1.1. Standarde referitoare la consumul de energie in cladiri Standardele de cladiri cu consum redus de energie impun cerinte minime de eficienta… [600545]

1. Introducere
1.1. Standarde referitoare la consumul de energie in cladiri

Standardele de cladiri cu consum redus de energie impun cerinte minime de eficienta
energetica pentru toate cladirile noi. In multe cazuri, este posibil si fezabil constructia
cladirilor cu o eficienta mult mai mare imbunatatind altfel economia pe termen l ung. Nu s -au
gasit standarde de cladiri sau standarde energetice in acest studiu pentru a limita constructorii
sau viitorii proprietari pentru a creste eficienta energetica a cladirilor. Dar, totusi, marea
majoritate de cladiri noi sunt construite exact cu cerinte minime de eficienta energetica.
Cu toate acestea, unele cladiri vizeaza standarde de eficienta mult mai mari si printre
acestea sunt :
 Cladiri cu consum de energie redus (LEB)
 Case pasive
 Cladiri cu consum zero de energie din surse conventionale si cladiri cu emisii zero de
dioxid de carbon;
 Cladiri cu plus de energie

1.1.1. Cladiri cu consum redus de energie (LEB – Low Energy Building)

Termenul este in general folosit pentru a indica ca o cladire are o performanta
enegetica mai buna decat cladirile uzuale, sau cerintele eficientei energetice sunt conform
standardelelor, si , prin urmare, cladirea va avea un consum redus de energie coparativ cu
cladirile standard.
Nu exista o definitie la nivel global pentru case cu consum redus de energie, deoarece
standardele nationale difera considerabil de la tara la tara.
In unele tari, cladirile cu consum scazut de energie sunt definite de standarde de
constructie sau in raport cu standardul energetic. LEB pot fi definite ca avand un consum de
energie aproape pe jumatate comparativ cu cladirile standard sau un anumit procent conform
standardelor. [9]
Daca nu exista nici o definitie pentru termenul de LEB, acest lucru ar presupune ca
toate cladirile pot fi numite cladiri cu consum redus de energie, iar consumat orii vor fi
prezentati cu o cladire cu consum redus de energie, chiar daca acestea isi implineste cu greu
cerintele reale de eficienta energetica.

In unele tari, termenul de cladiri cu consum redus de energie poate fi confuz, avand in
vedere ca nu este o exista o definitie clara. In alte tari este bine definit si este de ajutor pentru
cei care doresc sa detina o cladire eficienta conform standardelor de mai sus.
Certificat de performanta energetica
Certificatul de performanta energetica este un documente care atesta performanta
energetica a unei cladiri. Statele membre Uniunii Europene se vor asigura ca, la construirea,
vanzarea sau inchirierea cladirilor, un certificat de performanta energetica este pus la
dispozitia proprietarului. Certificatul de perfo rmanta energetica a cladirii este valabil 10 ani
de la data emiterii.
In Romania , certificatele de performanta energetica au devenit obligatorii prin legea
372/2005. In figura este prezentat un model de certificat energetic. [11]

Figura Certificat de per formanta energetica [3.]
Litera A este atribuita cladirilor cu un consum total de energie de 125 kWh/m2/ an.
Clasele specifice cum ar fi A sau B pe o scara de la A la G sau A+ si A++ sunt folosite
pentru a indica ca aceste cladiri sunt constructii mai bune decat standardele. Unele tari
utilizeaza intreaga scara pentru a arata diferenta dintre cladirile noi construite utilizand toate
literele de la A la G pentru a clasifica cladirile noi.

In Australia, sunt utilizate stele pentru a arata eficienta cladi rilor. Sunt acordate 5 stele
cladirilor pentru o eficienta energetica maxima. O data cu cresterea cerintelor de eficienta
energetica, cerintele minime in statul Victoria sunt echivalente cu 5 stele.
In SUA, este utilizata eticheta Energy Star pentru cladi rile ce consuma cu 15 % mai
putina energie decat cerintele din standardele de eficienta energetica pentru cladiri noi, dupa
cum sunt definite in standardele ASHRAE si IECC. [1]

1.1.2. Case pasive

Casele pasive sunt constructii unde climatul interior confortabi l poate fi obtinut fara
sisteme convetionale de caldura sau racire. Sunt denumite „case pasive” pentru ca o parte
predominanta din caldura necesara provine din surse „pasive” cum ar fi: expunere solara,
caldura emisa de ocupanti si elemente tehnice. Compar ate cu cladirile traditionale ele
utilizeaza mult mai putina energie. Pentru cele mai multe tari, aceste cerinte sunt cu 70 -90%
mai reduse fata de cerintele actuale de eficienta energetica pentru incalzire si racire, dar acest
lucru depinde de actualele st andarde energetice.
O data cu cresterea eficientei energetice, costurilor aditionale pentru eficienta
energetica vor creste. In general, masurile cu un cost cat mai redus vor fi utilizate mai intai.
Cu cat cladirea este mai aproape de un consum zero de e nergie, sunt necesare masuri mai
costisitoare pentru a creste eficienta energetica si de a reduce cons umul de energie. In acelasi
timp, vor fi diferite posibilitati prin care se vor produce economii, deoarece unele instalatii
sau echipamente nu mai sunt necesare. Una dintre cele mai interesante reduceri ale costurilor
este atunci cand consumul de energie este atat de scazut incat un sis tem de incalzire
convetional nu mai este necesar si constructia poate fi incalzita pasiv prin castigurile solare si
de sistemele de ventilatie.
Un aport de caldura poate fi distribuit in camere printr -un sistem controlat de ventilatie
cu recuperare de ca ldura. Necesarul anual pentru incalzirea unei case pasive este foarte
scazut – pentru Europa Centrala de aproximativ 15 kWh/m2/an. Necesarul minim poate fi
asigurat prin incalzirea aerului furnizat de sistemul de ventilatie. Obiectivul caselor pasive
este d e a mentine un consum total de caldura, apa calda si energie electrica sub 120
kWh/m2/an.
Pentru a fi casa pasiva, o cladire trebuie sa indeplineasca mai multe conditii:
 Cladirea nu trebuie sa utilizeze mai mult de 15 kWh/m2/an pentru incalzirea spatiilor;

