PERFORMANŢELE ENERGETICE ALE CLĂDIRILOR IMPUSE DE REGLEMENTĂRILE TEHNICE ÎN VIGOARE.

ALCĂTUIREA CLĂDIRILOR.

PERFORMANŢELE ENERGETICE ALE CLĂDIRILOR IMPUSE DE REGLEMENTĂRILE TEHNICE ÎN VIGOARE.

Lector univ. dr. ing. Mihaela GEORGESCU*

1. INTRODUCERE

Clădirea este definită conform normativului C107/1 ca un ansamblu de apartamente, spaţii de circulaţie  şi alte spaţii comune,  delimitat  de o serie de suprafeţe  care alcătuiesc  anvelopa clădirii şi prin care au loc pierderile de căldură.

Conform Directivei 2002/91/EC a Parlamentului European şi a Consiliului UE privind Performanţa  Energetică a Clădirilor, clădirea este definită ca o construcţie acoperită având pereţi,  pentru  care  se  consumă  energie  în  scopul  realizării  unui  anumit  climat  interior; termenul de clădire se poate referi la clădirea ca întreg sau la părţi din structură care au fost proiectate sau modificate pentru utilizare separată.

Performanţa energetică a unei clădiri, conform Directivei 2002/91/EC a Parlamentului European şi a Consiliului UE se defineşte ca fiind eficienţa energetică totală a unei clădiri, reflectată în consumul energetic estimat, relativ la consumul energetic propriu-zis pentru realizarea diferitelor nevoi asociate cu utilizarea standard a clădirii, incluzând printre altele înclzirea/răcirea spaţiilor, apa caldă, ventilarea şi iluminatul.

Acest  consum  trebuie  reflectat  prin  unul  sau  mai  mulţi  indicatori  numerici  care  au  fost calculaţi luând în considerare factorii ce influenţează necesarul de energie, izolaţia termică, etanşarea împotriva infiltraţiilor de aer, caracteristicile tehnice ale instalaţiilor, arhitectura şi amplasarea în relaţie cu aspectele climatice, expunerea la soare şi utilizarea radiaţiei solare, influenţa structurilor învecinate, generarea de energie proprie sau din resurse regenerabile şi alţi factori, inclusiv climatul interior.

Directiva  Europeană  privind Performanţa  Energetică  a Clădirilor,  elaborată de Parlamentul European şi Consiliul Uniunii Europene (DIRECTIVA 2002/91/CE din 16 decembrie 2002) – pe care Statele Membre trebuie să o încorporeze în legislaţiile naţionale până în anul 2006 – va urmări ca standardele din întreaga Europă să pună un mare accent pe minimizarea consumului de energie. Acest fapt va conduce la reducerea utilizării energiei în toate ţările europene, fără a fi implicate costuri adiţionale exagerate, urmărindu-se în paralel îmbunătăţirea semnificativă a confortului utilizatorilor. Aceste măsuri – referitoare de fapt la toţi consumatorii de energie –  reprezintă o componentă vitală a strategiei pentru îndeplinirea angajamentelor luate în cadrul Protocolului de la Kyoto.

Câteva din prevederile Directivei Europene UE 2002/91/CE sunt următoarele:

•     Se va aplica în întreaga Europă o metodologie comună, bazată pe standardele europene CEN ISO existente deja sau care vor mai fi elaborate în continuare, pentru calcularea performanţei energetice a unei clădiri, luându-se însă în consideraţie condiţiile climatice locale;

•     Statele   membre   vor   stabili,   de  comun   acord,   cerinţe   minimale   de  performanţă energetică, care vor fi aplicate atât clădirilor noi cât şi clădirilor existente în momentul în care acestea vor fi supuse unor intervenţii majore (cele în care costul total al renovării legat de exteriorul clădirii şi/sau instalaţiile de energie cum ar fi cele de încălzire, alimentare cu apă caldă, condiţionare a aerului, ventilaţie şi iluminat depăşeşte 25% din valoarea clădirii, indiferent de valoarea terenului pe care este aşezată aceasta, sau cele în care mai mult de 25% din învelişul clădirii suferă renovări).

