STUDIU PRIVIND REABILITAREA TERMO-ENERGETICA A CLADIRILOR EXISTENTE FOLOSIND METODOLOGIA „ENERPHIT” COORDONATOR ȘTIINȚIFIC: ABSOLVENT: Conf. Dr. ing…. [305756]

[anonimizat] A CLADIRILOR EXISTENTE FOLOSIND METODOLOGIA „ENERPHIT”

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC: ABSOLVENT: [anonimizat]. Moga Ligia ing. Szekeres-Balogh Gerő

Cuprins…………………………………………………………………………………………….2

Capitolul 1: Generalități…………………………………………………………………….4

Introducere: Passivhaus………………………………………………………………………………..4

Standardul internațional passivhaus……………………………………………………………….6

Costul construcției…………………………………………………………………………………..6

Trăsăturile și cerințele Passivhaus……………………………………………………………..6

Capitolul 2: Metodologia EnerPHit…………………………………………………..12

2.1 Introducere………………………………………………………………………………………………..12

2.2 Criteriile metodei pe elemente de construcție………………………………………………..13

2.3 Excepțiile care sunt permise în metodologia EnerPHit……………………………………15

2.4 Reglementări tehnice pentru certificarea construcțiilor……………………………………15

Capitolul 3: Cercetare:Clădiri performante și soluții de reabilitare termică a clădirilor existente……………………………………………………………………………17

3.1 Introducere………………………………………………………………………………………………..17

3.2 Rezumatul unor lucrări de cercetare……………………………………………………………..17

3.2.1 „Thick-skinned: Using EnerPHit to conserve culture and carbon for sustainable affordable housing”- de Rhys Charlton………………………………………………………………………..17

3.2.2 „On rehabilitation of buildings with historical façades” de Wójcik Robert și Koski Piotr……………………………………………………………………………………………………..23

3.2.3 „[anonimizat]” de Horia Petran……………………………………………..29

3.2.4 „Airtightness and air pressure testing in accordance with the Passivhaus standard” – Passivhaus Insitut……………………………………………………………………………………………20

3.3 Studiu de caz: Calcul la condens folosind normativul C107/6………………………….33

3.4 Motivația elaborării lucrării de disertație……………………………………………………….40

Capitolul 4: Obținerea certificatului EnerPHit…………………………………..41

4.1 Introducere………………………………………………………………………………………………..41

4.2 Date despre clădirea inițială…………………………………………………………………………41

4.2.1 Centralizator total elemente anvelopă și consumuri clădire existentă…………………44 4.3 Date despre varianta recondiționată la cerințele standardului EnerPHit……………..45 4.3.1 Soluțiile de reabilitare a clădirii…………………………………………………………………………..46 4.3.2 Despre punțile termice……………………………………………………………………………………….48 4.3.3 Calculul elementelor anvelopei……………………………………………………………………………58 4.3.4 Calculul instalațiilor aferente variantei reabilitate………………………………………………….73 4.4 Certificatul EnerPHit…………………………………………………………………………………..83

Capitolul 5: Calculul economic: perioada de recuperare a investiției……84

5.1 Introducere………………………………………………………………………………………………..84

5.2 Pachetul de soluții………………………………………………………………………………………85

5.3 Calculul economic și concluziile acestuia……………………………………………………..88

Capitolul 6: Concluzii și bibliografie…………………………………………………92

6.1 Concluzii…………………………………………………………………………………………………..94

6.2 Bibliografie……………………………………………………………………………………………….96

Anexe

Anexa A – Studiu de caz – Calcul la condens

Anexa B – Alegerea punților termice și calculul panourilor de pereți

Anexa C – Calculul consumului de energie – clădirea reabilitată

Anexa D – Planuri, secțiuni, fațade clădirea reabilitată

Anexa E – Poze clădirea inițială și fișele tehnice pentru produsele folosite

Capitolul 1: Generalități

Introducere

Casa pasivă (germană: Passivhaus) este un standard al cărui scop este să crească eficiența energetică într-o clădire, ceea ce reduce amprenta ecologică a acesteia. Astfel, rezultă clădiri cu consum de energie ultra-scăzute care necesită puțină energie pentru încălzirea sau răcirea spațiului. Un standard similar, MINERGIE-P, este utilizat în Elveția. Standardul Passivhaus nu se limitează la clădirile de locuit ci deasemenea sunt aduse la un nivel energetic înalt și clădiri de birouri, școli, grădinițe și respectiv supermarket-uri. Designul pasiv nu complementează soluția arhitecturală, ci se integrează în aceasta. Deși este aplicat în principal clădirilor noi, acest standard poate fi folosit și pentru recondiționări/reabilitări.

Până la sfârșitul anului 2008, numărul estimat de case pasive din întreaga lume variau de la 15.000 la 20.000 de structuri. În august 2010, în Europa existau aproximativ 25.000 de structuri certificate. Marea majoritate a structurilor pasive au fost construite în țări vorbitoare de limbă germană și din peninsula scandinavă.

Standardul Passivhaus a luat naștere dintr-o conversație din mai 1988 între Bo Adamson de la Universitatea Lund, Suedia și Wolfgang Feist de la Institut für Wohnen und Umwelt (Institutul pentru locuințe și mediu, Darmstadt, Germania). Ulterior, conceptul lor a fost dezvoltat în continuare printr-o serie de proiecte de cercetare, ajutat de asistență financiară din partea „land”-ului german Hessen, Germania.

O mare parte din primele „case pasive” s-au bazat pe cercetare și pe experiența constructorilor din America de Nord în anii ’70, care – ca răspuns la embargoul petrolului – au căutat să construiască case care foloseau foarte puțină energie sau chiar deloc. Aceste modele au folosit adesea soarele ca sursă de căldură și termenul „casă pasivă” a fost posibil derivat din caracteristicile solare pasive ale acestor case, cum ar fi Saskatchewan Conservation House și Leger House din Pepperell, Massachusetts. O carte timpurie care explică conceptele a fost „The Passive Solar Energy Book” de Edward Mazria în 1979.

Figura 1: Saskatchewan Conservation House (sursa https://thetyee.ca/News/2011/01/25/Passivhaus/)

Standardul internațional Passivhaus

Standardul Passivhaus impune ca clădirea să îndeplinească următoarele cerințe:

Să fie utilizați până la 15 kWh / m2 pe an pentru încălzire și răcire, așa cum este calculat de pachetul de planificare al Passivhaus-ului, sau să existe o sarcină termică maximă de 10 W / m2, aceste informații fiind implementate pe baza datelor climatice locale.