 Sarcina termica specifica pentru incalzire, la temperatura de proiectare trebuie sa fie
mai mica de 10 W/m2;
 Cladirea nu trebuie sa prezinte infiltratii ale aerului mai mult de 0,6% din volumul
casei pe ora;
 Consumul total de energie primara (en ergie primara pentru incalzire, apa calda
menajera si electricitate) nu trebuie sa fie mai mare de 120 kWh/m2/an.
Standardul de casa pasiva a fost definit in 1988 de catre doctorul Wolfgang Feist si
profesorul Bo Adamson, iar prima casa pasiva a fost con struita in Darmstadt in Germania in
anul 1990.
Anumite cerinte de constructie sunt necesare pentru casele pasive. Acestea sunt:
 Foarte izolate. Toate partile de constructie pentru pereti, acoperisuri si pardoseli sunt
izolate cu rezistenta termica intre 0 ,10- 0,15 W/m2/K;
 Proiectate fara punti termice. Toate puntile termice in constructii trebuie sa fie evitate;
 Cu ferestre de confort. Toate ferestrele dintr -o casa pasiva sunt foarte eficiente si au
trei straturi de sticla. De asemenea, acestea au ramele e ficiente energetic si sunt
umplute cu gaz. In general, valoarea rezistentei termice pentru aceste ferestre este intre
0,70- 0,80 W/m2/K;
 Cladirea nu trebuie sa aiba pierderi de aer necontrolate;
 Ventilare cu recuperarea caldurii. In casele pasive, cel putin 75% din caldura aerului
evacuat este utilizata pentru incalzirea aerului proaspat , ceea ce inseamna salvarea
energiei necesare pentru incalzire.
 Inlcazirea si racirea acestor cladiri se face prin sisteme avansate, care includ
schimbatoare de caldura , de obicei acestea fiind combinate cu pompe de caldura.

1.1.3. Cladiri cu consum zero de energie din surse conventionale (ZEB – Zero
Energy Building )
ZEB sunt cladiri care nu utilizeaza combustibili fosili, dar necesarul de energie este
acoperit din energie solara sau alte surse de energii regenerabile. Cu toate acestea, este inca
nevoie de o definitie si un acord pe standarde internationale clare.
ZEB pot fi definite prin diverse moduri, cum ar fi:
 Cladirile cu consum zero energie neta , sunt cladiri care de -a lungul unui an sunt
neutre, ceea ce inseamna ca ele furnizeaza atata energie in retea cat consuma. Conform
acestor termeni, nu au nevoie de combustib ili fosili pentru incalzire, racire, iluminat

sau pentru alte utilizari energetice , dar, cu toate acestea, uneori, folosesc energie din
retea;
 Cladirile independente energetic, sunt cladiri care nu necesita o conexiune la retea sau
doar ca rezerva. Cladiri le independente pot produce in mod autonom energie, ele au
capacitatea de a stoca energie pentru consumul pe timp de noapte sau pe timpul iernii;
 Cladiri cu plus de energie , sunt cladirile care furnizeaza mai multa energie pentru
sistemele de alimentare de cat este necesar. Pe parcursul unui an, aceste cladiri produc
mai multa energie decat consuma.
 Cladirile cu zero emisii de dioxid de carbon sunt cladiri care pe parcursul unui an nu
utilizeaza energie responsabila de emisii de dioxid de carbon.
Definirea ZEB comparata cu standardele de case pasive, nu exista o definitie clara
pentru a construii sau de a obtine cladiri cu consum zero de energie din surse conventionale.
In principiu, poate fi o cladire traditionala ce dispune de un colector solar si de siste me
fotovoltaice. Daca acese sisteme produc pe parcursul unui an mai multa energie decat este
necesarul cladirii, acestea pot fi numite cladiri cu zero energie neta. [1]

1.2. Eficienta energetica in cladiri
Eficienta energetică a clădirilor reprezintă energia efectiv consumată sau necesara
pentru încălzire, prepararea apei cald e, răcirea, ventilarea și iluminatul.
Consumul energetic în sectorul clădirilor reprezintă peste 40% din consumul total de
energie în Uniunea Europeană. În România, problema eficienței energetice a clădirilor devine
cu atât mai importantă cu cât fondul de clădiri existent este construit în proporție de peste
60% înainte de anul 1970, ineficiente energetic, iar noile clădiri, în special cele rez idențiale,
au o eficiență energetică relativ scăzută.
Numeroase legi au fost implementate in Romania, ce au ajutat la clarificarea si
stabilirea de standarde necesare pentru eficientizarea energetica a cladirilor. Standarde
precum:
 metodologia de calcul a performanței energetice a clădirilor;
 stabilirea cerințelor minime, cu diferențiere între tipurile de clădiri și categoriile
acestora etc.;
 stabilirea ca obiectiv principal realizarea de clădiri noi, cu un consum de energie
aproape egal cu zero, de ati ns în etape intermediare 2014 -2020;
 certificatele de performanță energetică drept necesitate, obligativitate.

În consecință, aplicarea unui standard de referință a eficienței energetice a clădirilor
trebuie să constituie o prioritate , prin elaborarea un ui plan național realistic și realizabil în
timp. [2]
Imbunatatirea eficientei energetice a fondului existent de cladiri este esentiala, atat
pentru atingerea obiectivelor nationale referitoare la eficienta energetică pe termen mediu, ci
și pentru a înde plini obiectivele pe termen lung ale strategiei privind schimbările climatice și
trecerea la o economie competitivă cu emisii scăzute de dioxid de carbon până în anul 2050.