•     Un sistem de certificare a clădirilor va conştientiza mult mai bine proprietarii, chiriaşii şi utilizatorii asupra nivelelor de consum de energie;

•     Cazanele  şi unităţile de condiţionare  a aerului,  având capacităţi  semnificative,  vor fi inspectate regulat pentru constatarea eficienţei lor energetice precum şi a emisiilor de gaze de sera asociate.

Performanţa  energetică  a clădirilor  trebuie să fie calculată  pe baza unei metodologii,  care poate fi diferenţiată la nivel regional şi care, pe lângă izolaţia termică include şi alţi factori cu un rol din ce în ce mai important,  cum ar fi instalaţiile  de încălzire  şi de condiţionare  a aerului, folosirea surselor de energie regenerabilă şi configuraţia clădirii. Un mod comun de a aborda acest proces, aplicat de experţi competenţi şi/sau autorizaţi, a căror independenţă va fi stabilită pe baza unor criterii obiective, va contribui la crearea de condiţii uniforme pentru eforturile de economisire a energiei făcute de statele membre în sectorul construcţiilor şi va oferi eventualilor proprietari sau utilizatori transparenţă în ceea ce priveşte performanţa energetică în piaţa de proprietăţi imobiliare a Comunităţii Europene.

Clădirile noi vor trebui să respecte cerinţele de bază privind performanţa energetică adaptate climatului local.

Ţinând cont de faptul că aplicarea sistemelor de alimentare cu energie alternativă nu este, în general, explorată la maxim, va trebui să se analizeze fezabilitatea tehnică, economică şi de mediu a sistemelor de alimentare cu energie alternativă.

În ultimii ani, numărul sistemelor  de condiţionare  a aerului din ţările din sudul Europei a crescut. Acest lucru creează probleme importante în perioadele de vârf, crescând costul electricităţii  şi  destabilizând  echilibrul  energetic  din  acele  ţări.  Vor  trebui  dezvoltate  în continuare tehnicile de ventilaţie pasivă, mai ales cele care îmbunătăţesc condiţiile climatice din  locuinţe  şi  microclimatul  din  jurul  clădirilor.  Întreţinerea  regulată  a  boilerelor  şi  a sistemelor de condiţionare  a aerului de către personal calificat asigură reglarea acestora şi, astfel, asigurarea unei performanţe optime în ceea ce priveşte mediul, siguranţa şi energia.

Controlul consumului de energie la nivelul ţărilor europene este un instrument important care îi  dă  Comisiei  Europene  posibilitatea  de  a  influenţa  piaţa  mondială  a  energiei  şi  deci  şi siguranţa alimentării cu energie pe termen mediu şi lung.

Cercetările efectuate arata că, numai prin aplicarea unor standarde mai dure decât cele actuale, atât la clădirile noi cât şi la cele existente, se poate economisi pâna în anul 2010 mai mult de o cincime din actualul consum de energie. Aceasta reprezintă o contribuţie considerabilă la atingerea obiectivelor stabilite la Kyoto şi nu va necesita nici o schimbare majoră în stilul nostru de viaţă. Realizarea acestui potenţial va depinde bineînţeles de cât de serios va fi implementată directiva; trebuie spus că statele membre ale Uniunii Europene s-au organizat pentru  acest  lucru  în  grupe  de lucru  cu  sarcini  precise  şi întâlniri  periodice  în  care  sunt discutate rezultatele obţinute.

2. FONDUL DE LOCUINŢE EXISTENT

Fondul de locuinţe existent în România conform recensământului populaţiei şi locuinţelor din 18  martie  2002  este  de  4.846.572  clădiri  (8.110.407  locuinţe),  din  care  în  mediul  urban 1.141.687 clădiri (4.260.752 locuinţe). Ca formă de proprietate, locuinţele proprietate privată reprezintă 97% din totalul locuinţelor (7.867.453), iar locuinţele proprietate de stat reprezintă 2,7% din totalul locuinţelor (220856).

