-
Universitatea Tehnica de Construcii Bucuresti Facultatea de
Inginerie a Instalatiilor
Tema: Contributii privind auditarea energetica a cldirilor noi i
existente
Doctorand: Ing. Marinela PRECUP (Ivan)
Conductor tiinific: Prof. univ. dr. ing. Florin IORDACHE
2011
ROMANIA
Ministerul Educatiei, Cercetarii i Inovarii
-
2
Cuvant inainte
In tarile Uniunii Europene, 40% din consumul total de energie se
realizeaza n cldiri. Din energia consumata n cldirile rezidentiale
65% se obtine prin arderea combustibililor fosili, energia
electrica reprezinta cca 25%, iar restul de cca 10% diferirte surse
regenerabile. Arderea combustibililor fosili are ca efect emisia
unor noxe care conduc la intensificarea efectului de sera i n mod
direct la schimbari climatice globale. In absenta unor tehnologii
avansate ca performante de retinere i procesare a gazelor
rezultate, singura metoda de reducere a emisiilor de gaze cu efect
de sera este creterea eficientei intregului lant de transformari
energetice dintre sursele de producere, transport, distributie i
consumatorii finali cldirile. Ponderea energiei consumate n cldiri
este foarte importanta, astfel ca acest sector ofera un potential
urias de reducere majora a consumurilor de energie i ca o
consecinta fireasca asupra reducerii emisiei de gaze cu efect de
sera.
Una din masurile adoptate pe scara larga n Europa i n Romania
vizeaza creterea performantei energetice a cldirilor i
implementarea programelor de reabilitare termica. Metodologiile de
diagnosticare energetica a cldirilor au fost promovate n tarile
Uniunii i Certificatul energetic a devenit o prezenta constanta i o
necesitate n viata tehnica a cldirii. Cu toate acestea, n Romania
rapoartele de audit, expertizele energetice ale unei cldiri sunt
inca subiecte aflate n discutii prelungite, critici i revizuiri,
atat ca proceduri metodologice cat i ca informatii tehnice,
simtindu-se absenta unor instrumente eficiente de verificare a
acuratetii calculului unui audit energetic. Principalul obiectiv al
acestei teze este a analiza comparativ metodologia romaneasca cu
cea din tari avansate din Europa, membre UE i non UE i de a gasi un
instrument - o formula de calcul experimentala prin care rigoarea
masurilor de auditul energetic sa poata fi confirmata cu o eroare
sub 10%. Cuvintele cheie ale lucrarii sunt: regim termic,
performanta energetica, masurare directa, comparare metodologii de
calcul, studii de caz, soluii practice, modele de predictie. In
ansamblu lucrarea se doreste a fi o premisa, de fapt un inceput al
adaptarii conceptelor europene i a eficientizarii clasificarii
energetice a cldirilor la conditiile complexe economice i sociale
ale Romaniei, n perspectiva i a strategiei de accesare a fondurilor
europene pentru programele nationale de reabilitare termica
derulate cu i prin efortul statului roman.
In acest moment de bilant profesional i de incercare a cuceririi
uneia dintre ultimele mari redute profesionale imi exprim intreaga
gratitudine fata de conducatorul stiintific, dl profesor
universitar dr. ing. Florin Iordache, pentru sustinerea generoasa a
efortului meu de dobandi rigoarea stiintifica impusa de
interdisciplinitatea temei lucrarii de doctorat dar i de a aborda
corect tema propusa.
De-a lungul celor trei ani de studii doctorale am beneficiat de
un dialog sistematic i recomandari cu deosebita competenta din
partea dlui profesor universitar doctor ing. Dragos Hera, a d-lui
profesor universitar dr. ing. Gabriel Ivan, a d-nei profesor
universitar dr. ing. Raluca Frunzulica, de generoasa solidaritate a
d-nei profesor universitar dr. ing. Ana-Maria Bianchi, a d-lui
profesor universitar dr. ing. Serban Lazar, a d-nei profesor
universitar Iolanda Colda, a d-nei conferentiar dr. ing. Anica
Ilie. De fapt, cu multi dintre dumnealor am continuat un dialog
profesor student inceput cu multi ani n urma n cadrul facultatii
noastre. Le transmit i pe aceasta cale recunostinta mea, cele mai
calde multumiri i speranta continuarii colaborarii cu universitatea
noastra n proiecte viitoare.
Cu acest prilej, multumesc profesorilor mei din facultate pe
care nui pot uita i datorita carora am dobandit o baza solida i
serioasa de cunostinte tehnice care m-au ajutat n tot drumul
profesional parcurs de dup absolvirea facultatii cu eforturi de
cele mai multe ori epuizante: d-lui academician profesor dr. ing.
Liviu Dumitrescu membru al Academiei Romane, d-lui prof.
universitar dr. ing. Cornel Bianchi, d-lui profesor universitar dr.
ing. Florea Chiriac, d-lui prof. universitar dr. ing. Mihai Ilina,
d-lui profesor universitar dr. ing. Traian Cruceru, d-lui profesor
universitar dr. ing. Virgil Petrescu, tuturor profesorilor i
asistentilor nostrii din facultate din anii 80.
Multumesc Excelentei Sale d-lui Ambasador Livio Hurzeller i
directoarei mele din SECO/Berna, d-na ing. Brigitte Cuendet, pentru
incurajari, solidaritate i pentru maniera n care mi-au impartasit
ideile dumnealor cu exigenta, incredere deplina, consecventa i
prietenie.
-
3
Multumesc specialistilor firmei Poyry AG Zurich, n mod deosebit
d-lui dr. ing. Max Keller colaborator apropiat care mi-a pus la
dispozitie cu mare promptitudine i generozitate un bogat material
documentar i cu, care am schimbat pe parcursul mai multor ani multe
idei tehnice privind sistemele de incalzire urbana, eficienta
energetica i metode de ridicare a performantelor tehnice.
De asemenea multumesc pe aceasta cale colegilor mei, n mod
special colegei mele drd. ing. Aurelia Simion, care m-a sustinut n
momentele dificile ale derularii acestei solicitante perioade de
studii.
Nu n ultimul rand, multumesc intregii mele familii, sotului meu
care mi-a inteles hotararile i m-a spijinit permanent cu multa
rabdare i intelegere, precum i parintilor pentru educatia acordata
cu un efort apropiat de sacrificiu.
Si inainte de orice, multumesc bunului Dumnezeu pentru ajutorul
permanent n drumul meu prin viata, pe fiecare treapta profesionala
i personala, spre care m-am indreptat intotdeauna cu oarecare
teama, cu multa truda, dar cu speranta nedisimulata i cu
binecuvantarea Lui.
Autorul spera ca rezultatele cautarilor sale vor fi utile
specialistilor implicati n tot ceea ce inseamna subiectul cresterii
performantei energetice a cldirilor. Orice apreciere constructiva
transmisa prin e-mail [email protected];
[email protected] este binevenita pentru depasirea
propriilor limite i pentru realizarea unor obiective coerente i
riguroase n acest domeniu de importanta nationala.
Bucuresti, august 2011
-
4
Motto:
Everybody is affected n one way or another by buildings we are
born n them, live n them, work n them, and more often than not die
n them, yet the layman probably knows less about them than almost
anything else that affects his life. Richard Reid, Book of
Buildings, Peerage Books, London, 1984, p. 8.
Fiecare este afectat intr-un fel sau altul de cldiri ne nastem n
ele, traim n ele, muncim n ele i cel mai adesea daca nu chiar murim
n ele, un profan stie probabil mai putin despre ele decat despre
orice altceva care ii afecteaza viata. Richard Reid, Cartea
cldirilor, Peerage books, Londra 1984, p.8.
-
5
Cuprins Pagina
1.
Introducere...........................................................................................................................7
2. Cercetare documentare i analiza comparativa proceduri
auditare energetica....12
2.1. Metodologii de auditare energetica n tarile UE, Elvetia12
2.2. Programe de eficienta energetica n tarile UE, Elvetia...13
2.3. Analiza teoretica comparativa cu terminologia i metodologia
nationala17 2.4. Concluzii preliminare....34
3. Cercetare i analize teoretice. Modelarea proceselor de
transfer termic n regim stationar prin elementele opace i
transparente de construcie. Studii de caz..37
3.1. Transferul termic n regim stationar prin elementele opace
de construcie multistrat. Regim stationar. Rezistente termice n
serie i n paralel n cadrul elementelor de construcie.38
3.2. Transferul termic prin elementele transparente de
construcie45 3.3. Transferul termic prin elementele opace de
construcie multistrat. Regim
nestationar..54 3.4. Transfer termic n regim nestationar.
Matricea de transfer armonic perete
multistrat.58 3.5. Stabilitatea termica a incaperilor incalzite
(I)..66 3.6. Stabilitatea termica a incaperilor incalzite (II).73
3.7. Studiu de caz. Perete multistrat regim stationar; Fereastra
simpla; Fereastra tripla;
Transfer prin sol; Perete nestationar; Bilant termic incapere81
3.8. Concluzii preliminare.90
4. Performanta energetica a cldirilor. Analiza teoretica92
4.1. Principii generale de calcul i evaluarea performatei
energetice a cldirilor92 4.2. Rezistenta termica medie a anvelopei
cldirii. Coeficientul global de izolare termica
al cldirii.94 4.3. Evaluarea consumului anual de caldura n
perioada sezonului rece97 4.4. Importanta solicitarii climatice
asupra consumului de caldura anual pentru
incalzire..98 4.5. Studiu de caz. Analiza energetica. Concluzii
preliminare.100
4.5.1. Componentele consumului anual de energie termica pentru
Incalzire....100 4.5.2. Analiza energetica....101 4.5.3. Concluzii
preliminare..109
5. Performanta energetica a cldirilor. Certificat
energetic110
5.1. Principii generale de calcul...110 5.2. Studiu de caz.111
5.3. Analiza rezultatelor economice i tehnice pe tip de pachete de
soluii..133 5.4. Evaluarea costurilor de investitii tehnice pe
tipuri de pachete de soluii.....135 5.5. Analiza comparata
(teorieexperiment) n vederea validarii modelelor teoretice.
Interpretarea rezultatelor economice i tehnice.151
6. Contributii privind auditarea energetica a cldirilor154
6.1. Cercetari i experimente teoretice..154 6.2. Scurta analiza
privind parametrii energetici importanti.167
-
6
6.3. Modele de predictie a consumului172
7. Concluzii i sinteza contributiilor originale ale tezei180
8. Bibliografie..181
9. Recomandari...187
10. Date personale (activitate profesionala, prezentari la
conferinte, programe de eficienta energetica coordonate, articole
publicate).188
-
7
1. Introducere. Problematica auditarii energetice a
cldirilor
In tarile Uniunii Europene unul dintre cei mai mari consumatori
de energie este i vor ramane cldirile i n mod indubitabil sectorul
rezidential. Confrom prognozelor, ca urmare a cresterii nivelului
de trai, numarul persoanelor pe locuinta va descreste, necesarul de
confort va creste. Pentru a asigura un confort mai ridicat intr-un
numar mai mare de cldiri va fi necesara o cantitate de energie tot
mai mare. Scopul specialistilor este i va fi n viitor gasirea de
noi soluii n vederea cresterii eficientei energetice a cldirilor i
instalatiilor, limitarea riguroasa a utilizarii resurselor
energetice pe de o parte, pe de alta parte educarea consumatorilor
asupra posibilitatilor largi de economisire a energie consumate
intr-o cldire.