1.3. Instrumentele legislative și politicile UE în domeniul eficienței energetice
Necesitatea de a reduce impactul asupra mediului si de a atenua dependenta de
combustibili fosili, ofera provocari noi privind consumul de energie in cladiri si emisiile
asiciate cu cladirile.
Sectorul cladirilor reprezinta o contributie semnificativa la consumul de energie al UE,
din surse conventionale. Acest sector face obiectul mai multor politici, strategii si obiective ce
au in vedere reducerea impactului negativ asupra mediului. Unul din aceste obiective, au fost
formulate prin tinta "20 -20-20", car e reprezinta un set de tri obiective -cheie pentru anul 2020:
 Reducerea cu 20% a emisiilor de gaze cu efect de seră din UE în raport cu nivelurile
din 1999;
 Creșterea cu 20% a ponderii energiei produse din surse regenerabile în UE;
 Imbunătățirea cu 20% a eficienței energetice în UE.
Pe termen lung, UE a stabilit mai multe obiective de atins pana in anul 2050:
 Obiectivul UE pentru trecerea la o economie competitiva cu emisii scazute de dioxid
de carbon pana in anul 2050, care a identificat necesitatea de a reduce cu 88% -91%
emisiile de dioxid de carbon până în 2050, comparativ cu nivelurile din 1990;
 Perspectiva energetică 2050 , prin care „creșterea potențialului de eficiență energetică a
clădirilor noi și existente este esențială” pentru un viitor sustena bil din punct de vedere
energetic contribuie în mod semnificativ la scăderea cererii de energie, la sporirea
securității aprovizionării cu energie și la o mai mare competitivitate;
 Planul pentru o Europă eficientă din punct de vedere energetic , prin care s -a identificat
sectorul imobiliar ca fiind printre primele trei sectoare responsabile pentru 70% -80%
din totalul impactului negativ asupra mediului. Realizarea de construcții mai bune și
optimizarea utilizării acestora în cadrul UE ar scădea cu peste 50% c antitatea de
materii prime extrase din subteran și ar putea reduce cu 30% consumul de apă.

Principalele directive si legi in ceea ce priveste eficienta energetica a cladirilor sunt:
 Directiva 2010/31/UE privind performanța energetică a clădirilor (EPBD) , definirea
cladirilor cu consum aproape zero, certificarea energetica a cladirilor, inspectiile
sistemelor HVAC;
 Directiva 2012/27/UE pri vind eficiența energetică (EED), are ca scop impementarea
de strategii nationale, audituri energetice, economii de ener gie;
 Directiva 2009/28/CE privind energia din surse regenerabile (RED), care impune
utilizarea unor niveluri minime de energie din surse regenerabile pentru clădirile noi și
clădirile existente care fac obiectul un ei renovări majore;
 Directiva 2010/30/EU p rivind etichetarea produselor energetice ;
 Directiva 2009/125/EC/reformata, directiva de eco -design; [3]
 Legea 372/2005 privind performanta energetica;
 Legea nr. 121/2014 privind eficiența energetică, transpune în legislația națională
reglementările Uniun ii Europene prevăzute: de Directiva 27/2012/UE privind eficiența
energetică, de modificările Directivelor 125/2009/CE și 30/ 2010/UE. Scopul principal
al legii este de a stabili un cadru legislativ coerent pentru dezvoltarea și punerea în
aplicare a politi cii naționale de eficiență energetică, în vederea atingerii obiectivului
național pentru creșterea eficienței energetice. [4]

1.4. Rapoarte privind consumul de energie in Romania
In Romania, suprafata construita este de 493 000 000 m2 , din acestea 86% din a cestea
fiind reprezentata de cladiriile rezidentiale, 14% reprezentand cladiriile nerezidentiale.
Suprafata totala a cladirilor este de 67 200 000 m2. In tabelul 1 este reprezentata distributia
fondului imobiliar nerezidential, cladirile de birouri reprezinta 10 990 000 m2 [4]:
Tabelul 1 Fondul imobiliar nerezidential in funtie de tipul de cladiri [3]
Birouri 16,3 %
Cladiri educationale 16,9%
Spitale 13,8%
Hoteluri si restaurante 7,7%
Unitati sportive 7,0%
Spatii pentru comert 27,2%
Alte cladiri nerezidentiale 11,1%

In ceea ce priveste eficienta ene rgetica, cladirile educationale sunt cele mai mari
consumatoare de energie (354 kWh/m2/an). In figura este prezentata performanta energetica
si in figura emisiile de CO 2 in functie de sectorul imobiliar .

Figura Performanta medie de energie [3]

Figura Indicele mediu de emisii de CO 2 [3]
Consumul de energie la nivel global, datorat sistemelor de ventilatie al cladirilor de
birouri, este prezentat in tabelul:

Tabel Consumul de energie, in 2012, trilioane Btu
Sursa: U.S. Energy information Administration
Clădire Total Incălzirea
spațiilor Răcire Ventilație Incălzirea
apei Iluminat Gătit Altele
Educație 458 10 90 68 3 78 5 205
Spitale 365 4 69 82 1 61 8 140
Birouri 865 19 116 214 2 148 2 364
Rezidențial 304 8 39 49 3 40 10 156

1.5. Ventilare si calitatea aerului interior
Calitatea mediului construit este importanta pentru starea de bine si sustenabilitatea
societatii. Conditiile de confort interior al cladirilor reprezinta o importanta ridicata pentru
performanta ocupantului. O mare parte din eforturile de proiectare a cladirilor si consumurile
de energie sunt dedicate pentru a crea si pentru a mentine conditii de confort.
Calitatea aerului interior se asigura prin ventilare, in functie de destinatia incaperii, de
tipul surselor de poluare si de activitatea care se desfasoara in incapere.
Pentru zona ocupata din incaperile civile, se stabilesc patru categorii de calitate a
aerului interior (IDA 1 – IDA4), mentionate in tabelul:[5]
Tabelul Categorii de calitate a aerului interior (din SR EN 13779:2007)
Clasa de calitae a aerului interior Descriere
IDA 1 Calitate ridicata a aerului interior
IDA 2 Calitate medie a aerului interior
IDA 3 Calitate moderata a aerului interior
IDA 4 Calitate scazuta a aerului interior

Pentru caracterizarea ambiantei interioare se stabilesc patru categorii, mentionate in tabelul:
Tabelul Categorii de ambianta interioara (din SR EN 15251: 2007)
Categoria
ambiantei Caracteristici si domeniu de amplicare recomandat
I Nivel ridicat pentru spatiile ocupate de persoane foarte sensibile si fragile care
au exigente specifice, ca de exemplu bolnavi, persoane cu handicap, copii
mici, persoane in varsta
II Nivel normal recomandat cladirilor noi sau renovate
III Nivel moderat acceptabil, recomandat in cladiri existente

IV Nivel in afara celor de mai sus; recomandat a fi acceptat pentru perioade
limitate de timp