Majoritatea acestor locuinţe sunt situate în clădiri cu vechimea cuprinsă între 15 şi 55 ani, caracterizate printr-un grad redus de izolare termică, conform figurii 1.

fig1

Fig.  1  Ponderea  clădirilor  în  funcţie  de  vechime

 

REZULTATELE RECENSĂMÂNTULUI POPULAŢIEI ŞI AL LOCUINŢELOR  DIN  18  MARTIE  2002

Structura fondului de locuinţe la recensământul din 2002

Total

Municipii şi oraşe Comune
Numărul clădirilor*) 4.846.572 1.141.687 3.704.885
Numărul locuinţelor 8.110.407 4.260.752 3.849.655
Numărul camerelor de locuit 20.702.994 10.281.727 10.421.267
Suprafaţa locuibilă – mii m2 304.253,2 160.107,5 144.145,7
Numărul mediu de camere pe o locuinţă

2,6

2,4

2,7

Suprafaţa medie locuibilă (m2) pe o locuinţă

37,5

37,6

37,4

Suprafaţa medie locuibilă (m2) pe o persoană

14,2

14,3

14,1

*) Cladiri de locuit, clădiri cu altă destinaţie în care se află locuinţe şi clădiri cu unităţi de locuit în comun

 

Locuinte  pe  forme  de  proprietate  –  la  recensămintele  din  anii  2002  şi  1992
Forma de proprietate

2002

1992

2002 în %
Număr

%

Număr

%

faţă de 1992
Locuinţe – total 8.110.407 100,0 7.659.003 100,0

105,9

Privată (particulară) 7.867.453 97,0 6.024.772 78,7

130,6

De stat 220.856

2,7

1.603.269 20,9

13,8

Privată de grup (cooperatistă/asociativă)

7.576

0,1

18.595

0,2

40,7

A cultelor religioase 14.522

0,2

12.367

0,2

117,4

 

Ponderea  consumurilor  energetice  în  bilanţul  energetic  anual  al  unui  apartament  mediu construit în perioada 1970-1985, reprezintă :

energia termică pentru încălzire …………….. ……. 55,5%
energia termică pentru apă caldă menajeră………….…… 19,5%
energia de pompare apă potabilă ……………………… 1,4%
consumul de gaze naturale pentru prepararea hranei ……… 9,7%
consumul de energie electrică pentru iluminat ……………… 13,9%

 

Se evidenţiază faptul că din consumul anual de energie a unei clădiri indiferent de destinaţia ei, energia  termică  pentru  încălzire  şi preparare  apă caldă  menajeră  reprezintă  principalul consum  anual  de  energie  de  cca  75%. Pe  ansamblul  clădirilor  de  locuit,  din  România, eficienţa utilizării căldurii pentru încălzire, apă caldă şi prepararea hranei este de numai 43% din cantitatea de căldură furnizată de surse; pentru municipiul Bucureşti, aceasta este de 63%, dar inacceptabil de redusă. Consecinţele imediate ale  acestei situaţii sunt următoarele:

–          risipa accentuată a căldurii;

–          import de resurse energetice (gaze, păcură) nejustificat;

costuri ridicate ale căldurii şi eforturi din partea Statului pentru a le menţine în limitele suportabilităţii prin utilizarea subvenţiilor;

–          poluarea  mediului  prin  gaze  cu  efect  de  seră  (în  special  CO2)  peste  limitele admise, în special în cazul consumatorilor individuali.

Valorile  foarte ridicate  ale indicilor  de consum  de căldură  pentru  asigurarea  confortului termic  în  spaţiile  locuite,  atestă  pe de  o parte  caracterul  puternic  disipativ  al clădirilor existente dar şi potenţialul ridicat al soluţiilor de modernizare energetică a clădirilor.

Nivelul protecţiei termice al clădirilor care alcătuiesc fondul existent de clădiri, corespunde, independent de sistemul structural utilizat, specificaţiilor şi exigenţelor impuse de standardele privind   calculul   higro   şi   termotehnic   afate   în   vigoare   la   data   construirii   acestora. Corespunzător   fiecărei  generaţii  de  standarde,  precum  şi  nivelului  tehnologic   specific perioadei, există grupe de clădiri având acelaşi nivel de protecţie termică, indiferent de materialele utilizate pentru alcătuirea anvelopei clădirilor.

