INDRUMAR de EFICIENTA ENERGETICA pentru CLADIRI - II

3.4.1 Poluarea directă a clădirilor asupra mediului ambiant

Poluarea este numită directă atunci când sursa de poluare este legată direct de activităţi desfăşurate în clădire sau în imediata ei apropiere, sau de funcţionarea unor instalaţii cu care clădirea este dotată pentru a i se asigura funcţionalitatea. De exemplu, evacuarea apei de canalizare, a gunoiului menajer sau rezultat din diverse alte activităţi, evacuarea gazelor de ardere de la instalaţiile de încălzire, eliberarea vaporilor de freoni scăpaţi din instalaţiile de condiţionare sau frigorifice, precum şi energia termică pierdută către mediul exterior, toate reprezintă surse de poluare a mediului înconjurător natural. 

Poluarea directă se poate clasifica în poluare externă, când afectat este macro-climatul exterior şi internă, atunci când se afectează micro-climatul interior clădirii. Poluarea directă externă are următoarele componente:

*      Produşi de ardere solizi şi gazoşi: constau din particule de cenuşă şi nearse mecanice  (care se depun pe sol sau sunt inspirate de vieţuitoare) şi/sau gaze cu efect poluant (CO2, CO, SOx, NOx). Cu cât sistemele de încălzire se bazează pe combustia locală (şi in special a combustibilului inferior) în dauna producerii centralizate a energiei termice, cu atât mai mult este mai dificilă purificarea gazelor de ardere. 

*      Ape uzate de canalizare, conţinând produse organice naturale şi chimice, în concentraţii mai mari sau  mai mici. De regulă, aceste ape sunt trecute prin staţia de ape reziduale a localităţii, rezultând ape curate ce reintră în circuitul natural şi nămoluri de canalizare. Acestea din urmă pot fi folosite fie la îmbogăţirea solurilor sărace, fie arse în incineratoare cu recuperare de energie.

*      Căldură pierdută de clădire, prin pereţi sau reflectată de către aceştia, prin aerul cald schimbat de clădire cu mediul ambiant sau prin gazele de ardere fierbinţi evacuate. În aglomerările urbane această căldură contribuie la creşterea temperaturii exterioare a localităţii cu 1-5 °C faţă de mediul natural din proximitate.

*      Materiale de construcţie rezultate din modernizări şi reabilitări ale clădirii.  De aceea este de preferat folosirea materialelor cu un grad înalt de reciclare, astfel încât povara asupra destinaţiei finale a deşeurilor (de obicei groapa de gunoi) să fie cât mai coborâtă. 

*      Freoni din instalaţiile frigorifice şi de climatizare, care sunt inamicul numărul unu al păturii de ozon ce protejează planeta de radiaţiile ultraviolete.

Poluarea directă internă este cauzată de:

*      Materiale de construcţie emitente de substanţe chimice, cum ar fi formaldehida, solvenţii şi compuşii organici volatili. Ele se găsesc în vopsele, linoleum şi chiar în izolaţie. Din cauza lor apare sindromul de boală cauzată de clădiri. Se recomandă folosirea unor materiale cu grad redus de materii volatile şi reactivitate scăzută. Un mare pericol îl reprezintă azbestul, care este cancerigen.

*      Covoare şi mochete vopsite şi tratate chimic, ce se pot constitui în surse de compuşi chimici dăunători. De asemenea, în fibrele lor se fixează ceilalţi poluanţi, de regulă particulele de praf. Se recomandă curăţirea şi aerisirea periodică a covoarelor, pentru reducerea concentraţiilor poluante.

 

3.4.2 Poluarea indirectă a clădirilor asupra mediului ambiant

Prin serviciile pe care le oferă ocupanţilor, clădirile sunt consumatoare de energie electrică, care este produsă în centrale electrice. Acestea exercită o presiune mare asupra mediului înconjurător, atât prin consumul de combustibil şi apă, cât şi prin deversarea în mediu a noxelor din gazele de ardere şi a căldurii reziduale din apa de răcire.

Astfel, prin tehnologiile de producere a energiei electrice din combustibili fosili, rezultă noxe gazoase şi solide. Prin arderea combustibililor clasici se dezvoltă căldură, apărând compuşi nedoriţi, precum dioxidul de carbon, oxizii de sulf şi azot, particulele.

Dioxidul de carbon este principalul gaz cu efect de seră, responsabil de încălzirea globală a atmosferei.  Conform BRE (Marea Britanie), emisiile de CO2 rezultate din diverse soluţii de încălzire a clădirilor sunt centralizate în Tabelul 3.8.

                                                                                                Tabelul 3.8

Cantitatea de CO2 emisă în funcţie de soluţia de încălzire

Tipul încălzirii

Mil. kg CO2/PJ

kgCO2/kwh

cărbune

88

0,31

petrol

80

0,29

gaz natural

58

0,21

electrică

199

0,72

Notă: 1PJ=1015 J.

O altă agenţie de conservare a energiei (EPA – SUA) precizează cantităţile medii de noxe care sunt generate în producţia de energie electrică din SUA ţinând cont de toate filierele de producţie (combustibili fosili, nuclear, hidro). Acestea se află prezentate în Tabelul 3.9.

    Tabelul 3.9

Emisiile rezultate din producţia de energie electrică

Emisia

kg/kwh

CO2

0,687

SOx

0,0058

NOx

0,0025

 

Oxizii de sulf (SO2 şi SO3) rezultaţi din arderea cărbunelui şi păcurii cu sulf se combină cu vaporii de apă din aer, cu formarea acizilor sulfuric şi sulfuros, răspunzători de fenomenul de ploaie acidă, care distruge vegetaţia din apropierea locului de emisie. Prin transportul noxelor de către vânt, poluarea poate deveni transregională sau transfrontalieră.

Particulele de cenuşă scăpate din instalaţiile de filtrare ale termocentralelor (care au randamente subunitare) se depun pe sol şi vegetaţie, având o concentraţia maximă la o distanţă de 7-10 ori mai mare decât înălţimea coşului de fum .

Căldura evacuată la sursa rece a centralelor termoelectrice reprezintă circa 50-55 % din căldura dezvoltată prin arderea combustibilului. De regulă, sursa rece este reprezentată de apa mărilor şi râurilor (pentru circuitele deschise de răcire) sau de atmosferă (pentru circuitele închise de răcire ale instalaţiilor de turbine cu abur, sau pentru turbinele cu gaze de sine stătătoare). Pagube importante se aduc ecosistemelor acvatice pe timpul verii, atunci când temperatura apei depăşeşte 30 °C. În acel moment, concentraţia de oxigen din apă scade, iar fauna şi flora perenă dispar, făcând loc unor alge ce se dezvoltă în aceste condiţii.

Producţia de energie electrică din combustibili fosili reduce resursele energetice disponibile în viitor. Cum ponderea energiei electrice produse în termocentrale este mare în lume, rezultă că  orice măsură de economisire a energiei acordă generaţiilor viitoare şansa utilizării resurselor energetice la randamente mai ridicate decât o permit tehnologiile actuale. 

Politica actuală a României urmăreşte insistent protecţia mediului ecologic. Legislaţia actuală prevede valorile limită prezentate în Tabelul 3.10 (OG 592/oct. 2002)

Tabelul 3.10

Praguri de calitate a aerului ambiant ce trebuie atinse

până la 1 ian. 2007

Elementul poluant

Valoarea limită anuală

Praguri de alertă pentru 1-3 h

SO2

20 mg/m3

500 mg/m3

NO2, NOx

40 mg/m3±50%

400 mg/m3

Pulberi în suspensie (PM10)

40 mg/m3±50%

 

CO

10 mg/m3±60%

 

ozon

 

240 mg/m3-

 

 

 

 

 

 

Capitolul 4
 

 

 


INVESTIGAREA CLĂDIRII

 

4.1    EVALUAREA NIVELULUI DE PROTECTIE  TERMICA A CLADIRII EXISTENTE. METODE DE INVESTIGARE

 

In cadrul evaluarii nivelului de protectie termica a cladirilor existente (care este de dorit sa fie facuta concomitent cu evaluarea nivelului de protectie acustica si cu evaluarea gradului de siguranta a structurii de rezistenta la actiunea seismica, precum si cu analizarea instalatiilor aferente), se disting trei faze principale:

 

*      investigarea cladirii;

*      determinarea peformantelor cladirii;

*      concluzii asupra evaluarii – intocmirea raportului de expertiza.

 

Investigarea cladirii cuprinde actiunile care furnizeaza date ce stau la baza evaluarii calitative, evaluarii pe baza de determinari experimentale si evaluarii prin aplicarea unor metode de calcul. Acestea sunt:

*      analiza documentatiei care a stat la baza executiei cladirii pentru a se controla corespondenta cu aceasta; in lipsa acesteia se vor efectua relevee.

*      analiza vizuala a starii cladirii, prin inspectie sistematica si completa la fata locului, evidentiind deteriorarile, degradarile (condens, mucegai, igrasie, infiltratii de apa patarea straturilor de finisaj), zonele cu infiltratii de aer, fisurile si modificarile intervenite, precum si aprecierea cauzelor care le-au determinat. Daca este cazul se vor intocmi relevee ale degradarilor si fisurilor importante. Analiza vizuala a starii cladirii se va face cu obtinerea acordului prealabil al locatarilor si cu echipament corespunzator (lupa, lanterna, aparat foto, camera video, ruleta, echer, bula de nivel si fir cu plumb, ciocan, cutit etc.). Se va urmari detectarea urmatoarelor aspecte :

*      observarea zonelor cu modificari fata de proiect sau cu deteriorari, defectiuni;

*      identificarea zonelor afectate de condens sau mucegai;

*      existenta infiltratiilor;

*      detectarea neetanseitatilor la tamplarie;

*      starea trotuarului, a soclului, a subsolului.

*      analiza elementelor caracteristice privind amplasarea cladirii in mediul construit (zona climatica de iarna si de vara, orientare in raport cu punctele cardinale, vecinatati si gradul de umbrire sau insorire rezultat, zona eoliana si altitudinea amplasamentului, directia si viteza vanturilor predominante si gradul de adapostire in functie de densitatea si inaltimea cladirilor invecinate etc.).

*      Identificarea solutiilor utilizate pentru alcatuirea elementelor de constructie componente ale anvelopei cladirii.

*      Efectuarea unor sondaje pentru identificarea unor straturi si a starii acestora, prelevarea de probe din elementele de constructie; efectuarea de termograme.

*      Intocmirea, distribuirea si colectarea unor chestionare cu intrebari pentru locatari, privind exploatarea constructiei, confortul resimtit si costul energiei pentru incalzire stabilit pe baza facturilor platite.

 

Determinarea performantelor termotehnice ale cladirii, se face prin metode de evaluare care utilizeaza rezultatele obtinute prin investigarea cladirii si aplica prevederilor normativelor tehnice in vigoare. De la caz la caz se recomanda utilizarea combinata a acestor metode.

*      Evaluarea calitativa se face pe baza observatiilor rezultate din investigarea prin:

*      Examinarea planselor din proiectul de executie sau a releveelor;

*      Examinarea consemnarilor facute cu ocazia investigarii vizuale a cladirii;

*      Examinarea raspunsurilor locatarilor la ancheta realizata pe baza de chestionare.

Ea se refera la toate elementele de constructie care alcatuiesc anvelopa cladirii, la detaliile acestora, la cladirea in ansamblu si la conditiile de confort interior constatate de locatari in timp.

*      Evaluarea pe baza de determinari experimentale se face prin analizarea rezultatelor obtinute in urma masuratorilor nedistructive in situ (ex: determinarea umiditatii materialelor cu ajutorul umidometrelor electrice, determinarea unor parametrii definitorii ai confortului interior, temperaturi exterioare si interioare, viteza vantului in timpul iernii, aplicarea metodei termografiei in infrarosu, determinarea permeabilitatii la aer prin metoda presurizarii si depresurizarii sau prin metoda gazului trasor), fie prin masuratori de laborator pe probe prelevate din elementele de anvelopa (ex: determinarea umiditatii, densitatii si gradului de degradare a materialelor, sau a coeficientilor de conductivitate termica a unor materiale prelevate).

*      Evaluarea prin calcul se face utilizand pe de o parte prevederile din standardele in vigoare la data proiectarii cladirii si pe de alta parte prevederile din standardele in vigoare la data efectuarii expertizei. Etapele sunt urmatoarele :

*      Se stabilesc sau/si se calculeaza caracteristicile geometrice precum perimetrul cladirii si al etajelor; aria desfasurata a cladirii si a etajelor, a apartamentelor; inaltimea cladirii, etajului; raportul intre aria anvelopei si volumul cladirii; gradul de vitrare.

*      Se calculeaza performantele higrotermice ale cladirii. Parametrii termotehnici pot fi determinati cu una sau mai multe metode de calcul, prevazute in normativele termotehnice si vor fi explicati, interpretati si comparati cu datele obtinute prin celelalte metode. Se intocmeste un breviar de calcul.

 

Concluziile asupra evaluării sunt consemnate in cadrul unui raport de expertiză cuprinzand pe langă memoriul tehnic (insotit si de piese desenate) care descrie toate etapele analizate anterior, mai multe tabele de sinteza sau fise de analiza, cu ajutorul carora se stabileste decalajul, exprimat valoric sau procentual intre parametrii termotehnici ai cladirii existente si cei normati pentru cladirile noi. Raportul de expertiza va cuprinde si propuneri de interventie in vederea ameliorarii situatiei existente. Stabilirea solutiilor de imbunatatire a protectiei termice se va face numai dupa ce s-a stabilit capacitatea portanta a structurii de rezistenta la sarcini orizontale si verticale, incat structura sa poata prelua sarcinile suplimentare ce apar in urma modernizarii sau schimbarii functiunii spatiilor.

 

4.2 VERIFICAREA ANVELOPEI

 

Verificarea anvelopei urmăreşte analiza principalelor tipuri de degradări apărute în exploatarea clădirilor. În principal, s-au semnalat următoarele tipuri de degradări:

*      fenomene de condens interior, care în unele cazuri au condus 
       la apariţia mucegaiului;

*      diminuarea în timp a rezistenţei termice a elementelor de
       închidere;

*      infiltraţii de aer;

*      infiltraţii de apă;

*      degradarea tencuielilor exterioare.

Cauzele care au condus la apariţia acestor degradări sunt:

*      cauze de concepţie;

*      cauze de execuţie;

*      cauze de exploatare.

 

*      Fenomene de condens interior

Fenomenele de condens interior apar pe suprafaţa elementelor de închidere în cazul în care elementele respective au o rezistenţă specifică la transfer termic necorespunzătoare condiţiilor de microclimat interior (temperatura şi umiditatea relativă a aerului interior), care conduce la o temperatură pe suprafaţa interioară a elementelor de închidere mai mică decât temperatura punctului de rouă.

Cauze de concepţie

Rezistenţa specifică la transfer termic a elementelor de închidere prezintă un interval de valori foarte mare, fiind în funcţie de concepţia de proiectare şi execuţie a elementului de închidere. Fenomenele de condens apar mai întâi pe suprafeţele de beton: stâlpi, grinzi, centuri, buiandrugi (în cazul clădirilor având structura din zidărie portantă sau din cadre de beton armat cu zidărie de umplutură), sau pe nervurile din beton armat care asigură legătura între feţele de beton (în cazul clădirilor închise cu panouri mari sau diafragme turnate în cofraje glisante), după care, în cazul în care nu s-au îmbunătăţit condiţiile de microclimat interior, fenomenele se pot extinde pe întreaga suprafaţa interioară. În foarte multe cazuri, pe suprafeţele afectate de condens s-a semnalat apariţia mucegaiului.

 

Cauze de execuţie

În numeroase cazuri, ca urmare a unei execuţii neîngrijite, s-au semnalat punţi termice de dimensiuni mai mari decât cele prevăzute în proiect datorate:

*      dimensiunilor mai mari ale stâlpilor, grinzilor, centurilor sau buiandrugilor, în cazul închiderilor din zidărie;

*      lăţimilor mai mari decât cele proiectate, în cazul nervurilor din beton armat ale panourilor mari prefabricate;

*      omiterii montării termoizolaţiei la îmbinarea dintre panourile mari şi elementele interioare de compartimentare.

Ca urmare a acestor deficienţe, procentul de punţi termice creşte, scăzând în mod corespunzător rezistenţa termică a pereţilor exteriori.

 

Cauze de exploatare

Principala cauză care a condus la fenomenele de condens o constituie neasigurarea temperaturii aerului interior la valorile standardizate, pe fondul unor rezistenţe termice reduse.

Dar chiar şi cu aceste rezistenţe termice reduse, nu s-au semnalat fenomene masive de condens până în anii ’70, în condiţiile în care erau asigurate, în regim permanent, temperaturi interioare de +20o … +22oC şi umidităţi relative ale aerului interior mai mici de 60%.

După anii ’70, datorită neasigurării agentului termic la parametrii prescrişi şi a încălzirii intermitente, temperatura aerului interior a scăzut foarte mult, fiind dese cazurile în care s-au măsurat temperaturi ale aerului interior mai mici de 120C.

O altă cauză care a condus la amplificarea fenomenelor de condens din procesul de exploatare a constat în depăşirea umidităţii interioare faţă de cea luată în calcul la proiectare, care s-a datorat în principal: încălzirii suplimentare a locuinţelor cu flacăra aragazului, concentrării locatarilor apartamentelor în una - două camere încălzite suplimentar, reducerii aerisirii încăperilor (în cazul familiilor cu copii mici sau bătrâni), uscării rufelor încăperilor sau creşterii plantelor de apartamente.

 

*      Diminuarea în timp a rezistenţei termice a elementelor de închidere

În decursul timpului, rezistenţa termică a elementelor de închidere se poate diminua. Diminuarea se datorează în principal următoarelor cauze:

*      umezirii materialului termoizolant, situaţie în care aerul din porii materialului a fost înlocuit cu apa provenită din condensarea vaporilor în structura peretelui;

*      degradării materialului termoizolant datorită îngheţului apei din porii materialului;

*      creşterii dimensiunilor dintre plăcile termoizolante datorită contracţiilor în timp ale materialului termoizolant;

*      creerii unor zone neizolate la partea superioară a peretelui ca urmare a tasării materialelor termoizolante de natură fibroasă.

Cauze de concepţie

Acest tip de degradare a apărut la elementele de închidere care nu au avut prevăzută în structură, pe faţa caldă a termoizolaţiei, o barieră contra vaporilor eficientă - în cazul pereţilor, respectiv barieră contra vaporilor şi strat de difuzie a vaporilor de apă - în cazul acoperişurilor-terasă. De asemenea, acest tip de degradare s-a mai semnalat şi la pereţii care la exterior au fost finisaţi cu un strat impermeabil la vapori (placaje ceramice glazurate) pe întreaga suprafaţă exterioară a peretelui.

Cauze de execuţie

            Diminuarea rezistenţei termice în timp din cauza acumulării de umiditate în interiorul elementului de închidere sau degradării produse de fenomenele repetate de îngheţ - dezgheţ, se datorează în principal neasigurării, la execuţie, a continuităţii barierei contra vaporilor sau comunicării directe a stratului de difuzie cu atmosfera exterioară. O altă cauză care conduce la diminuarea rezistenţie termice a anvelopei o poate constitui execuţia defectuoasă, cu rosturi mai mari decât cele admisibile între plăcile termoizolante, sau folosirea unor plăci termoizolante de natură fibroasă slab liate sau liate cu un material degradabil în timp.

Cauze de exploatare

Acest tip de degradare se întîlneşte în încăperile cu umidităţi relative interioare ridicate sau la care elementele de închidere au prezentat fenomene de condens pe suprafaţa lor interioară.

 

*      Infiltraţii de aer

Infiltraţiile de aer se semnalează în zona elementelor de tâmplărie exterioară. Aceste infiltraţii au ca efect scăderea confortului termic interior, în special în zone din vecinătatea ferestrelor sau uşilor exterioare şi creşterea consumului de combustibil în exploatare.

Cauze de concepţie

În majoritatea cazurilor, etanşeitatea tâmplăriei se-a realizat prin profilul tocului şi cercevelelor, iar etanşeitatea geamurilor prin intermediul chitului de geam sau prin baghete de lemn. În unele cazuri, în special la tâmplăria metalică, etanşeitatea tâmplăriei şi a geamurilor s-a realizat prin garnituri de cauciuc. O altă cauză o constituie neetanşarea cu material termoizolant a spaţiului de aer creat prin diferenţa de dimensiuni între tocul tâmplăriei şi golul de tâmplărie din elementul de închidere.

Cauze de execuţie

Acest tip de degradări se datorează în principal abaterilor dimensionale mai mari decât cele admisibile cu care s-au executat elementele de tâmplărie, neasigurării continuităţii chitului de geam şi a garniturilor de etanşare, executării în pereţi a unor goluri cu abateri mai mari decât cele admisibile, neexecutării etanşării cu material termoizolant a spaţiului liber dintre tocul tâmplăriei şi golul din perete.

Cauze de exploatare

Infiltraţiile de aer se datorează în principal degradării lemnului din care este confecţionată tâmplăria sau îmbătrânirii cordonului de chit sau a garniturilor de etanşare şi datorită neexecutării corespunzătoare a lucrărilor de întreţinere.

