Măsurile de eficienţă energetică au un triplu impact:
• în sectorul energetic (cheltuieli de energie reduse și securitate energetică îmbunătăţită);
• economic (creșterea productivităţii și crearea de locuri de muncă);
• de mediu (mai curat și mai verde)
Consultă informația de mai jos și află ce măsuri de eficiență energetică pot fi implementate, cum poți reduce consumul de energie ( și micșora plata facturilor) și cum poți spori rezistența termică a clădirilor.
Anvelopa (învelişul) clădirii separă interiorul acesteia de exteriorul ei. Anvelopa clădirii are patru funcţii principale:
- Asigură structura mecanică a clădirii, asigură şi contribuie la durabilitatea acesteia
- Menţine mediul controlat din interiorul clădirii, prin protejarea clădirii împotriva vântului, ploii, temperaturilor ridicate sau scazute, radiaţiei solare in exces, prafului, zgomotului din stradă şi separă clădirea de alte clădiri anexate
- Permite accesul luminii naturale, ventilaţia naturală şi accesul persoanelor
- Asigură aspectul dorit al clădirii.
Anvelopa clădirii controlează fluxurile de căldură, aer şi umiditate dintre interiorul şi exteriorul acesteia. Împreună cu sistemele de încălzire, ventilaţie şi condiţionare a aerului, asigură un mediu controlat în interiorul clădirii.
Principalele elemente ale anvelopei clădirii sunt: fundaţia, pereţii exteriori, acoperişul, ferestrele şi uşile.
Construcţia şi starea elementelor anvelopei clădirii determină calitatea condiţiilor din interior, consumul de energie necesar pentru menţinerea acelor condiţii, durabilitatea şi rezistenţa clădirii faţă de condiţiile meteo.
Clădirile pierd căldură în perioada rece şi primesc căldură în exces în timpul verii prin intermediul anvelopei clădirii, din cauza urmă- toarelor fenomene generale:
- Transferul de căldură prin conductivitatea termică
- Transferul de căldură prin radiaţia termică
- Schimbul necontrolat de aer (adică, infiltrarea şi exfiltrarea)
Cu cât mai mari sunt pierderile termice, cu atât mai multă energie este necesară pen- tru a asigura condiţiile de confort în interior.
Un alt aspect relevant pentru clădiri este convecţia termică, adică transferul căldurii dintr-un loc în altul prin mişcarea aerului (Figura 7.1)
Pe măsură ce aerul se încăl- zeşte, acesta se dilată şi se ridică în sus, iar aerul care se răceşte devine mai dens şi coboară, acest fenomen formând curenţi de convecţie.
Pentru a identifica măsurile de creştere a eficienţei anvelopei clădirii, în mod normal, mai întâi se efectuează un audit energetic. Auditul energetic examinează clădirea existentă şi starea acesteia şi propune măsurile optime de eficienţă energetică. Un instrument important pentru analiza pierderilor de căldură prin anvelopa clădirii este camera de termoviziune.
Imaginile termice (Figura 7.2) ajută la identificarea elementelor şi locurilor problematice ale clădirii.
În RM, multe clădiri au un potenţial considerabil de reducere a consumului de energie prin implementarea măsurilor de eficienţă energetică. Acest lucru se datorează mai multor factori generali
- Multe clădiri construite în perioada sovietică au fost proiectate pe baza unor cerinţe mici privind performanţa termică, eficienţa energetică a clădirii, care la vremea aceea se explicau prin costul redus al resurselor energetice la momentul construirii lor
- În multe cazuri întreţinerea proastă a clădirii din cauza lipsei resurselor financiare din ultimele două decenii, a dus la o degradare serioasă a clădirilor
- În general, din cauza resurselor financiare insuficiente, sistemele energetice ale clădirilor nu au fost exploatate adecvat, ceea ce a condus la temperaturi reduse în interior, calitatea proastă a aerului şi umiditate ridicată ca urmare a neutilizării sistemelor de ventilaţie, etc.
Reducerea infiltrării
Controlul fluxurilor de aer care intră şi ies din clădiri este important pentru a asigura calitatea bună a aerului din interior, pentru a controla nivel umidităţii şi evita condensarea, pentru gestionarea utilizării energiei pentru încălzire şi răcire şi pentru asigurarea confortului celor care se află în clădire.