Sistemul energetic al unei cldiri inglobeaza n sens larg energia
consumata cu obtinerea materialelor de construcii, energia necesara
pentru constructia propriu zisa, pentru functionarea i intretinerea
ei i, n final pentru pentru demolarea i tratarea deseurilor cand
cldirea i-a incheiat ciclul de viata. Dup alte interpretari ce
vizeaza specialistii n urbanism, o cldire include n sistemul sau
energetic mijloacele de transport, iluminatul exterior, amenajarea
teritoriului vecin cldirii. In acest caz, o cldire fie ca este
locuinta, fie ca este o cldire publica, administrativa, sociala
fara a considera diferentele esentiale intre cele doua tipuri o
cldire, prin urmare se poate considera un subsistem integrat n
sistemul energetic al localitatii i al tarii chiar.
Energia este cea care furnizeaza servicii cheie necesare
confortului, igienei, iluminatului, comunicatiilor, timpului liber
ocupantilor spatiilor cldirii fie locuinta, fie cldire
publica-administrativa. In acest complex dar unitar spatiu al unei
cldiri, actiunile i cercetarile n planul cresterii performantei
energetice reprezinta un potential urias nu numai pentru ridicarea
gradului de confort al serviciilor spatiilor respective, dar i
pentru reducerea consumurilor de energie, al costurilor, al
utilizarii eficente a energiei, a reducerii emisiilor de noxe n
mediu inconjurator, i al cresterii eficientei energetice.
O cldire n general, cuprinde un spatiu n perimetrul caruia sunt
consumate materii prime, electricitate, alte forme de energie
pentru incalzire, nevoi fiziologice, prepararea i utilizarea
hranei, producerea de servicii, bunuri, desfasurarea de activitati
socio-profesionale. In cazul unei locuinte - perimetru este locuit
de una, doua sau mai multe personae apartinand aceluiasi grup,
inrudite sau nu se includ activitati specifice unei locuinte
familiale. O cldire rezidentiala sau publica necesita facilitati de
transport i infrastructura care pot la randul lor sa afecteze
mediul, peisajul, resursele naturale fiind de asemenea consumatoare
de energie. In plus, urbanizarea rapida, concentrarea urbana n
aglomerari de mari dimensiuni, expansiunea geografica a oraselor,
dezvoltarea i accelerarea megapolurilor sunt cateva trasaturi
importante ale lumii contemporane, cu, consecinte deosebite n
domeniul energiei. Urbanizarea aduce modele noi de productie i
consum care inseamna mai multa energie, transport, utilitati i
servicii.
In prezent n plan international i national, energetica unei
cldiri este supusa unor reconsiderari esentiale care sunt
determinate de:
(a): procesul de urbanizare global care impune construirea a
zeci i sute de locuinte noi ceea ce duce la necesitatea
disponibilizarii surselor energetice necesare;
(b): sursele de energie primara pun probleme nu numai de
disponibilitate (de ordin geo-politic, financiar) ci i de ordin
ecologic ce vizeaza schimbarile climatice, alterarea stratului de
ozon, poluarea apelor, afectarea fenomenului de biodiversitate,
etc.
(c): necesitatea asigurarii unui confort minimal n locuinte
comuna tuturor tarilor dezvoltate, paturilor sarace din tarile
dezvoltate, a celor aflate la periferia marilor orase.
Conform unor date experimentale, masurile de eficienta
energetica pot reduce consumul de energie al unei cldiri
multifamiliale cu 25% pana la 30%. Un pachet de soluii de
eficientizare energetica bine conceput din punct de vedere tehnic
poate avea o perioada de recuperare a investitiei i costurilor
efectuate cuprinsa intre 5 i 10 ani pentru cele mai multe dintre
cldirile rezidentiale i publice. Conservarea energiei reprezinta de
asemenea un potential foarte larg n sensul costului efectiv.
Calcule, analize i cercetare a masurilor de eficienta energetica
sunt diferit efectuate pentru cldirile cldirile vechi de cldirile
noi, multifamiliale, de cldirile publice i comerciale. In acest
context, cea mai mare
-
8
provocare o reprezinta cldirile existente, care n comparatie cu
tarile vest europene cu, conditii climatice similare sunt intr-o
conditie foarte proasta/saraca din punct de vedere al pierderilor
de energie i ineficientei energetice.
Situaia energetica a cldirilor fie ca este cldire publica sau
locuinta este una dintre cele mai sensibile din punct de vedere al
cercetarilor aplicate i specialistilor. Eficientizarea consumului
de energie, creterea eficientei energetice i reducerea pierderile
energetice ar avea ca finalitate scaderea consumului de energie n
valori relative i absolute, cunoscut fiind faptul ca n Romania
cldirile de locuit au consum de energie dublu comparativ cu tarile
dezvoltate din Europa. In acest context, creterea eficientei
energetice a cldirilor prin masuri de reabilitare termica complexe
precum i prin alegerea materialelor de construcii a unei cldiri dup
criteriul energiei inglobate poate sugera o directie de actiune n
sensul cresterii eficientei energetice. Optiunile se pot indrepta
catre materiale locale, lemnul (ca sursa regenerabila i
nepoluanta), metale i materiale ceramice etc. Performantele
functionale i energetice ale unei cldiri, masura n care este
promovata arhitectura solara, arhitectura ecologica, incadrarea
unei cldiri n mediul ambiant devin obiective care n contextul temei
sunt de asemenea de luat n considerare. Realizarea unei performante
energetice ridicate prin identificarea de soluii mai putin
energofage, bazate pe pe utilizarea eficienta a energiei cu impact
redus asupra factorilor de mediu sunt obiective care se au n vedere
a fi analizate tehnic i teoretic.
Aproape n fiecare tara exista preocupari pentru reducerea
consumului de energie n asezarile umane, n cldiri i locuinte n
special, motiv pentru care cldirile locuinte sau cldiri publice -
sunt supuse unor reconsiderari de ordin tehnic, energetic,
ecologic. Evaluarea consumurilor de energie constituie o problem
abordat frecvent pe plan naional i internaional n lucrri tehnice de
specialitate, la diferite manifestri tehnico-tiinifice, ncercndu-se
s se gseasc cele mai bune strategii i soluii n domeniu care sa
permita o dezvoltare durabila i creterea eficientei energetice a
cldirilor.
La nivel european, statele membre UE trebuie s-i coordoneze
eforturile i practicile de management. In ciclul de management al
cldirilor, statele membre trebuie s ia n considerare evoluiile pe
termen lung, inclusiv schimbrile climatice, precum i practicile de
dezvoltare utilizare durabil a asezarilor umane.
Directiva 2002/91/CE privind creterea eficientei energetice a
cldirilor a fost adoptata ca un instrument legal pentru a
imbunatati calitatea proiectelor, a anticipa viitorul i a schimba
modul de gandire privind calitatea i eficienta energetica a
cldirilor inca din 2000. A fost adoptat conceptul de Energy
Performances of Building Directive (EPBD) prin care tuturor
statelor membre li se cere stabilirea i implementarea unui program
de etichetare energetica a cldirilor rezidentiale, comerciale,
publice. In mai 2010, UE prin adoptarea Directivei reactualizate
2010/31/EU, se preved obiective reactualizate i detaliate ale
Directivei sicu referire la cldirile noi i anume Under the revised
Directive, all new buildings n 2010, will have to consume nearly
zero energy and will be expected to derive most of their energz
needs from on-site or nearby renewable energy resources.1) O alta
schimbare importanta este ca prin prin aceasta decizie se cere o
metoda consistenta de calcul a gradelor energetice ale unei cldiri
n evderea standardizarii unei minime performantei energtice a
cldirilor n randul statelor membre UE.
1)Sub Directiva revizuita, toate cldirile noi din statele membre
UE incepand cu 2020 vor trebui sa aiba consum de energie aproape
zero cand va fi asteptat ca cele mai multe din nevoile energetice
sa derive din propria locatie sau din resurse regenerabile.
-
9
De altfel inca de la lansarea conceptului n anii 2000, sunt
interesante primele reactii la lansarea acestui conceptului de
cretere a performantei energetice a cldirilor: la inceput s-a
remarcat o puternica rezistenta, s-au considerat prea multe detalii
cerute printr-un proiect, s-a opus ideii de performanta energetica
sub argumentul unor costuri care ridica costurile unei cldiri. Cu
toate acestea, primele rezultate la finalul implementarii unui
proiect au relevat un succes notabil: s-au extins zonele de studiu
i de identificare a altor soluii tehnice i fiecare nou proiect
promovat a fost imbunatatit. Numai n Elvetia se deruleaza cca 100
de proiecte pe an n domeniul cresterii eficientei energetice a
cldirilor.
In foarte multe tari, calitatea materialelor folosite n
constructia cldirilor, precum i operatiile de intretinere a
cldirilor au determinat pierderi termice foarte mari ale acestora.
Situaia cldirilor din punct de vedere al performatei energetice s-a
imbunatatit mult mai repede n tarile din vestul Europei decat n
tarile din estul Europei. De exemplu, n Lituania n 1990, consumul
de energie termica era de 2,5 ori mai mare decat n Suedia.
Masuratorile experimentale pentru Lituania indicau valori de 200
KJ/m2/gradzi, n comparatie cu Statele Unite 130 KJ/m2/grad zi i
Suedia 80 KJ/m2/grad zi. Inca din anii 1970, multe state din vestul
Europei a carei intensitate energetica se situa n jurul valorii de
200 KJ/m2/grad zi au inceput implementarea unor masuri de cretere
dinamica a eficientei energetica a sectorului cldirilor
rezidentiale. In tarile UE i n Elvetia, actiuni de reducere
semnificativa a consumului de energie i de creterea eficientei
energetice a cldirilor au fost declansate concret pornind de la
studii i cercetare aplicata pana la implementarea concreta de
proiecte de cretere a performantei energetice a cldirilor.
In Romnia se constatat consumuri de energie foarte ridicate n
domeniul cldirilor pentru nclzire i preparare ap cald, fa de
consumurile nregistrate n rile Uniunii Europene. Aceste consumuri
au ca efecte directe:
cheltuieli mari pentru energia termic utilizat la nclzire i
preparare ap cald; temperaturi interioare sczute comparativ cu
nivelul ridicat al consumurilor energetice; poluarea mediului
nconjurtor ca urmare a consumului specific ridicat i a emisiilor de
CO2.
n cadrul general al politicii de cretere a eficienei energetice,
reabilitarea termic a cldirilor constituie un obiectiv important,
avnd n vedere consumul anual de energie foarte ridicat, (dup unele
date de peste 200 kWh/mp), datorat n principal pierderilor ridicate
de cldur la nivelul anvelopei cldirilor, precum i din cauza unei
exploatri necorespunztoare a instalaiilor acestora.
In mediul de specialitate, precum i pe scara larga se cunosc mai
multe soluii tehnice de cretere a eficientei energetice, dar care
fie sunt insuficient implementate, fie sunt necunoscute i
inaccesibile inca populatiei, fie sunt insuficient experimentate i
cercetate ca impact global asupra tuturor componentelor vietii.