 

*      Infiltraţii de apă

Infiltraţiile de apă apar la elementele de închidere atunci când s-a degradat stratul impermeabil de protecţie de pe faţa exterioară. Cele mai des întâlnite sunt:

*      infiltraţiile de apă din acoperiş;

*      infiltraţiile de apă din subsoluri;

*      infiltraţiile de apă din rosturile dintre elementele prefabricate de faţadă.

 

Cauze de concepţie

La acoperiş, infiltraţiile de apă se datorează degradării structurii hidroizolante. Acest defect apare la acoperişurile la care structura hidrofugă sau strat de protecţie al hidroizolaţiei nu au fost alese corespunzător. De asemenea, în foarte multe cazuri, degradarea stratului hidroizolant se datorează incompatibilităţii conlucrării dintre stratul hidroizolant şi stratul termoizolant pe care acest a fost lipit. Acest fenomen apare în special în cazul lipirii stratului hidrizolant direct pe stratul de polistiren celular.

Infiltraţiile de apă au apărut şi ca urmare a reducerii numărului de straturi hidroizolante, eliminării stratului de difuzie, a barierei contra vaporilor sau a protecţiei hidroizolaţiei, ca urmare a unor măsuri nejustificate de reducere a costurilor şi consumurilor materiale.

Infiltraţiile de apă din subsoluri s-au datorat neasigurării continuităţii straturilor hidroizolante orizontale şi verticale, alegerii unei structuri necorespunzătoare sau ancorării insuficiente a straturilor hidroizolante, în cazul apelor cu presiune.

Cauze de execuţie

Aceste degradări se datorează în principal neasigurării continuităţii straturilor hidroizolante (petrecerii insuficiente, lipsa straturilor hidroizolante suplimentare la racordarea elementelor orizontale cu cele verticale), nelipirii uniforme a foliilor de etanşare, neasigurării continuităţii şi a executării lucrărilor pregătitoare pentru aplicarea cordonului de chit de etanşare.

Cauze de exploatare

Deteriorarea hidroizolaţiei la acoperişuri se datorează în special circulaţiei sau depozitării unor obiecte care depăşesc sarcinile admisibile ale structurilor hidroizolante, montării ulterioare de antene sau captatori solari, etc. Infiltraţiile de apă dintre rosturile panourilor mari s-au datorat îmbătrânirii foliei din Butarom şi a chitului de etanşare (în cazul sistemului cu rosturi închise) sau deteriorării profilelor din PVC (în cazul sistemului cu rosturi deschise).

 

*      Degradarea tencuielilor exterioare

Această degradare se manifestă prin desprinderea sau pătarea faţadelor şi este cauzată de acumularea, în spatele stratului de finisaj exterior, a apei provenite din condensarea vaporilor de apă care au trecut prin structura peretelui şi care nu au putut fi evacuaţi în atmosfera exterioară din cauza stratului de finisaj impermeabil la vapori.

Cauze de concepţie

Acest tip de degradări se manifestă la elementele de închidere ale încăperilor cu umidităţi relative interioare ridicate care nu au fost prevăzute cu bariere contra vaporilor, la elementele de închidere care au fost afectate de condens sau care au fost finisate la exterior cu pelicule sau straturi impermeabile la vapori (vopsitorii în ulei, placaje ceramice glazurate, etc.).

Cauze de execuţie

Pregătirea necorespunzătoare a suportului pe care s-a aplicat finisajul exterior şi, eventual, execuţia defectuoasă a barieri contra vaporilor, de pe faţa interioară a elementului de închidere au condus la degradarea tencuielilor exterioare.

Cauze de exploatare

Deteriorarea sistemului de captare a apei pluviale (jgheaburi şi burlane) duce la deteriorarea în timp a tencuielilor exterioare.

 

4.3  VERIFICAREA INSTALAŢIILOR CLĂDIRII

 

Verificarea instalaţiilor clădirii este o parte componentă a expertizei termice şi energetice şi se efectuează în etapa investigării preliminare a clădirii. In urma acestei activităţi se întocmeşte o fişă de experiză care va cuprinde principalele elemente necesare estimării consumurilor energetice ale instalaţiilor clădirii (încălzire, ventilare, apă caldă menajeră, electrice). Verificarea instalaţiilor presupune următoarele activităţi:

*      Analiza documentaţiei care a sta la baza execuţiei instalaţiilor (proiectul, care trebuie să conţină planurile şi schemele instalaţiilor, specificaţiile tehnice ale utilajelor şi echipamentelor, breviare de calcul, etc.). Pe această bază se pot determina performanţele energetice ale instalaţiilor “în condiţii de proiect”; totodată, prin inspectarea instalaţiilor clădirii se pot stabili care sunt modificările apărute în instalaţii, faţă de proiect şi cum afectează acestea consumurile energetice ale instalaţiilor şi condiţiile de confort

*      Analiza documentaţiilor pe baza cărora se realizează exploatarea şi întreţinerea instalaţiilor: instrucţiuni de funcţionare, programul de întreţinere şi revizii, fişe de urmărire a funcţionării utilajelor etc.

*      Cunoaşterea datelor privind ocuparea clădirii (număr de ocupanţi pe perioade, durate de neocupare sau de ocupare redusă etc.)

*      Analiza facturilor pentru: consumul de energie (energie termică, energie electrică), consumul de combustibil, consumul de apă

*      Vizitarea clădirii şi inspectarea instalaţiilor. Prin aceasta se face o trecere în revistă a instalaţiilor, în ansamblul lor cât şi pe elemente componente, efectuându-se o analiză vizuală a stării instalaţiilor. Cu această ocazie se urmăreşte stabilirea caracteristicilor funcţionale şi constructive ale echipamentelor, evidenţiindu-se aspectele care au implicaţii energetice. In această etapă se pot face măsurări instrumentate ale unor parametri ce caracterizează funcţionarea şi starea instalaţiilor: temperaturi, debite masice, debite de căldură. consumuri de energie, puteri, randamente, mărimi geometrice caracteristice pentru elementele clădirii şi instalaţiilor etc.

*      Ancheta sociologică în rândul utilizatorilor, pentru cunoaşterea “comportamentului energetic” al acestora

In cele urmează, se detaliază pentru fiecare categorie de instalaţii, verificările necesare a fi făcute în cadrul inspectării instalaţiilor  clădirii, verificări semnificative pentru evaluarea performanţelor energetice ale clădirii şi implicit, pentru deteminarea pierderilor şi consumurilor  de energie inutile.

 

4.3.1  Verificarea instalaţiilor de încălzire

Operaţiuni de control la instalaţiile de încălzire centrală:

*      verificarea conductelor şi armăturilor pentru identificarea eventualelor scurgeri de agent termic

*      verificarea existenţei izolaţiei termice pe conductele de distribuţie amplasate în spaţii neîncălzite (subsoluri, canale termice etc.), precum şi la aparatele termice

*      evaluarea stării izolaţiei termice (umedă, deteriorată, de grosime insuficientă)

*      depistarea situaţiilor de blocare a circulaţiei apei în conducte datorită montajului necorespunzător (“saci de aer”), şi obturării conductei (impurităţi, depuneri de piatră, elemente de etanşare sau bavuri la îmbinările executate necorespunzător)

*      constatarea existenţei unor obstacole care împiedică cedarea de căldură a corpurilor de încălzire către încăpere (mascări, ecranări, obturări ale circulaţiei aerului etc.)

*      depistare a radiatoarelor reci la care circulaţia agentului termic este blocată (înfundare cu depuneri de mâl, obturarea conductei de racord şi a robinetului de reglaj, prezenţa aerului în corpul de încălzire)

*      cunoaştere a periodicităţii cu care s-au efectuat operaţiunile de spălare chimică a radiatoarelor şi instalaţiei

*      verificarea temperaturii corpurilor de încălzire, urmărind uniformitatea temperaturii la corpuri diferite şi pe suprafaţa aceluiaşi corp

*      verificarea existenţei la corpurile de încălzire a robinetelor de reglaj şi a funcţionalităţii acestora

*      verificarea existenţei la corpurile de încălzire a robinetelor de reglaj cu termostat; constatarea funcţionalităţii acestora şi identificarea temperaturii la care au fost setate

*      verificarea existenţei aparaturii de măsură şi control pentru cunoaşterea parametrilor instalaţiei (termometre, manometre, debitmetre)

*      verificarea existenţei  instalaţiei de automatizare (la sursa termică şi/sau la consumator) pentru reglarea furnizării căldurii în acord cu cerinţele consumatorilor de căldură

*      verificarea echilibrării hidraulice (şi termice) a ramurilor instalaţiei de încălzire; constatarea existenţei organelor de reglaj pentru echilibrare (ştuţuri cu prize de presiune, teuri de reglaj, dispozitive de reglaj şi echilibrare, etc.)

*      verificarea tirajului coşului de fum al centralei termice

*      verificarea randamentului energetic al cazanelor (randamentul la condiţii nominale şi la sarcina redusă) şi stabilirea puterii termice a cazanelor; semnale care indică funcţionarea cazanului cu randament scăzut: fum intens la coş, depuneri de funingine pe canalele de fum, temperatura ridicată la coş, neetanşeitate şi infiltraţii de aer rece prin mantaua cazanului, nepreîncălzirea aerului de ardere, termoizolarea cazanului necorespunzătoare, zidăria refractară din focar deteriorată, funcţionare în cicluri scurte a arzătoarelor automatizate (porniri-opriri dese)

*      constatarea stării de curăţenie a injectoarelor cazanelor (pot fi duze murdare sau înfundate)

*      constatarea unei circulaţii “parazite” a apei prin cazanele oprite din bateria de cazane

*      verificarea existenţei unui sistem de tratare a apei de adaus din instalaţia de încălzire (staţie de dedurizare, dispozitive cu magneţi permanenţi, etc.)

*      verificarea pompelor de circulaţie: caracteristicile punctului de funcţionare (debit-presiune), randament, nivel de zgomot, etanşeitate

*      verificarea gradului de colmatare a separatoarelor de impurităţi şi a separatoarelor de nămol, prin cunoaşterea pierderii de presiune în aparat

*      verificarea existenţei contoarelor de energie termică (la sursă - pe ramuri şi la consumatori)

 

Operaţiuni de control la instalaţiile de încălzire locală cu sobe:

*      verificarea stării de curăţenie a sobei (depuneri de funingine, cenuşă, etc.)

*      verificarea instalaţiei de alimentare cu combustibil lichid sau gazos a sobei (funcţionalitate şi siguranţă)

*      verificarea existenţei dispozitivelor de reglaj a arderii

*      verificarea existenţei la capătul coşului de fum a unui dispozitiv care să favorizeze tirajul şi să împiedice întoarcerea fumului în coş, tip “cocoş de vânt”

*      verificarea existenţei elementelor de obturare a tirajului pe perioada de nefuncţionare

*      verificarea etanşeităţii canalelor de gaze de ardere (pentru evitarea pătrunderii de aer fals)

*      verificarea înălţimii coşului de fum

*      evaluarea randamentului de funcţionare al sobei

*      verificarea existenţei unui program periodic de întreţinere a sobei

 

4.3.2  Verificarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare

Operaţiuni de control la instalaţiile de ventilare:

*      verificarea prizei de aer proaspăt: să nu aibe rezistenţe aeraulice mari în funcţionare (obturări ale curentului de aer, jaluzele blocate); existenţa organelor de reglaj; închiderea prizei de aer pe timpul nefuncţionării instalaţiei

*      depistarea situaţiilor de funcţionare a instalaţiei de ventilare cu exces de aer proaspăt

*      posibilitatea funcţionării instalaţiei de ventilare în regim mixt: cu introducerea mecanică şi evacuare naturală sau evacuare mecanică şi introducere naturală, prin depresiune

*      verificarea filtrului de praf de pe canalul de aer proaspăt: gradul de colmatare, necesitatea înlocuirii filtrului

*      verificarea camerei de amestec a aerului: funcţionalitatea organelor de reglare (jaluzele) de pe canalul de aer recirculat şi de pe canalul de aer proaspăt; posiblitatea funcţionării şi numai în regim de recirculare

*      verificarea existenţei recuperatoarelor de căldură din aerul evacuat

*      verificarea funcţionării instalaţiei de ventilare în regim normal de suprapresiune, pentru a se împiedica infiltraţiile exterioare de aer rece, iarna şi de aer cald, vara

*      verificarea etanşeităţii canalelor de aer; (in) existenţa pierderilor de aer prin neetanşeităţi

*      controlul termoizolaţiei canalelor de aer

*      evidenţierea situaţiilor în care circulaţia de aer pe canale este împiedicată (obstacole în curentul de aer, clapete şi şubăre care nu sunt în poziţia “complet deschis” etc.)

*      verificarea gurilor de aer, de refulare şi de aspiraţie: gradul de murdărire, să funcţioneze în poziţia deschis cu pierdere de sarcină minime; să existe o corelare în funcţionare între gurile de refulare şi cele de aspiraţie

*      controlul concordanţei debitelor de aer introduse şi evacuate din încăperi cu cele prevăzute în proiect; verificarea echilibrării aeraulice a instalaţiei de ventilare

*      verificarea funcţionării ventilatoarelor: sensul corect de rotaţie a rotorului; modul de rotire al rotorului (echilibrare, funcţionare fără frecări, jocuri, zgomote şi trepidaţii anormale); gradul de încălzire al lagărelor şi rulmenţilor; gradul de întindere al curelelor  de acţionare

*      determinarea parametrilor de funcţionare ai ventilatoarelor: debit, presiune, turaţie, putere absorbită, randament

*      verificarea existenţei posibilităţii de funcţionare a ventilatoarelor cu debite variabile (în trepte sau continuu)

*      constatarea modalităţilor de reglare a debitului ventilatoarelor: şubăr (pe aspiraţie sau refulare), rame cu jaluzele, variatoare de turaţie etc.

*      verificarea bateriilor de încălzire a aerului: gradul de murdărire a aripioarelor, existenţa aripioarelor deformate care determină pierderi de sarcină suplimentare pe partea de aer

*      verificarea existenţei posibilităţii de ocolire a bateriei de încălzire, by-pass pe partea de aer, pentru perioadele în care nu este necesară încălzirea

*      verificarea termoizolaţiei bateriei de încălzire a aerului

*      determinarea puterii termice a bateriei de încălzire

*      verificarea existenţei elementelor de monitorizare a parametrilor instalaţiei (AMC) şi a sistemelor de automatizare a funcţionării instalaţiei de ventilare

Operaţiuni de control la instalaţiile de climatizare

La instalaţiile de climatizare a aerului se adoptă operaţiunile de verificare de la instalaţiile de ventilare şi, în plus faţă de acestea, se efectuează următoarele operaţiuni de control:

*      verificare a setării termostatelor din încăperi (temperatura, umiditate) şi stabilirea concordanţei cu condiţiile necesare în realitate (sezon, regim zi-noapte, perioade de neocupare etc.)

*      verificarea bateriilor de răcire a aerului: gradul de murdărire al aripioarelor, starea lamelelor (să nu fie turtite, strâmbe), evacuarea normală a condensatului

*      verificarea termoizolaţiei baterii de răcire a aerului

*      determinarea puterii frigorifice a bateriei de răcire

*      verificare a camerelor de umidificare: etanşeitatea camerei pe partea aeraulică şi pe partea hidraulică; funcţionalitatea duzelor de pulverizare; prezenţa separatoaelor de stropi la intrarea şi ieşirea aerului din cameră; modul de asigurare a nivelului minim şi maxim a apei din bazin; existenţa elementelor de automatizare

*      determinarea eficienţei camerei de umidificare

*      verificarea dispozitivelor de umidificare a aerului cu abur: eficienţa umidificării, automatizarea procesului

*      verificarea funcţionării ventiloconvectoarelor şi a unităţilor interioare tip split: setarea corespunzătoare a termostatelor; funcţionarea  ventilatorului pe trepte de debit; starea de curăţenie a aripioarelor bateriilor de încălzire/răcire; gradul de colmatare a filtrului de aer; evacuarea normală a condensatului; nivelul de zgomot

*      verificarea stării termoizolaţiei conductelor de agent frigorific: la aparatele de climatizare tip split, la chiller etc.

*      verificarea agregatelor de răcire a apei (chiller, turn de răcire): automatizarea funcţionării; consum de energie; posibilitatea funcţionării la sarcini parţiale; optimizarea temperaturilor de condensare şi de vaporizare; circulaţia liberă a aerului la suprafeţele de schimb de căldură

*      verificarea pompelor de circulaţie apă răcită: parametri de funcţionare (debit-presiune), randament, nivel de zgomot

 

4.3.3  Verificarea instalaţiilor sanitare

Operaţiuni de control la instalaţiile sanitare:

*      verificarea conductelor şi robintelelor din reţeaua de distribuţie a apei pentru identificarea pierderilor de apă

*      verificarea armăturilor de serviciu (robinete sau baterii) ale obiectelor sanitare pentru a constata: existenţa curgerii apei la poziţia închis a armăturii sanitare; modul de reglare a debitului de consum; obţinerea amestecului de apă rece - apă caldă la bateriile amestecătoare

*      constatarea existenţei la armăturile sanitare a unor dispozitive pentru reducerea debitului de consum, tip “dispersor” sau perlator”

*      verificarea existenţei izolaţiei termice la conductele de apă caldă menajeră, precum şi la boilere, schimbătoare de căldură şi rezervoare de acumulare a apei calde de consum

*      evaluarea stării izolaţiei termice la instalaţia de apă caldă (umedă, deteriorată, de grosime insuficientă)

*      verificarea existenţei aparaturii de măsură şi control pentru cunoaşterea parametrilor instalaţiei (termometre pe apă rece şi apă caldă, manometre)

*      verificarea existenţei apometrelor pentru apă rece şi a contoarelor de energie termică pentru apă caldă pe branşamentul clădirii şi la nivelul consumatorilor individuali

*      verificarea existenţei sistemului de recirculare a apei calde menajere

*      constatarea existenţei unor programe restrictive de furnizare a apei reci şi a apei calde menajere

*      verificarea sistemului de preparare a apei calde menajere: randamentul sursei termice; (in)existenţa acumulării de apă caldă; temperatura de preparare a apei calde; controlul automat al temperaturii apei calde

*      verificarea pompelor şi sistemelor de ridicare a presiunii apei: starea pompelor şi a instalaţiei de hidrofor, parametrii de funcţionare ai pompelor (debit-presiune), randamentul, etanşeitatea, nivelul de zgomot; automatizarea regimului de funcţionare; modul de asigurare a debitelor în perioadele cu consum redus

 

4.3.4  Verificarea instalaţiilor electrice

Operaţiuni de control la instalaţiile electrice:

*      constatarea tipului surselor de lumină (lămpi) ale instalaţiei de iluminat din încăperi; consecinţe asupra confortului vizual şi consumului energetic

*      verificarea nivelului de iluminare realizat în încăperi, comparare cu nivelul de iluminare necesar

*      constatarea existenţei  corpurilor de iluminat cu lămpi arse

*      constatarea stării de murdărire (cu praf) a corpurilor de iluminat şi a suprafeţelor reflectante (tavan, pereţi)

*      existenţa unui program de înlocuire a lămpilor (în special la clădirile publice)

*      verificarea poziţiei în încăpere şi a numărului de întrerupătoare şi comutatoare, în scopul aprecierii posiblităţii de sectorizare a iluminatului

*      constatarea (in)existenţei înterupătoarelor cu variator care permit reglarea fluxului luminos

*      constatarea (in)existenţei sistemelor automate de comandă a iluminatului cu senzori de prezenţă sau cu senzori acţionaţi de lumina naturală

*      constatarea (in)existenţei automatelor pentru întreruperea iluminatului în spaţii cu ocupare pasageră (casa scărilor, coridoare, etc.)

*      verificarea existenţei sistemelor de iluminat local

*      verificarea existenţei senzorilor de lumină pentru acţionarea iluminatului exterior

*      constatarea existenţei unui iluminat decorativ/artistic excesiv şi neoptimizat ca durată de funcţionare

*      verificarea dimensionării secţiunii conductoarelor electrice, în vederea asigurării unor pierderi minime de tensiune

*      inventarierea aparatelor electrocasnice şi de birotică existente; cunoaşterea puterii absorbite; constatarea existenţei termostatelor care limitează duratele de funcţionare

*      identificarea cazurilor de încălzire cu radiatoare electrice

*      identificarea cazurilor de utilizare a maşinilor de gătit electrice

*      verificarea consumurilor energetice ale receptoarelor electrice de forţă (motoare); posibilitatea funcţionării automate; motoare cu turaţie variabilă

*      verificarea existenţei unor dispozitive de acţionare la pornire a motoarelor în concordanţă cu puterea motoarelor

*      verificarea înregistrărilor contoarelor: contorizarea consumului de energie activă şi de energie reactivă; tarife diferenţiate noapte-zi etc.

*      verificarea existenţei unor situaţii de plată a penalităţilor pentru energia reactivă

*      constatarea existenţei bateriilor de condensatoare, montate în paralel cu consumatorii, pentru îmbunătăţirea factorului de putere

*      verificarea existenţei aparaturii de măsură şi control pentru cunoaşterea mărimilor electrice care caracterizează funcţionarea instalaţiei electrice

*      controlul existenţei sistemelor de automatizare a funcţionării instalaţiilor de încălzire, ventilare-climatizare şi sanitară, în vederea evitării consumurilor inutile de energie electrică cauzate de aceste instalaţii

 

4.4 AUDITAREA ENERGETICĂ A CLĂDIRII

 

Conform metodologiei în vigoare (MP 017/2002), de definesc:

Auditor energetic pentru clădiri gradul II - Persoana fizică ce dobândeşte această calitate prin atestare de către organismul abilitat, conform OG 29/2000, în condiţiile legii şi care are calitatea de a elabora documentaţia necesară eliberării certificatului energetic al unei clădiri existente,

Auditor energetic pentru clădiri gradul I - Persoana fizică ce dobândeşte această calitate prin atestare de către organismul abilitat, conform OG 29/2000, în condiţiile legii şi care are calitatea de a efectua auditul energetic al unei clădiri existente,

Expertiză termică şi energetică a unei clădiri

Operaţiune prin care se identifică principalele caracteristici termo-energetice ale construcţiei şi ale instalaţiilor aferente acesteia, în conformitate cu NP 048-00.