În cazul infiltrării necontrolate, aerul este schimbat prin anvelopa clădirii , prin crăpă-turile/spaţiile în jurul ferestrelor şi uşilor, precum şi prin fisurile din anvelopa clădirii. Pe de altă parte, sistemele de ventilare controlate (care pot, de asemenea, asigura încălzirea/răcirea aerului) ventilează clădirea conform condiţiilor normale de proiect pe parcursul întregului an. Aerul trece prin anvelopa clădirii prin deschizături în condiţiile de diferenţă a presiunii. Diferenţa de presiune este cauzată de următoarele condiţii (Figura 7.3):
- Efectul vântului. Vântul care suflă spre clădire determină o presiune mai mare în partea spre care suflă şi o presiune mai mică în partea opusă a clădirii
- Efectul de stratificare termică. Aerul încălzit se mişcă spre părţile superioare ale clădirii, determinând o presiune mai mare şi iese prin deschizături – prin exfiltrare; presiunea mai joasă din partea inferioară a clădirii duce la infiltrarea aerului de afară prin deschizături
Presiunea joasă în interior. Presiunea din interior este redusă în timpul funcţionării ventilatoarelor de evacuare a aerului, arzătoarelor, prin coşuri de fum şi canale verticale de ventilaţie, astfel aerul este aspirat prin deschizăturile din învelişul clădirii.
Există două aspecte importante pentru gestionarea aerului din interior:
- Aerul din clădire trebuie înlocuit pentru a-i asigura calitatea corespunzătoare, pentru controlul umidităţii, şi asigurarea condiţiilor conform cerinţelor sanitare
- Aerul (şi vaporii de apă din aerul cald) care iese din clădire poartă energie. Pentru menţinerea temperaturii necesare în încăpere, aerul proaspăt care intră în clădire din afară trebuie încălzit sau răcit.
Clădirile pot dispune de sisteme de ventilaţie mecanică (forţată) pentru admisie şi evacuare sau de ventilaţie naturală.
Clădirile moderne sunt proiectate şi construite cu învelişul exterior ermetic, cu infiltrare necontrolată redusă, dar cu schimbarea aerului într-un mod controlat cu utilizarea sistemelor de ventilaţie. Sistemele moderne mecanice de ventilaţie, eficiente din punct de vedere energetic, recuperează o parte a energiei termice din aerul evacuat şi o transferă aerului proaspăt admis, utilizând unităţi de recuperare a căldurii sau energiei, economisind astfel energia.
De regulă, în Moldova, multe şcoli, grădiniţe, alte clădiri publice, clădirile rezidenţiale au fost proiectate şi se proiectează cu ventilaţie naturală (ventilarea mecanică doar în zonele speciale, de exemplu, în cantine). Aerul este admis prin infiltrare (de exemplu, prin deschiderea ferestrelor) şi evacuat prin conductele de ventilare cu gurile de evacuare pe acoperiş, iar o parte prin exfiltrare. Alte categorii de clădiri, cum ar fi spitalele, au fost de regulă proiectate cu sisteme de ventilaţie mecanică, asigurând încălzirea aerului, însă fără recuperarea căldurii. Astăzi, în majoritatea cazurilor, sistemele de ventilaţie mecanică nu sunt utilizate din motive economice şi tehnice, iar schimbul de aer în acele clădiri se realizează prin ventilaţie naturală.
În clădirile proiectate cu ventilaţie naturală şi în clădirile unde sistemele de ventilaţie mecanică nu sunt funcţionale, infiltrarea este necesară pentru asigurarea schimbului de aer. Trebuie făcută diferenţa între infiltrarea controlată, necesară pentru efectuarea schimbului de aer (realizată, de exemplu, prin deschiderea controlată a ferestrelor) şi fenomenul răspândit de infiltrare necontrolată şi excesivă, care duce la un consum majorat de energie şi la reducerea confortului.
În clădirile în care ventilaţia naturală este utilizată în acest mod, recuperarea căldurii nu se realizează. Pentru a îmbunătăţi performanţa energetică a clădirii şi calitatea aerului, trebuie instalate sisteme de ventilaţie mecanică cu recuperarea energiei.
Astfel, pentru a îmbunătăţi eficienţa energetică a clădirii, trebuie minimalizată infiltrarea necontrolată. Acest lucru poate fi realizat prin:
- Etanşarea fisurilor şi a găurilor din anvelopa clădirii (fisurile din pereţi, deschizăturile neetanşate dintre elementele pereţilor, fisurile din jurul ferestrelor şi uşilor, etc.).
- Înlocuirea sticlei sparte sau a celei cu crăpături de la ferestre.
- Asigurarea etanşeităţii suficiente a uşilor şi ferestrelor când acestea sunt închise.
- Dotarea ferestrelor şi a altor elemente de ventilare cu mecanisme care permit înlocuirea controlată a aerului atunci când este necesar.
- Dotarea uşilor cu mecanisme automate de închidere.
- Dotarea clădirii cu intrări prevăzute cu uşi care să prevină accesul direct al aerului exterior în clădire (uşi consecutive, care se deschid pe rând, uşi rotative).