Ventilarea spatiilor este unul din cei m ai importanti factori pentru calitatea mediului
interior. Rata mica de ventilare a spatiilor, este asociata cu concentratia mare de dioxid de
carbon (CO 2) din aerului interior. [13]

1.5.1. Sanatatea ocupantului, confortul si productivitatea
Calitatea aerului , atat in interiorul cat si in afara cladirilor, este o problematica
discutata in Europa. Avand in ve dere ca petrecem 60 – 90% din viata noastra in interiorul
cladirilor, calitatea aerului in cladiri are un rol foarte important in sanatatea populatiei. [13]
Confortul termic este definit in conformitate cu SR EN ISO 7730 :2006 si reprezinta
condit ia starii mentale care exprima multumire in raport cu mediul inconjurator . Confortul
termic poate influenta moralul ocupantilor si productivitatea muncii. Lipsa de confort termic
are efecte negative asupra starii de sanatate si randament scazut al activitatilor profesionale,
care poate ajunge pana la refuzul muncii.[11]
1.5.1.1. Schimbul termic al omului cu mediul ambiental
Organismul uman posedă calitatea menținerii tempera turii sale constante, indiferent de
temperatura mediului ambiant și de activitatea fizică depusă. În repaus total și în condiții de
confort, metabolismul de bază al omului, altfel spus, cantitatea minimă de căldură furnizată de
corpul uman pentru întreține rea vieții este de aproximativ 80 W sau 45 W/m2, în poziția în
picioare. Există un echilibru între căldura produsă de organismul uman și căldura
înmagazinată și disipată în mediul ambiant. Energia produsă de organism este evacuată în
mediul ambiant (circa 80%) sub formă de căldură, prin: convecție de la suprafața corpului la
aer; conducție de la suprafața corpului la suprafețele cu care vine în contact (pardoseala);
radiație de la suprafața corpului către toate suprafețele care îl înconjoară (pereți, plafon ,
pardoseală); evaporare de la suprafața pielii; căldura conținută în vaporii de apă expirați;
convecție respiratorie; transpirație.
Cantitatea de aer inspirată de o persoană adultă, fără activitate fizică, este de
aproximativ 0,50 m3/h (maximum 8 -9 m3/h la efort deosebit). Aerul expirat din plămâni la
temperatura de 35 °C și 95% umiditate relativă conține, în medie, 17% O2, 4% CO2 și 79% N.
Temperatura corpului este menținută constantă (oricare ar fi condițiile medii exterioare
și interioare) de un sistem de reglare extrem de sofisticat, pilotat de un centru termoregulator
situat în hipotalamus. Terminațiile senzitive, care joacă rolul de detectoare ale acestui sistem

de reglare ,corpusculii lui Krausse, detectează senzația de rece și sunt situați în țesutu rile
celulare subcutanate, și corpusculii lui Ruffini, responsabili cu senzația de cald și care sunt
situați în profunzimea dermei. Acestea sunt termoreceptoarele care controlează, în parte,
producerea internă de căldură ca și emisia calorică a organismulu i. Foamea și setea joacă un
rol important în asigurarea unui anumit metabolism: creșterea combustiei alimentelor în lupta
contra frigului și creșterea consumului de apă, în lupta contra căldurii.

1.5.1.2. Conditii de confort termic
Confortul termic este determinat de șase factori principali: temperatura aerului;
umiditatea relativă a aerului, temperatura medie de radiație; viteza aerului; intensitatea
muncii; îmbrăcămintea.
Votul mediu previzibil (PMV) reprezinta un indice care exprima senzatia previzibi la
de confort termic a unui grup de persoane dintr -o incapere cu parametri dati, in anumite
conditii de activitate si cu un rad de izolare termica cunoscut. Pentru fiecare categorie de
ambianta, PMV trebuie sa fie cuprins in plaja de valori din tabelul . C orespunzator valorilor
PMV, rezulta procentulde persoane nemultumite, PPD.
Tabel. Valori PMV si PPD corespunzatoare categoriei de ambianta interioara (din SR EN
15251:2007) [5]
Categoria de ambianta Starea de confort termic global
Procentul de persoane nemultumite ,
PPD % Votul mediu previzibil
PMV
I <6 -0,2 <PMV< 0,2
II <10 -0,5 <PMV< 0,5
III <15 -0,7 <PMV< 0,7
IV >15 PMV< -0,7 sau PMV >0,7

Temperatura aerului interior, t i
În zona de lucru, aceasta constituie o bază relativ bună pentru a caracteriza o
microclimă. Variații relativ reduse ale temperaturii aerului interior sunt sesizate imediat de
organismul uman care trebuie să facă față, rapid, noilor modificări, pentru a menține constant
schimbul de căldură al omului cu mediul ambiant. Din punct de vedere fiziologic, temperatura
aerului interior recomandata mediului unei persoane, așezată, normal îmbrăcată și fără
activitate fizică, se situează în jurul valorii de 22 °C, iarna și 22…26 °C, vara. Pentru corpul
dezbrăcat se consideră că tempe ratura optimă este 28 °C. Iarna, în încăperile ventilate sau
climatizate trebuie avut în vedere că mișcarea aerului în jurul corpului produce, inevitabil,
răciri care trebuie compensate prin menținerea unei temperaturi de 22 °C. [5][6]