Audit energetic al unei clădiri

Operaţiune prin care se stabilesc, din punct de vedere tehnic şi economic soluţiile de reabilitare şi/sau modernizare termo-energetică a construcţiei şi a instalaţiilor aferente acesteia, pe baza rezultatelor obţinute din activitatea de expertiză termică şi energetică a clădirii. Auditul energetic al unei clădiri se efectuează conform NP 047-00.

Expertiza energetică a unei clădiri se realizează în prezent potrivit prevederilor din “Normativul pentru expertizarea termică şi energetică a clădirilor existente şi a instalaţiilor de încălzire şi preparare a apei calde de consum aferente acestora”,  indicativ NP 048-2000.

Normativul se adresează inginerilor constructori şi de instalaţii, arhitecţilor şi, în general, specialiştilor care îşi desfăşoară activitatea în domeniul energeticii construcţiilor şi al cărei scop îl reprezintă creşterea eficienţei energetice a construcţiilor şi instalaţiilor termice aferente acestora.

Expertizarea termică şi energetică a clădirilor de locuit existente constă în determinarea caracteristicilor termotehnice şi funcţionale reale ale sistemului clădire - instalaţie, în scopul caracterizării din punct de vedere energetic a clădirilor. Se dispune astfel de posibilitatea simulării comportamentului clădirii în condiţii reale de exploatare, determinarea eficienţei energetice a clădirii şi instalaţiei aferente acesteia, respectiv cuantificarea gradului de utilizare a căldurii, expertiza stând la baza activităţii de audit energetic, în scopul alegerii soluţiilor tehnice de modernizare energetică a fondului construit.

Aceste acţiuni se efectuează la cererea proprietarilor, administratorilor fondurilor locative sau a asociaţiilor de proprietari / locatari, de către consultanţi energetici recunoscuţi (atestaţi) sau birouri de consultanţă energetică acreditate, cu pregătire tehnică în domeniul termotehnicii construcţiilor şi instalaţiilor şi echipamentelor energetice în construcţii şi reprezintă o etapă obligatorie atât în activitatea de elaborare a certificatului energetic al clădirii, cât şi în cadrul auditului energetic al clădirii în vederea modernizării / reabilitării energetice a acesteia.

Evaluarea performanţelor energetice ale unei clădiri existente vizează în principal:

*      investigarea preliminară a clădirii şi a instalaţiilor aferente;

*      determinarea performanţelor energetice ale construcţiei şi ale instalaţiilor termice aferente acesteia, precum şi a consumului anual normal de căldură al clădirii pentru încălzirea spaţiilor şi prepararea apei calde de consum;

*      concluziile consultantului energetic asupra evaluării.

Auditul energetic se realizează conform “Normativului pentru realizarea auditului energetic al clădirilor existente şi al instalaţiilor de încălzire şi preparare a apei calde de consum aferente acestora”, indicativ: NP 047-2000.

Clădirile existente sunt grupate în două mari categorii, în funcţie de destinaţia principală a acestora, după cum urmează:

*      clădiri de locuit (din sectorul rezidenţial): individuale sau colective, cămine etc.

*      clădiri cu altă destinaţie decât locuinţe (din sectorul terţiar): clădiri spitaliceşti, clădiri social-culturale (teatre, cinematografe, muzee), clădiri de învăţământ (creşe, grădiniţe, şcoli, licee, universităţi), clădiri comerciale şi instituţii publice (magazine, spaţii comerciale, sedii de firme, birouri, bănci), hoteluri.

Auditul energetic al clădirilor existente reprezintă activitatea de identificare a soluţiilor tehnice de reabilitare / modernizare energetică a clădirilor şi instalaţiilor aferente acestora, pe baza caracteristicilor reale ale sistemului construcţie - instalaţie de utilizare a energiei termice, precum şi optimizarea soluţiilor tehnice prin analiza eficienţei economice a acestora. Auditul energetic se efectuează de către consultanţi energetici recunoscuţi (atestaţi) sau birouri de consultanţă energetică acreditate, cu pregătire tehnică în domeniul termotehnicii construcţiilor şi instalaţiilor şi echipamentelor energetice în construcţii şi reprezintă o etapă obligatorie de pregătire a proiectului de modernizare energetică a clădirii.

Realizarea auditului energetic al unei clădiri existente presupune parcurgerea a trei etape obligatorii:

1.       Evaluarea consumului energetic probabil al clădirii în condiţii normale de locuire, pe baza caracteristicilor reale ale sistemului construcţie - instalaţie de încălzire şi preparare a apei calde de consum.

2.       Identificarea măsurilor de modernizare energetică şi analiza eficienţei economice a acestora.

3.       Întocmirea raportului de audit energetic.

 

Scopul principal al măsurilor de reabilitare/modernizare energetică a clădirilor existente îl constituie reducerea consumurilor de căldură pentru încălzirea spaţiilor şi pentru prepararea apei calde de consum în condiţiile asigurării condiţiilor de microclimat confortabil. În cazul reabilitării clădirilor, aspectul funcţionalităţii este foarte important şi criteriul deciziei îl constituie întotdeauna eficienţa tehnico-economică, deşi aspectul financiar rămâne esenţial.

La clădirile de locuit existente se disting două mari categorii de repartiţie a criteriilor “energetice” :

*      locuinţe caracterizate prin confort termic - clădirile prevăzute cu un sistem de încălzire “global”, acesta putând fi: centralizat la nivel de locuinţa sau clădire (încălzire centrală clasică), divizat (un aparat independent în fiecare încăpere încălzită) sau mixt.

*      locuinţe lipsite de confort termic sau prevăzute numai cu mijloace limitate de asigurare a confortului termic (de exemplu numai sobe).

În fiecare dintre cele două categorii astfel definite problema fundamentală a reabilitării termice se pune după cum urmează:

*      menţinerea condiţiilor normate de confort termic prin reducerea consumului de combustibil sau schimbând tipul de energie (total sau parţial), conform politicii energetice naţionale;

*      aplicarea unor soluţii de realizare a condiţiilor normate de confort termic prin optimizarea costului global actualizat, conform politicii energetice naţionale.

În aceste cazuri, pe lângă caracteristici tehnice, geografice şi sociologice, apar noi parametri referitori la stadiul energetic al clădirilor, la varietatea surselor de energie şi la situaţia economică şi financiară a beneficiarilor soluţiilor tehnice aplicate ansamblului clădire - instalaţie. Situaţia economică şi financiară depinde în principal de tipul ocupanţilor, de statutul de ocupare, de sectorul de finanţare (social sau nu, privat sau public), de natura juridică a patrimoniului (exemplu: coproprietăţi, entităţi juridice sau locatari / proprietari); posibilităţile de ajutor public direct, costurile implicate de activitatea de reabilitare energetică, existenţa unor avantaje fiscale. Crearea confortului termic se obţine prin alegerea unui sistem de încălzire adecvat şi a unei surse de energie.

Intervenţiile avute în vedere la reabilitarea sau modernizarea energetică a unei clădiri se împart în două categorii principale şi anume:

*      Intervenţii asupra clădirii, care vizează reducerea necesarului propriu de căldură al clădirii, independent de comportamentul instalaţiilor şi al consumatorilor.

*      Intervenţii asupra instalaţiilor aferente clădirii, care vizează reducerea consumului de energie pentru satisfacerea necesarului determinat (încălzire, apă caldă de consum).

Proiectele de modernizare energetică a clădirilor existente trebuie să îndeplinească o serie de obiective incluzând modernizarea anvelopei construcţiei (sau a unor părţi din aceasta) şi a instalaţiei de încălzire interioară şi de preparare a apei calde de consum, îmbunătăţirea  performanţei acestora, sprijinirea respectării problemelor legate de protecţia mediului, de economia de energie şi de fondurile financiare implicate de acestea.

 Proiectele au în comun investiţia financiară iniţială. Tipul investiţiei poate fi o alocare internă a fondurilor (auto-finanţare) sau se poate baza pe un contract complex cu o companie de servicii energetice şi/sau o a treia parte (un terţ finanţator).

  Întocmirea raportului de audit energetic este un element esenţial al procedurii de realizare a auditului energetic şi reprezintă o prezentare a modului în care a fost efectuat auditul, a principalelor caracteristici termoenergetice ale clădirii, a măsurilor de modernizare energetică a clădirii şi instalaţiilor interioare aferente acesteia, precum şi a principalelor concluzii referitoare la măsurile eficiente din punct de vedere economic.

Prezentarea trebuie adaptată de fiecare dată funcţie de beneficiarul potenţial al raportului, ţinând seama de faptul că în final acesta va fi cel care va decide în privinţa modernizării energetice a clădirii. Forma în care este întocmit raportul de audit energetic, prezentarea acestuia, modul de redactare, claritatea şi uşurinţa de interpretare a conţinutului acestuia sunt esenţiale pentru beneficiarul raportului.

 

 

 

 

 

 

Capitolul 5
 

 

 

 


COLECTAREA DATELOR

 

5.1        PLANURI, MATERIALE ŞI CONSUMURI DE ENERGIE CONTORIZATE

Durata analizei energetice este în general scurtă. În scopul obţinerii unor rezultate valabile, este necesară o bună colaborare cu personalul tehnic al clădirii şi utilizatorii acesteia. Analiza energetică va fi facilitată dacă există următoarele informaţii:

·          Desene arhitecturale ale clădirii (pardoseli, faţade şi secţiuni prin clădire) însoţite de date privind materialele utilizate şi de grosimile zidurilor şi tencuielii.

·          Caracteristici tehnice principale ale sistemelor energetice (cazane, compresoare, aparate electrice, iluminat etc.)

·          Informaţii (şi schiţe dacă este posibil) despre sistemele de alimentare cu abur (dacă există).

·          Informaţii (şi schiţe dacă este posibil) despre sistemele de încălzire şi ventilare.

·          Baze de date conţinând consumurile energetice în ultimele luni (ani) etc.

Modul de funcţionare reală a clădirii rezultă în special prin efctuarea unor măsurători, precum :

*      Verificarea parametrilor de confort termic : temperatura aerului şi a pereţilor exteriori, umiditatea relativă, viteza aerului şi conţinutul în poluanţi (CO2).

*      Acolo unde alimentarea cu căldură nu este contorizată, un debitmetru portabil şi termometre bine alese pot oferi informaţii despre consumurile reale de energie termică.

*      Dacă există cazane în exploatare se va verifica eficienţa arderii (în acest scop se va prevedea un racord cu un ştuţ de diametru 10 mm pe traiectul evacuării gazelor de ardere către coş).

*      Analiza calităţii energiei electrice necesită un electrician care să conecteze aparatura de măsură şi control la tabloul electric.

Dacă se decide efectuarea unei analize energetice pentru clădire, se recomandă completarea de către personalul tehnic sau locatari a unui chestionar sau fişă de expertiză. Dacă se decide apelarea la un auditor expert, aceasta oferă informaţii esenţiale despre situaţia energetică existentă şi îi ajută să-şi pregătească mai bine planul de lucru.Un model de astfel de fişă chestionar este prezentat în Anexa C.

Parcurgerea fişei de tip chestionar arată clar datele necesar a fi cunoscute. Se atrage în mod deosebit atenţia asupra surselor şi consumurilor de energie. Dacă clădirea are consumurile energetice contorizate, se recomandă completarea unor tabele centralizatoare  de tipul celor prezentat mai jos. Marea majoritate a clădirilor sunt dotate cu contoare de energie electrică. Mai mult, clădirile multi-familiale pot avea contoare individuale pe apartamente dar şi contoare pentru consumatorii comuni (ascensoare, iluminatul coridoarelor). Contoarele de gaze, de apă şi de energie termică (în cazul în care aceasta este livrată prin termoficare) au devenit şi ele destul de frecvente în dotarea clădirilor, de cele mai multe ori la intervenţia utilizatorilor. Cantităţile de energie contorizate se pot obţine cu uşurinţă pe baza facturilor. Atenţie trebuie acordată separării corecte pe luni a consumurilor, cunoscut fiind faptul că facturarea se face de multe ori pe perioade de timp inegale. Cunoaşterea consumurilor pentru mai mulţi ani permite evitarea concluziilor eronate induse de perioade cu condiţii climatice sau de funcţionare a clădirii atipice. Pe de altă parte, aducerea la un numitor comun a tuturor unitaţilor de măsură uzuale în exprimarea diverselor tipuri de energie permite compararea şi însumarea acestora. Informaţiile legate de tarife permit explicarea opţiunilor utilizatorilor pentru anumite consumuri suplimentare de energie.

Pe baza tuturor informaţiilor şi măsurătorilor, se vor putea identifica posibilităţile de economisire a energiei, acordându-se atenţie sporită măsurilor ce par a fi avantajoase economic. În capitolul 7 se vor trece în revistă măsuri de reabilitare / modernizare a elementelor de construcţie şi instalaţiilor clădirii.

Consumul de electricitate al clădirii 

Tarif: ………[lei/kWh]

 

kWh

Ian.

Feb.

Mar.

Apr.

Mai

Iunie

Iulie

Aug.

Sept.

Oct.

Noi.

Dec.

Total

2001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Consumul de gaz natural 

Putere calorifică inferioar㨠= 8500 kcal/m3  = 9.88 kWh/m3

Tarif : ………[lei/m3] / [lei/kWh]

kWh

Ian.

Feb.

Mar.

Apr.

Mai

Iunie

Iulie

Aug.

Sept.

Oct.

Noi.

Dec.

Tot

2001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Consumul de căldură de termoficare pentru încălzire

Tarif: ………[lei/Gcal] / [lei/kWh]; 1 Gcal = 1162.5 kWh

Gcal

Ian.

Feb.

Mar.

Apr.

Mai

Iunie

Iulie

Aug.

Sept.

Oct.

Noi.

Dec

Total

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Consumul de căldură de termoficare pentru apa caldă de consum   

Tarif: ………[lei/Gcal] / [lei/kWh]; 1 Gcal = 1162.5 kWh

 

Gcal

Ian.

Feb.

Mar.

Apr.

Mai

Iunie

Iulie

Aug.

Sept.

Oct.

Noi.

Dec.

Total

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2     METODE DE MĂSURARE A PARAMETRILOR FUNCŢIONALI ŞI GEOMETRICI

 

5.2.1 Parametri caracteristici pentru clădire şi instalaţiile din dotare

Pentru determinarea nivelului real de confort termic, a consumurilor reale de apă şi energie, precum şi pentru constatarea performanţei de fapt a construcţiei şi instalaţiilor din dotare, sunt necesare o serie de măsurători pentru parametrii funcţionali şi constructivi ai clădirii analizate.  Aceşti parametri includ:

*      Temperaturi pentru: - apa rece şi apa caldă de consum 

                                      - apa din turul şi returul instalaţiei de încălzire

                                      - aerul interior clădirii

                                      - aerul exterior clădirii

*      Umiditate pentru        - aerul interior clădirii

*      Viteza aerului - în încăperi şi pe conturul deschiderilor (uşi, ferestre)

*      Presiuni pentru:          - agentului termic la intrarea şi ieşirea din instalaţia termică testată

                                      - aerul interior clădirii

                                      - aerul exterior sau diferenţa dintre aerul interior şi cel exterior

 

 

*      Debite pentru      - apa rece şi apa caldă de consum

  - agentul termic (din instalaţia de  
    încălzire)

                                      - gazul natural folosit la prepararea hranei

                                      - combustibilul utilizat pentru încălzire

*      Energie termică        - pentru prepararea apei calde consum

                                      - pentru încălzirea spaţiilor

*      Analiza gazelor de ardere

*      Randamentul cazanului din instalaţia de încălzire

*      Eficienţa instalaţiei de ventilare şi condiţionare a aerului

*      Numărul de schimburi de aer cu exteriorul clădirii

*   Defecte de izolare termică în anvelopa clădirii şi conductele de distribuţie a agentului termic

*      Dimensiuni       

- lungimi, lăţimi şi grosimi ale elementelor de construcţie

- lungimi şi diametre de ţevi, grosimi ale izolaţiilor termice a ţevilor

- dimensiuni de gabarit pentru echipamente şi aparate de instalaţii

*      Energia electrică      - cantitate consumată, factor de putere.

*      Nivelul de iluminare – măsurat diferenţiat pe zone ale clădirii având utilizări diferite

Numărul şi tipul măsurătorilor depind de nivelul de abordare a analizei energetice (de la simple estimări până la cuantificări precise), precum şi de aparatura de măsură avută la dispoziţie. În orice caz, aparatura de măsură trebuie să fie în stare bună de funcţionare, iar categoria de aparate ce intră sub incidenţa reglementărilor metrologice trebuie să aibă certificate de verificare metrologică în vigoare la data efectuării încercării.

Orice metodă de măsurare implică inerent apariţia unui număr de erori. Pentru a le putea diminua, se recomandă repetarea măsurărilor la intervale alese de timp. Din seria valorilor citite sau înregistrate, se elimină valorile aberante; din valorile rămase se calculează o valoare medie aritmetică care reprezintă rezultatul măsurătorii. 

Important de reţinut că, dacă unii parametrii pot fi determinaţi prin utilizarea unui singur instrument (de ex., temperatura se măsoară cu un termometru), alţii necesită mai multe instrumente/metode (de ex., energia termică necesită măsurarea unor temperaturi şi a unui debit).  În cel de-al doilea caz, avem de-a face cu proceduri de măsurare.

Lucrarea de faţă permite numai o scurtă trecere în revistă a metodelor şi procedurilor de măsurare şi numai pentru anumite caracteristici. Pentru anumiţi parametri, există instrumente şi aparate de măsură uşor de mânuit şi/sau citit: higrometru pentru măsurarea umidităţii aerului, contor de energie electrică, contor de apă, luxmetru pentru măsurarea nivelului de iluminare, rulete şi rigle pentru măsurarea lungimilor. Acestea nu vor fi detaliate aici. 

Conform ghidului GT-032-01 elaborat de INCERC, procedura generală de efectuare a măsurătorilor implică următorii paşi:

1.       Identificarea instalaţiei / echipamentului supus investigaţiei.

2.       Alegerea locului de instalare a aparatelor de măsură.

3.       Alegerea aparatelor de măsură şi pregătirea lor pentru încercări.

4.       Instalarea / amplasarea aparatelor de măsură.

5.       Efectuarea unor probe de măsurare pentru atingerea unui regim stabilizat de funcţionare.

6.       Efectuarea măsurătorilor propriu-zise. Culegerea de date.

7.       Prelucrarea datelor (statistic, formule de calcul). Analiza propagării erorilor.

8.        Prezentarea rezultatelor încercării (SR EN 45001).

*      Tipul aparatelor folosite şi numărul seriei de construcţie

*      Specificarea incertitudinii de măsurare a acestora (cf. indicaţiilor producătorului).

*      Specificarea datei şi metodei ultimei etalonări.

*      Specificarea modului de instalare.

*      Specificarea localizării senzorului de temperatură / debit

*      Specificarea valorilor medii şi a abaterilor faţă de valoarea medie. Rezultatele calculelor cu intervalul de incertitudine determinat prin analiza propagării erorilor.

 

5.2.2 Măsurarea temperaturilor

         Temperatura este o proprietate a corpurilor care depinde de starea de agitaţie a particulelor microscopice componente (molecule, atomi). Datorită acestui fapt, temperatura nu se poate măsura direct ci numai prin intermediul altor mărimi fizice care variază direct proporţional cu energia cinetică microscopică prin efecte de dilatare (lungimi de coloane capilare de lichid, presiuni de gaze), de variaţie a rezistivităţii electrice (rezistenţe electrice, termistori), de producere a unei tensiuni termo-electrice (termocuple) etc. În cazul clădirilor, temperatura se măsoară de regulă cu termometre cu lichid, termocuple sau termorezistenţe. Atunci când se alege un tip de termometru, este important să se verifice dacă domeniul de operare (scala) a termometrului include intervalul de valori ce se aşteaptă a fi măsurate. Dacă indicaţia termometrului este foarte aproape de una din extremităţile scalei sale, atunci se recomandă utilizarea unui alt termometru.

         Atunci când se măsoară temperaturi ale fluidelor aflate în curgere forţată prin canale şi conducte, senzorul de temperatură trebuie astfel instalat încât să nu perturbe curgerea fluidului şi/sau să genereze curgeri secundare deşi este esenţial să se realizeze un contact termic bun între senzor şi fluid.

         În cazul măsurării temperaturii aerului interior, este important ca senzorul să fie suficient de departe de orice suprafaţă (perete exterior, element de încălzire) care l-ar putea influenţa prin radiaţie, ca şi de orice deschidere prin care aerul ventilat sau infiltrat ar induce efecte de convecţie forţată. Conform Ghidului GT 032/2001, termometrul se instaleză în acest caz în axul central al încăperii, la 0,75 m de pardoseală, iar senzorul de temperatură al aparatului se protejează contra radiaţiei termice prin amplasarea lui într-un cilindru metalic.