- Dotarea clădirilor cu sisteme de ventilaţie cu recuperarea căldurii sau energiei.
Îmbunătăţirea rezistenţei termice a clădirilor: Pereţi, planşee/tavane
Clădirile pierd energia prin:
- Pereţii exteriori
- Tavan şi acoperiş
- Subsoluri
- Etajele tehnice superioare
- Mansarde/ poduri, garaje anexate
- Punţile termice (locurile unde materialele cu conductivitate scăzută / materialele de izolare sunt penetrate de elemente cu conductivitate ridicată)
Pierderile de energie se produc în primul rând prin conductivitatea termică a materialelor clădirii (de exemplu, cărămidă, piatră de calcar, beton, panouri de beton prefabricate, etc.).
Conductivitatea termică este proprietatea specifică a materialelor de a conduce căldura (λ, măsurată în W/m·oC). Aceasta depinde de caracteristicile fizice ale materialului, cum ar fi densitatea.
Transferul de căldură prin materialele cu conductivitate termică mare este mai intens decât prin materialele cu o conductivitate termică mică. Fluxul de căldură este orientat dinspre partea caldă înspre cea rece.
Performanţa termică a elementelor clădirii este determinată de rezistenţa termică a elementelor respective, R (măsurată în m²·°C/W), care depinde de conductivitatea termică a materialelor din care este făcut elementul respectiv al clădirii şi grosimea straturilor de materiale. O rezistenţă termică mai mare asigură o performanţă mai bună.
Inversul rezistenţei termice (R) a unui element al clădirii este coeficientul de transfer termic (U), măsurat în W/m²·°C (U=1/R). Performanţa ferestrelor este de regulă măsurată prin valoarea U. Cu cât valoarea U este mai mică , cu atât fereastra este mai bună.
Performanţa termică a pereţilor, planşeelor, uşilor, ferestrelor este determinată de valorile R sau U.
Diferite materiale de construcţie au conduc-tivităti termice diferite. Tabelul 7.1 prezintă grosimea teoretică a unui perete pentru diferite materiale, care ar asigura aceeaşi rezistenţă termică, de circa 3m²·°C/W, în acest exemplu.
Pereţii şi planşeele sunt de obicei din mai multe straturi de materiale cu grosimi şi conductivităţi termice diferite.
Rezistenţa termică a peretelui este suma rezistenţelor termice ale straturilor din care este format. Din tabel se vede bine că un strat relativ subţire de material termoizolant, cum ar fi polistirenul expandat sau vata minerală, poate compensa o grosime considerabilă de materiale tradiţionale de construcţie, care ar fi necesare pentru a realiza aceeaşi rezistenţă termică.
De exemplu, un strat de 12 cm de polistiren expandat sau vată minerală oferă o rezistenţă termică de circa 3 m²·°C/W. Folosind doar materiale tradiţionale de construcţie (piatră de calcar, cărămidă, sau panouri din cheramzit- beton), aceeaşi valoare de rezistenţă termică poate fi atinsă având un perete cu grosimea de 1,5 – 2,5 m (în funcţie de material).
În RM, multe clădiri au un potenţial considerabil de reducere a consumului de energie prin implementarea măsurilor de eficienţă energetică. Pentru a îmbunătăţi performanţa energetică a clădirii şi calitatea aerului, trebuie instalate sisteme de ventilaţie mecanică cu recuperarea energiei, similare cu cele care în prezent pot fi găsite în spaţiile de cantină din unele şcoli, grădiniţe şi unele clădiri publice din Moldova.
În conformitate cu normativele din Republica Moldova (NCM E.04.01-2006 „Protecţia termică a clădirilor”), rezistenţa termică necesară pereţilor exteriori la clădirile rezidenţiale şi publice (şcoli, grădiniţe, spitale, etc.) se situează între 2,4-2,8 m²·°C/W, în funcţie de temperatura necesară în interior, temperatura exterioară din regiunea respectivă a ţării luată în calcul pentru proiect şi durata sezonului de încălzire pentru tipul respectiv de clădire.
În prezent, sunt în curs de elaborare cerinţe mai stricte privind rezistenţa termică a diferitor elemente ale învelişului clădirii. Până la adoptarea unor normative noi mai stricte, cerinţele normativului în vigoare trebuie privite doar ca fiind standardul minim. În viitor, vor fi folosiţi indicatori de performanţă termică mai buni. Valorile mai mari ale rezistenţei termice vor fi reflectate în economii mai mari de energie.