Nivelul protecţiei termice a clădirilor, exprimat prin rezistenţele termice corectate R’ ale elementelor de construcţie exterioare şi prin coeficientul global de izolare termică a clădirii G, a progresat pe măsură ce au evoluat prescripţiile tehnice specifice. Astfel, rezistenţele termice normate utilizate în perioada 1950-1985 au avut un nivel scăzut, conducând la un coeficient global de izolare termică de cca. 1,0 W/m3K. După anul 1985 s-a produs un salt considerabil al exigenţelor impuse conducând la o reducere a consumului energetic cu cca 25%.

fig2

Din totalul fondului de locuinţe, ponderea locuinţelor proprietate privată reprezintă 97%, creşterea  datorându-se   în  primul  rând  vânzării  locuinţelor  din  fondul  locativ  de  stat, retrocedării proprietăţilor, precum şi construirii de noi locuinţe.

Până în anul 1960 au fost construite numai cca. 10.774 (13,4 %) blocuri (din care 2084 cu pereţi exteriori din straturi şi 8690 cu pereţi din zidărie).

Între  1961  şi 1980  au fost construite  38.779  blocuri  (48,1  %), din care 25.662  cu pereţi exteriori din straturi (beton armat + termoizolaţie) şi 13.117 cu pereţi exteriori din zidărie.

În această perioadă au început preocupările pentru stabilirea unor reglementări româneşti în domeniul termotehnic – prima reglementare a apărut în anul 1961 şi a fost revizuită în 1968, 1973 şi 1975. Conform acesteia, rezistenţele termice cerute din considerente de realizare a unor condiţii igienico – sanitare minime, erau de 0,8 m2K/W la pereţii exteriori, 1 m2K/W la terase şi acoperişuri si 0,8 m2K/W la planşee peste subsol. Acesta reprezintă deci nivelul de izolare  termică  realizat  de  elementele  perimetrale  ale  blocurilor  de  locuinţe  construite  în această perioadă – pentru cca 48 % din totalul fondului existent de blocuri.

Începand cu anii 1979-1980 au apărut şi în ţara noastră efectele crizei energetice mondiale declanşate în anul 1974. Ca urmare s-au redus cantităţile de combustibil furnizate pentru încălizire  şi  concomitent  a  crescut  numărul  de  apartamente  racordate  la  reţelele  termice urbane. În aceste condiţii, rezistenţele termice prevăzute anterior s-au dovedit insuficiente.

Între anii 1981 şi 1985 s-au mai construit cca. 17.256 (21,4 %) blocuri (din care 14.475 cu pereţi exteriori stratificaţi şi 2781 cu pereţi din zidării), având aproximativ aceleaşi rezistenţe termice cu cele ale clădirilor construite anterior.

O majorare a cerintelor de protectie termica din considerente de realizare a unor economii de energie si de combustil, s-a obtinut abia in anul 1984, prin aparitia Decretului 256-84 si a normativului NP 15-85, care impuneau valori sensibil mai ridicate pentru rezistentele termice specifice ale diverselor elemente componente ale anvelopei cladirilor de locuit, diferentiate pentru cele 3 zone climatice  (de exemplu  pentru zona II climatica  care ocupa majoritatea teritoriului, se impuneau ca valori minime: 1,2 m2K/W – la pereti , 1,55 m2K/W la terase, 1,08 m2K/W la plansee peste subsol si 0,39 m2K/W la tamplaria exterioara).

Cu aceste caracteristici s-au construit intre anii 1986 si 1990 cca. 12.963 (16,1 %) blocuri din care majoritatea, adica 10.884 sunt cu pereti si plansee din beton.

La proiectele acestor cladiri, necesarul de caldura a fost redus cu cca. 20 % (de la cca 1,0 W/m3K, la cca. 0,8 W/m3K). pl.25

Exigentele  termotehnice  au  ramas  totusi  inferioare  celor  adoptate  in  unele  tari  europene avansate deoarece utilizarea celui mai eficient material termoizolant – polistirenul celular – era inca interzisa.