            Erorile asociate cu măsurarea temperaturii rezultă din faptul că termometrul indică propria sa temperatură. Acestea sunt de mai multe tipuri şi ele includ:

*      Erori de precizie:

*      Imprecizia citirii

*      Variaţii temporale şi spaţiale în temperatura măsurată

*      Erori de abatere:

*      Erori de încălzire / răcire a punctului de contact (erori de conducţie, radiaţie, curgere)

*      Efectul firelor de legătură şi al dispozitivelor de prindere (conexiuni ne-izoterme, erori de sarcină

*      Îmbătrânirea materialelor după calibrare

*      Efectul câmpurilor magnetice,  bucle de împământare (atunci când semnalul de ieşire este o tensiune)

*      Inexactitatea cunoşterii stării joncţiunii de referinţă în cazul termocuplelor

De exemplu, temperatura unui termometru amplasat în mediul ambiant exterior este temperatura de echilibru care rezultă din energia radiantă de la soare (sau corpuri învecinate), convecţia termică cu aerul ambiant şi conducţia termică prin elementele de susţinere a termometrului.

Atunci cănd se dispune de aparate înregistratoare cu senzori de temperatură, se pot măsura simultan mai multe temperaturi, la intervale de timp prestabilite. Dinamica valorilor indică efecte de inerţie termică, precum şi performaţe de izolare termică a pereţilor despărţitori.

 

5.2.3 Măsurarea presiunilor

         Măsurările de presiune sunt necesare pentru determinarea pierderilor de sarcină hidrodinamică la curgerea fluidelor prin instalaţii sau echipamente, sau la stabilirea schimburilor de aer ale clădirii datorită diferenţelor de presiune dintre aerul interior şi cel exterior. În alte situaţii, măsurarea presiunii permite prin componenta sa dinamică determinarea vitezei de curgere a unui fluid.

Conform Legii lui Bernoulli, presiunea totală , ptot, a unui fluid aflat în curgere este formată din

*      componenta statică p - datorată ciocnirilor micro-particulelor cu pereţii incintei şi care se exercită egal în toate direcţiile,

*      componenta dinamică rV2/2- datorată vitezei de curgere şi care se exercită numai pe direcţia perpendiculară pe curgere, şi

*      componenta gravitaţională rgz– datorată diferenţei de cotă faţă de cota „0” şi care se exercită numai pe direcţie verticală 

                  

Unităţile de măsură fiind foarte variate şi aproape egal utilizate, se prezintă mai jos împreună cu relaţiile de transformare.

1 Pa = 1 N/m2

1 bar = 105 Pa

1 torr = 1 mmHg* = 133,3 Pa

1 Atm = 760 mmHg = 1,0132 bar

1 mH2O = 0,0981 bar

1 at = 10 mH2O = 0,981 bar

 

 

 
       

 

 

 

 

 

 

 

Presiunea este o mărime pozitivă prin definiţie. Cel mai adesea, însă, se măsoară diferenţe de presiune, iar acestea pot fi pozitive sau negative. Atunci când se măsoară diferenţa dintre presiunea absolută a unui fluid şi presiunea atmosferică, rezultatul se numeşte presiune manometrică sau relativă. Pentru a se preciza cănd este vorba de presiunea reală a fluidului, se foloseşte expresia de presiune absolută. Aparatele care măsoară presiunea atmosferică se numesc barometre şi sunt de regulă aparate sofisticate şi scumpe. Mult mai ieftine şi fiabile sunt aparatele care măsoară diferenţe, numite manometre (cînd ) sau vacuummetre (cînd ). Pentru acestea din urmă, formula constructivă cea mai simplă este tubul sub formă de U, ilustrat în figura alăturată. Din punctul de vedere al principiului de măsurare, se mai deosebesc:

*      Aparate cu element elastic – elementul sensibil este un dispozitiv elastic ce se deformează sub acţiunea variaţiei de presiune (ex.: tubul Bourdon)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*      Aparate cu piston – echilibrarea forţelor create pe de o parte de presiunea ce se măsoară, iar pe de altă parte de greutăţi şi de pistonul din cilindru.

*      Aparate electrice – elementul sensibil este un dispozitiv electric bazat pe transformarea variaţiilor de presiune în variaţii ale unei mărimi electrice (ex.: efectul piezo-electric la unele cristale, precum cuarţul

Manometrele se racordează la prize de măsurare a presiunii, practicate în conducte. Prizele de presiune nu perturbă în general curgerea fluidelor; trebuie evitate însă situaţiile în care la prize pot apare condensarea de vapori, bule de gaz sau particule solide din fluid.

 

Erorile de măsurare statice care pot apare sunt cauzate de:

*      fisuri între priza de presiune şi senzor

*      presiuni parazite datorate prizelor prost realizate

*      poziţia incorectă a sondei

*      acumularea de gaze în racorduri, atunci când se măsoară presiunea lichidelor

*      diferenţe de înălţime piezometrică între punctele de măsură

 

5.2.4 Măsurarea vitezelor şi debitelor

Vitezele curgerilor de apă sau aer se măsoară de regulă cu ajutorul unui tub Pitot. Diferenţa dintre presiunea totală şi cea statică reprezintă componenta dinamică din care se poate extrage valoarea vitezei

Vitezele de aer se pot mai măsura cu ajutorul anemometrelor cu fir cald (instrumente scumpe, de precizie) sau a anemometrelor cu cupe. Valorile mici ale densităţii şi vitezei de mişcare necesită aparate sensibile şi delicate care trebuie calibrate frecvent.

Principiile de măsurare a debitelor sunt variate. Dacă se măsoară debitul volumic, trebuie determinată (măsurată sau luată din tabele) densitatea fluidului la temperatura medie de curgere. Principalele metode de măsurare a debitelor sunt:

*      Măsurarea debitului cu ajutorul vitezei – se măsoară vitezele locale şi se integrează pe elementele de suprafaţă reprezentative. Această metodă poate fi utilizată la gurile de ventilare, unde este imposibil de montat un debitmetru datorită curgerii de tip deschis.

*      Debitmetrul volumic se bazează pe  trecerea temporară a debitului/consumului printr-un recipient de volum cunoscut şi măsurarea timpului de parcurgere a acestuia. 

*      Debitmetrul cu diafragmă / Venturi / cu ajutaj - amplasat departe de coturi, vane, etc

       Prin calibrare:  .

*      Debitmetru cu element de laminarizare        - măsoară debite mici şi mari

       Prin calibrare:

*      Rotametre

*      se amplasează în conducte verticale sub forma unui flotor mobil plasat într-un tub conic; asupra flotorului acţionează forţele de frecare (~V), arhimedică şi greutatea; poziţia de echilibru a flotorului depinde de viteza medie de curgere prin secţiunea dintre tub şi flotor, adică de debit.

*      Debitmetru cu turbină

- o turbină cu palete multiple antrenată de fluidul în mişcare; viteza de rotaţie a turbinei este o măsură a debitului volumic.

*      Debitmetru cu câmp electromagnetic

- funcţionează pe principiul legii lui Faraday: un conductor care se deplasează printr-un câmp magnetic este supus unei forţe electromotoare care depinde de viteză.

- un lichid conductor traversează senzorul în care s-a generat un câmp electromagnetic; se măsoară tensiunea indusă şi se deduce viteza.

*      Debitmetrul vortex

- măsoară frecvenţa de formare a turbioanelor în avalul unui perturbator de curgere; această frecvenţă este o măsură a vitezei de curgere (mai exact, ~Re1/2 ) , deci a debitului.

- formarea turbioanelor se detectează cu ajutorul unui senzor de temperatură sau prin alte mijloace.

*      Debitmetru cu ultrasunete

- emite ultrasunete de mare intensitate într-un lichid, care circulă mai repede în sensul curgerii decât opus ei.

- senzorul A transmite un ultrasunet care va fi receptat de senzorul B şi se măsoară timpul de parcurgere tAB; apoi se inversează rolurile senzorilor şi se măsoară timpul tBA.

- diferenţa dintre cei doi timpi reprezintă o măsură a vitezei curgerii de fluid, dacă se iau în considerare diametrul conductei, grosimea peretelui conductei, grosimea izolaţiei şi viteza sunetului în lichid, în materialul conductei şi în izolaţie.

Cauzele erorilor de măsurare statice şi remediile lor sunt:

*      pierderi interne în debitmetre       ®  reglarea sau înlocuirea debitmetrului

*      perturbaţii locale ale curgerii         ®  inserarea de porţiuni drepte de conductă

*      curgere turbulentă                          ®  modificarea nr. Reynolds prin modificarea f-lui

*      curgere bifazică accidentală           ®  filtrare, dezaerisire, purjare în amonte de aparat

*      cunoaşterea imprecisă a densităţii       ®  utilizarea altor surse/aparate

 

 

 

5.2.4  Măsurarea ariei şi volumului anvelopei clădirii

Aria anvelopei clădirii - A - reprezintă suma tuturor ariilor elementelor de construcţie perimetrale ale clădirii, prin care au loc pierderile de căldură, şi anume :

*      suprafaţa opacă a pereţilor exteriori;

*      suprafeţele adiacente rosturilor deschise şi/sau închise;

*      suprafeţele ferestrelor şi uşilor exterioare, precum şi ale pereţilor exteriori vitraţi şi ale luminatoarelor;

*      suprafaţa planşeelor de peste ultimul nivel, sub terase;

*      suprafaţa planşeelor de peste ultimul nivel, sub poduri;

*      suprafaţa planşeelor de peste pivniţe şi subsoluri neîncălzite;

*      suprafaţa plăcilor în contact cu solul;

*      suprafaţa pereţilor în contact cu solul;

*      suprafaţa planşeelor care delimiteaza clădirea la partea inferioară, de exterior (la bowindouri, ganguri de trecere, etc.);

*      suprafaţa pereţilor şi a planşeelor care separă volumul clădirii, de spaţii adiacente neîncălzite sau mult mai puţin încălzite, precum şi de spaţii având alte destinaţii, etc.

aria anvelopei se determină având în vedere exclusiv suprafeţele interioare ale elementelor de construcţie perimetrale, ignorând existenţa elementelor de construcţie interioare (pereţii interiori structurali şi nestructurali, precum şi planşeele intermediare). Ariile care alcătuiesc anvelope unei clădiri se determină astfel :

*      ariile pereţilor se calculează pe baza următoarelor dimensiuni:

*      pe orizontală, pe baza dimensiunilor interioare ale pereţilor exteriori sau ale celor de la rosturi;

*      pe verticală, între faţa superioară a pardoselii de la primul nivel încălzit, până la tavanul ultimului nivel încălzit.

*      ariile tâmplăriei exterioare se iau în calcul pe baza dimensiunilor nominale ale golurilor din pereţi;

*      ariile orizontale (terase, planşee sub poduri, planşee peste subsoluri, plăci pe sol, ş.a.) se calculează pe baza dimensiunilor conturului interior al pereţilor care alcătuiesc anvelopa;

*      în cazul suprafeţelor înclinate, la determinarea suprafeţelor orizontale şi verticale se va ţine seama de această înclinare.

Volumul clădirii - V - reprezintă volumul delimitat pe contur de suprafeţele perimetrale care alcătuiesc anvelopa clădirii, reprezintă volumul încălzit al clădirii, cuprinzând atât încăperile încălzite direct (cu elemente de încălzire), cât şi încăperile încălzite indirect (fără elemente de încălzire), dar la care căldura pătrunde prin pereţii adiacenţi, lipsiţi de o termoizolaţie semificativă. În acest sens se consideră ca făcând parte din volumul clădirii: cămări, debarale, vestibuluri, holuri de intrare, casa scării, puţul liftului şi alte spaţii comune. Mansardele, precum şi încăperile de la subsol, încălzite la temperaturi apropiate de temperatura predominantă a clădirii, se includ în volumul clădirii.

Nu se includ în volumul clădirii :

*      încăperile cu temperaturi mult mai mici decât temperatura predominantă a clădirii, de exemplu camerele de pubele ;

*      verandele, precum şi balcoanele şi logiile, chiar în situaţia în care ele sunt închise cu tâmplărie exterioară.

OBSERVAŢII:

*      La clădirile cu terasă, în cazul în care casa scării se ridică peste cota generală a planşeului terasei, pereţii exteriori ai acesteia se consideră ca elemente ale anvelopei clădirii.

*      La clădirile cu acoperiş înclinat, în situaţiiile în care casa scării continuă peste cota generală a planşeului podului, ca elemente delimitatoare, spre exterior, se consideră pereţii dintre casa scării şi pod şi planşeul sau acoperişul de peste casa scării.

*      La casa scării de la parter, precum şi la holurile de intrare în clădire care au planşeul inferior denivelat, determinarea volumului şi a ariei anvelopei, precum şi a ariilor tuturor elementelor de construcţie care separă aceste spaţii, de subsol şi de aerul exterior (pereţi, planşee, rampe, podeste), se face cu luarea în consideraţie a acestei denivelări.

 

 

5.3 PROCEDURĂ PENTRU VERIFICAREA UNEI INSTALAŢII TERMICE / ECHIPAMENT TERMIC

Din ce în ce mai mult se întâlnesc contoare de energie termică (căldură), cu construcţii sofisticate şi afişaj electronic care por furniza temperaturi şi debite atât pe partea agentului termic cât şi pe partea apei calde de consum. Acesta este în special cazul clădirilor racordate la sistemele centralizate de termoficare. La instalaţiile aferente unei clădiri, există însă şi posibilitatea determinării in situ a cantităţii de căldură pentru încălzire respectiv pentru prepararea apei calde de consum. 

Parametrii care trebuie măsuraţi pentru colectarea de date sunt enumeraţi mai jos. Simbolurile se deduc din schema generală a unui schimbător de căldură reprezentat alăturat, unde indicele „1” corespunde agentului cald, iar indicele „2” corespunde agentului rece.

 

 

 

a) La instalaţiile / echipamentele de încălzire

*      temperaturile de ducere şi de întoarcere ale agentului termic primar (dacă este cazul):

*      temperaturile de ducere şi de întoarcere ale agentului termic secundar (ale apei din instalaţia interioară de încălzire):

*      debitul agentului termic primar (dacă este cazul):

*      debitul agentului termic secundar:

*      pierderea de presiune amonte-aval faţă de echipamentul termic   

b) La instalaţiile / echipamentele de preparare a apei calde de consum

*      temperaturile de ducere şi de întoarcere ale agentului termic primar / încălzitor:

*      temperatura apei reci: , temperatura apei calde de consum:

*      debitul agentului termic primar / încălzitor:

*      debitul de apă rece:

*      debitul de apă caldă de consum: ,  ą de  numai în cazul existenţei unui rezervor

*      pierderea de presiune amonte-aval faţă de echipamentul termic 

Pentru prelucrarea rezultatelor, se elimină valorile aberante din valorile măsurate, iar din valorile rămase, se calculează media statistică (aritmetică) pentru fiecare parametru măsurat.

Dacă s-au măsurat debitele volumetrice, debitele masice de apă se calculează obţinând densitatea apei din tabelele de proprietăţi termo-fizice, la temperatura medie a curgerii.

Căldura cedată de agentul cald, , şi respectiv căldura preluată de agentul rece,  în cazul unei  instalaţii (sau echipament) termice se calculează cu:

 

Integrarea se face fie automat de către un contor de căldură (prin scăderea citirilor la un interval ales de timp), fie  folosind înregistrări simultane pe intervale Dt de timp. Raportul  reprezintă randamentul instalaţiei din punctul de vedere al transferului de căldură dintre cele două fluide. Diferenţa  însumează toate pierderile de căldură prin pereţii insuficienţi izolaţi ai schimbătorului şi ai conductelor de distribuţie dintre punctul de măsură şi schimbător.

Puterea termică a unui echipament termic se calculează ca medie aritmetică a fluxurilor termice corespunzătoare circuitului primar, respectiv secundar:

Pierderea de sarcină pe circuitul primar / secundar se determină cu ajutorul unui tub în formă de U

        ,

unde lichidul manometic „lm” poate fi apă sau mercur. Tuburile de legătură cu prizele de presiune pot fi umplute cu apă sau aer. Pentru uşurinţa calculului, se precizează valorile:

        , ,

 

În cazul încercărilor efectuate la mai multe debite de apă, valorile măsurate pentru  şi  se modelează printr-o curbă de regresie obţinută prin metoda celor mai mici pătrate:

  

(regresie liniară pentru: )

 

5.4 PROCEDURĂ PENTRU DETERMINAREA RANDAMENTULUI CAZANULUI

Pentru determinarea randamentului cazanului, se măsoară următorii parametri:

*      debitul de apă: 

*      temperaturile apei la intrare şi ieşire din cazan:  ,

*      consumul de combustibil: 

*      compoziţia gazelor de ardere:

Dacă există cazane în exploatare, se va verifica eficienţa arderii; în acest scop, se va prevedea un racord cu un ştuţ de diametru 10 mm pe traiectul evacuării gazelor de ardere către coş; se racordează la ştuţ un analizor de gaze pentru prelevarea unei probe de gaz ce va fi supusă ulterior unei analize pentru determinarea compoziţiei. Analizorul de gaze este un instrument portabil, fie de tip Orsat (cu treceri multiple prin baloane cu lichide ce dizolvă diferenţiat diversele componenete gazoase), fie de tip electronic şi celule chimice care reacţionează la prezenta diverselor componenet gazoase din gazele. Gazele detectate sunt relativ puţine la număr. Celelate se pot însă deduce cunoscând compoziţia chimică a combustibilului utilizat la ardere.

Încercarea/verificarea cazanului se face în următoarele condiţii:

*      după o funcţionare de 1-2 zile pentru stabilizare;

*      în condiţii cât mai apropiate de regimul permanent;

*      pe o durată de minim 4 ore (comb. gazos, lichid sau solid pulverizat) şi de 6 ore la comb. solid ars pe grătar). 

*      cu un debit de apă constant în limita a ± 3%.

Puterea calorifică inferioară a combustibilului la presiune constantă, , se determină conform STAS 5269 (comb. lichizi, gazoşi) sau STAS 3361 (comb. solizi). Consumul de combustibil se poate determina prin cântărire (dacă este combustibil solid), cu ajuroul unor rezervoare calibrate (cronometrând timpul de golire), sau cu ajutorul unui contor etalonat în prealabil pentru tipul de combustibil folosit.

Calculul randamentului global al  cazanului:

Randamentul global al cazanului depinde de eficienţa arderii, de pierderile cu gazele de ardere evacuate la coş şi de pierderile prin suprafeţele exterioare ale cazanului.

 

Parametrii calculaţi pe baza analizei gazelor de ardere sunt:

*      Pierderea de căldură din gazele de ardere (qA)

*      Concentraţia de dioxid de carbon (CO2)

*      Excesul de aer (l)

*      Concentraţia de dioxid de sulf (SO2)

*      Randamentul arderii (hardere)

De reţinut că în focarele mici proporţia de NO la NO2 este întotdeauna cam aceeaşi (97% NO, 3% NO2).

Relaţiile de calcul cele mai uzuale pentru coeficientul de exces de aer sunt următoarele:

            sau           

Relaţia dintre excesul de aer, CO2, O2, şi CO din gazele de ardere este deosebit de importantă. Ea este exemplificată prin schema de dependenţă de mai jos. Se evidenţiază astfel că operarea cazanului este optimă atunci când conţinutul de CO2 din gazele de ardere este maxim, iar cel de CO zero.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5                PROCEDURĂ PENTRU DETERMINAREA NUMĂRULUI DE SCHIMBURI DE AER PE ORĂ

Această procedură urmăreşte determinarea următoarelor:

*      Infiltraţiile de aer prin elementele componenete ale clădirii

*      Cota de aer proaspăt introdus într-o incintă a clădirii

*      Neetanşeitatea globală a unei clădiri.

Schimbul de aer al clădirii cu mediul său exterior este caracterizat prin raportul dintre debitul orar de aer schimbat şi volumul clădirii: [h-1], numit număr de schimburi de aer pe oră.

Tehnicile principale de măsurare pentru estimarea caracteristilor de infiltraţie pentru o clădire sunt:

i.-    Tehnici bazate pe presurizarea (depresurizarea) unei clădiri (porţiuni de clădire) cu ajutorul unui ventilator. Cunoscută ca testul uşii suflante, această metodă permite determinarea variaţiei debitului volumetric de aer cu diferenţa de presiune dintre interiorul şi exteriorul clădirii Dp. Se fac măsurători de debit de aer pentru câteva valori diferite ale Dp şi se caută o formulă de aproximare (prin regresie numerică) a dependenţei  de forma următoare:

          

Valoarea reprezentativă corespunde unei diferenţe de presiune :

                       

şi ea determină clasa de permeabilitate (cf. GT 032/2001).

 

ii.- Tehnici cu gaz trasor (indicator). Schimbul de aer prin clădire se estimează prin monitorizarea în timp a concentraţiei  a unui gaz injectat la interiorul clădirii. Gazul trebuie să fie inert, inofensiv şi să se amestece bine cu aerul. De obicei, se foloseşte hexaflorură de sulf sau protoxid de azot.

a) Dacă debitul de gaz trasor introdus după momentul iniţial este nul, atunci   , unde Co este concentraţia iniţială de gaz indicator şi Vclad este volumul clădirii.

b) Dacă se menţine constantă concentraţia C de gaz indicator prin introducerea continuă a unui debit de gaz , atunci 

Ambele metode prezentate sunt dificil de implementat. Pentru o estimare a valorilor posibile pentru numărul de schimburi pe oră, se poate consulta Tabelul 2.2.