Să fie utilizați până la 60 kWh / m2 pe an pe energie primară (pentru încălzire, apă caldă menajeră și electricitate/iluminat).

Scurgerile aer să fie de până la 0,6 ori volumul casei pe oră (n50 ≤ 0,6 / oră) la 50 Pa (0,0073 psi); sau până la 0,05 metri cubi pe minut (1,4 l / min). (Blowdoor test).

Costul construcției

În clădirile Passivhaus, economiile de costuri folosind sistemul de încălzire convențional pot fi utilizate pentru a finanța modernizarea anvelopei clădirii și a sistemului de ventilație și nu în ultimul rând a celui de recuperare a căldurii. Având un design atent și concurență din ce în ce mai mare în furnizarea de produse de construcție „Passivhaus” proiectate special, în Germania este acum posibilă construirea de clădiri cu același cost ca cele construite în conformitate cu standardele normale de construcții germane, așa cum s-a făcut cu apartamentele Passivhaus din Vauban, Freiburg. În medie, se raportează că locuințele pasive sunt mai scumpe în avans decât clădirile convenționale – 5% până la 8% în Germania, 8% până la 10% în Marea Britanie și 5% până la 10% în SUA.

Evaluările au indicat că, deși este posibil din punct de vedere tehnic, costurile pentru îndeplinirea standardului Passivhaus cresc semnificativ atunci când se construiește în Europa de Nord la peste 60 ° latitudine. Orașele europene la aproximativ 60 ° latitudine includ Helsinki în Finlanda și Bergen în Norvegia. Londra se află la 51 ° iar Moscova se află la 55 ° acestea aflându-se într-o zonă climatică mai prielnică.

Trăsăturile și cerințele Passivhaus

Realizarea unei scăderi majore a consumului de energie de încălzire cerut de standard implică o schimbare în abordarea proiectării și construcției clădirilor. Proiectarea poate fi asistată prin utilizarea „Pachetului de planificare Passivhaus” (PHPP), care utilizează simulări computerizate special concepute.

Mai jos sunt prezentate tehnicile utilizate pentru realizarea standardului.

Design prielnic aportului solar și utilizarea peisajului pasiv

Proiectarea pasivă a clădirilor prin intermediul energiei solare și amenajarea eficientă din punct de vedere energetic a zonei din împrejurul clădirii susțin conservarea energiei utilizate pentru funcționarea unei casei pasive putând fi integrate într-un cartier sau în mediul natural. Urmând tehnici de construcție solară pasivă, în care clădirile au o formă compactă pentru a-și reduce suprafața vitrată, cu ferestrele principale orientate spre ecuator – sud în emisfera nordică și nord în emisfera sudică – pentru a maximiza aportul solar pasiv. Cu toate acestea, utilizarea aportului solar, în special în regiunile cu climă temperată, se află pe plan secundar. În climatele și regiunile care necesită reducerea excesivă a aportului solar pe timp de vară următoarele tehnici pot fi implementate: reducerea fie din surse directe, fie din tencuieli reflectante, prin copaci, grădini verticale, acoperișuri verzi și altele.

Culoarea exterioară a peretelui poate fi aleasă pentru reflectare sau absorbție, calitățiile de izolare depinzând de temperatura exterioară ambientală predominantă pe tot parcursul anului. Folosirea arborilor de foioase și a ajuta în zonele climatice care nu ajung la temperaturi extreme.

Termoizolația

Clădirile Passivhaus folosesc termoizolare superioară („superinsulation”) pentru a reduce semnificativ transferul de căldură prin pereți, acoperiș, planșee și placă pe sol în comparație cu clădirile convenționale. O gamă largă de materiale de izolare termică poate fi utilizată pentru a oferi valorile R ridicate (valori U scăzute, de obicei în intervalul 0,10 până la 0,15 W / (m² · K)). O atenție deosebită este acordată eliminării punților termice.

Un dezavantaj care rezultă din grosimea mare a izolației pereților este acela că dacă dimensiunile exterioare ale clădirii nu pot fi mărite, suprafața interioară a clădirii va fi mai mică în comparație cu metoda tradițională, întrucât va fi implimentată termoizolarea pe interior.

În Suedia, pentru a atinge cerințele caselor pasive, grosimea de izolare ar trebui să fie de 33,5 centimetri (0,2 W / (m² · K)), iar acoperișul de 50 de centimetri („20 inches”).

Tehnologii avansate pentru etanșeizarea suprafețelor vitrate

Figura 2: Toc și cercevea Passivhaus (sursa: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8b/Passivhaus_Fenster_Beispiele_%28blank%29.svg/1920px-Passivhaus_Fenster_Beispiele_%28blank%29.svg.png)

Pentru a îndeplini cerințele standardului Passivhaus, ferestrele sunt fabricate cu valori R deosebit de ridicate (valori U scăzute, de obicei 0,85 până la 0,70 W / (m² · K) pentru întreaga fereastră, inclusiv cadru). Acestea combinație, în mod normal, este reprezentată printr-un geam termoizolant (cu un factor solar eficient, foi tri-strat umplute intermediar cu gaz argintiu sau cu kripton sigilate cu distanțiere izolatoare „warm edge”) și prin rame de fereastră special dezvoltate.

În Europa Centrală și în majoritatea statelor din SUA, pentru a primi certificarea Passivhaus, orientarea spre sud, sporește aporturile de căldură ale soarelui, acestea fiind mai mari în medie decât pierderile de căldură, chiar și la jumătatea iernii.

Etanșeitatea

Anvelopa clădirilor conform standardului Passivhaus trebuie să fie extrem de etanșă în comparație cu anvelpa construcțiilor convenționale. Acestea trebuie să îndeplinească fie 0,60 ACH50 (schimbări de aer pe oră la 50 pascali) în funcție de volumul clădirii, fie 0,05 MCM50 / mp (metri cubi pe minut la 50 pascali, pe metru pătrat a suprafeței clădirii). Pentru a atinge aceste valori, cele mai bune practici recomandate sunt testarea anvelopei clădirii cu o ușă suflantă („blower door”) la jumătatea construcției, dacă este posibil.

Figura 3: Blower door test (sursa: https://www.bpihomeowner.org/blog/technically-speaking-what-blower-door-test-tells-you)

Casa pasivă este proiectată astfel încât cea mai mare parte a schimbului de aer cu exteriorul să se facă prin ventilație controlată printr-un schimbător de căldură pentru a reduce aproape complet pierderea de căldură (sau aportul de căldură, în funcție de climă), astfel încât scurgerile de aer necontrolate sunt cel mai bine evitate. Un alt motiv este că standardul casei pasive face uz extins de izolație, care necesită, de obicei, o gestionare atentă a punctelor de umiditate și rouă.(„Calcul la condens”).