Performanta energetica a cldirilor este nominalizat n Documentul
de poziie al Romniei la cap.14 Energie, constituind un punct din
programul de msuri pentru intensificarea i accelerarea masurilor de
eliminare a disparitatilor dintre Romania i celealte tari UE. Dup
aderare ianuarie 2007, Romnia trebuie sa indeplineasca toate
angajamentele asumate prin adoptarea de masuri viabile i durabile
de cretere a eficientei energetice a cldirilor. Prin urmare n
actualul context european i international creterea eficientei
energetice a cldirilor este o prioritate nationala, iar tema
mentionata se inscrie pe linia prioritatilor nationale de
aprofundare i experimentare a masurilor de cretere a performantei
energetice i reducerii pierderilor de caldura a cldirilor.
Reglementarile europene n domeniu au fost adoptate i adaptate n
acord cu tendinele i obiectivele europene n domeniu.
Directiva 91/2002/CE privind performana energetic a cldirilor a
fost transpus n legislaia romn prin Legea nr. 372/2005 privind
performana energetic a cldirilor. Conform acesteia proprietarii
locuinelor unifamiliare, ai apartamentelor din blocurile de
locuine, ai oricarei cldiri trebuie s pun la dispoziia potenialilor
cumprtori sau chiriai, n cazul vnzrii sau nchirierii, certificatul
de performan energetic a cldirii ncepnd cu 1 ianuarie 2010.
Certificatul de performan energetic a cldirii este valabil 10 ani
de la data emiterii. Legea nr. 372 /2005 privind performana
energetic a cldirilor reglementeaza n plus aspecte esentiale legate
de obligativitatea Certificatului de performan
-
10
energetic a cldirii - functie de izolaia termic i
caracteristicii instalatiilor, de expertizarea tehnic a
instalaiilor de nclzire, de inspectiile periodice n scopul
reducerii consumului de energie i al limitrii emisiilor de dioxid
de carbon, de inspecia cazanelor i expertizarea tehnic a
centralelor termice i a instalaiilor nclzire.
Programul Operational Sectorial Creterea Competitivittii
Economice -2007-2013 - Axa Prioritar 4 - Creterea eficientei
energetice i a securittii furnizrii, n contextual combaterii
schimbrilor climatice: Domeniul Major de Interventie 2 se refera la
aspecte privind valorificarea resurselor regenerabile de energie
pentru producerea energiei verzi - precum i la operatiunea
Sprijinirea investitiilor n modernizarea i realizarea de noi
capacitti de producere a energiei electrice i termice prin
valorificarea resurselor energetice regenerabile: a biomasei,a
resurselor hidroenergetice (n unitti cu putere instalat mai mic sau
egal cu 10 MW), solare, eoliene, a biocombustibilului, a resurselor
geotermale i a altor resurse regenerabile de energie.
Creterea performanei energetice a blocurilor de locuine - OUG
nr. 18/2009 prin care o scheme financiara asteptata a fi atractiva
este promovata i cuprinde: 50% din alocaii de la bugetul de stat;
30% din fonduri aprobate anual cu aceast destinaie n bugetele
locale i/sau din alte surse legal constituite; 20% din fondul de
reparaii al asociaiei de proprietari i/sau din alte surse legal
constituite. Actul normativ include i categoriile de lucrri de
intervenie.
Consumul anual specific de energie calculat pentru nclzire se va
impune s scad sub 100 kWh/m2 arie util, n condiii de eficien
economic; (actual este de 180-200-240 n circa 83.000 de blocuri,
necesar a fi izolate termic).
Toate aspectele i actiunile care vizeaza creterea performantei
energetice sunt componente esentiale care tin de managementul
cldirii. La nivel european, statele membre ii coordoneaza
eforturile i practicile de management. In ciclul de management al
cldirilor, statele membre iau n considerare evoluiile pe termen
lung, inclusiv schimbrile climatice, precum i practicile de
dezvoltare utilizare durabil a asezarilor umane care aduc n prim
planul preocuparilor specialistilor tintele de performanta.
In Romnia, ca de altfel n toate statele membre se deruleaza
programe de cercetare i realizare ale caror tinte de performanta
sunt: consum redus de energie i valorificarea energetica solara,
utilizarea energiei fotovoltaice, reducerea cu 50% a emisiilor de
CO2 prin imbunatatrirea performantelor sistemelor de incalzire i
alegerea combustibililor fosili, reducerea consumului de energie cu
pana la 70% pe baza sistemului de izolare termica i prin controlul
temperaturilor, reducerea consumului de energie inglobat n
materialele de construcii, al tehnicilor de construcii, al
functionarii cldirilor, izolare exterioara, ferestre performante
termic, pardoseala incalzita electric, consum de energie de 100-120
kwh/mp.an, folosirea lemnului ca material de construcii,
valorificarea energiei solare i a sistemelor hibride soare-vant,
reducerea dependentei energetice fata de peretele exterioare de
energie, reducerea consumului de energie pentru iluminat i prin
ventilare.
Lucrarea de doctorat Contributii privind auditarea energetica a
cldirilor noi i existente isi propune analiza cadrului existent de
evaluare performantei energetice a cldirilor i energeticii
cldirilor n general, cu identificarea unor strategii i soluii
tehnice de verificare i imbunatatire a procedurii de calcul i
evaluare a performantei eneregetice a cldirilor. Teza de doctorat
ncearc s rspund la o parte din probleme complexe legate de creterea
performantei energetice a cldirilor i la gsirea unor strategii de
managment n acest domeniu. Pe baza unor studii de caz, utilizarii
de scenarii tehnice i a unor metode de determinare experimentala
lucrarea isi propune sa identifice soluii eficiente de
identificare, analizei i evaluare a performantei energetice a
cldirilor. Analize comparative intre Romania i tari UE sau non UE
dar avansate din punct de vedere al politicilor energetice i
proiectelor implementate vor sublinia aspecte diferentiate ale
comportamentului i abordarii energeticii cldirii n RO. Lucrarea de
doctorat Contributii privind auditarea energetica a cldirilor noi i
existente se inscrie n preocuprile manifestate la nivel european i
naional n domeniu i isi propune asigurarea unui cadru unitar de
abordare a evalurii i verificarii performantei energetice a
cldirilor i a energeticii cldirilor, pe baza auditurilor
energetice. Lucrarea de doctorat abordeaza probleme legate de:
-
11
Analiza stadiului actual al metodologiei. Analiza comparativa a
metodologiei europene de elaborare a calcului performantei
energetice a cldirilor;
Metodologia de evaluare a performantelor energetice a cldirilor
n plan european i/sau mondial. Studiu comparativ al acestor
metodologii;
Noiuni de modelare a proceselor de transfer termic n regim
stationar i nestationar n cadrul cldirilor. Studii de caz;
Principii generale de calcul i de evaluare a performantei
energetice a cldirilor. Influenta componentelor constructive asupra
performantelor energetice ale unei cldiri de referinta. Studii de
caz;
Analiza economica i energetica a cldirilor noi i existente a
soluiilor de reabilitare termica cu evidenierea capabilitilor,
limitrilor, a avantajelor i dezavantajelor ntre programele de
calcul analizate. Studii de caz;
Analiza comparative teorie experiment. Scenarii, propunerea de
strategii de evaluare i verificare a performantei energetice al
cldirilor. Studii de caz;
Concluzii i propuneri.
Teza are la baz preocupari de cercetare teoretica, de modelare
precum i informarea bibliografic larga, care cuprinde lucrri i
autori din tara i strainatate.
-
12
2. Cercetare, documentare i analiza
2.1. Metodologii de auditare n tarile UE i Elvetia
Abordarea european privind performantele energetice ale
cldirilor, ca un subcapitol al gestionrii integrate a resurselor de
energie, se face n conformitate cu urmtoarele directive:
Cartea Verde Spre o strategie european privind sigurana
alimentrii cu energie- COM (2000) 769, Comisia UE a subliniat trei
aspecte legate de necesitatea promovarii economisirii de
energie:
securitatea alimentarii cu energie, deoarece dac nu se iau
msuri, dependena de import va atinge 70% n 2030, problemele de
mediu sunt din ce n ce mai accentuate, 94% din emisia de gaze are
loc n procesele de generare i utilizare a energiei; acest lucru
creeaz i dificulti n ndeplinirea cerinelor Protocolului de la
Kyoto, UE are o influen limitat asupra condiiilor de aprovizionare
cu energie; de aceea este esenial s se diminueze necesarul de
energie, prin promovarea economiei de energie n sectoarele
cldirilor i transporturilor. Directiva 2002/91/EC privind
Performanta Energetica a Cldirilor prevede reducerea consumuri cu
22% pana n anul 2010 pentru stocul existent precum i aplicarea unor
standarde minime de performanta energetica. Directiva privind
performanta energetica a cldirilor se refera la economia de
energie, durabilitatea cldirilor locuinte i cldiri publice i
asezarii umane, reducerea impactului cu mediul inconjurator,
reconsiderarea arhitecturii cldirilor astfel incat acestea sa
contina mai putina energie, promovarea resurselor regenerabile, n
special a arhitecturii solar pentru a se folosi la maximum lumina
solara n interiorul cldiri, gestiunea apei (de ploaie, potabila,
freatica, ape uzate), incadrarea n peisaj etc. Cautarea unui
compromis intre externalitatile de mediu, tipul surselor de energie
i materialele de construcii i din surse regenerabile este prezent
aproape n fiecare proiect ce vizeaza soluii ecologice i de cretere
a eficientei energetice. Directiva 2004/8/CE cogenerarea de mica
putere- capacitate instalata sub 1MW. Extindere la
trigenerare-model SUA n comercial (i ventilare i climatizare).
Standardele europene n domeniu au primit statut de standard
naional n tarile Europei inclusiv n Elvetia, fie prin publicarea
unui text identic, fie integral, nainte de Decembrie 2007, iar
toate standardele naionale care se afl n contradicie cu acesta au
fost retrase i/sau anulate.
Documentele care au fost analizate i cercetate au fost elaborate
n cadrul unor mputerniciri date pentru Comitetul National de
Standardizare (CEN) Centrul de Management Bruxelles din partea
Comisiei Europene i a Asociaiei Europene a Liberului Schimb i vine
n sprijinul cerinelor fundamentale ale Directivei (Directivelor)
CE.
Conform Regulamentului Intern al CEN/CENELEC, institutele de
standardizare naionale din urmtoarele ri trebuie s pun n aplicare
prezentul Standard european: Germania, Austria, Belgia, Bulgaria,
Cipru, Danemarca, Spania, Estonia, Finlanda, Frana, Grecia,
Ungaria, Irlanda, Islanda, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburg,
Malta, Norvegia, Olanda, Polonia, Portugalia, Cehia, Romnia, Marea
Britanie, Slovacia, Slovenia, Suedia i Elveia(tari a caror
organizatii nationale de standardizare sunt membrii CEN).
Materialele cercetate documentar, inclusiv o serie de standarde
referitoare la armonizarea european a metodologiei de calcul pentru
performana energetic a cldirilor au fost analizate atat ca
definitii i terminologie cat i ca mod de aplicare.
