Calculul economiei de energie termica pentru o cladire

Pornind de la intrebarea: „De ce este necesar sa fie izolate termic cladirile?“ ajungem la raspunsul (convinsi de utilitatea acestei actiuni) argumentat tehnic, pe baza unor analize care tin de aspectele fizice ale constructiei, de costurile firesti ale lucrarii si utilitatii acesteia si, nu in ultimul rand, de aspectul ecologic.

Totul pleaca de la convingerea ca acolo unde locuim sau unde lucram, trebuie sa pregatim cladirile, fie din faza de proiectare fie dupa executie, mai ales la acele constructii care au ani buni de exploatare si nu sunt asigurate termic, astfel incat acestea sa ne ofere un ambient placut, neconditionat de temperaturile variabile ale mediului exterior (canicula, ger, vant).

Pretul in continua crestere al combustibililor fosili, secatuirea pana la epuizare a resurselor naturale si, nu in ultimul rand, situatia la care am ajuns, de a importa insemnate cantitati de petrol si gaze naturale, toate acestea coroborate cu masurile adoptate de Uniunea Europeana, au determinat factorii de decizie din tara noastra (mai bine mai tarziu decat niciodata…) sa demareze eficientizarea energetica a cladirilor, cu prioritate a celor civile. Mai mult, in ultimii 10-12 ani, au fost elaborate o serie de acte normative care se refera la cresterea performantelor energetice ale cladirilor din Romania.

Astfel, a fost aprobata Legea nr. 199/2000 – a eficientei energetice care vine in sprijinul celor interesati si, prin continutul ei, directioneaza caile de utilizare eficienta a energiei.

Tot in anul 2000, apare Ordonanta Guvernului Romaniei nr. 29 – privind reabilitarea termica a fondului construit existent si stimularea economisirii energiei termice (in acord cu prevederile Protocolului de la Kyoto).

La scurt timp, o alta Ordonanta a Guvernului Romaniei, cu nr. 174/2002, instituie masuri speciale pentru reabilitarea termica a unei cladiri de locuit multietajate.

Prin Legea nr. 372/2005 – privind performanta energetica a cladirilor – se lasa la „dospit” continutul acesteia pana la 01.01.2007 cand intra in vigoare. Dar ce folos, pentru ca nu putea fi aplicata fara norme metodo­logice. Si, dupa sapte luni de gandire si alte motivatii, la 10.08.2007 apare Ordinul nr. 691, prin care se aproba amintitele norme legate de performanta energetica a cladirilor, completat cu ordonanta nr. 18/2009, menita sa concure, scriptic, la cresterea performantei energetice a blocurilor de locuinte.

Demne de retinut, pentru toti cei interesati si cu mai putin timp necesar documentarii, sunt cateva precizari care rezulta din cuprinsul Legii nr. 372/2005 privind performanta energetica a cladirilor si denumite, in continuare, cerinte, aplicabile dife­rentiat pentru unele categorii de cladiri (fie ele noi sau existente), dupa cum urmeaza:

a) locuinte unifamiliale;

b) blocuri de locuinte;

c) birouri;

d) cladiri de invatamant;

e) spitale;

f) hoteluri si restaurante;

g) sali de sport;

h) cladiri pentru servicii si comert;

i) alte tipuri de cladiri consumatoare de energie.

De la 01.01.2011, orice cladire oferita spre vanzare sau inchiriere trebuie sa fie insotita de un Certificat de Performanta Energetica in baza unui audit energetic. Acest certificat este valabil 10 ani de la data emiterii.

Amanunte referitoare la acest capitol precum si alte prevederi specifice cazanelor de incalzit ale Centralelor Termice, Sistemele de climatizare, Expertizarea sistemelor de incalzire si climatizare precum si alte Dispozitii tranzitorii si finale sunt exprimate in continutul Legii nr. 372/2005.

Prezenta in interiorul cladirilor a unui climat umed, mai ales in sezonul rece, ne conduce, fara alte multe argumente, la concluzia ca aici nu este asigurata o izolatie termica a peretilor. Pentru cladirile nou construite ar trebui luata in calcul si ineficienta unei proiectari, desigur, mai putin inteligente, a nivelului de permeabilitate la vapori.

O termoizolatie de calitate trebuie sa asigure costuri minime ulterioare de functionare, costuri care pot fi raportate la segmente de timp, pornind de la cele lunare pana la cele anuale. In plan economic si de viitor, o constructie va fi evaluata, obligatoriu, de catre cunoscatori, in functie de certificarea energetica a acesteia, costurile regasindu-se in bilantul lunar al chiriilor, al intretinerii proprii, intr-o totala dependenta de valoarea facturilor pentru incalzire, apa calda, energie electrica, gaze naturale. Toate aceste elemente de calcul vor exprima, clar si la obiect, pretul de piata al bunului supus vanzarii, inchirierii, cumpararii.