Ventilarea spațiilor

Utilizarea ventilației naturale pasive este o componentă integrantă a proiectării casei pasive, unde temperatura exterioară medie este favorabilă.

Atunci când clima ambientală nu este favorabilă, sistemele de ventilație mecanică de recuperare a căldurii, cu o rată de recuperare a căldurii de peste 80% și motoare comutate electronic cu eficiență ridicată (ECM), sunt folosite pentru a menține calitatea aerului și pentru a recupera suficientă căldură pentru a dispune de un sistem de încălzire centrală. Deoarece clădirile proiectate pasiv sunt în esență etanșe, viteza de schimbare a aerului poate fi optimizată și controlată cu atenție la aproximativ 0,4 schimburi de aer pe oră. Toate conductele de ventilație sunt izolate și sigilate împotriva scurgerilor.

Unii constructori Passivhaus promovează utilizarea tuburilor de încălzire și ventilare prin pământ. Acestea sunt de obicei în jur de 200 de milimetri în diametru, 40 metri (130 ft) lungime la o adâncime de aproximativ 1,5 metri (4,9 ft). Acestea sunt îngropate în sol pentru a acționa ca schimbătoare de căldură pământ-aer astfel preîncălzind (sau pre-răcind) aerul de admisie pentru sistemul de ventilație. În vreme rece, aerul încălzit previne, de asemenea, formarea de gheață în schimbătorul de căldură al sistemului de recuperare a căldurii. Preocupări cu privire la această tehnică au apărut în unele clime din cauza problemelor cu condensul și mucegaiul.

În mod alternativ, un schimbător de căldură pământ – aer poate utiliza un agent lichid în locul celui de aer, cu un schimbător de căldură (baterie) pe aerul de alimentare.

Necesarul de încălzire al spațiilor

Pe lângă utilizarea aportului solar pasiv, clădirile Passivhaus folosesc pe scară largă căldura lor intrinsecă din surse interne – cum ar fi căldura reziduală de la iluminat și căldura produsă de toate aparatele electrice- precum și căldura corporală de la oameni și alte animale din interiorul clădirii. Acest lucru se datorează faptului că oamenii, în medie, emit căldură echivalentă cu 100 de wați. Împreună cu măsurile cuprinzătoare de conservare a energiei luate, acest lucru înseamnă că un sistem convențional de încălzire centrală nu este necesar, deși uneori sunt instalate din cauza scepticismului clientului.

În schimb, casele pasive au uneori un element dublu de încălzire și / sau răcire de 800 până la 1.500 wați integrat în conducta de aer de alimentare a sistemului de ventilație, pentru utilizare în zilele cele mai reci. Acest lucru este fundamental pentru proiectare ținând cont de faptul că toată căldura necesară poate fi transportată de volumul de aer normal necesar pentru ventilație. Se aplică o temperatură maximă a aerului de 50 ° C (122 ° F), pentru a preveni orice miros din praful care scapă prin filtrele din sistem. Elementul de încălzire al aerului poate fi alimentat cu o pompă de căldură mică, cu energie termică solară directă, cu energie geotermă anuală sau pur și simplu cu un arzător de gaz natural sau de ulei. În unele cazuri, o pompă de micro-căldură este folosită pentru a extrage căldură suplimentară din aerul de ventilație de evacuare, folosind-o pentru a încălzi aerul de intrare sau rezervorul de stocare a apei calde. Sobe mici de ardere a lemnului pot fi, de asemenea, utilizate pentru încălzirea rezervorului de apă. Dincolo de recuperarea căldurii de către unitatea de ventilație de recuperare a căldurii, o casă pasivă bine proiectată în climatul european nu ar trebui să necesite nicio sursă de căldură suplimentară dacă necesarul de încălzire este sub 10 W / m². (sau 15 kW*hr/(m2*an)); Deoarece capacitatea de încălzire și energia de necesară pentru încălzire la o casă pasivă sunt ambele foarte mici, sursa de energie selectată are mai puține implicații financiare decât într-o clădire tradițională, deși sursele regenerabile de energie sunt cele mai potrivite pentru sarcini atât de scăzute.

Figura 4: Instalație de încălzire folosind energii regenerabile și recuparea de căldură (sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_house#/media/File:Passivhaus_heating_de_Kompakt.png

Necesarul de iluminat și consumul aparatelor electrocasnice

Pentru a reduce consumul total de energie primară, numeroasele tehnici de iluminare pasivă și activă sunt prima soluție care ar trebui să fie utiliazate. Pentru zilele cu lumină scăzută, spațiile fără lumină de zi și noaptea, se poate utiliza designul de iluminare creativ-durabil folosind surse de energie redusă. Sursele cu consum redus de energie includ lămpi fluorescente compacte de „tensiune standard”, iluminare în stare solidă cu lămpi cu LED, diode organice care emit lumină, PLED – diode cu emisie de lumină polimerică.

Circulația exterioară, securitatea și iluminarea peisajului cu energie solară – cu celule fotovoltaice pe fiecare corp exterior sau conectare la un sistem de panouri solare centrale, sunt disponibile pentru grădinile și nevoile de iluminat exterior. Sistemele de joasă tensiune pot fi utilizate pentru o iluminare mai controlată sau independentă, folosind totuși mai puțină energie electrică decât corpurile și lămpile convenționale. Temporizatoarele, senzorii de mișcare și senzorii de funcționare a luminii naturale reduc consumul de energie și poluarea luminoasă și mai mult.

Produsele destinate funcționării interioare a clădirii (calculatoare, monitoare, televizoare și alte electrocasnice) vor trebui să îndeplinească testarea independentă a eficienței energetice primind astfel mărci de certificare Ecolabel pentru consumul redus de energie electrică. Sunt exemple de marcă de certificare a etichetei energetice ca și Energy Star și EKOenergy.

Capitolul 2: Metodologia Enerphit

2.1 Introducere

Standardul Casei Pasive deseori nu poate fi realizat în mod fezabil în clădiri mai vechi din cauza diverselor dificultăți. Recondiționarea clădirii prin standardul EnerPHit folosind componente Passive House pentru toate elementele structurale și nestructurale relevante conduc la îmbunătățiri ample în ceea ce privește confortul termic, integritate structurală și cerințe energetice scăzute.