Aparitia, in anul 1989, a STAS 6472/3-89 a marcat un progres atat in ceea ce priveste valorile rezistentelor termice minime cerute, cat si prin impunerea unui mod de calcul mai atent si mai riguros a rezistentelor termice tinand seama de existenta tuturor puntilor termice, precum si in ceea ce priveste verificarile cerute pentru evitarea riscului de condens.

Dupa anul 1990, pana in anul 1992, s-a construit un numar relativ redus de cladiri de locuit de tip bloc – cca. 651 – 0,8 %, majoritatea cu sisteme de izolare termica conform prevederilor anterioare anului 1990.

Incepand  cu  anul  1998,  au  intrat  in vigoare  noile  normative  termotehnice,  care  impun  o crestere  substantiala  a  exigentelor  de  izolare  termica,  atat  pe  criterii  de  imbunatatire  a conditiilor de confort interior, cat si pe criterii de economisire a energiei consumate pentru incalzire.

Se  consideră  prioritara,  analizarea  posibilitatilor  de  reabilitare  termica  concertata  pentru blocurile de locuinte existente in mediul urban deoarece:

–     numai pentru incalzirea si asigurarea apei calde menajere a celor 81 000 cladiri de locuit de tip blocuri de apartamente, cuplate la sisteme colective de incalzire, se atribuie 37-49% din consumul final total de energie al sectorului populatiei din Romania.

–     blocurile tipizate au o pondere de 72% din fondul de locuinte existente in mediul urban.

–      circa 58% din blocurile existente (2,4 milioane apartamente) construite inainte de anul 1985,  ar  necesita  in  prezent  o  expertizare  termotehnica  si  un  diagnostic  energetic  in vederea interventiei pentru reabilitarea si modernizarea termotehnica a anvelopei acestora si a instalatiilor de incalzire si apa calda de consum cu care au fost dotate.

Din totalul blocurilor de locuinte existente, dupa nivelul protectiei termice realizate, se disting deci 2 categorii mari :

Blocurile  de locuinte  executate  pana  in anul  1985  (82,9  %),  avand  regim  de inaltime preponderent P + 4E si P + 8E, avand un necesar de energie termica de cca. 1W/m3K – corespunzator unor rezistente termice medii de numai 0,6-0,65m2K/W.

Se apreciaza ca aceste cladiri, care sunt insa majoritatea,  sunt cele care trebuie in mod prioritar imbunatatite din punct de vedere termotehnic, in cadrul unei actiuni generale de modernizare.

Blocuri de locuinte executate dupa anul 1985 pana in prezent, pe baza prevederilor din Decretul 256 si din Normativul NP15, cu o rezistenta termica medie sporita (cca. 0,9 m2K/W), caracterizate printr-un necesar de energie termica de cca. 0,8 W/m3K. Date  fiind  valorile   sporite   ale  rezistentelor   termice   specifice   ale  elementelor perimetrale, se apreciaza ca aceste cladiri nu trebuie sa fie cuprinse in primele etape ale actiunii de imbunatatire a protectiei termice.

 Principalele sisteme constructive practicate pentru blocurile de locuit executate, au fost urmatoarele:

−    Cladiri integral prefabricate, cu regim de inaltime preponderent de 5 niveluri, dar si de 9 niveluri, construite intre anii 1960-1990 intr-un volum de 1,2 milioane apartamente (cca. 37 % din total).

−    Cladiri cu structura mixta, cu cadre si pereti structurali din beton armat, avand peretii exteriori neportanti din zidarie de BCA sau cu panouri prefabricate de fatada, cu regim de inaltime de 5 si 9 niveluri.

−    Cladiri cu structura din zidarie de caramida, cu regim de inaltime de 2…4 niveluri.

−    Cladiri  cu  pereti  din  beton  armat,  realizati  cu  utilizarea  cofrajelor  glisante  si  cu structura de rezistenta din cadre de beton armat monolit avand magazine la parter – intr-un numar relativ mic.

Majoritatea cladirilor a avut regim de inaltime de 5 niveluri, iar un procent de 15-25 % de 9 niveluri,  numarul  apartamentelor  din cladiri  cu regim de inaltime  de 2 si 4 niveluri  fiind relativ redus.