 

5.6      PROCEDURĂ DE INVESTIGARE A DEFECTELOR DE IZOLARE TERMICĂ A ANVELOPEI UNEI CLĂDIRI PRIN METODA TERMOGRAFIEI (ÎN INFRAROŞU)

        Această procedură are la bază standardul SR ISO 6781/1995. Metoda termografiei vizualizează şi reprezintă distribuţia de temperaturi pe suprafaţa testată. Principiul metodei constă în faptul că neregularităţile în proprietăţile termofizice ale elementelor de construcţie, precum şi mişcarea aerului de o parte şi de alta a peretelui sau prin perete conduc la neuniformităţi ale temperaturii pe suprafaţa structurii.

        Distribuţia de temperaturi pe suprafeţe determinată prin metoda termografiei ajută deci la detectarea neregularităţilor termice datorate, de exemplu defectelor de izolare (punţi termice), umidităţii şi infiltraţiilor/exfiltraţiilor de aer prin elementele de închidere ale anvelopei clădirii. Aparatura este sofisticată şi scumpă, necesitănd o pregătire atentă pentru a o putea folosi corect.

        Un exemplu de astfel de termogramă este prezentată mai jos, împreună cu fotografia clasică a aceleiaşă părţi de clădire. Culorile deschise sunt asociate cu temperaturi mai ridicate ale suprafeţei, indicând pierderi termice locale mărite.

 

           

 

 

 

 

 

 

Capitolul 6
 

 

 


ANALIZA ŞI PRELUCRAREA DATELOR

 

6.1  METODE DE ANALIZĂ ENERGETICĂ

 

Se prezinta pe scurt unele tehnici de estimare a consumului de energie,  folosite in mod obisnuit de catre expertii pentru cladiri pentru a determina economiile ce pot rezulta din aplicarea unor masuri de conservare a energiei. Metodele existente de analizare a consumurilor de energie (aplicate in cadrul asa numitor audituri sau analize  energetice) variaza mult in complexitate si exactitate. Pentru a selecta metoda potrivita de auditare energetica, expertul/auditorul trebuie sa ia in considerare mai multi factori, care includ: rapiditatea, costul, versatilitatea, posibilitatea de reproductibilitate, sensibilitatea, precizia si usurinta in utilizare. Exista sute de modalitati si metode pentru analizarea energiei, care sunt utilizate in intreaga lume pentru a se prevedea posibilele economisiri in cadrul masurilor de conservare a energiei. 

            In general, abordarile existente de analizare a energiei pot fi clasificate fie in metode directe (inainte), fie in metode inverse (inapoi). In abordarea directa, asa cum o vedem descrisa in Figura 6.1, estimarile de energie se bazeaza pe descrierea fizica a sistemelor constructiei, precum geometria, amplasarea, detaliile de constructie, si tipul de sistem si operare IVAC (incalzire, ventilare si aer conditionat). Majoritatea modalitatilor detaliate existente de simulare a energiei urmeaza metoda de simulare a abordarii directe. In abordarea indirecta, asa cum se vede in Figura 6.2, modelul de analiza a consumurilor de energie incearca sa deduca parametrii reprezentativi ai cladirii (precum coeficientul  al totalului de pierderi al intregii cladiri, sarcina de baza a cladirii, sau constanta de timp a constructiei)
folosindu-se utilizarea existenta a energiei, vremea si orice alte date relevante ale performantei. In general, modelele inverse sunt mai putin complexe ca formulare decat modelele directe.  Totusi, flexibilitatea modelelor inverse este in mod tipic limitata de formularea parametrilor reprezentativi de contructie si de exactitatea datelor de performanta a constructiei. Majoritatea modelelor inverse existente se bazeaza pe modalitati de analiza de regresie (precum modelele grade-zile cu referinta variabila), sau pe abordarea integrata in identificarea parametrilor constructiei.

 

 

                                                                                                              

 

 

 

Fig. 6.1. Abordarea directa a unui audit energetic 

          Printre aplicatiile frecvente ale abordarilor directe sau inverse sunt: verificarea economiilor de energie ce apar propriu-zis prin masurile de economisire a energiei, diagnosticarea defectiunilor la echipamente si testarea eficientei sistemelor energetice din cladire.

          Tehnicile de auditare energetică pot folosi fie abordarile cu simulare staţionara, fie cele cu simulare dinamică. In general, modelele staţionare sunt suficiente pentru analizarea performantei cladirii pentru un anotimp sau un an. Totusi, modelele dinamice pot fi necesare pentru a evalua efectele tranzitorii ale sistemelor energetice din constructii, precum sunt cele intalnite la sistemele de stocare a energiei sau la elementele de control pentru optimizarea pornirilor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Fig. 6.2 Abordarea inversa a unui audit energetic

Tehnicile de analiză a energiei sunt în mod obişnuit grupate în trei categorii:

 

*      metode bazate pe indicatori (rapoarte), care sunt abordari de tip pre-auditare, bazate pe densitatile de energie/ costuri care sa permita o evaluare rapida a performantei constructiei;

*       metode inverse, bazate fie pe simularea stationara, fie pe cea dinamica;

*       metode directe, care constituie ce mai adesea baza programelor pe computere pentru simularea consumurilor de energie.

 

6.1.1  Metode bazate pe indicatori

Metodele bazate pe indicatori nu sunt metode propriu-zise de analiză energetică, ci mai curând abordări de tip pre-audit pentru determinarea energiei specifice sau indicatorilor de cost ai clădirii. Aceşti indicatori de energie/cost ai clădirii sunt apoi comparaţi cu indicatori de performanţă de referinţă (denumiţi uneori repere) obţinuţi de la multe alte clădiri cu aceleaşi caracteristici majore. Indicatorii de consum energetic pot oferi informaţii preţioase referitoare la unele probleme potenţiale ale clădirii, cum ar fi scăpări în sistemul de conducte de apă/abur, sau ineficienţa sistemului de climatizare, sau consumuri de apă mărite. Mai exact, densităţile de consum de energie sau indicatorii energetici ai clădirilor sunt utilizaţi pentru:

*      a determina dacă se consumă prea multă energie şi dacă un audit energetic ar fi util.

*      a constata dacă s-a realizat un anumit nivel prestabilit de performanţă energetică a clădirii. Dacă nu, indicatorul de energie poate fi utilizat pentru a stabili reducerea consumului de energie, necesară atingerii nivelului propus.

*      a monitoriza evoluţia consumului de energie al clădirilor şi a stabili eficacitatea şi profitabilitatea oricărui program de management energetic întreprins post-audit.

Pentru estimarea unor indicatori energetici sau de cost coerenţi, se construiesc baze de date foarte mari De regulă, pentru a estima indicatorii de referinţă, sunt necesare date pentru sute şi mii de clădiri similare.

Indicatorii de energie sau cost sunt rapoarte pentru care numărătorul şi numitorul sunt anumite variabile specifice. Pentru indicatorii de performanţă energetică, variabilele prezente la numărător pot fi:

*      Consumul total de energie al clădirii (incluzând toţi utilizatorii finali), în kWh sau Gcal.

*      Consumul de energie per utilizator final existent în clădire (încălzire,ventilare, iluminat...)

*      Necesarul de energie (kW)

            Pentru indicatorii de cost, se foloseşte de regulă la numărător o valoare monetară (mai ales pentru cheltuiala pentru energie sau pentru exploatarea întregii clădiri). La numitor se pot folosi mai multe variabile, potrivit tipului de clădire şi a scopului urmărit prin calcularea indicatorului. Câteva dintre variabilele potrivite pentru numitorul indicatorilor de energie sau cost sunt:

*      Suprafaţa sau volumul clădirii (aria încălzită sau volumul condiţionat)

*      Utilizatorii clădirii (în clădiri de uz colectiv, precum hoteluri, şcoli)

*      Grade-zile (cu temperatura de referinţă de 20oC)

*      Unităţi de producţie (în special pentru unităţile manufacturiere, restaurante)

De regulă, pentru a obţine indicatorii de energie, se folosesc valori anuale sau sezoniere. Se pot considera însă şi valori zilnice sau lunare. Variaţiile lunare ale indicatorilor de energie reprezintă adesea caracteristica clădirii.

In general, pentru a se obţine indicatorii energetici, se folosesc valori anuale sau sezoniere. Pentru ca valorile obţinute să fie semnificative, sunt necesare o analiza şi o sortare riguroase a datelor. Este important, de exemplu, să se ia în considerare efectele climei şi ale funcţionării clădirii atunci când se estimeaza indicatorii energetici. Tabelul 6.1 ilustreaza cateva jaloane de indicatori energetici, considerate medii din punct de vedere al statisticii făcute pentru un mare număr de şcoli din Regatul Unit al Marii Britanii. Ar trebui subliniat faptul că valorile specificate trebuie utilizate numai ca indicatori orientativi de consum energetic tipic pentru astfel de clădiri. Jaloane mai precise, funcţie de clima din zonă, de tipul de sistem IVAC şi/sau de mărimea clădirilor, pot fi obţinute printr-o sortare şi mai detaliata a informaţiilor din baza de date. 

 

  Tabelul 6.1

Indicatori  (jaloane) de performanta pentru scoli

[kWh/m2 pe an]

Tipul de scoala

Ratingul de eficienta a energiei

Buna

Suficienta

Slaba

Creşă

< 370

370-430

> 430

Primară, fără piscină la interior

< 180

180-240

> 240

Primară, cu piscină la interior

< 230

230-310

> 310

Colegiu, fără piscină la interior

< 190

190-240

> 240

Colegiu, cu piscină la interior

< 250

250-310

> 310

Colegiu, cu dotari sportive

< 250

250-280

> 280

Specială, fără camin

< 250

250-340

> 340

Specială, cu camin

< 380

380-500

> 500

Sursa: Biroul pentru Eficienţă Energetică –Broşuri asupra eficienţei energetice in clădiri - Regatul Unit al Marii Britanii

De remarcat faptul că, dacă tipul de şcoală nu este specificat, simpla considerare a unui indicator de 375 kWh/m2·an poate conduce la trei concluzii diferite.

6.1.2 Metode de modelare inversă

            Metodele folosind modelarea inversă se bazează pe datele de performanţă existente ale clădirii pentru a identifica un anumit set de parametri caracteristici. Metodele inverse pot fi valoroase pentru creşterea eficienţei energetice a clădirii, ele putând servi la:

*      detectarea defecţiunilor, prin identificarea perioadelor de timp sau sistemelor energetice cu consumuri de energie anormal de mari,

*      obţinerea de estimări ale economiilor de energie prevăzute în urma aplicării unui set de măsuri specifice,

*      verificarea economiilor energetice rezultate ca urmare a unor modernizări.

            Pentru estimarea, pe baza datelor experimentale, a parametrilor reprezentativi ai clădirii şi/sau sistemelor sale (cum ar fi coeficientul de sarcină al clădirii sau randamentul sistemului de încălzire), se folosesc de regulă analize de regresie. În general, modelele inverse staţionare se bazează pe date culese lunar şi/sau zilnic şi includ una sau mai multe variabile independente. Modelele inverse dinamice sunt de regulă dezvoltate pe seturi de date orare sau sub-orare, fiind capabile să redea efecte tranzitorii, cum ar fi cazul clădirilor unde inerţia termică mare întârzie încălzirea sau răcirea spaţiilor interioare.

 

Modele inverse staţionare

          În general, aceste modele caută să identifice relaţia dintre consumurile energetice ale clădirii şi parametrii dependenţi de climă, cum ar fi temperatura medie exterioară (lunară sau zilnică), gradele-zile sau gradele-ore. După cum s-a menţionat mai înainte, această corelaţie se face utilizând metode statistice (bazate pe analize de regresie lineară). Modelele inverse staţionare sunt aplicabile numai pentru estimarea pe termen lung a consumurilor finale de energie. Ca urmare, pentru a putea susţine analiza de regresie, datele despre consumurile de energie sunt colectate pe perioade mari de timp (un sezon, un an). Avantajele principale ale modelelor staţionare inverse sunt:

*      Simplitatea: modelele inverse se pot baza doar pe câteva seturi date obţinute, de exemplu, din facturile de energie ale clădirii.

*      Flexibilitatea: modelele inverse staţionare au o paletă largă de aplicaţii, fiind valoroase îndeosebi la estimarea consumurilor de energie la clădirile rezidenţiale şi clădirile comerciale mici.

Modelele inverse staţionare se recomandă în special pentru măsurarea şi verificarea economiilor de energie apărute în urma modernizărilor. Există modele simplificate bazate pe metode grade-zile, care pot fi folosite pentru a determina impactul energetic pe care îl au anumite măsurile de eficientizare energetică. În continuare, se prezintă pe scurt două astfel de modele inverse simplificate:

i. - Metoda cumulativă grade-zile, care constă din corelarea - folosind o analiză de regresie lineară – a consumurilor energetice cumulate ale clădirii cu gradele-zile cumulate (folosind o temperatură de referinţă de 20oC). Figura 5.3 ilustrează conceptul de bază al metodei cumulative grade-zile.

Fig. 6.3 Aplicarea tipică a metodei cumulative grade-zile

Se exprimă consumul cumulat de energie cu ajutorul relaţiei:

  [kWh]                       (6.1)

unde:

Einc,lun - consumul cumulat de energie pentru încălzirea clădirii [kWh]

G         - coeficientul total de pierderi raportat la volumul clădirii [W/m3.K]

hinc      - randamentul mediu sezonier al sistemului de încălzire

Vclad    - volumul încălzit al clădirii [m3]

GZinc   - grade-zile cumulate pentru încălzire (raportate la 20oC)

I          - factor de corecţie ce ţine cont de efectul reducerii programate a sarcinii termice (de exemplu, pe timpul nopţii sau pe timpul week-endului); dacă nu este reducere de sarcină, atunci I=1.

Această metodă este folosită în unele ţări europene pentru a monitoriza variaţia consumului de energie al clădirilor pe timpul sezonului de încălzire. În particular, abordarea grade-zile cumulativă permite vizualizarea oricărei modificări a consumului energetic survenită în urma măsurilor de modernizare, prin panta curbei de regresie lineară. Orice îmbunătăţire a performanţelor termice ale clădirii (cum ar fi îmbunătăţirea izolaţiei termice sau creşterea eficienţei sistemului de încălzire) va reduce panta.

ii.Metoda grade-zile cu temperatura de referinţă variabilă, care foloseşte analiza de regresie lineară pentru a stabili temperatura de echilibru a clădirii. Anexa A include detalii legate de metoda grade-zile cu temperatura de referinţă variabilă şi de determinarea temperaturii de echilibru a clădirii. Metoda stă la baza mai multor instrumente de analiză şi produse de software, cum ar fi ANAGRAM (“Analyse GRAphique Mensuelle des consommations"), dezvoltat în Franţa de GDF (Gaz de France) pentru a estima consumul lunar de energie pentru încălzire din clădiri.

Se reprezintă grafic, prin puncte, consumul lunar de energie pentru încălzire, funcţie de gradele zile lunare raportate la temperatura interioară de calcul de 20oC.

Fig. 6.4 Aplicarea tipică a metodei grade-zile cu temperatura de referinţă variabilă

 

Se exprimă consumul lunar de energie cu ajutorul relaţiei:

                                                                              [kWh]        (6.2)

unde:

Einc,lun         - consumul lunar de energie [kWh]

GZinc,lun      - grade-zile încălzire pentru o lună (raportate la 20oC)

Tech            - temperatura de echilibru a clădirii [vezi ec. 2.8)].

N                - numărul de zile din lună

G, I, Vclad , hinc  au aceeaşi semnificaţie ca în ec. (6.1).

Pentru corelarea consumurilor lunare de energie cu gradele-zile lunare (raportate la 20oC) este necesară rularea unei analize de regresie lineară, folosind numai date din sezonul de încălzire. Dreapta de regresie (desenată punctat în fig. 6.4) intersectează abscisa în GZinc,lun,0. Temperatura de echilibru rezultă din condiţia [GZinc,lun,0 -(20 - Tech) × 30] = 0. Panta dreptei de regresie este dată de exprsia 0,024G×Vclad×I/hinc. Dacă se cunosc volumul clădirii şi randamentul sezonier al instalaţiei de încălzire, se poate determina coeficientul total de pierderi termice, G.

 

Modele inverse dinamice

Modelele dinamice inverse pot fi folosite pentru estimarea variaţiei consumurilor de energie, pe baza datelor colectate pe perioade scurte (o săptămână). În general, un model invers dinamic este bazat pe un model termic al clădirii care foloseşte un set specific de parametrii, de regulă identificaţi prin aplicarea unei forme de analiză de regresie lineară. Spre deosebire de modelele staţionare, cele dinamice cer un grad înalt de interacţiune cu utilizatorul şi cunoaşterea în detaliu a clădirii sau sistemului modelat. Astfel de modele sunt sofisticate şi stau de regula la baza unor softuri specializate.

6.1.3 Metode de modelare directă

Modelele directe sunt în general bazate pe descrierea fizică a sistemului energetic al clădirii. De regulă, aceste modele permit determinarea consumurilor finale de energie, precum şi estimarea oricărei economii de energie survenită în urma aplicării măsurilor de conservare a energiei. În continuare, se descriu câteva din metodele de analiză energetică directe existente. 

 

Metode directe staţionare

Metodele directe staţionare sunt în general uşor de folosit, iar majoritatea calculelor pot fi executate manual sau cu foi electronice de calcul. Se pot distinge două astfel de metode tipice: metode grade-zile şi metode de interval.

i.-    Metode grade-zile ce folosesc grade-zile sezoniere calculate la o temperatură prestabilită (temperatura interioară de calcul de 20oC sau temperatura de echilibru) pentru estimarea necesarului de încălzire al clădirii. În mod obişnuit, aceste metode nu sunt potrivite pentru calculul necesarului de energie pentru răcire. Cu toate că metoda grade-zile cu temperatura de referinţă variabilă este mai precisă, metoda grade-zile pentru încălzire, bazată pe temperatura de referinţă de 20°C, este folosită încă în Europa pentru clădiri rezidenţiale şi comerciale.

Metodele grade-zile permite estimarea consumului sezonier de energie pentru încălzire, cu ecuaţia 5.3.

 [kWh]                         (6.3)

unde:

F - consumul de energie (gaz, combustibil lichid, sau energie electrică pentru încălzire), [kWh]

G - coeficientul total de pierderi al clădirii [vezi ec. (2.12)]

Vclad - volumul încălzit al clădirii, [m3]

F - factor de corecţie ce include diverse efecte, ca funcţionarea la sarcini parţiale, reducerea sarcinii pe timpul nopţii sau aporturi gratuite de căldură.

Tref - temperatura de echilibru sau interioară de calcul a clădirii [ec. (2.8)], [oC].

GZinc(Tref) - grade-zile încălzire la temperatura de referinţă Tref, [K×zi]

            Metodele grade-zile cu temperatura de referinţă variabilă oferă de regulă estimări corecte asupra consumului de energie pentru încălzire în cazul clădirilor unde predomină pierderile termice prin pereţii exteriori (adică la clădirile joase, unde infiltraţiile de aer sunt relativ mici). Cu toate acestea, ele nu sunt recomandate  clădirilor dominate de aporturi termice interne şi/sau cu instalaţii IVAC complexe.

ii.-   Metodele de interval sunt similare cu metodele grade-zile cu temperatura de referinţă variabilă; pentru a estima consumul energetic pentru încălzire şi/sau răcire al clădirii, însă, ele se bazează pe date climatice definite pe intervale de valori pentru temperatura exterioară. În metodele de interval clasice, temperaturile exterioare sunt grupate în intervale de mărimi egale, de regulă de 5oC. Pentru fiecare interval în parte, se precizează numărul statistic de ore de apariţie a valorilor din interval. Pentru celelalte variabile climatice, se determină numai valorile medii corespunzătoare valorii centrate din intervalul de temperaturi exterioare. Datele climatice din metodele de interval clasice reprezintă deseori un set unidimensional de date (temperaturi exterioare). Precizia metodelor de interval este bună numai în cazul clădirilor dominate de transfer de căldură sensibilă (fără schimbare de fază) şi fără efecte semnificative de inerţie termică. Pentru creşterea preciziei, în special la clădirile cu sarcini termice latente mari, se introduc seturi bidimensionale de date climatice bazate pe două variabile (precum temperatura termometrului uscat şi umiditatea relativă).

În ambele tipuri de metode staţionare, este necesară cunoaşterea coeficientului total de pierderi termice, G. Modul de calcul al acestuia este descris succint in Anexa A.

 

Metode directe dinamice

Metodele dinamice analitice folosesc modele analitice şi numerice pentru a calcula transferul de energie dintre diferitele sisteme ale clădirii. În general, aceste modele constau din produse software (cu paşi de timp orari sau mai mici) ce estimează corespunzător efectul inerţiei termice datorat stocării energiei în pereţii clădirii şi/sau în sistemul de încălzire. Proprietatea importantă a acestor modele de simulare este capacitatea acestora de a ţine cont de mai mulţi parametri cruciali în estimarea corectă a consumului de energie, în special la clădiri cu inerţie termică pronunţată, cu reduceri nocturne ale sarcinii, cu sisteme de stocaj a energiei sau strategii de control predictiv.