EnerPHit-Standard poate fi obținut prin respectarea criteriilor componente din tabelul 2 sau alternativ prin respectarea criteriilor metodei din Tabelul 3. Trebuie îndeplinite doar criteriile uneia dintre aceste metode. Zona climatică pentru care se utilizează locația clădirii este determinată automat pe baza datelor climatice alese în Pachetul de planificare a caselor pasive (PHPP).

De regulă, criteriile menționate în tabelul 2 corespund criteriilor pentru casa pasivă certificată

pe componente(anvelopă, elemente vitrate, ventilare). Criteriile trebuie respectate astfel încât să rezulte o valoare medie a acestora pentru întreaga clădire. O valoare mai mare este permisă în anumite zone, atâta timp cât aceasta este compensată prin intermediul unei îmbunătățiri termice în alte zone.

Categoriile EnerPHit Classic, Plus sau Premium pot fi obținute în funcție de surse regenerabile

cererea de energie primară (PER) și generarea de energie regenerabilă.

2.2 Criteriile metodei pe elementele de construcție

[Tabelul 2 Criteriile EnerPhit pentru elementele anvelopei]

Anvelopa opacă (pereți exteriori, planșee, șarpante, plăci pe sol)

Dacă se îmbunătățește rezistența la transferul de căldură (valoarea R) a componentelor existente ale construcției coeficienții de transfer de căldură (valoarea U) a componentelor de construcție modernizate, acest lucru trebuie demonstrat în conformitate cu standarde tehnice acceptate. Este suficient să se adopte o aproximare conservatoare a conductivității termice. Prezentați materiale de construcție folosite pentru îmbunătățirea situației existente. Dacă nu există date exacte despre elementele de construcție folosite în clădirea existentă, este permisă folosirea unor cataloage de materiale (de exemplu, "EnerPHit-Planerhandbuch", PHI 2012, disponibil doar în limba germană). Acestea pot pot fi utilizate atât timp cât acestea sunt comparabile cu elementele existente.

În renovările clădirilor existente, nu este întotdeauna posibilă omiterea existenței punților termice prin motive justificabile după cum este necesar acest lucru pentru clădirile noi Passivhaus. Cu toate acestea, efectele punților termice trebuie evitate sau reduse la minim pe cât posibil. Punțile termice care fac parte din sistemul de construcții, de ex. perete exterior cu stâlp din b.a., pot fi extrase din cărți de specialitate aferente țării în care are loc renovarea.

Culoarea exterioară a fațadeo

Culori reci: culori care au un coeficient de absorbție scăzut în partea inferioară a spectrului vizibil cum ar fi infraroșu. Acest criteriu este definit de indicele de reflectare solară (SRI) care este calculat pe baza absorbției și emisivității în PHPP în conformitate cu standardul internațional ASTM E1980-11.

Acoperișuri plate (înclinare ≤ 10 °): SRI ≥ 90.

Acoperișuri și pereți înclinați (înclinație> 10 ° și <120 °): SRI ≥ 50.

Suprafețele vitrate

Ilustrațiile arată înclinarea respectivă a ferestrei instalate. În fiecare caz, în funcție de criteriul de înclinare a se vor aplica componente care se apropie cel mai mult de înclinarea reală a ferestrei. Nu va exista nicio interpolare între două criterii. Cu toate acestea, valoarea U se schimbă odată cu înclinația datorată proceselor fizice, cum ar fi poziția față de soare sau etanșeitatea diferită.

Valoarea U pentru geamuri, corespunzătoare înclinării efective, trebuie să fie setată pentru fereastra în sine. În cazul ferestrelor mici valoarea limită menționată în tabel este crescută constant. Valoarea limită care trebuie aplicată este calculată automat și afișată în foaia de lucru PHPP.

"Verificare" în conformitate cu următoarea formulă:

Adăugarea la valoarea limită [W / m²K]: (l / A-3) / 20

l: lungimea cadrului ferestrei

A: aria ferestrei

Aporturile solare

Valoarea limită se aplică numai pentru clădirile răcite activ, cu un necesar de răcire de peste 15 kWh / (m²a). Acest lucru se referă la radiația solară care intră în clădire pe mp de suprafață de geam, după luarea în considerare a tuturor factorilor de reducere datorate umbririi etc. Dacă valoarea limită este depășită, atunci

trebuie luate măsuri adecvate pentru a reduce aportul solară până la punctul în care se poate respecta valoarea limită din nou. Acestea includ elemente de umbrire mobile, coșuri de umbrire și geamuri para-solare.

Ventilarea și recuperarea minimă a căldurii

Criteriul de recuperare a căldurii trebuie să fie respectat peste criteriile pentru "Componente de casă pasivă certificate" pentru întregul sistem de ventilație, adică inclusiv pierderile de căldură ale canalelor de ventilație caldă situate în zona rece și din conductele reci situate în zona caldă.

[Tabelul 3 Criteriul necesarului de încălzire și răcire – alternativă la tabelul 2]

Figura 5 Zonele climatice în funcție de PHPP (sursa: https://passiv.de/en/03_certification/01_certification_components/02_certification_criteria/01_transparentcomponents/01_transparentcomponents.html

2.3. Excepțiile permise în metodologia EnerPHit

Valorile limită din tabelul 2 pentru coeficienții de transfer de căldură din anvelopa clădirii pot fi depășite, dacă este absolut necesar, pe baza uneia sau a mai multor din următoarele motive convingătoare:

Dacă este impus de autoritățile de conservare a clădirilor istorice;

Dacă fezabilitatea unei măsuri solicitate nu mai este asigurată din cauza unor circumstanțe excepționale sau cerințe suplimentare;

Datorită cerințelor de natură legală;

Dacă implementarea standardului necesar de izolație termică ar rezulta în restricționarea utilizării clădirii sau a zonelor exterioare adiacente;

Dacă există cerințe speciale, suplimentare (de exemplu, siguranța la incendiu) și nu există componente disponibile pe piață care respectă și criteriile EnerPHit;

Dacă coeficientul de transfer termic de căldură (valoarea U) a geamurilor este crescut din cauza unei transmitanțe ridicate (valoarea psi) din pricina instalării ferestrei pe stratul de izolare dintr-un perete care are izolare termică interioară;

Dacă construcția existentă este în vecinătatea altor construcții astfel termoizolația exterioară este limitată iar aria utilă interioară este limitată din considerente arhitecturale;

Dacă există alte motive convingătoare legate de construcție;

2.4. Reglementări tehnice pentru certificarea construcțiilor

Procedurile de testare

Clădirile aparținând caselor pasive și clădirile renovate la standardul EnerPHit sunt clădiri în care condițiile de interior confortabile pot fi obținute pe tot parcursul anului cu un aport de energie extrem de scăzut.