Anumite elemente din documentele i standardele europene i
elvetiene studiate i la care se face referire n special n Capitolul
2.3 pot face obiectul drepturilor de proprietate sau al unor
drepturi similare. Autorul le-a inclus n prezenta lucrare n scop
exclusiv al sintetizarii diferentelor dintre legislatia europeana i
elvetiana n domeniu i cea romaneasca. Documentele sunt mentionate
ca atare i n capitolul 9. Bibligrafie. Nu exist informaii c CEN
i/sau CENELEC ar fi responsabili pentru
-
13
neidentificarea unor asemenea drepturi de proprietate i pentru
atragerea ateniei asupra existenei acestora.
2.3. Programe de eficienta energetica n tarile UE i Elvetia
In foarte multe tari, calitatea materialelor folosite n
constructia cldirilor, precum i operatiile de intretinere a
cldirilor au determinat pierderi termice foarte mari ale acestora.
Situaia cldirilor din punct de vedere al performatei energetice s-a
imbunatatit mult mai repede n tarile din vestul Europei decat n
tarile din estul Europei. Natiunile UE au adoptat sistemul de
etichetare energetica a cldirii bazat pe o scara tehnica. Danemarca
foloseste un program cu doua scari energetice unul pentru cldirile
rezidentiale i unul pentru cele comerciale. In Austria fiecare
entitate organizatorice implementeaza un program propriu cu o
componenta independenta pentru cldirile vechi i istorice. Programul
de etichetare energetica n Polonia i Portugalia este considerat un
succes. In tari non UE care au aderat la sistemul european de
etichetare energetica a cldirilor programe concrete de implemntare
se deruleaza cu succes i coerenta. Numai n Elvetia se deruleaza cca
100 de proiecte pe an n domeniul cresterii eficientei energetice a
cldirilor. A fost lansat conceptul Minergie (sub care s-au
implementat mai multe proiecte) i stabilita tinta ambitioasa a
societatii de 2000 watts/mp, fara energie nuclera. Mai mult a fost
lansat conceptul de Orase energie n multe dintre tarile UE,
promotor i initiator al acestei recunoasteri europene al
gestionarii i etichetarii unei intregi comunitati prin European
Energy Award fiind Elvetia.
In plan european a fost introdus conceptul de Energy Cite. Este
cunoscut conceptul European Energy Award (eea), eticheta Energy
City este acordata acelei municipalitati care isi concentreaza
eforturile i realizarile pentru a utiliza energia intr-un mod
eficient i cat mai mult posibil intr-un mod neutru din punct de
vedere climatic. De exemplu din septembrie 2010, 219 municipalitati
cu o populatie de la 373 pana la 350400 locuitori au primit
eticheta Energy City/Oras Energie. Peste 750 municipalitati
europene particpa n programul European Energy Award i care
urmareste de asemenea i obiectivele UE 20/20/20, prin care se
prvede reducerea cu 20% a emisiilor, creterea cu 20% a eficientei
energetice i crestzerea cu 20% a utilizarii resurselor regenerabile
pana n 2020. Conceptul Energy City / European Energy Award este de
fapt un system de certificare pentru un management durabil n
municipalitati.
In cadrul procesului complex de promovare i intensificare a
proiectelor i progarmelor la nivel UE, a fost creat programul
Energy Leaders prin care se recunosc public realizarile
semnificative n utilizarea i reducerea consumului de energie n
cldirile existente.
Tot la nivel european, Raportul 2020 Vision: Saving our Energy ,
2007, apreciaza ca 27% din energia utilizata n cldirile din Europa
poate fi economisit pana n 2020 prin masuri de termoizolare (n
sectorul rezidential) sau/i de management (n sectorul tertiar). In
perspectiva de 5-10 ani poate schimba complet raportul cost
beneficii.
-
14
-
15
-
16
-
17
2.4. Analiza teoretica comparativa cu terminologia i metodologia
nationala
Analiza comparativa teoretica pe trei tipuri de standarde
europene specifice din domeniul perfromantei i eficientei
energetice a cldirilor
UE inclusiv Elvetia Romania
A. STANDARD EUROPEAN, EN 15217 (Iunie 2007, ICS 91.120.01) 380
01 34 Performana energetic a cldirilor Metode de exprimare a
performanei energetice i de certificare energetic a cldirilor
Indicatori de performan energetic
Indicatori
Performana energetic a unei cldiri este reprezentat de un
indicator total EP, suma algebric medie a energiilor primite de la
exterior i furnizate la exterior de ctre vectorul energetic,
determinat n conformitate cu Articolul 5 (5.3) din Standardul prEN
15603, standardizat.
EP poate reprezenta:
a) energia primar (Ep);
b) emisiile de CO2 (mCO2),
c) energia net medie primit de la exterior de ctre ali parametri
definii prin politica energetic naional (de exemplu, energia primit
de la exterior, Ep sau costul).
Ali indicatori, cum ar fi performana termic a nveliului cldirii,
pot veni n completarea acestui indicator total EP.
6.2 Cerine energetice totale
Cerina energetic total EP trebuie s fie o valoare limit a
indicatorului de performan energetic total EP definit la Articolul
5.
Cerina este exprimat dup cum urmeaz:
EP Epr unde
EP este indicatorul de performan energetic total;
Epr este valoarea limit care definete cerina.
n cazul n care o anumit cldire are mai multe utilizri k (de
exemplu, nvmnt + sport) cu cerine diferite Epr,k, trebuie definite
nite proceduri pentru moderarea diferitelor cerine. n cazul n care
nu sunt specificate alte proceduri, se aplic procedura care
urmeaz:
Reglementare adoptata n RO
Similar n RO, sub alta notatie
Similar n RO, sub alta notatie
-
18
unde k reprezint utilizrile: k = 1, 2,..., n.
Suprafaa condiionat a unui spaiu folosit de obicei pentru mai
mult de o utilizare trebuie s fie segmentat proporional cu
suprafeele condiionate ale acestor utilizri.
Exceptii n care se accepta ca parametrii importanti sa aiba
influen este redus sau neutralizat
Parametru Motiv posibil
Climatul Pentru adapt rea nivelului tehnologiilor necesare
climatului.
Utilizrile cldirii
Pentru adaptarea cerinelor diferitelor proiecte, utilizrilor i
tehnologiilor realizabile.
Vectorul energetic
Pentru politica energetic naional cu privire la utilizarea
diferitelor surse de energie (de exemplu, gazul/electricitatea),
sau pentru a lua n calcul disponibilitatea surselor de energie
specifice n locaii speciale.
nlimea i/sau forma cldirii
Pentru a evita cerinele exagerat de exigente n cazul caselor
independente i cerinele prea nepretenioase n cazul cldirilor mari
compacte. Pentru a adapta cerinele la cldirile de nlimi i forme
diferite.
Debitul de ventilare
Pentru a evita cerinele prea costisitoare n cazul cldirilor sau
al utilizrilor care necesit un debit crescut de ventilare
Nivelul de iluminare
Pentru a evita cerinele prea costisitoare n cazul cldirilor sau
al utilizrilor care necesit un nivel ridicat de iluminare.
Influena unui parametru poate fi modificat fie specificndu-se
valorile sau procedurile speciale n cazul datelor utilizate n
calculul pentru EP (a se vedea a)), fie ajustndu-se cerina de
performan energetic EPr (a se vedea b)).
a) Valorile convenionale pentru climatul i datele referitoare la
ocupani sunt definite dup cum este descris n standardul EN
15603;
b) EPr poate deveni independent de parametrii ai cror influen
trebuie redus. n acest caz, EPr este definit prin:
Insuficient clarificat
Insuficient inclus n doc. RO
-
19
1) metoda ecuaiei, n care EPr este definit printr-o ecuaie
simpl, cum ar fi de exemplu: EPr = f (climatul, forma i utilizarea
cldirii etc.); sau
2) metoda cldirii de referin, n care EPr este valoarea lui EP
calculat pentru o cldire situat n acelai loc, cu nlime i utilizare
identice etc, dar cu parametri precum nivelul izolaiei, randamentul
sistemului de nclzire, programul de activiti, contribuiile de cldur
interioare etc. nlocuii cu valorile de referin.
Evoluia cerinelor
Cerinele pot fi modificate n timp exprimnd EPr n modul
urmtor:
EPr = EPr,data unde
este un factor de consolidare cuprins ntre 0 i 1, care evolueaz
n timp;
EPr,data corespunde valorii lui EPr la o anumit dat.
Tipuri de valori de referin
Valorile de referin sunt utilizate pentru a compara performana
energetic a unei anumite cldiri cu performana energetic a cldirilor
similare.
Trebuie definite diferite valori de referin pentru clasele de
cldiri care au diferite utilizri (de exemplu, locuinele individuale
de tipuri diferite, imobilele de apartamente, birouri, cldiri
destinate nvmntului, spitale, hoteluri i restaurante, baze
sportive, cldiri ce adpostesc servicii de vnzri en gros sau cu
amnuntul, alte tipuri de cldiri consumatoare de energie).
Se pot utiliza referinele care urmeaz:
- Rr: referina reglementrii referitoare la performana energetic,
care corespunde valorii tip a cerinelor reglementrii privitoare la
performana energetic pentru cldirile noi;
- Rs: referina parcului imobiliar, care corespunde performanei
energetice atinse de aproximativ 50% din parcul imobiliar naional
sau regional (valoarea medie).
Valorile de referin sunt definite la scar naional sau
regional.
Se poate utiliza o procedur de neutralizare sau de reducere a
influenei anumitor parametri referitori la
Similar n RO ca definitie generala
Nu este definit n RO
-
20
valorile de referin, modificndu-se anumii parametri utilizai n
calculul pentru Rr i Rs, dup cum este descris la punctul 6.3 pentru
EPr.
NOTA 1 De exemplu: Rr = Rr,0 (a + bf) unde a i b sunt coeficieni
fr dimensiune.
n cazul n care indicatorul este un indicator energetic msurat,
pot fi adoptate alte definiii pentru Rr pn la cea care dispune de
date suficiente referitoare la performana real a cldirilor, care
sunt n conformitate cu reglementarea.
NOTA 2 Definiia pentru Rs: valoarea parcului imobiliar poate fi
dificil de estimat cu precizie din cauza lipsei de cunotine
referitoare la performana acestora. Se poate face o estimare
aproximativ utilizndu-se consumul energetic al unui eantion
reprezentativ al parcului imobiliar.
NOTA 3 Se recomand s se atepte cel puin 5 ani ntre fiecare
modificare a valorilor de referin.
NOTA 4 Politica naional poate decide pstrarea valorii lui Rr
chiar i dup o modificare a reglementrii.
Coninutul procedurii de certificare energetic a cldirilor
O procedur de certificare energetic a cldirilor trebuie s
defineasc cel puin:
Tipul cldirii sau al prii de cldire la care se aplic.
Principalele tipuri de cldiri luate n calcul sunt dup cum
urmeaz: locuine individuale de tipuri diferite, imobile de
apartamente, cldiri destinate nvmntului, spitale, hoteluri i
restaurante, baze sportive, cldiri ce adpostesc servicii de vnzri
en gros i cu amnuntul, alte tipuri de cldiri consumatoare de
energie;
Cazurile n care este aplicabil procedura de certificare
energetic a cldirilor: vnzare, nchiriere, cldire nou dup
construire, afiaj ntr-o cldire public, etc.;
Coninutul certificatului de performan energetic, n conformitate
cu descrierea de la punctul 8.3.
n cazul n care este stabilit procedura de certificare energetic
a cldirilor, informaiile referitoare la alegerile fcute trebuie s
fie raportate la o procedur de documentare a certificrii energetice
a cldirilor, care trebuie s conin cel puin informaiile definite n
Anexa A.