Programele de calculator reclamă un grad de experienţă ridicat şi sunt de regulă potrivite pentru clădiri mari cu sisteme de încălzire şi climatizare complexe şi cu strategii de automatizare dificil de modelat cu ajutorul instrumentelor simplificate de analiză.

În general, un program de simulare necesită o descriere fizică detaliată a clădirii (geometrie, detalii constructive ale pereţilor, tipul sistemelor de încălzire şi climatizare (IVAC), precum şi programul). Calculul sarcinii termice este bazat pe o paletă largă de algoritmi funcţie de complexitatea şi flexibilitatea programului de simulare. Pentru o estimare adecvată a economiilor de energie, programele de simulare trebuie calibrate pe baza datelor măsurate existente (facturi de energie, de exemplu). Deoarece programele de simulare au limitări inerente, este important ca utilizatorul să fie conştient de domeniul lor de aplicabilitate şi să facă alegerea corectă.

În toate subcapitolele următoare sunt prezentate metode de analiză simplificate, elaborate cu scopul estimării economiilor de energie în anumite sisteme energetice.

 

6.2  ANVELOPA CLĂDIRII

 

Pentru a determina eficienţa economică a oricărei măsuri de conservare a energiei pierdute prin anvelopa clădirii, este necesară estimarea economiilor potenţiale de energie. În acest paragraf, se prezintă un algoritm de calcul bazat pe metoda grade-zile, împreună cu parametrii necesari pentru estimarea economiilor de energie.

6.2.1 Estimarea economiilor de energie

            Atunci când se întreprind măsuri de conservare a energiei pentru îmbunătăţirea eficienţei unei anvelope de clădire (de exemplu, prin adăugarea de izolaţie termică la acoperiş sau prin reducerea infiltraţiilor de aer prin anvelopă), coeficientul total de pierderi termice [G, vezi ec. (2.8)] scade. Presupunând că temperatura interioară prestabilită Ti nu se schimbă, temperatura de echilibru a clădirii Tech scade ca urmare a îmbunătăţirilor aduse. [vezi ec. (2.12)]. Ca urmare, modernizarea anvelopei reduce sarcina termică pentru încălzire, deci şi necesarul de energie, deoarece atât G  cât şi GZinc(Tech) scad. Prin adăugarea indicelui “prim” la valorile post-modernizare, economiile anuale de energie datorate unei modernizări/reabilitări pot fi calculate cu:

 

 [kWh]   (6.4)

           

            Randamentul sistemului de încălzire rămâne acelaşi înainte şi după modernizare, cu excepţia cazului în care chiar acest sistem este înlocuit sau modernizat. În multe aplicaţii, în urma modernizării, variaţia temperaturii de echilibru este mai degrabă mică. În astfel de cazuri, gradele-zile pot fi considerate constante înainte şi după modernizare, rezultând că economiile în consumul de energie pot fi estimate mai uşor cu ecuaţia:

 

           [kWh]          (6.5)

 

            De reţinut că, atunci când numai un element al anvelopei este modernizat (de exemplu, ferestrele), diferenţa (G - G’) este echivalentă cu diferenţa în valorile  SAU ale ferestrelor înainte şi după modernizare [vezi ec. (A-9), (2.8)]. Pentru a putea folosi fie ec. (6.4) fie ec. (6.5), trebuie estimate gradele-zile pentru încălzire şi coeficientul total de pierderi de căldură existent.

 

6.2.2  Estimarea coeficientului total de pierderi termice

            Coeficientul total de pierderi al clădirii G  poate fi estimat pe baza celor două metode descrise mai jos. În funcţie de datele avute la dispoziţie, auditorul va alege metoda cea mai potrivită.

i.-   Calculul direct presupune cunoaşterea tuturor datelor (fie din planurile arhitecturale, fie din observaţiile adunate în inspecţia site-ului) necesare estimării valorilor R sau U pentru toate componentele anvelopei clădirii, precum şi estimării suprafeţelor asociate (vezi Anexa A). De regulă, în literatura de specialitate există suficiente informaţii pentru determinarea rezistenţelor termice R asociate diverselor straturi de construcţie folosite frecvent la clădiri. În plus, auditorul trebuie să estimeze debitele de infiltraţie/ventilaţie fie prin aproximare, fie prin măsurători directe, cum se arată cap. 5.5. Cu aceste date, se poate calcula G  cu ajutorul ecuaţiei (2.8), (A-9) şi (A-13).

ii.- Estimarea indirectă se face pe baza pe consumurile de energie facturate (chiar şi facturile lunare pot fi suficiente) şi corelarea acestora cu temperatura exterioară. Această metodă este ilustrată în Figura 6.5 pentru funcţionarea pe încălzire. Coeficientul G este determinat prin panta liniei de regresie obţinută prin corelarea consumului de energie cu temperatura exterioară. Ecuaţiile 6.4 şi 6.5 arată că panta dreptei de regresie are expresia . Prin aproximarea randamentului sezonier al instalaţiei de încălzire şi cunoaşterea volumului încălzit al clădirii, se poate estima valoarea coeficientului G. De reţinut că temperatura exterioară trebuie mediată pe aceeaşi perioadă pentru care sunt disponibile datele măsurate (facturile).

 

 

 

 

 

Casetă text: Consumul mediu lunar de gaz (×103 m3)
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Fig. 6.5  Estimarea lui G  pentru sezonul de încălzire

pe baza consumului de gaz natural

 

 

6.3   SISTEMUL DE ÎNCĂLZIRE

 

Sistemele de încălzire utilizate în clădirile de locuit, comerciale, sau chiar industriale sunt în general de unul din tipurile următoare:

*      Cazane de apă fierbinte

*      Sobe

*      Încălzire centrală / termoficare

*      Încălzitoare locale (individuale)

*      Pompe de căldură

Tipul de sistem este ales funcţie de zonă (rurală sau urbană, cu sau fără acces la unele tipuri de combustibil), de preţul combustibilului şi de tradiţia fiecărei ţări. Modernizarea cazanelor este tratată în mod deosebit, datorită economiilor de energie semnificative ce pot fi realizate în centralele termice pentru încălzire. Estimarea eficienţei şi performanţelor de mediu ale cazanelor pe combustibili fosili reprezintă o sarcină majoră pentru expertul energetic al clădirilor. Informaţiile privind aceşti indicatori se obţin după o analiză a gazelor de ardere evacuate din cazan. În acest scop, există pe piaţă analizoare de gaze portabile moderne.

 

6.3.1 Structura constructivă a cazanelor

De regulă, cazanele sunt compuse din mantaua izolată, arzător, ţevi şi focare pentru circulaţia apei şi a gazelor de ardere, precum şi sistemul de reglare automată. Tipul combustibilului, metoda de ardere, presiunea aburului sau a apei fierbinţi sau puterea termică determină alegerea proiectului de cazan. Cele mai multe cazane sunt construite din oţel, dar tipurile de capacitate mică pot fi construite din fontă. În cazanele din oţel, transferul căldurii are loc de la gazele de ardere la agentul apă-abur prin intermediul unor ţevi, care pot fi ţevi de apă sau ţevi de flacără. O clasificare uzuală după tipul constructiv al cazanelor este următoarea:

i.-   Cazane de oţel cu ţevi de flacără, la care produsele de ardere trec prin ţevi imersate în apa conţinută în mantaua cazanului. Limita acestui tip de cazan este de 10 t/h abur şi o presiune de 16 ata. Cazanele cu ţevi de flacără sunt simplu de instalat şi întreţinut. Ele au de asemenea capacitatea de a-şi varia sarcina în plajă largă, fără a modifica substanţial presiunea aburului.

ii.-  Cazane de oţel cu ţevi de apă, unde apa circulă prin ţevi peste care curg la exterior gazele de ardere. Circulaţia apei are loc, de regulă, pe baza diferenţei de densitate între apa de alimentare rece şi apa/amestecul bifazic fierbinte din partea superioară a cazanului. Capacitatea acestor cazane variază de la 0,4 t/h apă fierbinte sau abur, până la o putere termică de 1000 MW.

iii.- Cazane din fontă, folosite în instalaţii mici (sub 1 MW) unde durata de funcţionare este importantă. Ele sunt realizate din subansamble, ceea ce uşurează montajul şi mentenanţa. La aceeaşi capacitate, cazanele din fontă sunt mai scumpe decât cele prezentate mai sus.

Sistemul de ardere al unui cazan este determinat de tipul combustibilului. Iată câteva sisteme de ardere:

a.- Cazane pe gaz. Gazul natural este cel mai simplu de utilizat combustibil, pentru că se amestecă uşor cu aerul de ardere. Gazul este introdus în arzător prin mai multe orificii, amestecându-se apoi cu aerul comburant aspirat. La inspecţia de rutină a cazanului, se verifică dacă aceste orificii nu sunt obturate şi se înlocuiesc părţile arse sau lipsă ale arzătorului.

b.-  Cazane pe combustibil lichid. Combustibilii lichizi trebuie trataţi şi pregătiţi înaintea arderii. Aceste operaţii includ (i) curăţirea prin filtrare, (ii) aditivarea sau preîncălzirea pentru a micşora viscozitatea şi (iii) pulverizarea cu ajutorul injectoarelor pentru a obţine picături ce favorizează amestecul cu aerul de ardere. La inspecţia de reglaj a centralei termice, se verifică dacă arzătorul este potrivit cu tipul de cazan, dacă injectoarele au forma şi dimensiunea potrivite şi sunt corect amplasate. Se verifică de asemenea dacă orificiile de pulverizare sunt curate şi bine calibrate.

c.-   Cazane pe cărbune. În unele centrale termice, arderea se face cu cărbuni. Există două tipuri de sisteme de ardere a cărbunelui: (i) arderea în stare pulverizată, la care cărbunele este mărunţit, uscat, sortat şi transportat pneumatic la arzător de către aerul primar, şi (ii) arderea pe grătar (sau în strat), aerul de combustie fiind injectat sub grătar.

Randamentul sistemelor de combustie depinde de tipul sistemului de aprindere, de tipul cazanului sau cuptorului, precum şi de caracteristicile cenuşii rezultate prin ardere. Unele cazane sunt echipate cu sisteme de reinjecţie în focar a cenuşii ce conţine încă elemente nearse.

 

6.3.2 Randamentul termic al cazanului

Aderea combustibililor constă din reacţii chimice de oxidare cu degajare de căldură. Oxigenul necesar este furnizat din aerul de ardere. Cantitatea teoretică de aer care ajunge la arzător pentru arderea unui kilogram de combustibil se numeşte aer stoichiometric. În practică însă, pentru a mări probabilitatea ca moleculele combustibile (C,H,S) să vină în contact cu moleculele de oxigen pe durata de staţionare în focar, se introduce o cantitate de aer mai mare decât cea teoretică. Condiţiile optime de ardere sunt dictate de menţinerea unui exces de aer potrivit în toate fazele combustiei. Atunci când combustibilul ars este lichis sau gazos, cifra acceptată ca optimă pentru excesul de aer este de 10%,. Un exces prea mare de aer creşte pierderile de căldură la coş şi necesită combustibil suplimentar pentru încălzirea aerului la temperatura necesară creării tirajului. Pe de altă parte, un debit de aer insuficient determină o ardere incompletă, cu scăderea temperaturii flăcării şi evacuarea de produse nearse poluante şi toxice (CO, funingine) la coş.

Definiţia generală pentru randamentul termic global al cazanului este raportul dintre căldura utilă (preluată de agentul termic sau de aerul ambiant), Qutil şi căldura corespunzătoare arderii complete a combustibilului folosit, Qin.

                                                      (6.6)

Randamentul global ţine cont de eficienţa arderii, pierderile la coş şi de pierderile prin suprafeţele exterioare ale cazanului. Eficienţa/randamentul arderii se referă la capacitatea arzătorului de a asigura un raport optim aer/combustibil, astfel încât arderea să fie completă.

Printre măsurile de creştere a randamentului unui cazan de abur sau apă fierbinte se regăsesc următoarele:

*      Reglajul cazanului existent

*      Înlocuirea cazanului existent cu unul mai eficient.

*      Folosirea cazanelor modulare, pentru a evita sarcinile parţiale cu randament scăzut.

Pentru a determina randamentul global al cazanului, se efectuează măsurătorile prezentate succint în cap. 5.4. Cel mai răspândit test este analiza compoziţiei gazelor de ardere cu aparate speciale, care determină procentajul de CO2, CO, O2 şi N2 din gazele de ardere evacuate la coş. Pe baza compoziţiei gazelor de ardere evacuate şi a temperaturii lor, se pot lua unele măsuri de reglare a cazanului, în sensul ajustării raportului aer-combustibil pentru a mări randamentul global. Iată câteva reguli generale pentru a optimiza exploatarea unui cazan:

*      Temperatura la coş: Cu cât aceasta este mai coborâtă, cu atât arderea este mai eficientă. O temperatură mai ridicată la coş indică un transfer de căldură deficitar de la gazele de ardere la apă. Suprafeţele de schimb de căldură trebuie curăţate de depuneri exterioare şi interioare (calcar, cenuşă, funingine), care reduc transferul de căldură. Totuşi, temperatura gazelor la coş nu trebuie să fie prea coborâtă, pentru a evita condensarea apei din gazele de ardere, condensul putându-se combina cu oxizii de sulf şi forma acizii sulfuric şi sulfuros. Aceştia sunt deosebit de dăunători prin corodarea chimică pe care o produc asupra tuturor suprafeţelor cu care vin în contact. Tabelul 4.4 oferă, pentru diverşi combustibili, temperatura minimă la coş pentru a evita coroziunea acidă.

 

Tabelul 6.2

Temperatura minimă a gazelor de ardere la coş
pentru evitarea coroziunii acide

Tipul combustibilului

Limita de temperatură [oC]

Combustibil lichid

200

Cărbune bituminos

150

Gaz natural

105

 

*      Nivelul de CO2: Cu cât este mai mare nivelul de CO2, cu atât mai eficientă este arderea. Limitele inferioare acceptabile pentru nivelul de CO2 sunt de 10% pentru arderea unui combustibil gazos şi de 14% pentru arderea unui combustibil lichid. Sub aceste limite, arderea este incompletă, iar excesul de aer trebuie mărit.

*      Nivelul de CO: Acest gaz nu trebuie să fie prezent în gazele de ardere, orice urmă indicând arderea incompletă. Prezenţa CO în gazele de ardere poate fi detectată în gazele de ardere prin culoarea neagră-cenuşie a acestora (fum), rezultând depuneri de funingine pe drumul gazelor de ardere.

*      Nivelul de O2: Cu cât este mai mic nivelul de O2, cu atât mai eficientă este arderea. Într-adevăr, nivelul mare de O2 indică un exces mare de aer. Limita superioară pentru O2 este de 10% dacă se arde combustibil lichis sau gazos. Când nivelul de O2 este mai mare de 10%, excesul de aer trebuie redus.

 

Atunci când excesul de aer este nepotrivit, se poate aplica următoarea procedură de reglare:

1.      Se exploatează cazanul pentru o anume sarcină termică şi se reglează combustia manual.

2.      După stabilirea regimului staţionar, se măsoară compoziţia şi temperatura gazelor de ardere.

3.      Se creşte excesul de aer cu 1 - 2% şi se repetă măsurătorile după restabilirea regimului staţionar.

4.      Se scade excesul de aer cu paşi mici până se obţine un nivel minim de O2 (adică arderea devine incompletă şi un nivel măsurabil de CO – de cca. 400 ppm – poate fi detectat în gazele de ardere). Se repetă măsurătorile după fiecare schimbare şi după stabilirea regimului staţionar.

5.      Se reprezintă grafic nivelul de CO în funcţie de procentul de O2 din gazele de ardere. Se stabileşte o marjă 0,5 - 2% în excesul de O2 peste valoarea minimă.

6.      Se trec comenzile arzătorului pe automat, cu limitarea excesului de O2 în marja situată în pasul 5.

7.      Se repetă paşii 1-6 pentru diverse sarcini termice uzuale în exploatarea cazanului. Se recomandă ca testele să fie efectuate de la sarcini termice mari spre cele mici.

Se monitorizează noile condiţii de exploatare pentru un timp suficient de lung (una-două luni) pentru a fi siguri de exploatarea adecvată a cazanului. Pentru a determina randamentul global al cazanului, sunt disponibile în general nomograme construite pe baza analizei gazelor de ardere şi a temperaturii acestora.

 

6.3.3 Economii de energie prin creşterea randamentului   cazanului

 

Efectul net al tuturor măsurilor de creştere a randamentului termic global constă în economii de energie, deci de combustibil. Pentru a calcula economiile de combustibil DF în funcţie de modificarea randamentului cazanului, se foloseşte următoarea ecuaţie:

                                                                      (6.7)

unde:

F       - consumul de combustibil înainte de modernizare

h,h   - randamentul înainte şi după modernizare [ec.(6.6)]

Rezultă că, pentru estimarea economiilor de energie, este esenţială cunoaşterea valorilor pentru vechiul şi noul randament termic global al cazanului. Capitolul 7 oferă o descriere detaliată a măsurilor de îmbunătăţire a randamentului cazanelor.

 

6.4   SISTEME DE RECUPERARE A CĂLDURII

 

            Unele procese inerente operării sistemelor de înclzire şi/sau climatizare conduc la evacuarea de căldură în mediul ambiant. O parte a acestei călduri, sau toată căldura, poate fi recuperată şi folosită în alte scopuri utile. Îmbunătăţirile schimbătoarelor de căldură aer-aer au făcut ca, pentru unele clădiri, recuperarea căldurii evacuate de aceste sisteme să fie eficientă economic. Atât căldura sensibilă cât şi cea latentă pot fi recuperate din canalele de aer uzat, răcitoare şi pompe de căldură. Recuperarea căldurii sensibile are ca rezultat creşterea temperaturii unui fluid (cum ar fi aerul exterior aspirat la interior). Căldura latentă recuperată afectează în schimb nivelul de umiditate în curenţii de aer. În unele cazuri, utilizarea unei călduri latente poate conduce şi la modificarea temperaturii aerului. De exemplu, atunci când o parte din umiditatea din aer condensează datorită contactului cu o suprafaţă rece, temperatura aerului creşte ca urmare a căldurii latente eliberate; dacă însă umiditatea se evaporează, temperatura aerului scade în urma transformării unei părţi din energia sensibilă în energie latentă. Cele mai multe aparate recuperatoare permit recuperarea căldurii sensibile: schimbătoare aer-aer, tuburi termice, sisteme de recuperare cu glicol. Căldura latentă este recuperată folosind sisteme de extragere a umidităţii (deshidratante).

 

6.4.1 Tipuri de sisteme de recuperare a căldurii

Căldura reziduală poate fi recuperată în schimbătoare de căldură de forme diferite ce depind de sistemele folosite în transferul energiei termice. Schimbătoare de căldură cu fluide având temperaturi mai mici de 230 0C sunt uzuale în clădiri sub forma preîncălzirii aerului de ventilaţie cu aer uzat mai cald. În acest caz, fluidele implicate sunt ambele gaze. De notat faptul că, în clădirile complexe, pot exista şi schimbătoare de căldură gaz-lichid şi lichid-lichid care servesc la recuperarea căldurii reziduale.

Cele mai folosite sisteme recuperatoare transferă căldură între curenţii de aer din admisia şi respectiv evacuarea aerului din clădire; ele constau din plăci, aripioare sau serpentine plasate şi extinse deopotrivă atât în conductele de admisie cât şi în cele de evacuare a aerului. Schimbătoarele de căldură aer-aer pot fi utilizate pentru încălzirea aerului admis în instalaţie pe timpul iernii şi răcirea lui pe timpul verii atunci când condiţiile sunt favorabile. Eficienţa energetică a acestor schimbătoare depinde de configuraţia lor şi de diferenţa de temperatură, fiind cuprinsă de regulă între 45% şi 65%.

i.-   Schimbătoarele cu plăci au avantajul că aerul de evacuare nu se amestecă cu cel de admisie, astfel încât recuperarea căldurii are loc fără contaminarea aerului proaspăt. Ele sunt recomandate clădirilor ce necesită debite mari de aer proaspăt (spitale, restaurante). Eficacitatea acestor sisteme se situează între 50% şi 80%.

ii.- Tuburile termice constau dintr-un tub de cupru căptuşit cu material poros şi umplut cu agent frigorific. Când un capăt al tubului este încălzit, prin plasarea sa în curentul de aer evacuat, agentul frigorific vaporizează şi curge către celălalt capăt, unde cedează căldură către aerul admis prin condensare. Randamentul tubului termic se situează între 50% şi 70%. Chiar dacă tuburile termice sunt mai scumpe decât schimbătoarele de căldură cu plăci, mentenanţa lor este mai uşoară şi mai puţin costisitoare, durata lor de viaţă fiind estimată la 25 ani.

iii.-     Preîncălzitoarele rotative de aer sunt formate dintr-un cilindru umplut cu un mediu permeabil de suprafaţă interioară mare. Mediul poate fi ales astfel încât, fie acumulează numai căldură sensibilă, fie căldură totală (sensibilă şi latentă). De regulă, curenţii de aer circulă în contracurent pentru a mări eficienţa transferului de căldură. În plus, poate exista o zonă de curăţire, pentru a evita contaminarea între curenţi. Randamentul unui astfel de schimbător poate egala randamentul unui schimbător cu plăci.

iv.-     Schimbătoarele de căldură cu glicol constau în general din serpentine cu pereţi subţiri plasate în evacuarea şi admisia aerului. Ele fac parte dintr-un sistem închis ce transferă căldura de la un curent de aer la celălalt, folosind glicol (o soluţie de antigel). Aceste sisteme sunt recomandate pentru recuperarea căldurii sensibile, eficienţa lor fiind situată în plaja 55% - 65%.