Acestea trebuie să îndeplinească cerințe foarte stricte cu privire la proiectarea, planificarea și execuția lor.

Figura 6 – Certificatele EnerPHit – sursa: din Passivhaus – 03_Building Criteria

Certificarea EnerPHit este posibilă numai pentru clădirile pentru care modernizarea prin Standardul pentru construcții noi ar fi infezabil sau imposibil din punct de vedere practic datorită caracteristicilor construcției. În principiu, un certificat EnerPHit nu poate fi emis pentru construcții noi. Dacă peste 25% din suprafața opacă peretelui exterior al unei amenajări EnerPHit are în interior izolarea termică, se va folosi denumirea EnerPHit + i ("+ I" sub formă de suprascript).

Documentele care vor fi depuse pentru certificare

Utilizarea componentelor certificate de Passive House Institute este recomandată deoarece toate sunt fiabile din punct de vedere economic, nefiind nevoie de testări suplimentare. Proiectantul este responsabil să prezinte dovezi a valorilor caracteristice ale produselor care nu au fost certificate de Passive House Institute.

Planurile arhitecturale

Planul de situație, de încadrare, fotografii ale situației existente;

Planuri parter, etaj, secțiuni fațade;

Împărțirea ariilor utile în clădire;

Detalii despre punți termice

Detalii constructive ale punților termice existente și documentele din care au fost extrase valorile pentru acestea;

Detalii ale produselor folosite pentru izolare termică (fișă tehnică);

Calcul la condens a perețiilor exteriori;

Detalii despre uși și ferestre

Fișă producător, valorile ψ luate din fișa tehnică la fel și valorile transmitanței U;

Ventilare

Planuri și secțiuni aproximative în care se vor prezenta modul de introducere a aerului curat și cel de extragere al aeurului viciat;

Un necesar de ventilare care va fi calculat în conformitate cu metodologia PHPP;

Dovada existenței unuia sau a mai multor recuperatoare de căldură. (Fișă tehnică și mod de instalare);

Climatizare/răcire

Planuri și secțiuni aproximative în care se vor prezenta modul de răcire a clădirii;

Un necesar de răcire care va fi calculat în conformitate cu metodologia PHPP;

Necesarul de iluminat și energie electrică

Planuri ale clădirii în care vor exista aparatele electrice. De asemenea în acel plan vor exista și modul de fixare a corprurilor de iluminat;

Un necesar de consum de energie electrică;

Fișe tehnice;

Energii regenerabile

Fișe tehnice ale colectorilor solari;

Planuri de poziționare ale acestora;

Detalii de fixare (dacă este cazul);

Etanșeitatea anvelopei clădirii

În principiu, testul de presiune („blower door”) ar trebui să fie efectuat de o instituție sau o persoană independentă de client sau contractant. Un test de presiune efectuat de către client va fi acceptat numai dacă rezultatul testului este semnat de cineva care își asumă responsabilitatea personală pentru exactitatea informațiilor.

Doar pentru EnerPHit: ​​pentru valori cuprinse între 0,6 h-1 și 1,0 h-1, trebuie efectuată o detecție extinsă a scurgerilor în cadrul testului de presurizare, în timpul căruia se pot produce scurgeri individuale care cauzează daune structurale sau afectează confortul interior. După remedierea problemelor va fi necesar un proces verbal semnat de proiectant și de echipa de testare sau de către persoana responsabilă.

Confirmarea existenței unor neetanșeități a clădirii reale (pentru Enerphit)

Însoțite de poze ale acestora;

Excepțiile pentru EnerPhit (dacă este cazul)

Calcul economic (pentru EnerPhit)

Declarația managerului de proiect (pentru fiecare fază derterminantă a construcției)

Pre-certificare pentru modernizarea în trepte

„Planul de retrofit EnerPHit (ERP) este un document pentru proprietarii de clădiri. Acesta include un concept de ansamblu bine gândit pentru modernizări în trepte Acest lucru ia în considerare corelări importante între diferite măsuri de economisire a energiei. Astfel, un optim rezultatul final poate fi obținut în siguranță verificând și ținând cont de toți pașii cu efort gestionabil. ERP are un fișier de ieșire inclus pe CD-ul PHPP.”

Capitolul 3: Cercetare: Clăiri performante și soluții de reabilitare termică a clădirilor

3.1. Introducere

Îmbunătățirea eficienței energetice a clădirilor existente este esențială, nu numai pentru atingerea obiectivelor naționale ale eficiența energetică pe termen mediu, dar și pentru îndeplinirea obiectivelor pe termen lung ale strategiei privind schimbările climatice și tranziția către o economie competitivă bazată pe emisii scăzute de dioxid de carbon până în 2050. În acest sens aș dori să prezint câteva clădiri care au fost reabilitate termic astfel ajungând la consumuri mici de energie, reducând amprenta ecologică considerabil.

3.2. Rezumatul unor lucrări de cercetare

3.2.1 „Thick-skinned: Using EnerPHit to conserve culture and carbon for sustainable affordable housing”- de Rhys Charlton

Această lucrare se focusează pe clădirile canadiene de după război (post 1945) care au o contribuție majoră în creșterea nivelului de gaze de seră. „Ottawa Community Housing Corporation” deține majoritatea din aceste clădiri. Vârsta medie a acestor structuri nu depășește 45 de ani. Din acest punct de vedere Passivhaus oferă o metodă de reabilitare folosind standardul EnerPHit care aduce clădirii vechi la un standard apropiat de cel de Passivhaus fără a compromite structura și funcționalitatea clădirii existente.

Ce înseamnă „cu piele groasă” (thick-skinned)? În primul rând reabilitarea termică a anvelopei clădirii reprezintă mărirea volumului clădirii ori spre exterior ori în unele cazuri spre interior din pricina termoizolației de grosime mare care va înveli practic exteriorul clădirii. Autorul precizează că în Canada este o lipsă de respect față de clădirile post-belice care stau din punct de vedere structural să cadă. Dacă toți cetățenii ar contribui la refacerea structurală și energetică a clădiriilor, consumurile acestora ar scădea dramatic.

Figura 7 – [Ilustrație din cartea lui Carl Elefante: „Changing World, Evolving value]

Studiul făcut în 2017 arată că 1/3 din locuitorii din Ontario nu sunt proprietarii propriilor case. Reducând nivelul consumurilor va reduce simultan și prețul caselor puse spre vânzare întrucât există o mare diferență între a fi proprietar sau chiriaș.