Nu este definit n RO
NU
NU
Similar n RO
Nu este mentionat n Met. RO
Deosebiri cu RO (ultimele doua linii)
-
21
NOT Partea responsabil cu procedura de certificare energetic a
cldirilor poate s se asigure c datele obinute ale certificatelor de
performan energetic ce descriu parcul imobiliar sunt pstrate ntr-un
mod organizat ntr-un singur loc (o singur baz de date).
Scara de performane
n plus fa de indicatorul numeric EP, certificatul de performan
energetic poate conine clasele de randament energetic.
n cazul n care informaiile disponibile pentru un anumit tip de
cldire nu sunt suficiente pentru a defini limitele claselor,
utilizarea claselor poate fi respins pn la obinerea datelor
necesare.
Clasa de energie a unei anumite cldiri trebuie s aib la baz
valoarea indicatorului de performan energetic.
Se poate utiliza o procedur de neutralizare sau de reducere a
influenei anumitor parametri asupra claselor energetice,
modificndu-se anumii parametri utilizai n calcularea lui EP, dup
cum este descris la punctul 6.3.
Trebuie dat cel puin o definire diferit de ctre dezvoltatori
pentru procedura de certificare energetic a cldirilor (de exemplu,
un organism naional):
scara performanelor trebuie s se ncadreze ntre A (cldiri care au
cea mai ridicat performan energetic) i G (cldiri care au cea mai
redus performan energetic);
referina reglementrii la performana energetic, Rr, trebuie s se
afle la limita dintre clasele B i C;
referina parcului imobiliar, Rs, trebuie s se afle la limita
dintre clasele D i E;
o cldire cu o energie primit de la exterior net egal cu 0
trebuie s se afle n partea superioar a clasei A;
se pot defini sub-clase, de exemplu, clasa A poate fi mprit n
A*, A**, A***.
Procedura de certificare energetic a cldirilor trebuie s descrie
limitele fiecrei clase.
NOTA 1 Anexa B (informativ) ofer o procedur pentru clasificarea
cldirilor.
NOTA 2 Acest lucru nseamn c pentru o anumit ar sau regiune i
pentru un anumit tip de cldire, majoritatea
Similar n RO
Nu exista n RO (din cauza unei alte politici imobiliare)
-
22
cldirilor finalizate ncepnd cu anul 2006 aparinnd claselor A i
B, aproximativ 50% din parcul imobiliar aparin claselor cuprinse
ntre A i D, i aproximativ 50% din parcul imobiliar, claselor E, F i
G.
NOTA 3 Anexa C (informativ) ofer exemple de descrieri ale
certificatelor de performan energetic.
Recomandri
Certificatul de performan energetic trebuie s conin, dac este
cazul, recomandri referitoare la urmtoarele:
msurile de mbuntire (nveliul cldirii, sisteme tehnice);
msurile de administrare a cldirii (mbuntirea exploatrii i
administrrii cldirii i sistemelor tehnice).
Similar n RO
Insuficient definit n RO
Vezi model RO
Vezi model RO
-
23
B. SIA STANDARD EU/Elvetia SN, 520 380/1. 380 1 64. Cldire,
construcie civil
(STANDARD NREGISTRAT DE ASOCIAIA DE STANDARDIZARE DIN ELVEIA
nlocuiete standardul SIA 380/1, (ediia 2007) i area ca scop
utilizarea raional i economic a energiei pentru nclzire i
producerea apei calde menajere n interiorul cldirii.
Energia termic n interiorul cldirii (pentru nclzire i pentru
producerea de ap cald menajer).
Temp exterioare sunt definite ca temperaturi exterioare
furnizate de statie meteorologica de referinta apropiata
localitatii
Performane necesare
Valori limit i valori int
Rezultatele calculului unui proiect sunt comparate cu valorile
limit i cu valorile int.
Valorile limit trebuie s fie respectate cu strictee de ctre
cldirile aflate n construcie. Valorile limit corespund cerinelor
accesibile referitoare la mijloacele tehnice actuale care sunt
sustenabile din punct de vedere economic.
n cazul unei transformri sau a unei modificri de alocare, fie se
face referire la o performan total i trebuie respectat valoarea
limit pentru transformare, fie se face referire la performanele
punctuale, iar fiecare element relevant, precum noile elemente de
construcie, trebuie s respecte valoarea limit corespunztoare. Noile
elemente ale nveliului trebuie s respecte valorile limit pentru
cldiri n construcie, pentru elementele atinse de transformarea sau
de modificarea de alocare i valorile limit pentru transformare.
Performana total trebuie s ia n calcul minimum spaiile care cuprind
elementele la care se refer transformarea sau modificarea de
alocare. n cazul n care respectarea cerinelor se lovete de probleme
de fiabilitate tehnic, de investiie economic nesustenabil sau de
cerine de protecie a cldirilor de patrimoniu, abaterile trebuie s
fie justificate.
Valorile int trebuie s fie aprobate. Valorile care pot fi atinse
graie unei combinaii judicioase de elemente ale anvelopei i de
componente performante la nivel energetic, i care pot fi chiar
depite n cazul aplicrii tehnologiilor deja dovedite. Fiabilitatea i
justificarea economic trebuie s fie, totui, verificate de la caz la
caz.
Se lucreaza cu zone climatice
Diferit de RO
Nu sunt definite clar n RO
Nedefinite n RO
Nedefinit n RO, (C107 defineste n linii generale)
-
24
Necesarul de cldur pentru nclzirea Qh reprezint cantitatea de
cldur necesar, care se raporteaz la suprafaa de referin energetic
AE, pentru meninerea, pe durata unui an, a unei cldiri la o anumit
temperatur ambiental. Acesta rezult din suma bilanurilor
lunare.
Valorile limit obinute sunt valabile pentru o temperatur medie
anual ea de 8,5C. Acestea trebuie s fie majorate resp. reduse cu 4%
n cazul n care temperatura medie anual este mai redus resp. mai
ridicat cu un Kelvin. Pentru calcul, se utilizeaz temperatura medie
anual a staiei meteorologice de referin
Datele care urmeaz sunt necesare pentru calcularea valorilor
unui proiect:
- date referitoare la utilizare, - date referitoare la genul de
reglaj al temperaturii
ambientale, - date referitoare la staia meteorologic
corespunztoare
resp. date climatice ale locului, - date referitoare la suprafaa
de referin energetic,
date referitoare la elementele plane ale nveliului (suprafee,
valori U, temperatura ambiental a unui eventual spaiu nvecinat
nclzit, creterea temperaturii pentru dispozitivul de nclzire
integrat al elementelor nveliului sau pentru corpurile de nclzire
plasate n faa unei ferestre),
- date referitoare la punile termice (dimensiuni, valoarea resp.
numr, valoarea ),
- factori de reducie ai pierderilor n vecintatea spaiilor
nenclzite sau a solului,
- date complementare referitoare la ferestre (valoarea g, cota
parte vitrat a suprafeei ferestrelor, factorul de umbrire),
- date referitoare la capacitatea termic.
Perioada de calcul este luna. Calculul se efectueaz pentru
fiecare lun n parte.
C. STANDARD EU/Elvetia. Certificatul energetic al cldirilor
(2031 68). (Directiva 2002/92/CE a Parlamentului European i a
Consiliului din data de 16 decembrie 2002 referitoare la performana
energetic a cldirilor, Jurnalul Oficial al Uniunii Europene din
4.1.2003.)
Conform standardelor SN EN 15217 i SN EN 15603 (societatea
elveian a inginerilor i arhitecilor)
Diferit de RO (unde calculul este sezonier)
Diferit n RO unde exista 4 zone climatice cu patru temp.
exterioare
Diferit n RO In general analiza energetica presupune ca pe baza
informatiilor privind -zona climatica n care este amplasata
cldirea, inclusiv vecinatatile; - tipul cldirii conform
clasificarilor consacrate din literatura de specialitate (ex:
cldire rezidentiala, publica, noua, existenta, monozona, multizona,
ocupare continua sau discontinua, etc.); - caracteristicile
termo-tehnice ale elementelor de construcie care alcatuiesc
anvelopa cldirii, starea i configuratia acestora; - tipurile
instalatiilor interioare existente i starea acestora,
caracteristicile acestora, sa se calculeze estimativ i n conditii
normle de functionare, toate consumurile anuale globale i specifice
(Mwh/an), respectiv (Kwh/mp,an) ale sistemlor de instalatii cu,
care cldirea este echipata.
Diferit n RO. Se aplica procedura de calcul sezonier pentru
incalzire. Numar annual de grade zile.
-
25
Energie
Agent energetic
Substana sau fenomenul care poate servi la producerea lucrului
mecanic sau a cldurii ori la realizarea proceselor chimice sau
fizice (ISO 13600:1997). Coninutul energetic al combustibililor
este dat de puterea sa caloric superioar. Agenii energetici sunt, n
special, electricitatea, lemnul, crbunele, motorina, gazul natural
sau lichefiat, biogazul, deeurile, cldura la distan, cldura
mediului nconjurtor, energia solar sau eolian i geotermal.
Necesarul de cldur QH resp. qH (MJ resp. MJ/m2)
Cldura ce trebuie furnizat spaiului condiionat de pentru nclzire
ctre un sistem de nclzire pentru a menine temperatura de referin pe
o anumit perioad. Valoare absolut sau raportat la suprafaa de
referin energetic.
Necesarul de rcire QC resp. qC (MJ resp. MJ/m2)
Cldura ce trebuie scoas din spaiul condiionat de un sistem de
rcire pentru a menine temperatura de referin pe o anumit perioad.
Valoare absolut sau raportat la suprafaa de referin energetic.
Necesarul de cldur QW resp. qW (MJ resp. MJ/m2)
Cldura necesar pentru nclzirea cantitii pentru ap cald necesare
de ap la temperatura apei calde. Valoare absolut sau raportat la
suprafaa de referin energetic.
Pierderea termic a sistemelor Qls (MJ)
Partea de consum a instalaiilor tehnice pentru sistemelor
nclzire, rcire, ap cald menajer, umidificare, dezumidificare i
ventilaie, care nu are cldur util furnizat de aceste sisteme.
Pierderi (termice) Qls, rec recuperabile (MJ)
Partea de pierderi termice a instalaiilor tehnice recuperabile
care poate fi recuperat pentru a reduce consumul de energie al
cldirii pentru nclzire sau rcire.
Pierderi (termice) Qls, rcd recuperate (MJ)
Partea de pierderi termice a instalaiilor tehnice care este
recuperat pentru a reduce consumul de energie al cldirii
Similar n RO
-
26
pentru nclzire sau rcire.
Energia util
Energia termic la dispoziia consumatorului, de ex. cldura din
camer, cldura scoas din camer (rcire) sau cldura din apa cald la
punctul de tiraj.
Energia auxiliar
Energia electric utilizat de instalaiile tehnice pentru
transformarea i transportul energiei furnizate n energie util.
Energia final
Energia la dispoziia consumatorului. Aceasta include energia
furnizat i generarea utilizat la faa locului.
Energia furnizat
Energia furnizat cldirii prin perimetrul de bilan sub form de
agent energetic de ultimul vnztor.