Ţinând seama de situaţia majorităţii blocurilor care prezintă o eficienţă energetică redusă, cu implicaţii majore în plan economic şi social, într-o primă etapă M.T.C.T. a stabilit că este necesară elaborarea unui program de urgenţă pentru reabilitarea termică a acestora având în vedere următoarele priorităţi:

 

Ordinea depriori- tate Tipul  clădirii  care  se reabilitează termic Număr   de   clădiri care se reabilitează Număr apartamente Investiţii necesare mil. Euro Perioada de realizare

1

Blocuri de locuit dinpanouri mari executate până în 1985 15.000 500.000 560 2002-2007

2

Blocuri de locuit custructură mixtă (beton armat şi zidărie) cu vechimea mai mare de40 de ani 10.000 300.000 380 2005-2010

3

Clădiri de locuitindividuale cu 2…5 locuinţe (cuplate, înşiruite) din mediulurban 60.000 180.000 360 2008-2015

 

3.     PERFORMANŢELE     TERMOENERGETICE     ALE     ELEMENTELOR     DE CONSTRUCŢIE CARE ALCĂTUIESC ANVELOPA CLĂDIRILOR

3.1 GENERALITĂŢI

Concepţia  şi  proiectarea  elementelor  de  construcţie  din  punct  de  vedere  termotehnic  şi termoenergetic, are ca obiective satisfacerea următoarelor exigenţe de performanţă:

a)      verificarea rezistenţelor termice specifice realizate, în  raport cu valorile normate;

b)     verificarea absenţei pericolului de condensare a vaporilor de apă pe suprafaţa interioară a elementelor de construcţie;

c)      verificarea lipsei acumulării de apă de la an la an în structura interioară a elementelor de construcţie şi eliminarea posibilităţii umezirii excesive a materialelor termoizolante;

d)     verificarea stabilităţii termice a elementelor de construcţie şi a încăperilor;

e)      verificarea cuantumului coeficientului global de izolare termică a clădirii, în raport cu valoarea normată.

Verificarea termotehnică a clădirilor de locuit, se face la trei nivele :

pe  ansamblul  clădirii,  prin  verificarea  rezistenţelor  termice  specifice  medii  ale  tuturor elementelor de construcţie care alcătuiesc anvelopa clădirii şi prin verificarea cuantumului coeficientului global de izolare termică, ambele pe considerente termoenergetice.

pe fiecare încăpere, prin verificarea rezistenţelor termice specifice corectate, pe considerente de confort, precum şi pentru obţinerea datelor necesare proiectării instalaţiei de încălzire.

verificări generale, pentru satisfacerea exigenţelor b), c), şi d) de mai sus.

Normativului C107/3 admite următoarele ipoteze generale :

–     transferul termic se face în regim staţionar;

–     toate caracteristicile termofizice ale materialelor sunt independente de temperatură;

–     principalele calcule termotehnice se bazează pe calculul numeric automat al câmpurilor de temperaturi.

Pe baza prevederilor din normativul C107/3 se pot determina :

Rezistenţele termice specifice corectate ale elementelor de construcţie, cu luarea în considerare a influenţei punţilor termice, permiţând :

–     compararea  acestor  valori,  calculate  pentru  fiecare  încăpere  în  parte,  cu  rezistenţele termice minime necesare din considerente igienico-sanitare şi de confort;

–     compararea  acestor  valori,  calculate  pentru  ansamblul  clădirii,  cu  rezistenţele  termice minime, normate, în scopul economisirii energiei în exploatare;

–     determinarea  coeficientului  global  de  izolare  termică,  în  scopul  stabilirii  nivelului  de performanţă termotehnică de ansamblu a clădirii şi a comparării cu valoarea normată, stabilită în vederea limitării consumului de energie pentru încălzirea clădirilor;

–     utilizarea rezistenţelor  termice specifice corectate la calculul necesarului  de căldură, în vederea proiectării instalaţiilor de încălzire.

Temperaturile pe suprafaţa interioară a elementelor de construcţie, permiţând :

–     verificarea  riscului  de  condens  superficial,  prin  compararea  temperaturilor  minime  cu temperatura punctului de rouă;

–     verficarea condiţiilor de confort interior, prin asigurarea indicilor globali de confort termic PMV şi PPD, în funcţie de temperaturile medii de pe suprafeţele interioare ale elementelor de construcţie perimetrale.