Lucrarea din care s-a născut ideea autorului este „Tower renewal Guidelines: For the Comprehensive Retrofit of Multi-Unit Residential Buildings in Cold Climate” elaborată de Ted Kesik și Ivan Saleff din Universitatea din Toronto în 2009. Aceasta evocă multitudinele motivări pentru care renovarea și „upgrade-ul” energetic este o soluție necesară pentru a scădea nivelul de energie consumată de clădirile post-belice.

Astfel de proiecte de creștere a eficienței energetice pot să fie deja găsite pe teritoriul Europei. „Treviana Social Housing” din Madrid, Spania, este o clădire turn care a fost reabilitată energetic, având un consum inițial de 150 kWh/(m2a), scăzâd ulterior la 47 de kWh/(m2a). O soluție necesară a fost creșterea etanșeității.

Figura 8- [Consumurile dinainte și după reabilitare a turnului Treviana]

Altă clădire reabilitată este „Indwell affordable housing” din Hamilton, Canada care cu ajutorul standardului EnerPHit a scăzut consumul la 20 kWh/(m2a), care în sine este un lucru extraordinar ținând cont de faptul că clima în Canada este mult mai neiertătoare decât în Spania.

Figura 9 – [Comparație între clădirea reabilitată Indwell și cea inițială, sursa: Indwell]

Uneori ideile de renovare pot proveni și de la clădirile noi. Desigur clădirile noi nu au așa de mult de a face cu soluțiile pentru cele vechi, dar calculele și conceptele noi apărute ar putea influența reabilitarea celor vechi astfel încât să semene arhitectural și funcțional cu cele noi. De exemplu, Austria are un palmares extraordinar de apartamente accesibile ca preț care au ajuns să aibă un consum mediu pentru încălzire de 7 kWh /(m2a), care în sine reprezintă un lucru extraordinar. Acest complex se numește Lodenareal din Insbruck. Această clădire a fost creată pentru persoane cu dizabilități mentale, din simplul motiv de a le oferi confort și un mediu liniștitor.

Figura 10 – [Complexul de apartamente din Innsbruck sursa: DIN A4 Architektur]

Un alt exemplu de clădire reabilitată folosind metodologia EnerPHit este clădirea din America de Nord, Salus Clementine din Ottawa. De asemenea această clădire a fost creată pentru persoane cu dizabilități mentale, care au nevoie de confort și un mediu primitor. Această clădire a ajuns să aibă un consum anual la încălzire de 13 kWh /(m2a).

Figura 11- [Comparație între clădirea inițială și cea reabilitată – Salus Clementine – suras: Taplen Construction]

3.2.2 „On rehabilitation of buildings with historical façades” de Wójcik Robert și Kosiński Piotr

Această lucrare abordează problema reabilitării fațadelor istorice și de reducerea apariției condensului și umezelii excesive pe fațada exterioară. De asemenea, se focusează pe alegerea materialului optim pentru învelirea acestor fațade cu termosistemul corespunzător. Deopotrivă, izolarea termică pe interior reduce necesarul de căldură, nu rezolvă problema punților termice și nici cel al apariției condensului interior. Studiul de laborator din Universitatea din Warmia și Mazury din Olsztyn. Regulamentele noi poloneze au o cerință minimă ca fațadele exterioare să aibă o rezistență termică de 5,0 (m2*K)/W. În cazul clădirilor istorice această cerință este îngreunată întrucât izolația termică poate fi pusă doar pe exterior. Această protecție necesară poate fi atinsă prin folosirea BCA-ului (Beton Celular Autoclavizat) ultra-ușor.

BCA-ul nu ar trebui să provoace fenomenul de condens întrucât acesta reprezintă un strat bun de difuzie al vaporilor dar materialul în sine este hidrofob. În timpul verii în așa fel condensul este eliminat, dar în timpul iernii acesta începe să reprezinte o problemă majoră. O soluție reprezenta mărirea grosimii stratului termoizolant de la 60-80 mm la 200 de mm, dar acest lucru ar micșora aria utilă a clădirii și deasemenea să ducă la formarea de vapori anuali, care în 20 de ani să ducă la o porozitate crescută a materialului. După mulți ani de cercetare, conceptul a fost stabilizat în instrucțiunea germană WTA 6.4. în 2009.

Figura 12- [BCA la microscop vs BCA văzut cu ochii – sursa: „On rehabilitation of buildings with historical façades”]

Pentru a analiza efectul benefic al stratului de BCA interior s-au făcut anumite simulări în care s-au analizat 3 parametrii: temperature, condiții uscate și condiții umede.

Figura 13- [Condițiile climatice și modelul pentru simulare] – sursa: „On rehabilitation of buildings with historical façades”]

Condițiile de ieșire ale simulării folosind programul Delphin 5.8. arată rezultatele temperaturii și conținutului de umiditate. În primul rând modelul a fost discretizat în aproximativ 14,500 de elemente, dar apoi a fost redus la 4,200 pentru a spori productivitatea. Simularea a fost setată pentru 7 ani.

Acumularea de condens nu ține cont neapărat de grosimea stratului de BCA, aceasta fiind crescândă pe parcursul anilor. O acumulare foarte pronunțată are loc în stratul de mortar adeziv care conectează BCA-ul de peretele existent. Această acumulare în mortar depinde de grosimea izolației. Din cauza aceasta stratul de mortar, în condiții umede ajunge la saturație în 2 ani, iar în condiții uscate în 3 ani.

Acest experiment a fost făcut pe clădirea istorică Teatrul Jaracz din Olsztyn. Din toate materialele termoizolante, cel mai rezistent la condens este stratul de BCA. Deoarece la clădirile istorice nu se poate face reabilitarea pe exterior, condensul va apărea eventual pe interior dar într-un timp mai lung decât dacă se foloseau alte materiale.

3.2.3 „Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise” de Horia Petran.

Această lucrare prezintă renovarea unei clădiri existente „Casa Solară” din Câmpina spre un nivel apropiat de nZEB folosind principiile și tehnologiile Passivhaus. Această construcție a fost ridicată în 1977-1978 și reprezintă o casă experimentală care folosește puterea solară pentru prepararea apei calde menajere.

Figura 14- [Casa solară Câmpina] – sursa: „Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise”

Conceptul de nZEB nu pare a fi ușor de aplicat încă în România. Încurajând populația despre aplicarea conceptului de nZEB și fezabilitatea materialelor Passivhaus ar putea duce la o creștere în reabilitarea termică a clădirilor mai vechi de 40 de ani.