Energia exportat
Energia furnizat pieei de cldire prin perimetrul de bilan, sub
form de agent energetic.
Energia net furnizat
Energia furnizat minus energia exportat.
Consumul de energie
Cantitatea fiecrui agent energetic furnizat cldirii unei cldiri
pentru toate utilizrile.
Energie pentru nclzire EH resp. eH (MJ resp. MJ/m2)
Cantitatea de energie care trebuie furnizat sistemului de
nclzire pentru a acoperi necesarul. Aceasta include necesarul de
cldur, pierderile generatorului de cldur, ale acumulatorului i ale
distribuiei. Valoare absolut sau raportat la suprafaa de referin
energetic.
Energia pentru ap cald EW resp. eW (MJ resp. MJ/m2)
Cantitatea de energie care trebuie furnizat sistemului de
preparare a apei calde menajere pentru a acoperi necesarul. Aceasta
include necesarul de cldur pentru nclzirea apei, energia auxiliar i
pierderile
Diferit de RO unde calculul recomandat este sezonier i temp. ext
date de zona climatica
Similar n RO
Similar n RO
-
27
generatorului de cldur, ale acumulatorului i ale distribuiei de
ap cald. Valoare absolut sau raportat la suprafaa de referin
energetic.
Energia pentru rcire EC resp. eC(MJ resp. MJ/m2)
Cantitatea de energie care trebuie furnizat sistemului de rcire
pentru a acoperi necesarul. Aceasta include necesarul de rcire,
energia auxiliar i pierderile chiller-elor, ale acumulatorului i
ale distribuiei. Valoare absolut sau raportat la suprafaa de
referin energetic.
Energia pentru ventilaie iluminat, instalaii diverse i
echipamente de exploatare EV, EL, ET, EAp resp. eV, eL,, eT, eAp
(MJ resp. MJ/m2)
Cantitatea de electricitate consumat pentru funcionarea
ventilaiei, iluminatului, a instalaiilor i echipamente diverse ale
cldirii i a echipamentului de exploatare exploatare. Valoare
absolut sau raportat la, suprafaa de referin energetic.
Puterea caloric superioar (GCV, Valoarea caloric bruta)
Cantitatea de cldur furnizat prin combustia complet a unei
cantiti totale de combustibil, la o presiune de 101.320 Pa,
produsele de combustie fiind reduse la temperatura ambiental.
Aceast mrime include cldura latent de condensare a vaporilor de ap
coninui n combustibil i a vaporilor produsului de combustie a
hidrogenului coninut n combustibil.
Energia neregenerabil
Energia de la o rezerv finit, care se poate epuiza prin extracie
(de ex. uraniu, petrol brut, crbune, lemn din pduri
despdurite).
Energia regenerabil
Energia de la o surs care nu se epuizeaz n urma extraciei, cum
ar fi energia solar (termic i fotovoltaic), eolian, hidraulic, i
biomasa provenit din culturile exploatate n mod durabil.
Producerea de energie pe teren:
Energia produs de instalaiile tehnice ale cldirii n interiorul
limitelor bilanului, care este utilizat cel puin parial n
interiorul acestor limite, excesul fiind exportat pe pia.
Insuficient definit n RO
Similar n RO
-
28
Energie regenerabila produsa pe teren
Energia regenerabila produs pe teren utiliznd surse de energie
regenerabile (senzori solari termici, celule fotovoltaice etc.).
Utilizarea pasiv a energiei solare nu este considerat generare.
Energia primar
Form de energie brut, nesupus nc niciunui fel de conversie,
transformare sau transport. Exemple sunt petrolul brut, gazul,
uraniul sau crbunele subteran, cherestea, radiaii solare, energia
potenial a apei, energia eolian.
Factorul de energie primarafP (fr dimensiune)
Cantitatea total de energie primar necesar pentru furnizarea
unei anumite cantiti de energie unei cldiri, raportat la aceast
cantitate. Acest factor ia n calcul energia necesar pentru
extragerea, rafinarea, stocarea, transportarea, distribuirea
energiei, precum i toate operaiunile necesare pentru furnizarea de
energie cldirii care o consum.
Factorul naional deenergie ponderata
Factorul de evaluare fixat prin politica energetic naional.
Factorii de ponderare naionali sunt publicai pe pagina de start a
Conferinei regiunilor (cantoanelor) judetelor, departamentelor.
Consumul de energie energie primar EP (MJ)
Consumul ponderat de energie al unei cldiri de ctre factorii
primara.
Consumul de energie ponderat ECH (MJ)
Consumul ponderat de energie al unei cldiri de factorii de
energie naionali.
Performana energetic total
Certificatul energetic
Certificatul care conine performana energetic total a unei
cldiri.
Clasa energetic Indicator uor de neles care indic performana
energetic a unei cldiri.
Indice standard eP,std, eCH,std(MJ/m2)
Similar n RO
Similar n RO
Similar n RO
-
29
Indicele de consum al energiei n raport cu care este comparat
indicele de performan energetic a unei cldiri pentru a obine o
clasificare. Acest indice corespunde cerinelor pentru o cldire nou.
Acest indice este calculat cu factorii de energie primar, respectiv
cu factorii naionali.
Evaluarea energetic
Consumul net de energie primar al unei cldiri, care rezult din
cantitile msurate sau calculate ale agenilor energetici consumai i
exportai. Conform datelor utilizate, se produc evaluri diferite,
rezumate n Tabelul 2.1 i definite n cele ce urmeaz.
Evaluarea energetic calculata
Evaluare bazat pe consumul de energie calculat pe baza
condiiilor de utilizare i a datelor climatice standard.
Evaluarea energetic a proiectului
Evaluarea energetic calculat aplicat unui proiectde cldire,
nainte de construire.
Evaluarea energetic standard
Evaluarea energetic calculat pe baza datelor standard.
Date standard
Ansamblu de date standard referitoare la climatele interior i
exterior i la comportamentul locatarilor.
Evaluare energetic adaptata
Evaluarea energetic calculat pe baza datelor ct mai apropiate de
realitate posibil.
Evaluarea energetic masurata
Evaluare pe baza cantitilor msurate ale agenilor energetici.
Evaluare hibrid
Evaluare energetic standard pentru care datele referitoare la
cldire au fost validate n comparaie cu o evaluare msurat, conform
Capitolului 7.
Suprafaa de referin energetic AE (m2)
Suma tuturor suprafeelor planeului etajelor i subsolurilor care
sunt incluse n nveliul termic i a cror
Nedefinit n RO
Nedefinit n RO
Nedefinit n RO
Similar n RO
-
30
utilizare necesit nclzire sau climatizare. Aceast suprafa este
definit n detaliu n standardul SIA 416/1.
Indice de consum al energiei primareeP, eP,calc,
eP,meas(MJ/m2)
Consumul anual total de energie primar al unei cldiri raportat
la suprafaa de referinta a acesteia. Indicele poate fi determinat
prin calcul sau prin msurtoare.
Indicele de consum alenergiei ponderat eCH, eCH,calc, eCH,meas
(MJ/m2)
Consumul ponderat anual total de energie al unei cldiri raportat
la suprafaa de referin energetic a acesteia. Indicele poate fi
determinat prin calcul sau msurtoare.
Indicele de consum al energiei primare standardizat RP,2009 fr
dimensiune, exprimat n % Indicele de consum al energiei primare
mprit la indicele standard al unei cldiri de acelai tip. Indicele
2009 corespunde anului publicrii Crii tehnice.
Indicele de consum al energiei ponderat standardizat RCH,2009 fr
dimensiune, exprimat n % Indicele de consum al energiei ponderat
mprit la indicele standard al unei cldiri de acelai tip. Indicele
2009 corespunde anului publicrii Crii tehnice.
Fraciunea de energie regenerabil fren fr dimensiune Partea de
energie primar regenerabil coninut n energia primar net
furnizat.
Energia pe persoan EP (MJ/P Evaluarea energetic mprit la numrul
nominal (ocupare complet) de locatari ai unei cldiri. (A se vedea
standardul SIA 380/1)
Emisia de gaze cu efect de ser
Coeficient de emisie a gazelor cu efect de ser KCO2g/MJ,
kg/MJ
Cantitile de gaze cu efect de ser emise n atmosfer pe unitate de
energie utilizat, exprimate n mas echivalent de dioxid de carbon pe
MJ utilizat. Acest coeficient include emisiile de gaze cu efect
prin combustie la interiorul perimetrului de bilan i emisiile ce
rezult din procesele luate n calcul pentru factorul de energie
primar.
Emisia de gaze cu efect de sera MCO2 (Kg, t)
Cantitatea de gaze cu efect de ser emise ce rezult din
Insuficient definit n RO
Similar n RO
Nedefinit n RO
Nedefinit n RO
Nedefinit n RO cu claritate
-
31
energia primar net furnizat de cldire.
Indicele de emisie a gazelor cu efect de ser mCO2 (kg/m2) Emisia
anual de gaze cu efect de ser a cldirii, exprimat n masa echivalent
de dioxid de carbon,raportat la suprafaa de referin energetic a
acesteia. Indicele de emisie a gazelorcu efect de ser standardizat
RCO2,2009 exprimat n % Raportul dintre indicele de emisie a gazelor
cu efect de ser i indicele de emisie standard al unei cldiri de
acelai tip. Indicele 2009 corespunde anului fr dimensiune,
publicrii Crii tehnice.
Emisia de gaze cu efect de ser
Coeficient de emisie a gazelor cu efect de ser KCO2(g/MJ,
kg/MJ)
Cantitile de gaze cu efect de ser emise n atmosfer pe unitate de
energie utilizat, exprimate n mas echivalent de dioxid de carbon pe
MJ utilizat. Acest coeficient include emisiile de gaze cu efect
prin combustie la interiorul perimetrului de bilan i emisiile ce
rezult din procesele luate n calcul pentru factorul de energie
primar.
Emisia de gaze cu efect de ser MCO2 Kg, t
Cantitatea de gaze cu efect de ser emise ce rezult din energia
primar net furnizat de cldire.
Indicele de emisie a gazelor cu efect de ser mCO2(kg/m2) Emisia
anual de gaze cu efect de ser a cldirii, exprimat n masa echivalent
de dioxid de carbon, raportat la suprafaa de referin energetic a
acesteia.
Indicele de emisie a gazelor cu efect de ser
standardizatRCO2,2009 exprimat n % Raportul dintre indicele de
emisie a gazelor cu efect de ser i indicele de emisie standard al
unei cldiri de acelai tip. Indicele 2009 corespunde anului
publicrii Crii tehnice.
Exist i alte gaze cu efect de ser n afar de CO2, n special gaz
metan prezent n gazul natural. Obiectivul fiind de a reduce
impactul asupra mediului i nu de a calcula taxa pe CO2, se iau n
calcul toate gazele cu efect de ser exprimndu-le n masa de CO2
echivalent.
Valoarea de referin are la baz o emisie de CO2 echivalent cu 50
g/MJ de energie primar, ceea ce corespunde unei reduceri cu
aproximativ 10% a emisiei
Nedefinit n RO, nu are valoare tinta i nu are statut
relevant
Similar n RO
factori de ponderare naionali putin explicitati n RO
Similar n RO
Nereglemntat n RO
-
32
de gaze cu efect de ser n raport cu anul 1990 (protocolul de la
Kyoto), n acelai timp reducndu-se cu 10% i consumul de energie
primar.