Din calcule s-a ajuns la concluzia ca intensitatea fluxului de caldura, in cadrul sistemelor comune ale cladirii, care se scurge spre exterior, traversand peretii, acoperisul, ferestrele, usile, pardoselile (podelele), funda­tiile si subsolul, acolo unde este cazul, este exprimata in procente, asa cum rezulta din figurile 1, 2 si 3.

Este cunoscut faptul ca, intotdeauna, caldura penetreaza din mediul cu temperaturi crescute spre spatiile cu temperaturi mai coborate. De aceea, acest fenomen se petrece vara din exterior inspre interiorul cladirii, in schimb, iarna, caldura se deplaseaza din spatiile incalzite spre exterior.

In cazul unei locuinte individuale se poate observa destul de usor ca toate elementele nominalizate concura la fluxul de caldura care se scurge din mediul incalzit spre zonele din exterior, motiv pentru care asigurarea unui nivel ridicat de izolatie termica a fatadelor la partea exterioara este direct proportionala cu raportul de reducere a intensitatii transferului de caldura prin pereti.

Cu cat reusim sa mentinem o constanta a temperaturii suprafe­telor peretelui, cu atat mai mult ne vom bucura de un confort sporit atat vara cat si iarna.

Si, asa cum aminteam in randurile anterioare, incalzirea cladirilor cat si racirea lor au influenta negativa asupra costurilor, in cazul in care nu am procedat la izolatia termica a cladirii. De asemenea, nu sunt eliminate, in aceasta situatie, nici solicitarile structurii cladirii dato­rate variatiilor de temperatura.

In prezent, in tara si nu numai, sunt practicate diferite procedee de izolare termica. De aceea, trebuie sa solicitam specialistilor din domeniu, de la caz la caz, alegerea acelui sistem care sa conduca la o buna termoizolare si la o rapida amortizare a cheltuielilor facute in acest scop si bineinteles, sa scada cu cca. 25-30% costurile pentru incalzirea spatiilor utilizate.

In literatura de specialitate, in prezentarile pentru informare facute de producatorii de materiale necesare termoizolarii si finisajelor, sunt definite si chiar cunoscute rezultatele care se obtin dupa executarea izolarii termice a peretilor exteriori. Desigur ca aceste rezultate multu­mesc beneficiarul de drept, prin reducerea cheltuielilor la incalzire si energie electrica, dar si prin obtinerea unui vizibil spor de ambient si de pastrare a sanatatii pe tot parcursul anului.

Graficele respective, pe intelesul oricarui interesat, sunt reale si nu merita comentarii suplimentare.

Daca ne referim si la grija fata de mediul inconjurator, putem adauga ca, odata cu limitarea conditiilor care conduc la consumul de energie al cladirilor, participam la reducerea emisiilor amplificate de CO₂ in atmosfera, deoarece arderea diferi­telor tipuri de combustibili pune in pericol sanatatea noastra. Incalzirea cladirilor genereaza, in medie, cam 30% din emisiile globale de carbon. Aplicand, la timp si de calitate, un sistem de termoizolatie pentru fatade, ne implicam pozitiv in redu­cerea emisiilor de gaze cu efect de sera.

Izolarea termica a peretilor exteriori solicita, in multe cazuri, diverse solutii ca, de exemplu: folosirea de vata minerala in cazul rezistentei la foc, utilizarea de poli­stiren expandat special, in cazul obtinerii unei permea­bilitati foarte bune, intrebuintarea sistemului clasic de izolatie termica pe baza de polistiren expandat pentru renovari, reabilitari termice.

Modul de aplicare a materialelor este la indemana oricarui cetatean, fiind necesar numai ca acesta, inainte de inceperea lucrarii, sa solicite de la furnizorii de materiale ghidul (instructiunile) de utilizare.

Cu ajutorul lui poate controla, direct, seriozitatea profesionala a meseri­asilor cu care s-a convenit lucrarea.

Calculul coeficientului global de referinta, al coeficientului global de izolatie termica si al economiei de energie

La baza calcului global de refe­rinta – G_iref si a calculului global de izolatie termica G₁ sta Normativul C107/2-05.

Ca exemplu s-a ales o cladire industriala cu regim normal de exploatare si ocupare discontinua (inertie termica medie) la care se va lua in calcul si locatia din punct de vedere geografic.

a) Se determina caracteristicile principale ale cladirii si anume: categoria, zona climatica, suprafata peretilor exteriori (A₁), suprafata acoperisului (A₂), suprafata pardoselei (A₃), suprafata vitrata (A₄), perimetrul exterior (P), volumul incalzit (V).

Datele obtinute se introduc in formula:

unde a, b, c, d, e sunt coeficienti de control, exprimati in „m2K/W” si se regasesc in normativul amintit.