„Casa Solară” a fost construită în Câmpina fiind o casa duplex cu un perete vitrat cu orientare spre sud, având o înclinare de 65 de grade cu planulorizontal. Peretele este compus din panouri plate, helio-termice care mai apoi au fost montate pe o structură metalică. În ultimii 15 ani clădirea nu a fost ocupată, astfel decizia aceasta de a o remoderniza a fost și mai puternică pentru autorul lucrării.

Clădirea a fost construită folosind tehnologii originale (INCERC) cu scopul de a folosi energia soarelui pentru a reduce pe cât posibil consumul de combustibil. Boilerul inițial era unul de 10 m3 care conținea apă. Agentul termic reprezintă apă amestecată cu etilenă de glicol. Apartamentul vestic a fost echipat cu panouri radiante iar cel estic cu sistem de ventilație. Coeficientul global de izolare termică este G=0,67 W/m3K.

Pentru renovarea energetică au fost propuse două modele. Primul model include parterul și etajul 1, iar modelul al doilea include în plus și zona de pod încălzit, în timp ce subsolul rămâne unul tehnic neîncălzit.

Figura 15- [Modelul 1 și 2 de renovare termică] – sursa: „Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise”

Unele din soluțiile de reabilitare termică sunt :

izolarea pereților exteriori cu vată bazaltică minerală, protejată cu un strat de difuzie vapori și cu o tencuială exterioară de 15-20 mm.

izolarea termică a peretului înclinat cu vată minerală bazaltică montată pe un support din OSB de 22 mm.

izolarea acoperișului a acoperișului este din vată minerală bazaltică montată pe un suport de OSB de 22 mm.

Izolarea termică a planșeului peste subsol cu vată bazaltică.

Schimbarea suprafețelor vitrate cu unele performante cu geam tristrat și ramă performantă energetic.

Verificarea etanșeității clădirii.

[Tabelul cu soluții pentru modelul 1 și 2] – sursa: „Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise”

Rezultatele acestei renovări a dus la scăderea necesarului de încălzire și răcire a clădirii de la 401 kWh/m2an la 112 kWh/m2an pentru reabilitarea clasică, 54 kWh/m2an pentru renovări mai ambițioase și respective 26 kWh/m2an folosind metoda Enerphit.

[Compararea consumului în euro pentru modelul 1] – sursa: „Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise”

[Centralizator rezultate – model 1 și model 2] – sursa: „Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise”

Modelul 1 și 2 au adus o reducere de 98% față de consumul inițial de energie folosind metodologia EnerPHit, încadrându-se astfel în cadrul clădirilor nZEB.

3.2.4„Airtightness and air pressure testing in accordance with the Passivhaus standard” – Passivhaus Insitut

Acest studiu reprezintă un material ajutător prin care se dorește a se înțelege cât mai ușor conceptul de etanșeitate. De asemenea redă și modul în care clădiriile trebuiesc testate în mod corespunzător (n50) pentru a primi certificarea EnerPHit sau Passivhaus.

Figura 16- [Larch Passivhaus] – sursa: BRE_Passivhaus_airtightness

Aerul din încăpere se încălzește, astfel devenind mai ușor decât aerul din exterior, astfel cel interior are tendința de a pluti spre verticală, mai exact spre acoperiș, astfel scăzând temperatura interioară. În afară de efectul de plutire mai există și efectul vântului care prin presiunea aerului introduce aer rece, eliminând astfel aerul cald.

Figura 17- [Efectul de plutire și cel al vântului] – sursa: BRE_Passivhaus_airtightness

Un alt efect provocat de lipsa de etanșeitate este cel de condens interstițial. Atunci când aerul cald și umed trece prin transmisie printre elementele anvelopei clădirii, acesta se răcește progresiv, pierzând astfel capacitatea de a reține apa. Astfel, când aerul cald ajunge la un strat rece al anvelopei vaporii de apă condensează, făcând tranziția de la două stări, cea gazoasă la cea lichiă. În timp, dacă condensul nu este prevenit sau înlăturat atunci anvelopa clădirii se va deteriora, pierzând din rezistențele termice inițiale ducând la o creștere de consum mai ridicat al clădirii.

Figura 18- [Efectul de condens] – sursa: BRE_Passivhaus_airtightness

Principiul cheie în atingerea țelului de etanșeitate completă, este acela de a crea o singură barieră robustă și continuă. Acea barieră va reprezenta volumul încălzit al clădirii. Cea mai des folosită metodă reprezinta metoda liniei roșii care va fi trasată la interiorul volumului încălzit al clădirii. Ulterior pe acea linie continuă se vor încercui punțile termice existente, scoțând în evidență un detaliu pentru fiecare punte la o scară mare (1:10). Pentru un punctaj ridicat pe detaliile aferente punților termice se poate trasa linia de barieră interoară (1) și linia de influență a vântului(2) – vedeți în figura 17.

Figura 19- [Liniile de berieră interioară și exterioară] – sursa: BRE_Passivhaus_airtightness

Deoarece efectul pierderilor de căldură prin transmisie reprezintă principalul motiv pentru creșterea consumului, s-au elaborat 5 tipuri de bariere de aer pentru micșorarea punților termice existente:

Membrane cu strat de control al vaporilor (utilizate în construcțiile din lemn);

Beton (continuu, care nu este turnat în rosturi);

Plăci OSB montate intercalat pentru acoperirea rosturilor;

Plăci din lemn lamelar montate intercalat;

Strat de glet aplicat direct pe structurile de zidărie;

Nu este recomandat ca aceste materiale să fie permeabile sau poroase întrucât rolul acestora este de a opri pierderile de căldură prin transmisie.

Figura 18- [Etanșeizarea punții termice format la conexiunea structură-geam] – sursa: BRE_Passivhaus_airtightness

În ultimul rând, se vor efectua cel puțin trei teste de presiune a aerului pe parcursul procesului de construire. Toate testele ar trebui să fie comparabile ca valori. (Vn50)

Primul test ar trebui făcut la finalizarea barierei de aer pentru anvelopa clădirii. Astfel se poate testa robustețea barierei. Orice defect, în această fază este ușor de găsit și remediat.

Al doilea test ar trebui pornit după ce instalațiile clădirii sunt instalate. Nu în ultimul rând al treilea test va trebui făcut la finalizarea construcției, înainte de etapa de certificare. Fiecare test trebuie anexat la un audit de etanșeitate.

