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 m.ivan@clicknet.ro; marinela.ivan@eda.admin.ch 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