Calculele şi verificările termotehnice prevăzute în C107/3, se referă la următoarele elemente de construcţie perimetrale :

–    partea opacă a pereţilor exteriori, inclusiv suprafaţa adiacentă rosturilor deschise;

–     componentele transparente şi translucide ale pereţilor exteriori şi acoperişurilor (tâmplăria exterioară, pereţii vitraţi şi luminatoarele);

–    planşeele de peste ultimul nivel, de sub terase şi poduri;

–    planşeele   care   delimitează   clădirea   la   partea   inferioară,   faţă   de   mediul   exterior (bowindouri, ganguri de trecere, ş.a.);

–    planşeele de peste pivniţe şi subsoluri neîncălzite;

–     pereţii şi planşeele care separă volumul clădirii de spaţii adiacente neîncălzite sau mult mai putin încălzite, precum şi de spaţiul rosturilor închise.

3.2 REZISTENŢE TERMICE ÎN CÂMP ŞI REZISTENŢE TERMICE CORECTATE (PUNŢI TERMICE ŞI INFLUENŢA ACESTORA)

Fenomenele  de  schimb  termic  care  intervin  în  higrotermica  clădirilor  sunt  fenomene  de conducţie, convecţie şi radiaţie.

Elementele de anvelopă ale clădirilor au o geometrie proprie foarte apropiată de cea a unei plăci plane de grosime constantă, cu structura de regulă neomogenă, în care predomină însă zone de tip straturi plane omogene, de grosime constantă, paralele între ele.

Din  acest  motiv,  fundamental  pentru  Higrotermica  clădirilor  este  studiul  transferului  de căldură prin elementele monostrat.

Omogenitatea geometrică şi de material a unor astfel de elemente face ca fluxul de căldură care le străbate să fie unidirecţional, respectiv perpendicular pe planul lor.

REZISTENŢELE TERMICE SPECIFICE ALE ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE OMOGENE SAU CVASIOMOGENE, precum şi rezistenţele termice în câmp curent ale elementelor de construcţie neomogene, se calculează în ipoteza unui calcul unidirecţional, cu relaţia generală :

R = Rsi + ΣRs + ΣRa + Rse  [m K/W]                                                    (2)

 

în care :

R – rezistenţa termică unidirectională; Rsi ,Rse    rezistenţele termice superficiale;

Rs  –  rezistenţele termice ale straturilor omogene sau cvasiomogene, componente   (Rs=d/λ);

Ra – rezistenţele termice ale straturilor de aer neventilat sau slab ventilat.

Relaţia (2) valabilă în cazul elementelor de tip placă stratificată (obţinută din asocierea mai multor plăci plane omogene), se utilizează şi pentru determinarea rezistenţei termice specifice în câmp curent, a elementelor de construcţie neomogene (cu punţi termice)

In calculul unidirecţional, suprafeţele izoterme se consideră că sunt paralele cu suprafaţa elementului de construcţie.

COEFICIENTUL DE TRANSFER TERMIC UNIDIRECŢIONAL (TRANSMITANŢA TERMICĂ)

Noţiunea de TRANSMITANŢĂ TERMICĂ, notata cu U, se referă la suprafaţa unitară a unei zone de câmp a unui element de anvelopă (flux termic care străbate conductiv, unidirecţional o zonă de placă, de grosime constantă, de arie 1 m2 atunci când între temperaturile Ti şi Te există o diferenţă de 1oC).

Prin analogie, se pot defini :

–    TRANSMITANŢĂ TERMICĂ LINIARĂ ψ, asociată unei zone de punte termică liniară

–    TRANSMITANŢĂ TERMICĂ PUNCTUALĂ χ asociată unei punţi termice punctuale

REZISTENŢA  TERMICĂ  SPECIFICĂ  CORECTATĂ  ţine  seama  de  influenţa  punţilor termice   asupra   valorii   rezistenţei   termice   specifice   determinate   pe   baza   unui   calcul unidirecţional în câmp curent, respectiv în zona cu alcătuirea predominantă.