Temperatura medie de radiație, t mr
Schimburile termice ale organismului uman sunt dependente și de temperatura medie
ponderată (cu suprafața) a pereților, plafonului și pardoselii încăperii, înglobând și corpurile
de încălzire, denumită temperatură medie de radiație, tmr. Tem peratura medie a pereților,
plafonului și pardoselii trebuie să fie apropiată de temperatura aerului. Dacă se află mult sub
valoarea temperaturii aerului interior (de exemplu, iarna), o temperatura interioara ti = 20 °C
va fi resimțită ca foarte rece și va trebui ca temperatura aerului să fie ridicată cu mult peste 20
°C pentru a se obține o senzație de confort. [6]
Umiditatea relativă a aerului, φ i
Deoarece pierderile de căldură ale organismului uman se fac parțial prin evaporarea
apei de la suprafața pielii, rezultă că umiditatea relativă a aerului joacă un rol important în
confortul termic. Intensitatea fenomenului de evaporare depinde, pe lângă alți factori, și de
diferența tensiunilor de vaporizare ale vaporilor de apă de la nivelul pielii și vapori i de apă
conținuți în aerul încăperii. La temperatura ambiantă normală de 20 °C, schimbul termic prin
evaporare are un rol secundar și, ca urmare, umiditatea relativă nu este așa de importantă
pentru confortul termic. În încăperile climatizate se consideră că umiditatea relativă
admisibilă poate fi cuprinsă între 35 și 70%. O dată cu creșterea temperaturii aerului,
umiditatea relativă începe să joace un rol din ce în ce mai mare în evaporarea de la suprafața
pielii. [6]
Viteza de mișcare a aerului interior vi
Constituie un alt parametru al confortului termic. Senzația de inconfort este resimțită
cu atât mai mult cu cât temperatura aerului înmișcare este mai scăzută decât temperatura
mediului ambiant și aceasta, cu atât mai mult când scade dintr -o anumită pa rte a corpului
(ceafă, ureche). La temperaturi uzuale de 20…22oC,viteza optimă, determinată experimental,
este cuprinsă între 0,15 și 0,25 m/s. Valorile vitezei aerului în funcție de alți parametri ai
confortului termic sunt ară tate în figura [6]

Figura Viteza medie a aerului in functie de activitate, rezistenta imbracamintei si temperatura
aerului interior (dupa ISO 7730 si DIN 1946) [6]
Îmbrăcămintea
Joacă un rol important asupra senzației de confort. Se poate resimți senzația de bine,
foarte r apid, într -o încăpere mai rece, dar cu o îmbrăcăminte mai groasă și, invers, într -o
încăpere mai caldă, cu o îmbrăcăminte mai lejeră. Izolația termică dată de o ținută
vestimentară poate varia în limite foarte largi. Unitatea fizică pentru rezistența termi că a
îmbrăcămintei este ,,clo” și are valoarea 0,155 m2K/W (conform ISO 7730).
Dorința de a avea temperaturi mai mari în încăperi este justificată în parte, prin faptul
că la textilele folosite astăzi, coeficientul de conductivitate termică λ este mai mare la
materialele sintetice (λ = 0,20 W/mK) decât la lână și bumbac
(λ = = 0,05 W/mK). [6]
Intensitatea activității
Este caracterizată prin degajarea de căldură a organismului uman. Unitatea de măsură
se numește „met”, M (metabolic rate), 1 M (met) = 58 W/m2.[6]

Figura Temperatura optima relativa

1.5.2. Ventila tie naturala
Este cel mai raspandit sistem de ventilat. Ventilatia naturala este cea mai usoara, cea
mai comuna si cea mai ieftina forma de racire pasiva si ventilare a unei cladiri.
Design -ul sistemelelor de ventilatie naturala variaza in functie de tipul de constructie
si de climatul local .Cantitatea de aer pentru ventilat depinde de proiectarea atenta a zonelor
interne, precum si de dimensiunea si pozitia deschiderilor.
Improspatarea aerului este asigurata prin deschiderea ferestrelor sau prin infiltratiile
din elementele de constructie . Circu latia aerului trebuie sa se faca prin introducerea aerului in
incaperile principale (camera de zi, dormitoare, birou) si evacuarea prin incaperile de se rviciu
(bucatarii, toalete).
Ventilatia naturala este folosita pentru a utiliza in mod liber resursele disponibile, cum
ar fi vantul si aerul exterior pentru a satisface necesitatea de racire si de a sigura confortul
oocupantilor.
Sistemele de ventilatie n aturala sunt folosite cu succes in mai multe sectoare : [4.]
 Cladiri rezidentiale;
 Scoli ;
 Spitale ;
 Supermarket ;
 Cladiri de birouri ;
 Depozite .
Exista mai multe avantaje ale sistemelor de ventilatie naturala. Principalele avantaje
ale sistemelor de ventilatie naturala sunt:
 Eficiență energetică , un pas catre LEB;

 Calitatea mediului interior îmbunătățită;
 Costuri de capital mai mici ;
 Intreținere și înlocuire redusă;
 Creșterea confortului termic;
 Creșterea performanței intelectuale .[7]
Cladiriile de birouri sunt caracterizate prin faptul ca activitatea este majoritar
sedentara, acestea necesita o abordare directa in ceea ce priveste sistemul de ventilatie.
1.5.2.1. Principiile ventilatiei naturale
Forma unei cladiri, impreuna cu pozitia deschiderilor pentru ventilatie impune modul
de functionare a ventilatiei naturale. Principalele moduri de ventilatie naturala in cladiri sunt:
 Ventilatia pe o singura parte;
 Ventilatia transversala;
 Ventilatia in trepte.
Principiul de ventilatie ne ofera informatii pri vind modul in care aerul patrunde in
cladiri si cum este evacuat. [8]
Daca schimbul de aer al unei incaperi este datorat problemelor de etanseitate din
anvelopa cladirii. Patrunderea aerului este cauzata de diferentele de presiune interior -exterior.
Valoare a schimbului de aer din acest caz este mica. Valoarea schimbului de aer va creste o
data cu cresterea vitezei exterioare a vantului. [6] Infiltratiile prin anvelopa cladirii detin un
rol important, in functie de etanseitatea cladirii. Aceasta forma de vent ilare este de obicei
neitentionata si nedorita.
In cazul in care ventilarea se realizeaza prin deschideri avand suprafete date, iar
acestea sunt amplasate la anumite inaltimi in peretii exteriori, strategia de ventilat se numeste
"ventilare naturala organi zata". Atunci cand cladirile sunt ocupate, un sistem de ventilare
naturala inteligent se bazeaza pe aerul exterior pentru a reimprospata aerul interior in functie
de conditiile climatice exterioare. [6]
Ventilatia pe o singura parte

a b
Figura Metode de ventilatie pe o singura parte:
a. Cu o singura deschidere
b. Cu doua deschideri amplasate la inaltimi diferite

