Mediul construit consumă aproximativ 40% din energia primară produsă la nivel global. O clădire are nevoie permanentă de încălzire și răcire pentru asigurarea confortului și de aici rezultă și consumul neîntrerupt.
Pentru a obține o reducere semnificativă a consumului de energie este necesară abordarea globală a unei clădiri și a proiectului. De exemplu dacă o clădire are pereți fără termoizolare, niciun sistem de încălzire și răcire nu va face față. Este necesar să cumulăm mai mulți factori, fiecare la fel de important pentru a atinge obiectivul de reducere a consumului de energie.
România, împărțită în patru zone climatice
Din punct de vedere climatic, România este împărțită în patru zone, cea mai friguroasă fiind IV, asociată zonei montane cu temperaturi minime de -21 ̊C. Cele mai calde zone sunt Dobrogea și Banatul în care temperaturile minime sunt de -12°C.
Fiecare regiune are specificul ei. De exemplu, Bucureștiul este încadrat în zona II cu temperaturi minime de -15 °C, iar orașele Iași și Cluj sunt în zona III, cu temperaturi minime de -18 ̊C. Prin urmare, aceeași clădire nu se comportă la fel în sudul țării sau în nord, fiind necesare adaptări la condițiile locale.
Care sunt acele principii de bază pentru reducerea consumului de energie a construcțiilor
Un prim pas important în alegerea așezării pe teren a unei clădiri noi o reprezintă orientarea față de punctele cardinale și față de soare. Orientarea est-vest este una care asigură lumină pe întreaga durată a zilei și creează și premisele pentru obținerea ventilației naturale. Diferența de temperatură dintre fațade conduce la deplasarea aerului rece spre cel cald, care se ridică.
În plus, soarele aduce un aport important de căldură la interior în perioada anotimpurilor reci prin zonele vitrate cu ferestre. Pe perioada verii, pentru a împiedica încălzirea excesivă a interiorului, este necesar să fie prevăzute sisteme de umbrire precum obloane retractabile, jaluzele, pergole cu lamele reglabile.
Tot în ceea ce privește orientarea clădirii este important să delimităm în interior, spațiile principale în care ne petrecem cea mai mare parte a timpului de cele servante (anexă). Spațiile tehnice, garajele, scările, lifturile, grupurile sanitare, depozitele, etc. nu au nevoie de aceeași însorire precum cele destinate locuirii sau muncii de acasă.
Când vorbim de reducerea consumului de energie, fie pentru încălzire, fie pentru răcire, vorbim de dimensionarea corectă a termoizolației care este stratul de protecție al unei clădiri împotriva frigului și/sau a căldurii. Anvelopanta este interfața clădirii dintre interior și exterior. Din anvelopanta clădirii fac parte toate elementele aflate în contact cu exteriorul: pereții exteriori, acoperișul, placa peste sol, tâmplăria.
Un principiu foarte important la nivelul termoizolației este asigurarea continuității acesteia.
Dacă iarna la interior vrem o temperatură confortabilă de peste 20° C, iar afară sunt -10° C, rezultă o diferență de 32° C. Dacă la interior vara vrem 24° C, iar la exterior sunt 40° C, rezultă o diferență de minimum 16° C, dacă nu luăm în considerare și efectul de supraîncălzire a finisajelor expuse o zi întreagă la soare.
Între interior și exterior au loc permanent schimburi de căldură, aerul rece deplasându-se către cel cald și analiza se face la temperaturi extreme de vară și iarnă.
De multe ori se greșește la intersecția cu plăcile de beton în consolă (tip balcon), copertine, terase unde se întrerupe și străpunge termoizolația.
Pentru a stabili cât de bine termoizolează un material, se urmărește λ, coeficientul de conductivitate termică.
Conform normativelor, betonul armat are λ = 17,9 W/m²K, iar vata minerală are are λ = 0,045 W/m²K.
Cu cât conductivitatea termică este mai mică, cu atât materialul nu permite trecerea căldurii dintr-o parte în cealaltă. Instinctiv, simțim că unele materiale sunt reci (betonul), iar altele calde (vata minerală), iar acest coeficient λ măsoară și transformă în cifre aceste percepții cald/rece.
Ca ordin de mărime, anvelopanta se desfășoară pe o suprafață generoasă. La o clădire de numai 100 m² la sol cu o înălțime de 5 m, suprafața anvelopantei este de 2x100 m² (acoperiș + pardoseală) + 4 fațade x(10 m x5 m) = 400 m² !
Prin urmare, calitatea termoizolării și dimensionarea corectă reprezintă un factor important în reducerea consumului de energie.