Emisia anual actual de gaze cu efect de ser n Elveia este de
aproximativ 80 g de CO2 pe MJ de energie final consumat. Pentru
informare, programul DISPLAY propune 14 g/MJ pentru determinarea
limitei, ceea ce pare destul de draconic.
Certificatul clasific cldirea i utilizarea acesteia n funcie de
consumul anual de energie primar al acesteia.
Cantitile de ageni energetici consumai sunt fie calculate
utilizndu-se n special standardele, fie msurate. Aceste cantiti
sunt ponderate de factorul de energie primar i sunt adunate pentru
a obine consumul total. Clasificarea energetic depinde de consumul
cldirii n raport cu o cldire de referin care este n conformitate cu
standardele i reglementrile actuale. Alte informaii referitoare la
consumul de energie sunt prezentate pe certificat pe verso.
n locul factorilor de energie primar, se pot utiliza i factorii
energetici naionali. n locul necesarului de energie primar, se
obine astfel energia ponderat. Aceasta constituie baza pentru
clasificarea energetic cu factori de ponderare naionali.
Acest certificat energetic este mai mult dect un indicator al
necesarului de reabilitare a nveliului. El ia n considerare cldirea
n ansamblul su i vine n completarea standardelor care evalueaz n
esen anvelopei cldirii, i standardele care evalueaz necesarul de
electricitate. Metoda permite clasificarea cldirilor n apte clase
ealonate de la A la G, pentru consumul de energie primar i emisia
de gaze cu efect de ser corespunztoare. Indicele de consum al
energiei primare standardizat este ilustrat grafic pe
certificat.
Clasa pentru emisia de gaze cu efect de ser este indicat
printr-o liter. n cazul certificatelor calculat i hibrid, se
determin i se reprezint grafic o clas pentru necesarul de cldur
pentru nclzire. Este indicat i fraciunea de energie regenerabil din
energia primar.
Persoana care elaboreaz garanteaz, prin propria semntur,
exactitatea informaiilor specificate. Aceasta arhiveaz documentele
utilizate pentru elaborarea certificatului timp de 10 ani i pred o
copie persoanei autorizate.
Comparaia cu alte metode care in cont doar de o parte a
utilizrilor de energie pentru calcularea indicelui de consum al
energiei este posibil doar dac se adun consumurile de energie
pentru aceste utilizri.
-
33
Clase (cf. Clasificarilor europene)
Clasa R minim %
R maxim %
Comentariu
A 50 Cldiri cu performan foarte bun B > 50 100 Cldiri n
conformitate cu standardele n vigoare C > 100 150 Cldiri n afara
standardelor; se recomand analiz D > 150 200 E > 200 250
Cldiri clar n afara standardelor, meritnd o analiz
privitoare la mbuntiri F > 250 300 G > 300
Aporturile de cldur interne rezultate n urma cldurii degajate de
iluminat i de aparatele electrice fixe sau mobile reduc necesarul
de nclzire ntre un sfert i o treime. Astfel, consumul de curent
electric are o influen important asupra consumului de energie
pentru nclzire. Locatarul poate, astfel, prin propriul
comportament, s reduc n mod semnificativ consumul de nclzire
printr-un consum mare de electricitate.
Consumul de ap cald reprezint cea mai mare influen pe care o
poate avea locatarul asupra consumului total de energie. Apoi
urmeaz efectul comportamentului asupra consumului de energie pentru
satisfacerea necesarului de iluminat i de aparatur electrocasnic.
Efectul locatarului asupra consumului pentru nclzire este pe
ultimul loc.
Termoficare:
Factorii de energie primar, ai prii regenerabile i ai
coeficienilor de emisie a gazelor cu efect de ser pentru diferite
tipuri de centrale de nclzire
Factorul de energie primar
-
Partea de energie regenerabil
%
Coeficientul de emisie a gazelor cu efect de ser kg/MJ
Termoficare cu incinerarea deeurilor Centrale pe motorin
Centrale pe gaz Centrale pe lemn Central termic-electric pe lemn
Pomp de cldur aer-ap (COP anual 2,8) PAC cu sond geotermal (COP
anual 3,9) PAC pentru ape uzate (COP anual 3,4) PAC cu ap potabil
(COP anual 3,4) Cldur geotermal Central termic-electric geotermal
Central termic-electric pe motorin Central termic-electric pe gaz
Central termic-electric pe biogaz
0,81 1,69 1,56 1,66 1,41 2,11 1,88 1,01 1,97 1,52 0,59 0,63 0,65
0,08
1,2 0,6 0,6 94,0 93,5 46,0 55,0 15,0 51,3 89,5 79,0 1,6 1,5
15,3
0,045 0,112 0,086 0,013 0,011 0,029 0,021 0,016 0,023 0,006
0,004 0,040 0,037 0,006
-
34
2.4. Concluzii preliminare. Contributii personale
Directiva european referitoare la performanele energetice ale
unei cldiri are ca obiectiv promovarea mbuntirii performanei
energetice ale cldirilor din Uniune, avnd n vedere condiiile
climatice exterioare i particularitile locale, precum i cerinele
referitoare la climatul interior i raportul cost-eficien.
(Directiva, Art. 1)
Conform acestei Directive, cldirile trebuie s fie evaluate cu
indicatorii calculai pe baza utilizrii standardizate a acestora.
Sunt menionai ca indicatori posibili energia primar, energia final,
emisiile de gaze cu efect de ser i costurile energetice. Comitetul
European de Standardizare (CES) elaboreaz standarde de calcule n
domeniu. Cu toate acestea, nu exist nicio obligaie legal de a
introduce un certificat de performan energetic a cldirilor.
Directiva European cere un procedeu simplu i transparent ns
precis i global. Ideal ar fi s se propun o metod foarte simpl, a
crei utilizare s ofere un rezultat complet, sigur i precis. O metod
simplist (oferind ca exemplu consumul pornind de la tipul de cldire
i anul de construcie a acesteia) nu poate reflecta diferenele
dintre cldiri similare. O metod detaliat permite luarea n
considerare a tuturor caracteristicilor cldirii i a mediului n care
aceasta se afl, ns solicit o cantitate de date care nu sunt n mod
necesar i disponibile. Nu trebuie s se confunde simplitatea
utilizrii cu simplitatea metodei. O metod poate fi relativ complex
(de exemplu un calcul pe ore al necesarului de rcire) ns necesit o
cantitate limitat de date uor disponibile i poate fi utilizat cu
uurin cu ajutorul unui program uor de utilizat.
Certificatul trebuie s ia n calcul toi agenii energetici i toate
utilizrile, pe de o parte pentru a fi n conformitate cu Directiva,
iar pe de alt parte pentru a avea n vedere faptul c, n termeni de
energie primar i de emisii de gaze cu efect de ser, impactul
iluminatului, al ventilaiei, al instalaiilor i al dispozitivelor
este cel puin la fel de important ca cel al nclzirii luate singur,
mai ales n cldirile bine proiectate n care necesarul de nclzire
este foarte redus.
Consumul calculat ia n considerare comportamentul locatarilor
standard, n timp ce consumul msurat rezult, ntre altele, din
comportamentul locatarilor reali. Nu este posibil separarea
performanei energetice a cldirii de cea a locatarilor acesteia,
deoarece exist o interaciune puternic ntre cldire i locatari. De
fapt, energia este utilizat n majoritatea cldirilor doar pentru
confortul locatarilor, cldirea n sine neconsumnd nimic dac nu ar
adposti locatari. Pe de alt parte, calitatea cldirii influeneaz
comportamentul locatarilor acesteia: vitrajele mari diminueaz
necesarul de iluminare natural, un reglaj bun mbuntete confortul i
evit risipa, o proiectare bun a aerisirii cldirii reduce necesarul
de deschidere a ferestrelor etc.
Analizand tipurile de documentatii mentionate rezulta
urmatoarele:
Performanele punctuale necesare sunt consolidate n mod
apreciabil: valoarea limit a elementelor opace ctre exterior este
redus cu 20% i aceea a ferestrelor este redus cu 13%. Valorile int
sunt diminuate cu 23%, respectiv cu 10%. (Aceste valori corespund
valorilor obinuite pentru cldiri Minergie-P). Valorile limit pentru
performana total necesar sunt reduse n medie cu 25% pe ansamblul
categoriilor. Pentru habitat, care reprezint majoritatea cldirilor,
aceast reducere este de aproximativ 30%. Valorile limit pentru
performanele punctuale necesare nu sunt corectate n funcie de
temperatura medie anual. Pentru performana total necesar, corecia
valorilor limit trece de la 4% la 8% prin abaterea K n comparaie cu
temperatura medie anual de 8,5C a staiei meteorologice utilizate.
Necesarul de energie final pentru incalzire i apa calda menajera se
raporteaza la suprafata de referinta energetica Ae. Calculul
necesarului de incalzire se raelizeaza folosindu-se conditiile
normale de utilizare i datele climatice ale statiei meteo
prescrise;
-
35
Pentru acuratete pentru cazul n care Qnecesar trebuie optimizat
sau comparat se procedeaza la o simulare dinamica la intervale
scurte de timp (ex 1 ora) pentru a putea stabili un bilant al
transferurilor de caldura care ia n calcul efectele datorate
inertiilor termice.
Pornind de la ideea de temperatura medie anual a staiei
meteorologice de referinta, se analizeaza Bucuresti (zona climatica
II, text de calcul -15 o C). S-a analizat perioada de ani 2005
2009, temperaturi zilnice i temperaturi medii lunare multianuale
furnizate de statia meteorologica Bucuresti.
Constari:
Temperaturi medii lunare (grade Celsius)
Ani urmariti Minim Maxim 2005 -3.84 27.85 2006 -6.13 29.52 2007
-3.00 30.13 2008 -5.07 32.19
Se observa ca fata de temperatura exterioara de calcul utilizata
pentru calculul sezonier de -15 o C, temperaturile minime medii
lunare sunt mai mari cu exceptia catorva zile n lunile decembrie,
ianuarie i februarie inregistrate ca atare.
-
36
Rezulta ca, calculul sezonier efectuat pe baza lui t exterior
introduce aproximatii i poate fi considerat ca avand accente
grosiere care genereaza supradimensionarea lui Q necesar.
Pentru o singura cldire pentru care calculul s-a efectuat bazat
pe valori ale temperaturii medii lunare (calcul lunar) au rezultat
reduceri ale lui Q necesar cu pana la 30%, chiar 50%. Prin urmare
dimensionarea lui Q necesar raportat la conditiile de clima i
temperatura preluate de la statia meteorologica de referinta poate
genera o sursa reala i cu un potential urias de economii de energie
n cazul Romaniei cu efecte benefice pana la consumatorul final.
Acest lucru s-ar reflecta n auditurile energetice, n masurile de
reabilitare termica, n facturile de energie termica, n emisiile de
noxe, n activitatile operatorilor economici de termoficare i ale
producatorilor de energie.