Ventilatia pe o singura parte presupune deschideri doar pe o singura parte a incint ei
ventilate. A erul proaspat intra pe aceeasi parte folosita pentru evacuarea aerului viciat. Cu
deschideri pe o singura parte, principala forta implicata pentru ventilarea camerei este
turbulenta vantului. Ventilatia pe o singura parte poate fi imbunatati ta daca sunt folosite doua
sau mai multe deschideri pe aceeasi parte, la diferite inaltimi. In acest caz este folosit
principiul de flotabilitate ce foloseste diferentele de temperatura. Aerul cald se ridica, avand o
presiune mai mica, si astfel este evacu at prin deschiderea pozitionata la o inaltime mai mare.
Cu cat este mai mare distanta pe verticala dintre deschideri, si cu cat este mai mare diferenta
de temperatura dintre interior si exterior cu atat mai puternic este efectul de flotabilitate.
Comparata cu alte strategii de ventilatie, rata de ventilare nu este asa mare, iar aerul ventilat
nu patrunde foarte mult in cladire. [8]
Atunci cand avem o directie variabila si o viteza redusa a vantului , peretii aripa
directioneaza vantul catre o fereastra, astfel incat chiar si o adiere a vantului creaza o zona de
suprapresiune, pe de o parte, si subpresiune pe alta parte. Diferenta de presiune atrage aerul
exterior printr -o fereastra deschisa si il evacu eaza printr -o fereastra adiacenta. [2.]

Figura Solutii de utilizare a peretilor aripa pentru optimizarea strategiei de ventilat
natural

Ventilatia transversala

Figura Schema de ventilatie transversala
Ca urmare a radiatiei solare, apare diferenta de temperatura intre peretii opusi, ceea ce
conduce la o diferenta de presiune. Aceasta da nastere la o circulatie a aerului, prin incinta,
dinspre fata rece spre cea calda.
Prezenta vantului tinde sa conduca la cresterea considerabila a ratei de schimb de aer.
Fluxul de aer in cladire tinde sa aiba o presiu ne pozitiva pe fatada expusa vantului si o
presiune negativa din partea opusa. Astfel, se creaza o diferenta de presiune de-a lungul
sectiunii cladirii care duce la un flux de aer tranversal.
Atunci cand pozitionam deschiderile pentru ventilatie, pozitionam intrarile si iesirile
astfel incat sa optimizam cantitatea de aer proaspat ce intra in cladire. Ferestrele si
dispozitivele de ventilare amplasate opus ofera ventilatie transversala.
In general este bine sa pozitionam deschiderile chiar opus una fata de alta. In timp ce
ofera o ventilare foarte buna, poate face ca anumite zone din camera sa fie bine ventilate si
altele nu. [8]
Ventilatia in trepte

Figura Schema de ventilatie in trepte
Ventilatia in trepte este o forma de ventilatie pasiva ce utilizeaza diferentele de
presiune a aerului din cauza inaltimii pentru a trage aerul din cladire. Presiunile mai mici sunt
la inaltimi mai mari in cladire si trag aerul in sus. [2.]
Ventilatia in trepte foloseste diferentele de temperatura pentru a circula aerul. Aerul
cald se ridica pentru ca are o presiune mai mica si astfel este inlocuit cu aer proaspat.
Principul lui Ber noulli foloseste diferenta de viteza a vantului pentru a circula aerul.
Este principiul general al mecanicii fluidelor, care ne spune: presiunea intr -un curent de fluid
scade cu cresterea vitezei acestuia. Aerul exterior, cu cat este mai departat de s ol cu atat este
mai putin blocat, deci se misca cu o viteza mai mare decat cel de la nivelul solului si are o
presiune mai mica. Aceasta presiune scazuta poate ajuta sa traga aerul proaspat prin cladire.
Imprejurimile cladirii pot afecta aceasta strategie de ve ntilat. [2.]
Comparativ cu ventilatia in trepte, avantajul principiului lui Bernoulli este ca are
eficienta sporita folosind viteza vantului . Avantajul ventilarii in trepte este ca nu are nevoie de
vant, schimbul de aer se poate face si in zile linistite, fara vant. De obicei, noaptea, viteza
vantului este mai mica, deci strategia de ventilatie utilizand principiul lui Bernoulli este mai
putin eficienta.
Succesul acestor sisteme de ventilatie pasive este datorat faptului ca ofera confort
termic si aer pro aspat pentru spatiile ventilate, folosind putina sau deloc energie pentru
sisteme active de ventilat sau racit.
Rata de ventilare este proportionala cu aria deschiderilor. Pentru a mari eficienta
acestor strategii de ventilat, este important sa fie o dif erenta de inaltime intre deschiderea de
alimentare si cea de evacuare. [2.] In acest caz se pot utiliza cosurile de ventilatie.
Prin combinarea acestor trei principii, se poate obtine o eficienta ridicata a strategiei
de ventilat natural. In figura este prezentata schema obtinuta prin combinarea acestor
principii:

Figura Strategie de ventilatie naturala mixta [8]

1.5.2.2. Ventilarea pe timp de noapte
In timpul perioadelor de non -ocupare a cladirilor, sistemele ventilatie naturala permit
circularea aerului in interiorul cladirii cu scopul evacuarii caldurii acumulate pe parcursul
zilei pana la limita inferioara a temperaturii interioare.

Figura Principiul de ventilatie pe timp de noapte [2.]

Ventilarea pe timp de noapte este fezabila acolo unde temperatura pe timpul zilei este
mare, iar utilizarea ventilatiei naturale nu ar ajuta la crearea confortului interior. Succesul
ventilatiei pe timp de noapte este determinat de volumul de caldura evacuat prin inlocuirea cu
aer rece din timpul noptii. [8]
Strategia d e ventilat pe timp de noapte presupune deschiderea elementelor folosite
pentru ventilatia indusa de vant si pentru ventilatia in trepte, pe timpul noptii, pentru a raci
anvelopa cladir ii prin fenomenul de convectie. La inceputul zilei, aceste elemente se v or
inchide pentru a prevenii patrunderea aerului cald . Pe timpul zilei, anvelopa racita absoarbe
caldura emisa de ocupati si de alte surse interne de caldura.