Etanșeitatea se referă la capacitatea unei clădiri de a fi închisă, fără a permite pierderea aerului cald/rece optim pentru interior. O dată încălzită sau răcită o clădire scopul este să păstrăm la interior temperatura. Cele mai vulnerabile zone sunt ramele tâmplăriilor, ușile, zonele de îmbinare a materialelor, zonele care perforează termoizolația (grile, hornuri, aerisiri, etc).
Pentru a testa etanșeitatea unei clădiri se fac teste door-blower-test.
De regulă, acest test se realizează după montajul tâmplăriilor. Printr-o ușă se introduce aer sub presiune în casă, apoi se măsoară pierderile de presiune.
Un fum colorat ce provine de la niște fumigene speciale la interior permite să observăm exact pe unde casa are pierderi de aer.
De reținut că un principiu de eficiență este că decât să avem 10 ferestre mici de 1 m x 1m, de 10 m² care generează 40 de colțuri de vulnerabilitate a etanșeității, mai bine propunem o fereastră mare de 4x2,5 m care are doar 4 colțuri și care să fie bine executată.
Lipsa unei etanșeități corecte duce către scăderea capacității casei de a păstra căldura la interior chiar dacă termoizolația este corect dimensionată.
Împreună cu o bună etanșare a clădirii este important de implementat și un sistem de ventilare dimensionat corect pentru a avea la interior aer proaspăt.
Domeniul instalațiilor a devenit foarte complex. Pe lângă instalațiile uzuale, electrice, sanitare, termice, este important să înțelegem că pentru reducerea consumului de energie sunt necesare mai multe sisteme care se completează unul pe celălalt. În funcție de suma tuturor consumatorilor dintr-o clădire, se propun unul sau mai multe sisteme de instalații. Clasificarea tipurilor de instalații în funcție de instalații cu rol de reducere a consumului de energie din rețea:
• Sisteme de producere a energiei electrice din surse regenerabile
• Sisteme care micșorează risipa de energie
• Echipamente/consumatori din clasa A de energie – iluminat cu led, electrocasnice, etc.
Panourile fotovoltaice folosesc energia soarelui și o transformă în curent electric. Principalele provocări sunt asigurarea constanței (depinde de însorire) și stocarea energiei pentru perioada nopții. Din punct de vedere al stocării, sunt soluții, dar presupun baterii destul de voluminoase și costisitoare.
Panourile solare folosesc energia soarelui pentru a încălzi apa și a o transforma în apă caldă menajeră sau agent termic pentru încălzire.
• Pompele de căldură – aer-apă | sol-apă | apă-apă
Pompa de căldură poate fi considerată un sistem care folosește energia regenerabilă deoarece se folosește și de căldura din mediul exterior pe lângă energia electrică pentru a răci sau încălzi interiorul casei.
Avantajul acestui sistem este că poate fi folosit și la răcire și la încălzire, și pentru prepararea apei calde.
Căldura din mediul exterior poate proveni din aer, apă (pânza freatică), sau sol (geotermală).
Sistemele de ventilații cu recuperatoare de căldură
Sistemul de ventilații asigură aerisirea unei clădiri prin evacuarea aerului viciat și introducerea aerului proaspăt. Integrarea în acest circuit a recuperatorului de căldură permite schimbul de temperatură dintre aerul proaspăt introdus și aerul viciat evacuat. De exemplu iarna, dacă înainte de a evacua aerul cald la 24 ̊ C dintr-un spațiu îl trecem printr-un recuperator de căldură unde aerul de la exterior vine cu o temperatură de -15 ̊ C, atunci aerul proaspăt ajunge la interior direct încălzit la 18 ̊C preluând foarte mult din căldura aerului evacuat (pentru o eficiență a recuperatorului de căldură de 85%). Deci practic, recuperăm căldura din spațiul pentru care am consumat deja energie pentru a o încălzi.
• Echipamente/consumatori din clasa A de energie – iluminat, electrocasnice, pompe, etc.
Fiecare echipament care se conectează la o priză este încadrat într-o clasă de consum de energie, iar folosirea celor dintr-o clasă superioară, înlocuirea celor vechi, contribuie la micșorarea balanței energetice totale a clădirii.
Toate principiile prezentate mai sus se proiectează, se decid din faza de proiect și se detaliază. Succesul unui proiect depinde de trei factori majori, calitatea proiectării și a detaliilor, acceptarea de către beneficiar a soluțiilor și buna execuție.
În execuție, toate elementele, ideile, cerințele se suprapun: arhitectură, structură, sisteme de instalații. Realizarea, implementarea tuturor detaliilor este esențială pentru a ajunge la obiectivul de reducere a consumului de energie. Pe lângă acestea, mai intervin exigențe referitoare la nevoile beneficiarului, estetică, structură, legislație, hidroizolare, etc.
Rolul arhitecților este de a privi spațiul locuit în ansamblul său, de a-l proiecta în viitor, în condiții de utilizare constantă și eficientă.
.