CLASIFICAREA   PUNŢILOR   TERMICE   ŞI   A   COEFICIENŢILOR DE   TRANSFER TERMIC

PUNTEA TERMICĂ reprezintă o zonă a anvelopei unei clădiri, în care fluxul termic – altfel unidirecţional – este sensibil modificat prin :

−    penetrarea parţială sau totală a elementelor de construcţie perimetrale, cu materiale având o conductivitate diferită;

−     schimbarea grosimii elementului de construcţie;

−     diferenţă între ariile suprafeţelor interioare şi exterioare, aşa cum se întâmplă la colţurile dintre pereţi, precum şi la cele dintre pereţi şi planşee.

La elementele de construcţie cu punţi termice în comparaţie cu cele fără punţi termice, apar consecinţe în următoarele direcţii :

se modifică cuantumul fluxului termic;

se modifică alura izotermelor şi a liniilor de flux termic;

se modifică temperaturile superficiale interioare.

Ca  urmare  a imposibilităţii  de  a elimina  din  elementele  de  construcţie  a tuturor  punţilor termice, rezultă că toate elementele de construcţie, chiar şi cele aparent omogene, sunt, în realitate, elemente neomogene (există colţuri, centuri, buiandrugi, ş.a., toate inevitabile).

Din punctul de vedere al lungimii lor: PUNŢI TERMICE LINIARE;

PUNŢI TERMICE PUNCTUALE.

Din punctul de vedere al alcătuirii lor :

PUNŢI TERMICE CONSTRUCTIVE,  realizate prin incluziuni locale din materiale având o conductivitate diferită; Punţile termice constructive pot fi cu incluziuni totale sau parţiale PUNŢI TERMICE GEOMETRICE,  realizate ca urmare a unor forme geometrice  specifice (colţuri, schimbări ale  grosimilor, ş.a.);

PUNŢI TERMICE MIXTE, având ambele caracteristici de mai sus.

REZISTENŢELE TERMICE SPECIFICE CORECTATE ALE ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE  NEOMOGENE  se pot determina cu un grad ridicat de exactitate, pe baza unui calcul bidimensional (2D) sau tridimensional (3D) al câmpurilor de temperaturi.

 

Practic şi concret, se utilizează: METODA   COEFICIENŢILOR   LINIARI   (ψ)  ŞI   PUNCTUALI   (χ)   DE   TRANSFER TERMIC.

Coeficienţii liniari de transfer termic – ψ – aduc deci o corecţie a calcului unidirecţional  şi reprezintă diferenţa de flux termic faţă de cel determinat prin calcul uzual, unidirecţional, în cazul existenţei neomogenităţilor de tipul celor prezentate.

Metoda de calcul prezintă avantajul unui grad ridicat de fidelitate faţă de comportarea termotehnică reală, dar în mod normal ea este foarte laborioasă, facându-se cu ajutorul programelor de calcul automat. Pentru a înlătura acest neajuns în cadrul normativelor s-au prevăzut  pentru  detaliile  cele  mai  uzuale,  o  serie  de  tabele  cu  coeficienţi  gata  calculaţi, facilitând astfel aplicarea metodei în proiectarea, verificarea sau expertizarea clădirilor.

ETAPELE   CALCULULUI   REZISTENŢELOR   TERMICE   CORECTATE   cu   ajutorul coeficienţilor de transfer termic liniari ψ şi punctuali χ sunt următoarele:

−   STABILIREA   PARAMETRILOR   GEOMETRICI   ŞI  FIZICI  PENTRU  NODURILE

CARACTERISTICE elementelor de anvelopă ale unei clădiri.

−   DETERMINAREA  CÂMPURILOR  DE TEMPERATURA  2D sau 3D cu ajutorul unor programe de calcul automat

−   CALCULUL FLUXULUI TERMIC pe suprafeţele interioare cu relaţiile:

o calcul 2D :  Φ = Σ αi. l . (Ti – Tsi)

o calcul 3D :  Φ = Σ αi. A . (Ti – Tsi)

Articolul poate fi descarcat in format pdf de aici.