Dezavantajele strategiei de ventilat pe timp sunt in functie de climatul din zona
respectiva, pr obleme de securitate si factori de utilizare, cum ar fi:
 Climatul local, ventilatia pe timp de noapte este eficienta atunci cand este o diferenta
mare intre temperatura din timpul zilei si noapte. Daca cladirea este ocupata pe timpul
noptii, aerul ventilat nu ar trebui sa fie atat de rece, pentru a nu fi inconfortabil pentru
ocupanti;
 Utilizarea poate fi o problema, deschiderea si inchiderea ferestrelor poate fi obositor
pentru ocupanti. Acesta situatie ar putea fi rezolvata prin mecanizarea ferestrelor sau a
clapetelor de ventilatie, sau controlate de un calculator sau termostat. Alta problema ar
putea fi aparitia ploii pe timpul noptii, care ar putea afecta bunurile interioare;
 Securitatea cladirilor , mai ales in cazul cladirilor neocupate noaptea. Necesit a gasirea
de solutii in acest sens cum ar fi bari in dreptul geamurilor sau sisteme de
monitorizare. [2.]

1.5.2.3. Factori care asigura schimbul natural de aer
Ventilatia naturala este, asa cum a fost mentionat si mai sus, asigurata de o serie de
forte naturale. Exista doua tiputi fundamentale de forte ce asigura schimbul de aer: presiunea
termica si presiunea vantului. [9]
Presiunea termică
Temperaturile aerul ui sunt diferite în interiorul și exteriorul unei încăperi și, ca
urmare, și densitățile acestuia. Coloanele de aer creează, pe suprafețele interioară și exterioară
ale unei ferestre, presiuni proporționale cu densitatea și accelerația gravitației, respect iv o
diferență de presiune (pe care o denumim „presiune termică”). Dacă în locul ferestrei avem un
gol (respectiv, fereastra este deschisă), aerul, sub influența diferenței de presiune create, se va
deplasa prin acest gol fie spre interior, fie spre exteri or. [6],[9]
Diferența de presiune este dată de relația:
( ) (1)
unde : g este accelerația gravitației, în m/s2;
h – distanța dintre axele deschiderilor, în m;
ρ –densitatea aerului, în kg/m3.
Presiunea vântului
Clădirile constituie un obstacol în calea vântului; acesta își schimbă direcția, atât în
plan orizontal cât și în plan vertical, ocazie cu care o parte din energia cinetică a vântului se
transformă în energie potențială, rezultând un câmp de presiune pe întregul contur al clădirii,

câmp care este în funcție de geometria (forma) clădirii și de dimensiunile relative ale acesteia.
Pe fața clădirii bătută de vânt apar suprapresiuni, iar pe fața nebătută, subpresiuni. [6],[9]
Presiunea vântului, p v, se calculează cu relația:
(2)
unde : Ko este coeficientul aerodinamic;
v – viteza vântului, în m/s;
ρe- desnsitatea aerului exterior
Presiunea totală
O încăpere sau o clădire se găsește sub acțiunea simultană a celor doi factori
(presiunea termică și presiunea vântului) naturali. P resiunea totală pe suprafața exterioară a
unei deschideri (orificiu) de ventilare naturală va rezulta din însumarea celor două presiuni
determinate. [6]

1.5.2.4. Dispozitive de ventilare naturala
Sunt concepute pentru evacuarea si introducerea aerului, pentru controlul asupra
debitului de aer introdus, pentru dirijarea acestuia spre anumite zone ale incaperii, pentru
incalzirea lui in timpul iernii, pentru marirea debitului de aer evacuat sau pentru realizarea
unui schimb minim de aer. Unele dispozitive sun t concepute pentru a fi combinate si cu
ventilatoare care sa intre in functiune in perioada in care diferenta de temperatura dintre
interior si exterior devine mica sau degajarile nocive din anumite zone, depasesc valorile
recomandate . Dispozitivele de ventila re naturala se grupeaza in urmatoarele tipuri
constructive: ferestre, grile, difuzoare, valve , cosuri de ventilare, aspiratoare de vant, sisteme
higroreglabile , putul canadian .
Ferestre
Ventilarea prin ferestre se obtine prin deschiderea acestora. Daca aerul interior este
mai cald decat cel exterior ( la viteze mici ale vantului) patrunde in incapere pe la partea
inferioara iar cel interior iese pe la partea superioara. Vara, intensitatea ventilarii depinde de
viteza vantului si de diferentele de tempera tura ce apar. In cazul existentei ferestrelor, pe
pereti opusi, ventilarea este mai puternica , ventilatie tranversala . [6] Dezavantajul utilizarii
ferestrelor pentru strategia de ventilat natural este ca depitul de aer nu poate fi controlat. O
eficienta ma i mare se poate obtine prin sisteme inteligente de actionare a ferestrelor. Diverse
tipuri de deschideri ale ferestrelor sunt prezentate in figura:

Figura Variante de deschidere a ferestrelor: a) Deschidere culisanta pe verticala ; b)
Deschidere pe lateral; c) Deschidere in partea superioara; d) Deschidere in partea inferioara;
e) Deschidere mediana pe orizontala; f) Deschidere mediana pe vericala [10]

Fereastra cu deschidere culisanta pe verticala (figura a ) prezinta marele avantaj ca se
creaza doua deschideri. Prin partea inferioara intra aerul proaspat, iar prin partea superioara se
va face evacuarea aerului viciat. Fereastra cu deschidere in partea superioara ( figura c) are o
eficienta ridicata in evacu area aerului viciat, datorita faptului ca aerul cu o temperatura
ridicata, avand o presiune mai mica, se va ridica. Fereastra cu deschidere in partea inferioara
(figura d) este fezabila atunci cand se doreste un depit ridicat de aer proaspat.[10]
Grile , difuzoare, valve
Grilele ( figura ) pot fi utilizate pentru introducerea sau extragerea aerului. Pentru
introducere, grilele se vor monta de preferinta pe perete, in aproprierea tavanului, favorizand
aparitita efectului Coanda. Pot fi montate si la partea inferioara a incaperii, pe perete,
pardoseala, contratrepte, etc. Pentru extragerea aerului, grilele se monteaza de asemenea pe
plafon, pe perete sau pe pardoseala. [5]

Figura Grila ventilare [5.]
Difuzoarele de tavan ( figura) pot fi utilizate atat pentru introducerea cat si pentru
extragerea aerului.

Figura Difuzor ventilare [5.]
Dispozitivele de tip valva (figura) sunt recomandate pentru introducerea naturala a
aerului exterior (de ventilare) in caldiri rezidentiale. Pot fi folosite si pentru transferul de aer
intre incaperi. Au avantajul de a controla debitul de aer introdus sau evacuat din incapere.