Relatia (3) din Normativul C107/2-05 conduce la aflarea coeficientului global de referinta:

b) Pentru calculul coeficientului global de izolare termica G₁, utilizam:

– aria peretilor exteriori A₁/m2

– aria acoperisului A₂/m2

– aria placii pe sol A₃/m2

– aria tamplariei exterioare A₄/m2

– volumul cladirii V/m3

Din Normativ se extrag valorile R`<sub>m</sub> si R`_min pentru cladirea proiectata sau existenta si anume:

• pereti exteriori (materialul din care sunt executati si grosimea acestora, in care determinam pe R`_m(m2K/W);

• placa pe sol (beton armat, grosime in cm) si aflam R`_m(m2K/W);

• acoperis (materialul din care s-a executat) si aflam R`_m(m2K/W);

• tamplarie exterioara (ex. PVC cu geam termopan) de unde rezulta R`_m = 0,357 m2K/W.

Cu valorile obtinute, inlocuim in tabelul A, determinand:

In final

Rezulta:

G₁ definit de o valoare;

G_1ref , la fel, definit de o alta valoare.

Se compara valorile.

De preferinta G₁<G_1ref.

c) Economia de energie la o cladire

Materialele de constructie sunt caracterizate printr-un parametru numit conductibilitate termica (l);(W/mK) in care:

(l) = cantitatea de energie termica ce parcurge intr-o secunda pe 1m2 de material cu o grosime de 1m, atunci cand diferenta de tempe­ratura pe suprafata acestuia atinge valoarea de 1 0C.

Din Normativ se extrage (l) in functie de natura materialului din care este executat. Spre exemplu, un perete din beton sau altul placat cu faianta. Desigur ca materialele termoizolante au si ele un coeficient de conductibilitate termica, insa mult mai mic decat al celor exemplificate (ex. 0,040 W/mK fata de 1,7 W/mK sau 0,077 W/mK). Rezistenta termica a materialului R se raporteaza la grosimea (d) a acestuia, exprimata in metri:

Atunci cand un perete este alcatuit din mai multe straturi de materiale, care au coeficienti (l) diferiti, rezistenta termica (R) a fiecarui strat se insumeaza si rezulta:

Pentru peretii exteriori, unde intervine valoarea de rezistenta la transferul termic R_si si R_se, obligatoriu se calculeaza coeficientul de transfer termic „U” pentru un perete (P):

si exprima pierderea de energie (l) definita mai inainte.

Valoarea „U” determinata stabileste tipul de izolatie termica pe care il alegem.

Atunci cand aplicarea stratului izolator nu s-a executat corespunzator tehnologiei de montaj, apar punti termice, ceea ce ne obliga la luarea in calcul a unor corectii ale coeficientului „U” si anume: DU. Coeficientul de transfer pe intreg peretele exemplificat va fi urmatorul:

U_p = U+DU

Pentru peretii care au o izolatie termica ineficienta, cantitatea de energie termica ce trece prin 1m2 de perete pe timp de iarna poate ajunge pana la cativa zeci de W.

Deci, trebuie comparata valoarea U_p cu U_max in functie de tipul de cladire si de tipul de perete.

Necesarul de caldura Q, raportat la 1m3 din calculul volumului spatiului incalzit, este exprimat de relatia:

In Normativ este data valoarea limitativa „E₀“, care va fi comparata cu valoarea calculata a raportului „E“. Necesarul de caldura „E“, care este un parametru, influenteaza po­zitiv sau negativ pretul unei cladiri supuse vanzarii sau cumpararii acesteia. Cu cat „E“ este mai mare, cu atat cladirea are pierderi de energie termica mai mici.

Aplicarea incorecta a polistirenului, rostuirea acestuia cu material de lipit, alegerea incorecta a adezivului pentru lipire, utilizarea excesiva a diblurilor, nerespectarea procedu­rilor de aplicare la fatade, la soclu, in zona ferestrelor, in zona construc­tiilor alipite realizate din materiale diferite (caramida, BCA), toate devin lucrari „problema“ care reduc efici­enta termoizolatiei cu polistiren, durabilitatea acesteia in timp, starea aspectului final.

Numai pe baza unui studiu competent, de la caz la caz, impus de cerintele mai inainte amintite (fatade rezistente la foc, termoizolatie adecvata pentru blocurile de locuit vechi, alegerea culorilor rezistente pentru fatadele aflate in imediata apropiere a zonelor cu trafic intens, tratamente adecvate pentru soclurile si subsolurile degradate de umiditate, alegerea justificata a materialului pentru temelie la fatadele supuse, de regula, ploilor, razelor solare, dife­rentelor de temperatura, poluarii) se poate executa o termoizolatie cores­punzatoare cu efecte maxime si economice dorite de beneficiarul lucrarii.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 76 – noiembrie 2011, pag. 38

Autor:
ing. Constantin-Traian Radan