Tipuri de probleme
Optimizare (planificare i optimizare)
Justificare (comparare cu performanele necesare i cu cerinele
legale)
Armonizare metodologii de calcul i legislatie (comparare cu zone
climatice)
utilizare valori prevzute pentru obiectul luat n considerare
condiii normale de utilizare
valorile cel mai bine cunoscute pentru obiectul luat n
considerare
date climatice vs temperatura determinata de statia
meteorologica de referinta
valori medii plurianuale, valorile locale cel mai bine
cunoscute
valori medii plurianuale, valorile staiei meteorologice care se
afl cel mai aproape sau ale celei impuse
Valori corespunztoare perioadei de msurare, valorile locale cel
mai bine cunoscute
performane necesare performan necesara cerut de ctre
mputernicit
valori limit i valori int, cerine legale
concordana cu valorile calculate i verificate msurate
-
37
3. Cercetare teoretica studii de caz
Prin obiectivul principal al proiectului se contribuie la
accelerarea procesului de aliniere i integrare tehnologic,
respectiv determinarea elementelor de strategie n definirea
opiunilor de alimentare cu energie a cldirilor i sistemelor de
instalaii de nclzire din cldiri. In cadrul transferului de caldura
sunt analizate procesele spontane ireversibile n care energia se
schimb intre corpuri (sisteme) sub forma de caldur. Studiul
transferului de cldur i propune s evidenieze efectele fizice
asociate caldurii i sa dezvolte metode stiintifice de analiza, care
ofera informatii legate de performanaa sau proiectarea unui anume
sistem sau proces. Fr cunoaterea legilor specifice transferului de
caldur i a proprietatilor termofizice ale materialelor utilizate
este imposibil de efectuat calculul de dimensionare al
componentelor utilizate.
Bilanul energetic al unei cldiri cuprinde urmtorii termeni de
energie sensibil i latent:
Conducia prin anvelopa cldirii, alta dect prin sol, Conducia
prin pereii i podelele subsolului. n construciile tradiionale,
transferul de cldur spre sol este de obicei mic i de aceea se
neglijeaz. Dar n cldiriile super-izolate, el poate fi relativ
important. Cldura datorat schimbului de aer (infiltraii, exfiltraii
i/sau ventilaie)
Aporturile interioare de cldur datorate radiaiei solare,
iluminatului, echipamentelor i ocupanilor
Aporturile de cldur de cldur latent sunt n principal datorate
schimbului de aer, echipamentelor i ocupanilor
Cldura nmagazinat (stocat) n capacitatea termic a cldirii. O
analiz dinamic include acest termen, n timp ce o analiz staionar l
neglijeaz pentru c temperatura cldirii nu variaz n timp
-
38
unde Cef reprezint capacitatea termic efectiv a cldirii.
Pierderile de cldur sensibil prin conducie i schimbul de aer (se
exprim sintetic printr-un singur termen, deoarece ambii depind de
diferena de temperatur dintre interior i exterior):
Deci, pentru o cldire, sarcina termic instantanee este suma
dintre componentele sensibile i latente la un moment dat.
MODELAREA PROCESELOR DE TRANSFER TERMIC IN REGIM STATIONAR PRIN
ELEMENTELE OPACE SI TRANSPARENTE DE COSNTRUCTIE
In cadrul transferului de caldura sunt analizate procesele
spontane ireversibile n care energia se schimb intre corpuri
(sisteme) sub forma de caldur. Studiul transferului de cldur i
propune s evidenieze efectele fizice asociate caldurii i sa
dezvolte metode stiintifice de analiza, care ofera informatii
legate de performanaa sau proiectarea unui anume sistem sau proces.
Fr cunoaterea legilor specifice transferului de caldur i a
proprietatilor termofizice ale materialelor utilizate este
imposibil de efectuat calculul de dimensionare al componentelor
utilizate.
Calculul proceselor de transfer de caldura necesita cunoasterea
distributiei temperaturii n spatiu i timp care se obtine prin
rezolvarea unor ecuatii diferentiale specifice proceselor
respective, ecuatii derivate de regula, din bilanturi energetice.
Calcule i analize termodinamice specifice cldirilor n ipoteza unui
regim stationar, regim nestationar;
3.1. Transferul termic n regim staionar prin elemente opace de
construcie, multistrat. Rezistene termice n serie i n paralel n
cadrul elementelor de construcie
Transferul termic unidirecional n regim stationar prin
elementele opace de construcie se supune principiilor binecunoscute
de termotehnic (transferul de caldur).
Cu toate c desfaurarea proceselor de transfer termic n cadrul
elementelor de construcie are loc n regim nestaionar, totui innd
seama de variaia relativ lent a solicitrilor termice la care sunt
supuse aceste elemente, regimul staionar are o pondere efectiv
important. Mai mult, importana tratrii acestui regim survine i din
caracterul pragmatic privind evaluarea fluxurilor termice i a
cmpurilor de temperatur.
3.1.1. Cazul regimului staionar
n figura 1.1 se prezint un perete plan paralel compus din 4
straturi care desparte un spaiu interior de mediul exterior. S-au
notat cu 1, 2, 3, 4, 5, temperaturile pe feele straturilor de la
interior spre exterior i cu ti i te temperatura interioar i
respectiv temperatura exterioar.
Dup cum este bine cunoscut exprimnd continuitatea fluxului
termic prin perete n punctele de trecere de la un strat la altul,
se poate scrie:
-
39
e
e
i
i
Rt
RRRRRt
5
5
45
54
34
43
23
32
12
21
1
1 =
=
=
=
=
(3.1.1)
unde cu R s-au notat rezistenele la transfer termic (exprimate n
m2.K/W). Rezistenele termice corespunztoare diferitelor straturi au
expresiile:
;1
; ; ; ; ;1
545
4545
34
3434
23
2323
12
12121
e
e
ii RRRRRR
====== (3.1.2)
Pentru a determina de exemplu temperatura 3 se pot aduna ntre
ele primele 3 rapoarte i ultimele 3 rapoarte i rezult de asemenea o
egalitate:
e
e
i
i
RRRt
RRRt
54534
3
23121
3
++
=
++
(31..3)
Dac notm:
ee
ii
RRRRRRRR
545343
231213
++=
++= (3.1.4)
atunci:
e
e
i
i
Rt
Rt
3
3
3
3 =
(3.1.5)
i rezult:
12 12
ti
i
te
e
1 2 3 4 5
23 23
34 34
45 45
Fig. 1.1
-
40
e
e
ii
tRR
tRR
+=3
3
3
33 (3.1.6)
unde s-a notat:
ei RRR 333
111+= (3.1.7)
ntra-devr rezistenele plasate la stanga i la dreapta nodului 3
sunt legate n paralel i de aceea rezistena echivalent R3 are forma
mai sus prezentat.
Temperatura 3 este exprimat ca o medie ponderat ntre
temperaturile solicitante ti i te, ponderile fiind date de ctre
rapoartele rezistenelor termice aferente. Utiliznd inversele
rezistenelor de transfer termic, adic capacitile de transfer termic
sau conductanele termice (U) dup denumirile din literatura
anglo-saxon se poate scrie:
ee
ii t
UU
tUU
+=3
3
3
33 (3.1.8)
unde:
;1
;1
;1
33
33
33
e
e
ii R
UR
UR
U === (3.1.9)
Pentru stabilirea valorilor temperaturilor n alte puncte din
structura peretelui se poate proceda conform regulei stabilite i
anume: temperatura n interiorul peretelui ntr-un punct oarecare
este media ponderat a temperaturilor mediilor adiacente peretelui,
ponderile fiind egale cu rapoartele dintre rezistena echivalent
totala aferenta punctului respectiv i rezistena echivalent ntre
punctul respectiv i mediul adiacent respectiv (interior sau
exterior). n fig. 1.2 se prezint schema electric echivalent
Fig. 1.2
Aa cum s-a prezentat, mrimea densitii fluxului termic specific
unidirecional depinde de diferena de temperaturi ale celor dou
medii fluide adiacente elementului de construcie i de rezistena
termic total a elementului de construcie:
TRttq 21 = (3.1.10)
Prin rezistena termic total a elementului de construcie nelegem
suma dintre rezistenele termice convective ale mediilor fluide din
imediata vecintate a elementului de construcie i rezistena termic
conductiv propriu-zis a elementului de construcie.
ti 1 2 3 4 5 te
Ri1 R12 R23 R34 R45 R5e
-
41
21 cvcdcvT RRRR ++= (3.1.11)
unde:
;1
;1
22
11
=
=
cv
cv
R
R (3.1.12)
Valorile coeficienilor de transfer termic convectiv depind de
tipul circulaiei aerului n imediata vecintate a elementelor de
construcie. (Asupra acestui aspect vom reveni ulterior).
Cat privete rezistena termic conductiv este importanta mai inti
structura elementelor de construcie. Elementele opace de construcie
(perei exteriori, perei interiori, terase, planee) sunt de regul
formate din mai multe straturi asociate convenabil din raiuni de
rezisten mecanic a construciei i din raiuni de izolare termic a
spaiilor locuite.
Straturile componente ale elementelor de construcie opace pot fi
aezate perpendicular pe direcia fluxului termic sau paralel cu
direcia fluxului termic. Poziionarea straturilor componente n
cadrul peretelui, fa de suprafeele elementului de construcie sau de
direcia fluxului termic unidirecional, determin mrimea fluxului
termic care tranziteaz elementul de construcie.
A. Cazul elementelor de construcie plane formate dintr-un singur
strat omogen (fig. 1.3) sau cvasiomogen (fig. 1.4). n aceast
situaie rezistena termic conductiv a elementului de construcie
este:
ncvasiomogestratR
omogenstratR
echcd
cd
-
-
=
=
(3.1.13)
B. In cazul B strat cvasiomogen (strat cvasiomogen = un strat
echivalent stratului propriu-zis, format din mai multe materiale
(ex. cramizi+mortar, straturi termoizolante prin care trec armturi
de fier) caracterizat de aceeai gosime ca i stratul alcatuit din
mai multe materiale ns cu o conductivitate
te e
ti i
0
Fig. 1.4 Strat cvasiomogen
te e
ti i
0
Fig. 1.3 Strat omogen
-
42
termic echivalent satabilit ca o medie ponderat a
conductivitailor termice ale materialelor care alcatuiesc stratul
efectiv) [22]:
=
k
kkech A
A (3.1.14)
C. C.1. Cazul elementelor formate din mai multe straturi omogene
plasate succesiv perpendicular pe direcia fluxului termic (fig.
1.5):
=
=++=n
k k
k
n
ncdR
11
1...
(3.1.15)
Se poate defini o conductivitate termic echivalent a ntregului
element multistrat impunnd realizarea rezistenei termice
efective:
=
=
==
E
n
kkn
k k
kcdR
1
1 (3.1.16)
Rezistena termic a unui element de construcie multistrat este
suma rezistenelor termice nseriate ale straturilor componente.
Rezult:
te e
ti i
1 1
2 2
k k
n n
Fig. 1.5 Element multistrat
;k uimaterialul ariaA;k uimaterialul tateaconductivi
:unde
k
k
-
43
cd
n
kk
E R
=
=1
(3.1.17)
C 2.Alctuirea unui element de construcie este realizat n multe
situaii din straturi omogene, plasate n paralel (fig. 1.6). n
aceast situaie se evalueaza separat fluxurile termice prin fiecare
strat i se va defini o rezisten termic echivalent a ntregului
element de construcie din condiia de realizare a fluxului termic pe
ntreaga suprafa a elementului de construcie:
( )=
=
n
kei
k
k ttRSQ
1 (3.1.18)
i n cazul elementului de c