Figura Val va ventilare [6.]
Cosuri de ventilatie
Cosurile de ventilare (STAS 6724 – Canale de ventilare naturala a incaperilor din
cladiri ) se prevad in cladirile rezidentiale si nerezidentiale pentru a realiza o innoire a aerului
mai rapida, in special in lunile de iarna. S -a demonstrat ca debitul de aer este proportional cu
radacina patrata a diferentei de presiune dintre interior si exterior, diferenta ce creste cu
diferenta de inaltime de amplasare intre gura de aspiratie si cea de evacuare a aerului.

Pentru c osurile de ventilatie se aplica principiul ventilatiei in trepte. Daca exista
echilibru intre temperatura interioara si cea exterioara, aerul ramane in stare de repaos si nu
exista circulatie de aer. Daca aerul exterior este mai cald ca cel interior, aerul interior va intra
in conducta si astfel va fi evacuat.
Principalele tipuri de cosuri de ventilatie sunt prezentate in figura

Figura Tipuri de cosuri de ventilatie
a) Individuale; b) cu evacuare pe o parte; c) cu evacuare pe doua laturi opuse

Figur a Aspiratoare de vant

Casele din Saint -Nazaire
Arhitectul Philippe Madec si echipa sa au instalat pentru prima data in Franta, Saint –
Nazaire, un sistem de ventilare naturala asistata intr -un ansamblu de locuinte “colective“.
S-a implementat intr -un ansamblu de 5 cladiri (95 locuinte). (figura )

Figura Ansamblul de case din Saint -Nazaire [7.]
 Introducerea aerului se face printr -un sistem de autoreglare (figura) – in incaperile
principale, folosind dispozitive cu pierdere de s arcina mica;
 Evacuarea – in bucatarii, bai, WC, independenta pentru fiecare locuinta si foloseste
efect de tiraj termic si depresiune creata de vant (turela pe acoperis/deflector).

Figura Schema de functionare [7.]

Pentru a îmbun atați extrac tia, cosul de ventilare cuprinde o por tiune mobil a orientabila
(numit a “giroutte ") (figura) , prevazuta cu un orificiu pentru introducerea de aer suplimentar în
turelă. Scopul este de a ghida paleta în vânt pentru a crea suprapresiune.

Figura Turela de introducere a aerului [8.]
Turela functioneaza si ca un “turn solar ”; are o zona vitrata (care se deschide pentru
intretinere) care ridica treptat temperatura, imbunatatind tirajul pentru conductele de evacuare.
Dispozitivul este asociat cu un sistem de reglare care permite reducerea debitelor de aer iarna.
[7.],[8.]

Biblioteca Frederick Lanchester din Coventry (figura )

Figura Vedere a Bibliotecii Lanchester din partea de vest [14]

Universitatea Coventry a construit o noua biblioteca universitara cu consum redus de
energie . Iluminatul si ventilarea acestei biblioteci se face in mod natural. Biblioteca are o
suprafata totala de 9103 m2.
Consumul de energi este cu 50% mai mic fata de cladirile traditionale. Iarna, aeru l
introdus este preincalzit in convertoare, iar vara, se utilizeaza ventilatia pe timp de noapte.
Aerul proaspat exterior ajunge la nivelul solului, printr -o deschidere cu inaltime de 1,5
m, din care este distribuit la 4 cosuri de ventilatie/ ventilare c u dimensiunile 6×6 m.
Evacuarea aerului viciat se face printr -un cos central , patru cosuri pe fiecare fatada si
patru cosuri in colturile cladirii. Gurile de evacuare au fost prevazute cu solzi metalii pentru a
mari tirajul.

Figura Sectiune prin cladire , reprezentand a) evacuarea centrala si b) evacuarile laterale

2. Modelare matematica a ventilarii naturale

2.1. Debitul de aer
Debitele de calcul vor fi utilizate pentru dimensionarea sistemului de introducere/
extragere a aerului din incaperi si pentru evaluarea consumurilor energetice si pentru
certificarea energetica a acesteia.
In cladirile rezidentiale, debitul de aer pentru ventilare trebuie sa asigure calitatea
aerului interior, pentru igiena, sanatatea si confortul ocupantilor. Debitul se va stabili in
functie de ocuparea umana si de emisiile de substante poluante.
Pentru incaperile civile nerezidentiale cu prezenta umana, debitul de aer proaspat se
determina in functie de categoria de ambianta, de numarul si de activitatea ocupantilor
precum si de emisiile poluante ale cladirii si sistemelor.
Astfel, pentru o incapere rezulta debitul q [l/s sau m3/h] :
q= N* q(p) + A*q(b)
unde: N -numarul de persoane,
q(p) – debitul de aer proaspat pentru o persoana[ l/s/pers] din tabel
A – aria supra fetei pardoselii [m2]
q(B)- debitul de aer proaspat, pentru 1 m2 de suprafata [l/s/m2] din tabel

Tabel Debitul de aer proaspat pentru o persoana, intr -un mediu care nu se fumeaza
(din SR EN 15251: 2007)
Categoria de
ambianta Procentul asteptat de
nemultum iti PPD [%] Debit pentru o
persoana [l/s/pers] Debit pentru o
persoana [m3/h/pers]
I 15 10 36
II 20 7 25
III 30 4 15
IV >30 <4 <15

Tabel Debitul de aer proaspat pentru 1 m2 de suprafata (din SR EN 15251:2007)
Categoria de
ambianta Debit de m2 de suprafata [l/h*m2] Debit pe m2 de suprafata [m3/h*m2]
Cladiri
foarte putin
poluante Cladiri putin
poluante Altele Cladiri
foarte putin
poluante Cladiri putin
poluante Altele
I 0,5 1 2,0 1,8 3,6 7,2
II 0,35 0,7 1,4 1,26 2,52 5,0
III 0,3 0,4 0,8 1,1 1,44 2,9
IV Mai mici decat valorile pentru categoria III

In zonele de fumatori, debitele de aer proaspat se dubleaza fata de valorile din tabel.
Aceste debite asigura conditii de confort pentru ocupanti, nu si conditii de sanatate.