Rezistenţa termică a pereţilor exteriori ai clădirilor proiectate în perioada sovietică este mult mai joasă decât cerinţele moderne, ceea ce face ca pierderile de energie să fie mult mai mari. Câteva exemple tipice:
- La pereţii construiţi din panouri prefabricate de cheramzit-beton cu grosimea de 350 mm + tencuială de 40 mm, valoarea R este de circa 0,65 m²·°C/W;
- La pereţii construiţi din piatră de calcar cu grosimea de 390 mm + tencuială de 40 mm, valoarea R este de circa 0,75 m²·°C/W;
- La pereţii construiţi din piatră de calcar cu grosimea de 600 mm + tencuială de 40 mm (clădiri mai vechi), valoarea R este de circa 1,1 m²·°C/W;
Eficienţa energetică a pereţilor poate fi îmbunătăţită considerabil prin adăugarea izolaţiei termice, sporind astfel rezistenţa termică totală. Atunci când se efectuează modernizarea unei clădiri existente, construite în perioada sovietică, izolaţia termică se aplică în mod normal pe suprafaţa exterioară a pereţilor. Aceasta este cea mai bună soluţie pentru a preveni condensarea în structura interioară în timpul perioadei rece a anului. Cu izolaţia termică aplicată pe suprafaţa exterioară, pereţii din beton sau cărămidă au o temperatură mai mare şi asigură o anumită inerţie în timpul fluctuaţiilor temperaturii exterioare, îmbunătăţind astfel confortul. De asemenea, se îmbunătăţeşte rezistenţa structurală a clădirii, deoarece se înregistrează mai puţine tensiuni provocate de fluctuaţiile de temperatură.
De regulă, izolarea pereţilor exteriori se realizează folosind panouri de polistiren expandat, vată minerală (n.r. sau spumă poliuretanică). Izolaţia termică este apoi tencuită din exterior sau protejată în alt mod cu materiale de finisare exterioară. Se va acorda atenţie asigurării barierelor de umezeală din partea rece a noii izolaţii, pentru a preveni penetrarea umezelii în izolaţie şi în perete.
Umiditatea care pătrunde în pereţi poate duce la dezvoltarea mucegaiului şi la degradarea peretelui.
Izolarea poate fi aplicată pe pereţi şi din interior. În cazul acestei soluţii există însă dezavantaje; pereţii exteriori rămân reci iarna şi creşte riscul de condensare în perete, iar spaţiul interior al încăperii se reduce. De asemenea, cerinţele sanitare şi de siguranţă anti-incendiu mai stricte limitează gama materialelor de izolare care pot fi utilizate în interiorul clădirilor (de exemplu, folosirea spumei poliuretanica sau vatei minerale speciale, neinflamabile).
Aplicarea materialelor termoizolante la planşeele şi pereţii care separă spaţiile încălzite de cele neîncălzite (subsoluri, etajele tehnice superioare, mansarde/poduri, garajele anexate, etc.), sporeşte confortul termic şi reduce consumul de energie. Materialele de izolare şi aplicarea acestora trebuie să fie în conformitate cu cerinţele sanitare şi de securitate anti-incendiu în vigoare.
Datorită convecţiei termice, în timpul sezonului rece, căldura este transportată în sus, spre tavan/acoperiş.
În timpul verii, radiaţia solară încălzeşte suprafaţa acoperişului, iar căldura este transferată în clădire, reducând astfel confortul persoanelor aflate în clădire, şi majorând efortul de condiţionare a aerului. Astfel, asigurarea izolării termice şi hidroizolării corespunzătoare a acoperişului reduce considerabil costurile cu energia şi previne pătrunderea umezelii în interior şi deteriorarea elementelor clădirii. O măsură comună este izolarea termică a planşeului mansardei neîncălzite (podului) sau a etajului tehnic superior. Rezistenţa termică a acoperişurilor plate ale clădirilor din perioada sovietică este de circa 0,9-1 m²·°C/W şi poate fi majorată considerabil. Construcţia unui acoperiş nou izolat cu şarpantă / tip mansardă deasupra acoperişului plat de asemenea poate îmbunătăţi performanţa energetică şi impermeabilitatea clădirii.
Analiza situaţiei existente şi a performanţei termice a elementelor învelişului clădirii, performanţa ţintă, tipul şi grosimea izolaţiei termice care urmează să fie aplicată, metoda de instalare a acesteia, tipurile şi detaliile tehnice ale lucrărilor, etc. trebuie identificate în timpul auditului energetic şi în cadrul lucrărilor de proiectare pentru realizarea lucrărilor.
Sursa: Ghid de Eficienţă Energetică Şi Resurse Regenerabile, elaborat cu suportul Agenţiei Statelor Unite pentru Dezvoltare Internaţională (USAID) în cadrul Proiectului de Susţinere a Autorităţilor Locale din Republica Moldova (LGSP) în parteneriat cu Agenţia pentru Eficienţă Energetică (AEE).
