane pline sau perforate), plută expandată, PFL poros, îmbrăcăminţi de catifea şi pluş etc. •Tratamentele subţiri sunt eficiente in domeniul sunetelor înalte, iar cele groase în domeniul sunetelor medii şi joase. Eficienţa tratamentului creşte dacă este poziţionat la o anumită distanţă faţă de perete. Prelucrarea suplimentară a materialului prin perforare,formare de adâncituri, rugozităţi etc., conduce la creşterea capacităţii de absorbţie (favorizează pătrunderea undelor în material). • În Fig. următoare este prezentată o soluţie de tratament fonoabsorbant realizat din plăci de pâslă minerală perforate
b) Absorbanţi cu placă oscilantă •Se bazează pe faptul că un panou aflat în calea undelor acustice vibrează, consumând o parte din energia acustică incidentă. Dacă frecvenţa undelor sonore coincide cu cea a sistemului absorbant,se ajunge la fenomenul de rezonanţă, absorbţia acustică fiind maximă. •Tratamentele acustice absorbante de acest tip se pot realiza din panouri de placaj, carton, metal, sau din cadre de lemn prevăzute cu o pânză groasă şi un material poros (vată de bumbac). •Absorbanţii de tip placă se pot monta cu spaţiu liber în spate , sau cu pâslă . De asemeni, se poate îmbunătăţi capacitatea de absorbţie prin compartimentarea spaţiului din spatele panoului cu rigle şi fâşii de pâslă sau vată
c) Absorbanţi cu aer (rezonatori) •Deşi oscilanţii cu aer se deosebesc din punct de vedere constructiv de cei descrişi anterior (pct. b), se bazează pe acelaşi tip de fenomen, numai că ecranul ce intră în vibraţie este înlocuit cu un volum de aer. •Principial, un astfel de sistem poate fi comparat cu o sticlă culcată,având gâtul liber sau umplut cu un material poros . Sub acţiunea sunetului incident aerul din canalul rezonatorului execută mişcări de oscilaţie alternative, ca un piston şi, datorită inerţiei şi vâscozităţii,disipează energia sonoră. La rezonanţă viteza aerului din canal devine foarte mare, dar dacă în gât se montează un material de absorbţie acustică, prin frecare rezonatorul devine un absorbant sonor foarte eficient. •Cavităţile de rezonanţă pot fi separate între ele prin despărţituri din scândură, şi sunt acoperite cu un perete perforat unic din placaj,peste orificii pozându-se o pânză
Pereti:
Pereti:
Textile:
Tavane
Tavane
Usi si ferestre
Pardoseli
Pardoseli