 

6.4.2 Metodă de analiză simplificată

 

            Se pot folosi metode de analiză simplificate pentru a estima fezabilitatea sistemelor de recuperare a căldurii. Aceste metode sunt bazate pe principiile fundamentale ale termodinamicii şi transferului de căldură. De exemplu, în cazul unui schimbător de căldură aer-aer care utilizează aerul uzat interior pentru a preîncălzi aerul exterior introdus în clădire, economia de energie la nivelul instalaţiei de încălzire se poate estima cu următoarea relaţie:

 

   [kWh/an]

 

6.6  CERTIFICATUL ENERGETIC AL CLĂDIRII

 

Certificatul energetic al clădirii reprezintă documentul oficial care conţine, într-o formă sintetică unitară, principalele caracteristici termoenergetice ale construcţiei şi ale instalaţiilor aferente acesteia, rezultate din activitatea de expertiză termică şi energetică a clădirii. Certificatul energetic se elaborează potrivit “Normativului pentru elaborarea şi acordarea certificatului energetic al clădirilor existente”  indicativ: NP 049-2000.

Certificatul energetic al clădirii conţine informaţii privind: starea actuală a clădirilor şi a instalaţiilor aferente acestora din punct de vedere termic şi energetic, gradul de utilizare a căldurii, precum şi indici specifici vizând utilizarea raţională şi eficientă a căldurii urmare aplicării unor soluţii de reabilitare/modernizare energetică. Documentul se întocmeşte de către consultanţi energetici (experţi) autorizaţi, ţinând seama de informaţiile obţinute ca urmare a efectuării expertizei termice şi energetice a clădirilor.

Obiectivul principal este de a oferi proprietarului sau utilizatorului clădirii, precum şi persoanelor interesate în cumpărarea sau asigurarea clădirii, informaţii despre performanţa energetică a clădirii şi instalaţiilor interioare aferente acesteia.

Obiectivele complementare sunt: îmbunătăţirea condiţiilor de igienă şi confort termic interior, reducerea pierderilor exergetice ale clădirilor şi instalaţiilor aferente, a consumurilor energetice şi de combustibil, a costurilor de întreţinere pentruîncălzire şi alimentare cu apă caldă de consum, precum şi a emisiilor poluante generate de producerea, transportul şi consumul de energie.

Certificarea energetică a unei clădiri existente implică parcurgerea următoarelor etape principale:

*      solicitarea certificatului energetic pentru clădirea existentă – de către proprietarul sau administratorul clădirii;

*      efectuarea expertizei energetice a clădirii şi elaborarea certificatului energetic pe baza raportului de expertiză energetică - de către un consultant energetic (birou de consultanţă energetică autorizat / expert energetic autorizat pentru clădiri);

*      acordarea / eliberarea certificatului energetic al clădirii - de către Direcţia / Serviciul De Urbanism şi Amenajarea Teritoriului (D/SUAT) din cadrul Primăriei din raza căreia este situată clădirea.

Certificatul energetic se acordă pentru clădiri existente sau pentru părţi din clădiri existente apartamente, scări / tronsoane de bloc) numai în condiţiile în care se asigură furnizarea prin racord separat a tuturor utilităţilor termice (încălzirea spaţiilor şi apă caldă de consum) de la o sursă de căldură (proprie sau centralizată), pentru care este posibilă măsurarea utilităţilor termice consumate.

Notarea din punct de vedere energetic a unei clădiri existente se efectuează funcţie de consumul specific anual normal de căldură estimat pe baza expertizei energetice a clădirii.

Notele de referinţă ataşate clădirii certificate vizează clădirea de referinţă, caracterizată de utilizare raţională a căldurii, şi clădirea eficientă, caracterizată de utilizare eficientă a căldurii.

Notarea este corelată strict cu grila de clasificare funcţie de consumul energetic specific anual caracteristică fondului de clădiri existent. Grila de consum energetic vizează atât cele două utilităţi termice principale considerate în cadrul certificatului energetic (încălzirea spaţiilor şi apa caldă de consum), cât şi consumul energetic specific total, ca sumă a celor două tipuri de consum energetic menţionate. Un exemplu de astfel de certificat este prezentat în Anexa D.

 

 

 

Capitolul 7
 

 

 

 


SOLUŢII ŞI MĂSURI DE EFICIENTIZARE ENERGETICĂ

 

7.1  CRITERII ŞI CLASIFICĂRI

 

Criteriile pe baza cărora se apreciază prioritatea măsurilor de reabilitare termică sunt:

*      starea clădirii şi instalaţiilor aferente, vârsta, grad de uzură etc.;

*      zona climatică;

*      posibilităţile financiare (sursele disponibile pentru finanţare);

*      posibilităţile de eliberare sau nu a locuinţei pe perioada reabilitării;

*      aspecte sociale şi de comportament ale locatarilor clădirilor.

Dificultăţile de alegere a soluţiei de reabilitare termică sunt multiple şi ele se datorează:

*      destinaţiei diferite a clădirilor;

*      numărului mare de soluţii posibile;

*      complexităţii problemelor luate în discuţie;

*      incompatibilităţii între soluţiile teoretice şi realităţile existente pe teren;

*      în cazul blocurilor de locuinţe, care ar reprezenta prima prioritate de intervenţie, acţiunea de reabilitare şi modernizare nu poate fi făcută pe apartament, ci numai pe ansamblul unui bloc, tronson sau scară;

*      incapacităţii statului de a investi în reabilitarea clădirilor existente, având în vedere că fondul de construcţii care trebuiesc modernizare este mare şi necesită investiţii uriaşe.

Pornind de la dificultăţile enumerate mai sus se propune o ierarhizare a măsurilor şi a soluţiilor de reabilitare termică pornind în primul rând de la criteriul economic - respectiv costul reabilitării, şi anume de la simplu la complex. Astfel clasificarea măsurilor de reabilitare este următoarea:

*      măsuri “fără costuri” ce acţionează în special în administrarea şi exploatarea clădirilor şi a instalaţiilor şi sunt mai mult măsuri organizatorice ce se pot implementa imediat; aceste măsuri revin în sarcina asociaţiilor de locatari / proprietari şi sunt analizate din punct de vedere al influenţei asupra consumului de căldură cât şi din punct de vedere al economiei de energie.

*      măsuri “cu costuri reduse” care urmăresc ca printr-o investiţie redusă în reabilitarea anvelopei şi a instalaţiilor aferente fără a se modifica substanţial soluţiile existente să se obţină economii de energie şi combustibil; necesită capital scăzut sau mediu; revin în sarcina asociaţiilor de locatari / proprietari iar implementarea lor se face de către personal specializat, în urma unei analize economico-energetice care să ia în calcul influenţa soluţiei sau pachetului de soluţii asupra consumului de căldură şi energie electrică, economia de energie şi în final asupra costului soluţiei.

*      măsurile complexe de reabilitare/modernizare energetică a clădirilor şi instalaţiilor aferente sunt de regulă pachete de măsuri ce necesită de regulă investiţii mari; măsuri de retehnologizare şi modernizare, de exemplu modificarea structurii termotehnice, a anvelopei, înlocuirea instalaţiilor de încălzire cu soluţii moderne eficiente şi cu randament ridicat.; măsurile complexe de reabilitare intră în competenţa asociaţiilor de locatari / proprietari sau a furnizorului de utilităţi termice. Alegerea soluţiilor de reabilitare, respectiv modernizare sau a pachetului de soluţii se va face având în vedere durata de recuperare a investiţiei prin economii de energie în exploatare în condiţiile unui scenariu viabil de finanţare. În funcţie de modul în care măsurile complexe modifică sau nu soluţiile de principiu existente, acestea se împart în:

*      măsuri complexe de reabilitare energetică, care păstrează soluţia existentă de bază pe care o îmbunătăţeşte cu soluţii optime, moderne şi cu un grad ridicat de eficienţă energetică. Aceste măsuri se aplică în special la reabilitarea energetică a anvelopei clădirii la care se păstrează structură de rezistenţă de bază. În cazul instalaţiilor clădirii, reabilitarea termică readuce instalaţiile la parametrii iniţiali pentru care s-a făcut proiectarea.

*      măsuri complexe de modernizare energetică care modifică soluţiile de principiu existente, propunând soluţii, scheme şi echipamente noi. Aceste măsuri se aplică în special pentru instalaţiile clădirii adoptând-se scheme noi modernizate cu eficienţă ridicată, utilizând aparate şi utilaje cu randament ridicat. Modernizarea energetică a anvelopei clădirii presupune de regulă utilizarea unor ferestre performante (geam termopan, straturi selectrive, tâmplărie fără punţi termice), utilizarea unor straturi termoizolatoare suplimentare la pereţi, etc.

Pornind de la optiunile exprimate de locatari si de la fondurile financiare disponibile si urmarind aducerea cladirii in cat mai mare masura la parametrii termotehnici normati, se vor propune mai multe variante de interventie privind atat reabilitarea termica, cat si modernizarea arhitecturala si functionala. Dintre aceste variante, una va fi maximala, vizand atingerea unor parametrii identici cu cei solicitati pentru cladiri noi (atat din punct de vedere al realizarii conditiilor minime de confort interior, cat si din punct de vedere al reducerii consumurilor de energie), iar alta minimala, care sa vizeze in principal realizarea confortului interior, facandu-se totodata si unele reduceri ale consumului de energie, in masura in care acest lucru este posibil. Se va urmari intotdeuna, pe cat posibil, ca in paralel cu actiunea de reabilitare termotehnica sa se obtina si modernizarea arhitecturala si functionala a cladirii si indepartarea surselor care ar putea provoca deteriorari.

In aceasta etapa a expertizei termotehnice se va colabora cu specialistii care pot efectua expertizarea instalatiei, structurii de rezistenta, nivelului de protectie acustica etc, precum si cu beneficiarii reabilitarii, care sunt locatarii cladirii, tinand cont in masura posibilitatilor, de optiunile facute de acestia. Se pot utiliza atat solutii traditionale, cat si solutii moderne propuse de diferite firme care detin agremente tehnice de produse, sisteme si tehnologii.

Evaluarea parametrilor tehnico-economici si stabilirea solutiei optime

*      Pentru fiecare din solutiile propuse, se vor calcula, pe baza de devize sau de indici, costurile de investitie ale lucrarilor de ameliorare termotehnica si a celor antrenate de acestea. Este bine ca aceste costuri sa fie evidentiate pentru fiecare element de constructie perimetral (pereti exteriori, terasa, planseu peste subsol etc.). La valorile de constructii-montaj trebuie adaugate cotele finale de deviz pentru proiectare, avize, autorizatii, asistenta tehnica, organizare de santier, diverse si neprevazute, TVA, precum si costurile lucrarilor de instalatii aferente.

*      Pentru fiecare varianta, pe baza cantitatii de caldura necesara anuala Qc, se vor calcula economiile anuale de caldura, atat pentru intreaga cladire, cat si pentru un apartament mediu, precum si economiile anuale in lei, care s-ar putea face la cheltuielile pentru caldura.

*      Se determina durata de recuperare a investitiei in toate variantele, prin impartirea costului acesteia la economia anuala realizata la cheltuielile pentru incalzire. Se poate tine seama de indicele de inflatie si de dobanzile care trebuie platite in cazul in care total sau partial, se utilizeaza credite bancare.

*      Se intocmeste un tabel sintetic, se asambleaza rezultatele obtinute si se face o justificare a optiunii pentru una din solutiile propuse.

În continuare, se vor prezenta soluţiile şi măsurile tehnice complexe de reabilitare/modernizare energetică a clădirii (pentru anvelopă –§7.2 - şi instalaţii – §7.3), iar apoi soluţiile şi măsurile organizatorice sau cu cost redus (§ 7.4)

 

7.2             SOLUŢII TEHNICE PENTRU ANVELOPA CLĂDIRII

 

7.2.1  principii generale privind modernizarea anvelopei clădirilor

Se recomandă ca lucrările de îmbunătăţire a protecţiei termice să se realizeze concomitent cu alte lucrări de intervenţie la clădirile existente cum sunt cele de consolidare structurală antiseismică şi cele de reparaţii capitale.

La suplimentarea izolaţiei termice a elementelor de construcţie care compun anvelopa clădirilor de locuit existente şi la îmbunătăţirea detaliilor de noduri caracteristice ale acestora, este important să se urmărească:

*      prevederea unor izolaţii termice suplimentare adecvate (cu caracteristici higrotermice corespunzătoare : l, r, 1/KD etc.), cu o grosime suficientă, evitând materialele care ar necesita dimensiuni oneroase; se recomandă termoizolaţii eficiente (l< 0,06 W/mK): polistiren expandat, polistiren extrudat, plăci rigide din vată minerală sau din sticlă, spumă poliuretanică ş.a.;

*      izolarea termică suplimentară în dreptul punţilor termice, urmărind diminuarea efectului negativ al acestora asupra pierderilor de căldură şi asupra câmpului de temperaturi de pe suprafeţele interioare ale elementelor care compun anvelopa clădirii, evitând în acest fel posibilitatea apariţiei condensului superficial;

*      amplasarea judicioasă a izolaţiei termice suplimentare, evitând poziţionarea defectuoasă din punct de vedere al difuziei vaporilor de apă şi al stabilităţii termice;

*      adoptarea unor soluţii eficiente din punct de vedere economic, evitând consumurile de materiale şi costurile excesive.

Pe perioada lucrărilor, se vor avea în vedere următoarele aspecte importante:

*      Corectarea în cât mai mare măsură a punţilor termice, ţinându-se seama şi de zona de influenţă a acestora.

*      Realizarea unei continuităţi a izolaţiei termice, atât fizic cât şi ca valoare a rezistenţei termice (aceleaşi rezistenţe termice pentru zone cu alcătuiri diferite).

*      Realizarea unor coeficienţi liniari de transfer termic - Y - cât mai reduşi, la nodurile care reprezintă punţi termice geometrice: colţuri ieşinde, intersecţia pereţilor exteriori cu terasa, soclul, conturul tâmplăriei exterioare, etc.

*      Poziţionarea izolaţiei termice suplimentare de preferinţă spre exteriorul elementelor de construcţie. În cazurile în care poziţionarea spre interior a stratului termoizolant este temeinic justificată, se va analiza cu deosebită atenţie comportarea la difuzia vaporilor de apă, în vederea limitării condensului interior în sezonul de iarnă şi asigurării evaporării acestuia în sezonul cald. Se vor prevedea bariere contra vaporilor.

*      Asigurarea unei stabilităţi termice corespunzătoare, atât pentru condiţiile de iarnă, cât şi pentru cele de vară. în cazul elementelor de construcţie uşoare, prin suplimentarea corespunzătoare a izolaţiei termice se va urmări realizarea unor soluţii de elemente de construcţie cu rezistenţe termice sporite.

*      Prevederea unor tencuieli adecvate la interior şi la exterior care să asigure impermeabilitate la apă şi permeabilitate la vaporii de apă.

   La modernizarea termotehnică a clădirilor de locuit existente, se recomandă realizarea următoarelor valori pentru rezistenţele termice corectate:

         Pereţi exteriori (zona opaca) …..………  R’ ł 2,00 m2K/W

Planşee peste ultimul nivel, sub terase si poduri neîncălzite……………………………………...R’ ł 3,00 m2K/W

Planşee peste subsoluri neîncălzite…………….R’ ł 1,60 m2K/W

Planşee care delimitează clădirea la partea inferioară, de exterior…………………………….………….. R’ ł 4,00 m2K/W

Plăci pe sol………………………….………… R’ ł 4,00 m2K/W

Tâmplărie exterioară…………..……………… R’ ł 0,50 m2K/W

      alegerea soluţiilor de reabilitare se va face de comun acord şi în colaborare cu proprietarii clădirilor, având în vedere alcătuirea şi starea elementelor de construcţie existente, determinate cu ocazia întocmirii expertizei tehnice, precum şi criteriile prioritare specifice fiecărei situaţii în parte.

      Lucrările de reabilitare şi modernizare termotehnică au numeroase conexiuni şi condiţionări reciproce cu structura de rezistenţă a clădirii, care trebuie analizate cu deosebită atenţie. Se menţionează astfel:

*      Greutatea suplimentară rezultată din lucrările de reabilitare trebuie să nu conducă la depăşirea capacităţii de rezistenţă a elementelor de construcţie structurale, atât la acţiunea încărcărilor gravitaţionale, cât şi la acţiunea seismică.

*      Lucrările de reabilitare şi modernizare termotehnică trebuie să fie executate în strictă corelare cu lucrările de consolidare structurală, antiseismică.

*      Prevederea straturilor termoizolante suplimentare la faţa exterioară a anvelopei, creează condiţii favorabile în ceea ce priveşte comportarea structurii la efectul variaţiei de temperatură.

*      Prevederea unor straturi termoizolante suplimentare pe ambele feţe ale elementelor de construcţie (structurale şi nestructurale) împiedică vizualizarea unor eventuale defecte care pot să apară în timp sub acţiunea seismică, a tasărilor inegale sau a altor acţiuni sau accidente.

La alegerea materialelor termoizolante se vor avea în vedere următoarele criterii:

*      caracteristicile termotehnice, mecanice, de rigiditate, de rezistenţă la foc, comportarea la umiditate, ş.a;

*      caracteristicile cerute de poziţia materialului termoizolant în construcţie şi de solicitările la care este supus;

*      criteriul economic, de optimizare;

*      caracteristici privind manipularea şi punerea în operă.

         La întocmirea proiectului de reabilitare şi modernizare termică, o atenţie specială trebuie acordată realizării unei protecţii corespunzătoare la acţiunea apei, sub diverse forme, astfel:

*      izolarea hidrofugă propriu-zisă, prin prevederea unor straturi hidroizolante;

*      etanşarea hidrofugă pe conturul tâmplăriei exterioare;

*      folosirea unor straturi de protecţie a straturilor termoizolante din materiale hidrofobe, etanşe şi fără risc de fisurare;

*      evitarea umezirii excesive a straturilor termoizolante, printr-o corectă rezolvare a problemei difuziei vaporilor de apă prin elementele de construcţie;

*      uscarea elementelor de construcţie existente umede, ca o condiţie prealabilă prevederii unor straturi termoizolante suplimentare;

*      asanarea subsolurilor, repararea conductelor de instalaţii termice şi sanitare din subsoluri, etc.

 

7.2.2  soluţii pentru modernizarea energetică a anvelopei

Soluţii pentru planşee peste subsol

*      Amplasarea termoizolaţiei din poliestiren expandat, în grosimi de 2,5 ...10 cm, la partea superioară a planşeului, raţională numai în cazurile în care este necesară şi schimbarea pardoselilor.

*      Amplasarea termoizolaţiei la tavanul subsolului, utilizând polistiren celular în grosime de 6....8 cm (pentru a se obţine valori în câmp curent R = 2 m2K/W), aplicat pe tavan prin lipire cu aracet şi protejat cu tencuială pe plasă de rabiţ prinsă de planşeu cu bolţuri metalice împuşcate sau înşurubate. se pot utiliza, ca material termoizolant, şi plăci din vată minerală semirigidă g100, care au însă inconvenientul unei sensibilităţi mai mari la umezeală, dar au o rezistenţă la foc mai bună.

*      o soluţie modernă constă în spumarea directă pe intradosul planşeului a unui strat de poliuretan, care în cazul subsolurilor poate rămâne aparent.

In cazul amplasării termoizolaţiei la tavanul subsolului, existenţa unui procent ridicat de punţi termice alcătuite din pereţii şi grinzile din beton armat cu lăţime sporită de la subsol, conduce la o creştere mai puţin spectaculoasă a rezistenţei termice medii. Pe de altă parte, numai izolarea suplimentară a planşeului de peste subsol, nu conduce automat la eliminarea condensului în zona colţului adiacent soclului. riscul de condens în această zonă poate fi mult micşorat doar prin izolarea peretelui exterior al subsolului în zona soclului, pe o înălţime de 40-50 cm sub nivelul pardoselii de la parter (fig.10’), iar eliminarea completă a riscului condensului în colţ, se obţine numai prin izolarea concomitentă a planşeului de peste subsol şi a peretelui exterior.

 

soluţii pentru terase

soluţia (de principiu) de reabilitare  şi modernizare termotehnică se alege – printre altele – în funcţie de starea straturilor termoizolante existente (gradul de deteriorare), care trebuie obligatoriu verificate “in situ”.

*      îndepărtarea tuturor straturilor existente până la faţa superioară a planşeului de beton armat şi refacerea lor completă.

       Soluţia se recomandă când starea tuturor straturilor, nu este corespunzătoare (umpluturi termoizolante cu conţinut mare de apă care nu poate fi îndepărtată prin uscare, praf hidrofob, ş.a.).

*      Soluţia se aplică, de asemenea, în situaţia în care, cu ocazia reabilitării terasei, se doreşte schimbarea sistemului de pante sau în situaţia în care grosimea şi/sau greutatea stratului care crează pantele constituie un impediment în adoptarea unor soluţii corespunzătoare de reabilitare,

*      îndepărtarea tuturor straturilor existente până la faţa superioară a betonului de pantă şi refacerea acestora cu înlocuirea stratului termoizolant existent cu un nou strat termoizolant, de calitate şi grosime corespunzătoare noilor cerinţe. soluţia se recomandă când starea stratului termoizolant nu este corespunzătoare (termoizolaţie puternic umezită, executată din materiale tasabile, ş.a.) sau când grosimea, greutatea şi/sau lipsa de eficienţă a materialului termoizolant existent constituie un impediment în adoptarea unor soluţii corespunzătoare

*      îndepărtarea straturilor existente până la hidroizolaţia existentă, menţindu-se cu funcţie de barieră contra vaporilor; se menţine stratul termoizolant existent; se montează un strat termoizolant suplimentar, de calitate şi grosime corespunzătoare, precum şi toate celelalte straturi, inclusiv cele hidroizolante. soluţia se recomandă când starea termoizolaţiei existente este bună, dar hidroizolaţia este deteriorată şi se impune refacerea ei. Dacă stratul termoizolant existent este dispus într-o alcătuire ventilată, este necesar a se analiza oportunitatea păstrării dispozitivelor care asigură accesul şi evacuarea aerului. În unele situaţii, de exemplu dacă menţinerea stratului hidroizolant existent nu este convenabilă sub aspectul comportării la difuzia vaporilor de apă, acest strat poate fi îndepărtat

*      realizarea unei terase “ranversate”, prin menţinerea tuturor straturilor existente, inclusiv a straturilor hidroizolante. soluţia presupune îndepărtarea doar a straturilor de protecţie a hidroizolaţiei, eventuale reparaţii locale ale hidroizolaţiei, eventual dispunerea unui strat hidroizolant suplimentar, montarea unui strat din polistiren extrudat protejat corespunzător, peste hidroizolaţie; soluţia se recomandă când starea tuturor straturilor, inclusiv a stratului hidroizolant este corespunzătoare.

La alegerea soluţiei de reabilitare a teraselor se va avea obligatoriu în vedere şi necesitatea încadrării în capacitatea de rezistenţă a planşeului existent.

Mărirea gradului de protecţie termică a planşeului de terasă, prin amplasarea unui strat termoizolant la nivelul ultimului tavan încălzit, nu se recomandă din considerente de comportare higrotermică defavorabilă (difuzia vaporilor de apă, ş.a.). soluţia ar putea fi luată în consideraţie în situaţia în care ea se cuplează cu soluţia de îmbunătăţire a pereţilor la faţa interioară, realizand prin continuitatea stratului termoizolant, o reducere a efectelor negative ale punţilor termice; este necesară o verificare la difuzia vaporilor de apă şi este obligatorie prevederea unei bariere contra vaporilor pe faţa dinspre interior a stratului termoizolant.

În anumite condiţii în care straturile existente care se păstrează au umiditate ridicată sau când stratul termoizolant este sensibil la umezire (ex: vată minerală), se pot folosi terase cu structura ventilată. În această alcătuire, stratul termoizolant nou se realizează din 2 straturi, primul strat cu grosimea de 4…6 cm realizat din plăci rigide (polistiren expandat) dispuse astfel în plan (distanţat) încât să formeze canale de ventilare pe ambele direcţii, puse în comunicare cu exteriorul, dispuse la 50…70 cm unul de altul. Legătura cu exteriorul se realizează prin orificii de ventilare pe conturul terasei, şi prin tuburi deflectoare.

 

Soluţii pentru acoperişuri cu pod

Imbunătăţirea izolaţiei termice a planşeului spre pod, se poate realiza prin prevederea unui strat de polistiren având 6....12 cm grosime, care poate fi amplasat în 2 variante :

*      peste şapa existentă, dacă aceasta este corespunzăoare ca suport şi dacă micşorarea înălţimii podului cu cca. 10-15 cm nu constituie un impediment;

*      direct pe planşeu, sub stratul de umplutură, îndepărtând provizoriu pe zone, acest strat existent şi acoperind apoi stratul termoizolant nou cu umplutura veche, la aceeaşi grosime sau la o grosime mai mică; la racordarea cu peretele de pe conturul podului, este recomandabilă montarea unui strat vertical de polistiren.

O soluţie de ameliorare a pierderilor de căldură liniare perimetrale, precum şi a temperaturilor scăzute de pe contur, constă în realizarea pe o înălţime de 60-70 cm, amplasată de o parte şi de altă a centurii, a unei izolaţii exterioare suplimentare verticale cu polistiren celular de 6 cm grosime, protejate cu tencuială pe rabiţ - fixat cu bolţuri împuşcate.

Trebuie avut în vedere că în jurul coşurilor de fum, este necesar ca pe o lăţime de 15-20 cm polistirenul să fie înlocuit cu vată minerală G100, care este o termoizolaţie incombustibilă.

In cadrul acţiunii de modernizare, izolarea suplimentară în pod este una din cele mai eficiente, simple şi ieftine. Concomitent se pot realiza şi alte reparaţii ale învelitorii precum şi asigurarea unei ventilări corespunzătoare a spaţiului podului.

 

Soluţii pentru pereţi exteriori

In aceste cazuri, trebuie subliniate următoarele aspecte :

-        Soluţiile de îmbunătăţire a protecţiei termice se pot face, în principiu, cu aplicarea termoizolaţiei la exterior sau la interior. soluţia de aplicare a termoizolaţiei la interior nu este indicată datorită comportării nefavorabile la difuzia vaporilor de apă şi a migrării şi concentrării condensului în zonele care inevitabil rămân neizolate. Pe de altă parte, inerţia termică scade. Soluţia de aplicare a termoizolaţiei pe exterior, este mai eficientă, conduce la eliminarea punţilor termice şi la creşterea inerţiei termice.

-        Executarea termoizolaţiei suplimentare, la exteriorul pereţilor de faţadă, deşi poate îmbunătăţi considerabil performanţele termotehnice, este o operaţie relativ complicată şi costisitoare. Considerente în favoarea executării acestei operaţiuni pot fi: prezenţa condensului pe suprafeţele interioare, existenţa unor fisuri sau neetanşeităţi care se pot remedia cu această ocazie, necesitatea îmbunătăţirii şi modernizării aspectului faţadelor. Aspecte care pledează pentru renunţarea la această operaţiune sunt: existenţa unui procent mare de vitrare, o rezistenţă termică medie relativ acceptabilă, existenţa pe faţade a unor finisaje şi ornamente relativ scumpe care trebuie menţinute.

-        Uneori se poate opta pentru izolarea suplimentară numai pe anumite zone, cum sunt calcanele. Izolarea termică suplimentară este mai eficientă dacă se face la pereţii situaţi spre nord - care vor avea prioritate, urmaţi de pereţii situaţi spre est sau spre vest.

 

Soluţia de îmbunătăţire constă în aplicarea la exterior a unui strat suplimentar de polistiren celular de 8,5 ... 12 cm grosime, fixat mecanic sau lipit, peste care se prevede o protecţie fie lipită, fie distanţată faţă de termoizolaţie printr-un strat de aer. stratul de protecţie poate fi realizat în 2 moduri:

*      mortar de ciment de 3.....4 cm, armat cu plasă sudată din STNB şi rabiţ, protejate anticoroziv şi prinse de perete cu bolţuri împuşcate sau alte sisteme;

*      glet din pastă adezivă în grosime de 5-6 mm, armat cu ţesătură din fibre de sticlă; în această soluţie stratul de polistiren este lipit de stratul suport cu pastă adezivă şi fixat suplimentar cu bolţuri împuşcate.

 

Soluţii pentru tâmplărie exterioară

Imbunătăţirea protecţiei termice în zona ferestrelor se poate face, fie prin modernizarea celei existente, fie prin inlocuirea cu tâmplărie nouă. O îmbunătăţire a tâmplăriei de lemn cuplate sau duble existente, se poate face prin crearea a încă unui spaţiu de aer, astfel :

*      var.1 - prin montarea pe cerceveaua interioară a unui geam termoizolant prin intermediul unui profil metalic suplimentar; geamul termoizolant de 4 + 9 + 4 mm se fixează cu chit elastic în falţul creat între profilul metalic şi o şipcă de lemn suplimentară;

*      var.2 -prin montarea pe cerceveaua interioară a unei cercevele metalice suplimentare din profil de tablă îndoită; cercevelele suplimentare sunt mobile (au balamale şi şuruburi de fixare) şi sunt prevăzute cu geamuri simple.

*      var.3 - prin montarea pe cerceveaua interioară a unei cercevele suplimentare din lemn, de asemenea mobilă şi prevazutp cu un geam simplu.

Prin soluţiile propuse, se obtine o creştere semnificativă a rezistenţelor termice specifice cu 30-46 % la tâmplăria cuplată şi cu 28-42 % la tâmplăria dublă.

Se pot monta cercevele suplimentare din PVC sau cu dublarea tâmplăriei existente cu o tâmplărie nouă simplă - cu geam simplu sau cu geam termoizolant amplasată spre interior.

 

imbunătăţirea tâmplăriei existente sub aspectul reducerii inflaţiilor de aer, se poate realiza prin montarea unor burleţi. Aceştia au o durabilitate redusă de numai 2-3 ani, dar chiar cu o înlocuire anuală, investiţia făcută este recuperată eficient. Se apreciază ca prin limitarea infiltraţiilor de aer în exces, peste necesarul asigurării unui volum de aer proaspăt - corespunzător unui microclimat normal, se poate obţine o reducere a necesarului de energie termică pentru încălzirea aerului proaspăt. Etanşarea tâmplăriei cu garnituri, trebuie făcută cu discernământ, pentru a evita în cazul unei exploatări necorespunzătoare, apariţia fenomenului de condens datorită unei ventilări insuficiente. 

In cazul în care se optează pentru înlocuirea tâmplariei existente cu tâmplărie nouă, piaţa românească oferă în ultimul timp o gamă variată de produse. In principal pentru ferestrele moderne se utilizează rame din lemn cu rezistenţe termice de 0,43-0,5 m2K/W, rame din PVC cu 2-3 camere de aer având rezistenţe termice de 0,45-0,5 m2K/W, precum şi rame din aluminiu cu sau fără întreruperea punţii termice.

Ultimele cercetări făcute de INCERC scot în evidenţa că cel mai bine se comportă ramele din lemn, apoi cele din PVC şi mult mai slab cele din aluminiu, chiar în cazul întreruperii punţii termice, caz în care nu depăşesc o rezistenţă termică de 0,385 m2K/W.

In cazul ferestrelor oferite de firmele străine, proprietăţile vitrajelor izolante pot fi aduse la niveluri de performanţă superioare prin folosirea unor geamuri speciale:

-          geamuri care reflectă sau absorb în mod selectiv, fie radiaţia solară în totalitate, fie anumite componente ale acesteia (radiaţii I.R.,luminoase, U.V.);

-          geamuri multistrat cu proprietăţi superioare de izolare acustică, datorită creşterii factorului de amortizare intern al ansamblului (efectul foliilor sau peliculelor adezive dispuse între foile de geam) ;

-          geamuri anti-foc, alcătuite din cel puţin două foi de geam care includ între ele un gel special, transparent ;

-          geamuri securizate, armate, etc.

Pentru geamurile izolante clasice realizate din două foi de geam transparente obişnuite, înglobând un strat de aer uscat, coeficientul de transfer termic depinde în principal de grosimea stratului de aer. proprietăţile de izolare termică ale acestor geamuri pot fi mult îmbunătăţite prin utilizarea unor sticle cu proprietăţi speciale (cu emisivitate scăzută) şi prin înlocuirea aerului cu alte gaze (argon, kripton, freon) având conductivitate termică redusă.

 

7.3  SOLUŢII TEHNICE PENTRU INSTALAŢII

 

Soluţiile tehnice de reabilitare şi modernizare a instalaţiilor din clădirile existente urmăresc creşterea eficienţei utilizării energiei şi îmbunătăţirea confortului, în special a confortului termic. Alegerea şi aplicarea măsurilor şi soluţiilor tehnice pentru instalaţii trebuie făcute cu îndeplinirea următoarelor cerinţe:

*      obţinerea de economii de energie pe ansamblul clădirii

*      încadrarea pe parametrii de confort termic impuşi

*      soluţia tehnică adoptată să fie în concordanţă cu disponibilităţile financiare ale beneficiarului

*      măsurile şi soluţiile de instalaţii să fie însoţite de măsuri de izolare termică a părţii de construcţie a clădirii, măsuri care să reducă sarcina termică de încălzire (răcire) a clădirii

*      prioritate pentru măsurile ale căror costuri de investiţie se recuperează în termen scurt prin economii la factura energetică

*      încadrarea soluţiilor în prevederile auditului energetic al clădirii

 

7.3.1  Instalaţii de încălzire

Măsurile şi soluţiile tehnice pentru reabilitarea şi modernizarea instalaţiilor de încălzire se particularizează în funcţia de tipul şi destinaţia clădirilor care pot fi:

*      clădiri de locuit colective, tip bloc de locuinţe

*      clădiri de locuit individuale

*      clădiri publice

*      clădiri industriale

Soluţiile se diferenţiază şi în funcţie sursa de energie termică a clădirii, care poate fi:

*      sistem de termoficare sau centrală termică de cvartal

*      centrală termică de imobil, de apartament

*      surse locale: sobe, încălzire electrică etc.

Blocuri de locuinţe

*      Măsuri simple, cu costuri reduse:

*      înlocuirea vanelor defecte, nefuncţionale, de pe conductele de distribuţie, care prezintă pierderi de agent termic

*      termoizolarea conductelor de distribuţie (din subsolurile tehnice şi spaţiile neîncălzite)

*      spălarea chimică la interior a corpurilor de încălzire, în vederea eliminării depunerilor, precum şi a instalaţiei de încălzire în ansamblu

*      îndepărtarea obiectelor care împiedică cedarea de căldură a radiatoarelor către interiorul încăperii (perdele, mobile)

*      montarea în spatele radiatoarelor, pe faţa interioară a peretelui exterior, a unei plăci izolatoare şi reflectorizante, pentru creşterea eficienţei corpului de încălzire

*      contorizarea energiei termice la nivel de imobil

*      înlocuirea robinetelor de reglaj de la radiatoare cu robinete cu cap termostatic

*      montarea pe radiatoare a repartitoarelor de cost a căldurii consumate

*      (re)echilibrarea hidraulică a instalaţiei de încălzire şi montarea pe coloane a unor dispozitive de reglaj adecvate

*      Măsuri complexe:

*      înlocuirea corpurilor de încălzire existente, care prezintă grad mare de uzură, cu corpuri de încălzire performante (având un indice ridicat de încărcare termică a metalului pentru durata de viaţă) şi corelarea mărimii acestora cu soluţiile de reabilitare termică a anvelopei clădirii

*      înlocuirea conductelor instalaţiei de încălzire şi realizarea unei scheme de distribuţie care să permită individualizarea încălzirii colective (schema prevede: coloane pe casa scării, distribuţie orizontală de apartament, contorizare la nivel de apartament)

*      prevederea unei centrale termice proprii pentru clădire, dotată cu echipament performant şi funcţionare automatizată

*      în cazul existenţei unei centrale termice de imobil înlocuirea utilajelor şi echipamentelor învechite, cu aparate moderne de randament ridicat (cazane, pompe de circulaţie, schimbătoare de căldură); dotarea centralei cu aparatură de măsură, control şi automatizarea funcţionării; prevederea unei staţii de tratare a apei de adaus (dedurizare)

*      folosirea unor scheme funcţionale pentru centrala termică prin care să se asigure deplina siguranţă şi funcţionalitate a centralei termice şi care să permită acordarea regimului de funcţionare al cazanelor cu sarcina termică a consumatorilor (funcţionarea cazanelor “în cascadă”, autonomia circuitelor hidraulice ale cazanelor şi consumatorilor prin utilizarea “pompelor de sarcină cazan”, a “buteliei de egalizare a presiunilor” şi a “pompelor de reţea” etc.).

*      utilizarea surselor neconvenţionale de energie (solară, geotermală); folosirea pompelor de căldură şi a sistemelor de microcogenerare

Clădiri de locuit individuale

*      Incălzire cu sobe

*      curăţarea sobelor, a canalelor de fum, a coşului de fum şi verificarea tirajului; adoptarea unui regim de funcţionare care să asigure o eficienţă termică corespunzătoare a sobei

*      dotarea sobelor cu elemente de obturare a tirajului pe durata nefuncţionării

*      înlocuirea încălzirii cu sobe cu un sistem de încălzire centrală, având randament superior

*      Incălzire centrală

Se adoptă măsuri similare cu cele de la cap.7.2.1.1., cu referire la corpurile de încălzire, armături, echipamentele din centrala termică etc.

Clădiri publice

Clădirile de utilitate publică cuprind o gamă largă de utilizări: administrative şi financiar-bancare; comerciale; din domeniul educaţiei, culturii, sănătăţii; din domeniul turismului şi sportului

            Operaţiunile de reabilitare termică şi de modernizare a instalaţiilor de încălzire ale acestor tipuri de clădiri se realizează în mod similar cu cele pentru clădirile de locuit. In plus, la aceste clădiri se impun următoarele măsuri specifice:

*      zonarea instalaţiilor de încălzire (ramuri separate de distribuţie, reglaje locale, autonome) în funcţie de gradul şi perioada de ocupare a spaţiilor, simultaneitatea de funcţionare, regimul termic al încăperilor

*      reducerea alimentării cu căldură în perioadele de neocupare a clădirii

*      utilizarea unor sisteme de încălzire care să asigure o eficacitate corespunzătoare a încălzirii spaţiilor: încălzire cu aer cald, încălzire prin radiaţia încălzire cu pompe de căldură etc.

*      soluţii integrate de funcţionare a instalaţiilor de încălzire şi de ventilare-climatizare

*      dotarea clădirilor, la care se înregistrează un flux important de utilizatori, cu perdele de aer cald la intrări

*      recuperarea căldurii de la utilaje, de la instalaţiile de iluminat, de la aerul viciat evacuat etc.

*      angajarea unui responsabil energetic

*      monitorizarea şi dispecerizarea consumurilor energetice; sistem de gesiune tehnică a clădirii (BMS)

 

7.3.2  Instalaţii de ventilare şi climatizare

Clădiri de locuit

La clădirile de locuit se acordă prioritate ventilării naturale, organizate, adoptându-se următoarele măsuri:

*      repararea grilelor de evacuare a aerului viciat de la băi şi bucătării

*      verificarea funcţionalităţii canalelor verticale de ventilare naturală

*      prevederea de organe de închidere şi reglaj la gurile de ventilare care funcţionează ca prize de aer proaspăt

*      cuplarea la instalaţia de ventilare, în funcţie de necesităţi, a unor dispozitive de aspiraţie locale (ventilatoare la hotele din bucătării, microexhaustoare la grupurile sanitare)

       Atenţie, în mod obligatoriu, trebuie luate măsuri pentru asigurarea ventilării naturale organizate la clădirile la care, în cadrul operaţiunuilor de reabilitare termică, s-au înlocuit ferestrele cu geamuri tip “termopan”. In cazul în care în locuinţe se prevăd sisteme de climatizare, de regulă pentru răcire, se urmăreşte adoptarea unor aparate performante, având un indice al consumului de energie electrică pe unitatea de frig produsă cât mai scăzut. Se recomandă folosirea aparatelor de climatizare cu detentă directă, tip split, care să funcţioneze şi în  sistem pompă de căldură.

Clădiri publice

Instalaţiile de ventilare-climatizare au o largă aplicare la clădirile publice, la care se întâlnesc spaţii cu aglomerări de persoane, încăperi cu parametri impuşi de microclimat etc. Deosebit de importantă pentru realizarea unei ventilări eficiente şi a unor consumuri energetice reduse este alegerea unei scheme de ventilare corespunzătoare (de preferinţă tip “jos-sus” sau “sus-sus”) la care aerul proaspăt să fie introdus cât mai aproape de zona ocupată (în zona de şedere sau de lucru). Menţionăm următoarele măsuri pentru creşterea eficienţei energetice a instalaţiilor de ventilare şi climatizare:

*      recuperarea căldurii (frigului) din aerul viciat evacuat pentru preîncălzirea aerului proaspăt introdus, prin utilizarea recuperatoarelor cu plăci, cu tuburi termice sau cu fluid intermediar

*      automatizarea funcţionării instalaţiilor în funcţie de parametrii de microclimat interior, de regimul de funcţionare al spaţiilor deservite, de condiţiile climatice; oprirea instalaţiilor pe timpul nopţii şi în zilele nelucrătoare

*      folosirea unor sisteme de ventilare adaptabile la cerinţele utilizatorilor: ventilatoare cu turaţie variabilă, organe de reglare telecomandate pe canale şi la gurile de aer, împărţirea instalaţiei pe zone cu funcţionare autonomă)

*      conlucrarea instalaţiilor de ventilare cu cele de încălzire sau răcire în cadrul unor sisteme integrate (instalaţii de încălzire cu aer cald care asigură şi ventilarea, instalaţii de încălzire-răcire cu pompă de căldură etc.)

*      utilizarea ventilării naturale organizate, ori de câte ori este posibil, în locul sau în completarea ventilării mecanice

*      utilizarea unor surse neconvenţionale de energie şi a recuperărilor de căldură (frig)

*      asigurarea unei eficienţe cât mai ridicate pentru echipamentele din componenţa instalaţiilor: ventilatoare de înalt randament, baterii de încălzire-răcire cu schimb de căldură cât mai intens, camere de umidificare performante etc

*      echilibrarea aeraulică a reţelei de canale de aer şi verificarea etanşeităţii tubulaturii