Figura 20- [Controlul calității pentru testele care vor fi efectuate] – sursa: BRE_Passivhaus_airtightness

Calculele aferente testului de etașeitate sunt reprezentate prin măsurarea diferențelor de presiune de 50 Pascali în fiecare oră. Această valoare reprezintă (n50). Acasta este determinată prin calculul debitului volumetric al aerului (Vn50) împărțit la volumul încălzit al clădirii.

3.3. Studiu de caz: Calcul la condens folosind normativul C107/6

Clădirea analizată se află în zona climatică III. Aceasta are un perete de cărămidă plină de 36,5 cm grosime. Ulterior construcția va fi reabilitată termic cu polistiren expandat de 20 cm pe fațadă. Prin acest studiu aș dori să demonstrez că o clădire care dispune de 20 cm de polistiren nu acumulează condens pe parcursul anului și implicit pe durata de viață a clădirii.

Figura 21- Împărțirea pe straturi a stratului izolant – sursa: proprie

Pentru un calcul corect stratul de polistiren trebuie împărțit în părți égale de 2,5-3 cm fiecare. După determinarea straturilor intervin calculele temperaturilor și presiunilor parțiale din fiecare strat.

Figura 22- Grafic temperatură și presiunile parțiale și cele corectate – sursa: proprie

Figura 23- Temperatura la care apar primele semne de condens. – sursa: proprie

Figura 24- Apariția suprafeței de condens la -20 °C – sursa: proprie

Figura 25- Cantitatea de apă care se poate evapora în timpul verii la 6 °C– sursa: proprie

mv – cantitatea de apă ce se poate evapora vara

mw – cantitatea de apă acumulată iarna

Dacă cantitatea de apă care se poate evapora pe timp de vară este mai mare decât cantitatea de apă acumulată în timpul iernii, atunci condensul nu are loc. În concluzie, pentru siguranță și lipsă de condens

3.4. Motivația elaborării lucrării de disertație

Aș vrea să încep prin menționarea faptului că din momentul când am început acest curs de masterat, am devenit tot mai interesat de reabilitarea termică a clădirilor vechi. Astfel, am decis să reabilitez o clădire de birouri construită în anii 1970-1980, aflată în municipiul Sibiu. Obiectivul principal este de a aduce clădirea la nivelul standardului EnerPHit folosind calculul din metodologia română cum ar fi MC001 și respectiv C107, metodologie care este momentan recunoscută pe plan internațional. Detaliile clădirii existente și calculele variantei de reabilitare vor fi rezumate în capitolul 4, urmând ca atașat lucrării mele să dispun și de anexe care vor fi complementare acesteia.

Un alt motiv întemeiat ar fi dorința de cunoaștere a altor metodologii de calcul termic. Deși metodologia EnerPHit îndrumă specialiștii spre folosirea programului de calcul PHPP, eu doresc să ating cerințele impuse de standard folosind metodologia țării noastre. Pentru a atinge nivelul de performanță dorită, în România, singura metodă viabilă este folosirea materialelor din piața curentă aplicate la grosimi mari(30-50 de cm). Cunoscând cerințele din capitolul 2 pentru obținerea certificatului EnerPHit și calculele aferente metodologiei curente, voi demonstra faptul că imobilul existent poate fi reabilitat la nivelul unei clădiri demne de certificatul EnerPHit Classic.

Figura 26- Clasele de certificare EnerPHit, sursa : https://www.slideshare.net/SustainableEnergyAut/deep-retrofit-jan-steiger-from-passive-house-institute

Capitolul 4: Obținerea certificatului EnerPHit

4.1 Introducere

În acest capitol va fi demonstrat faptul că certificatul EnerPHit poate fi obținut folosind metodologia românească curentă. Pentru a realiza acest lucru mă voi folosi de următoarele normative:

Metodologie de calcul al performantei energetice a cladirilor, indicativ MC 001/2006 partea 1,2,3;

C107- partea 2,3,4,5;

Fișele tehnice ale produselor folosite (anexate în anexa E);

Rezultatele obținute prin calculele făcute mai sus vor fi comparate cu cerințele metodologiei EnerPHit dezbătute în capitolul 2 al acestei lucrări. Acestea vor fi identificate după finalizarea modernizării clădirii prin calculele energetice.

4.2 Date despre clădirea inițială

Clădirea existentă se află în municipiul Sibiu, având destinația de clădire de birouri, fiind finalizată probabil la finele anului 1972. Aceasta se află pe strada Grâului pe drumul înspre Alba Iulia. Regimul de înălțime al clădirii este de P+1E. Finisajul pereților exteriori este format din tencuială de var ciment, cu o grosime de 1,5 cm iar pe interior se identifică un strat de 1,0 cm. Clădirea nu a fost utilizată timp de 15 ani, motiv pentru care unele elemente de construcție sunt degradate (ex. tencuieli, hidroizolații, uși ferestre) fără ca structura de rezistență să fie afectată. Nu există izolație termică aplicată pereților verticali. La planșeul peste terasă există o termoizolație de polistiren extrudat de 5-10 cm grosime, iar la placa pe sol termoizolația este inexistentă iar hidroizolația degradată. Ferestrele și ușile clădirii sunt fie foarte degradate, au fost sparte, unele demontate iar în cazul altora fiind rămase doar golurile acestora. Important de reținut ar fi că tâmplările existente erau/sunt din lemn, astfel că în calculul energetic acestea vor fi considerate existente, neputând considera anvelopa clădirii discontinuă din aceste motive. Clădirea este racordată la rețeaua de gaz, apă-canal și electricitate însă instalațiile aferente sunt într-un stadiu foarte avansat de degradare. Astfel este necesară înlocuirea tuturor instalațiilor de gaz apă, canal, încălzire și electricitate. Clădirea existentă nu dispune de sisteme de ventilare mecanică sau climatizare. Astfel nu va fi nevoie de calculul necesarului de ventilare sau climatizare pentru clădirea existentă. Starea actuală a instalațiilor de încălzire se află într-o fază avansată de degradare aceasta nefiind curațată de mai mult de 3 ani iar armăturile sunt uzate iar unele chiar inexistente. Clădirea are centrală termică proprie care folesește ca combustibil gaz-metanul. Instalația de iluminat este învechită având un tablou electric vechi, corpuri de iluminat cu incandescență, singurele corpuri de iluminat cu neon fiind în zona holului și a casei scării. Ocupanții clădirii sunt estimați la un număr de 50 de persoane iar regimul zilnic de funcționare este de 10 hr/zi.

Clădirea se află în zona climatică III (Sibiu). Te=-18°C.

Caracteristicile geometrice ale clădirii

Figura 27

Clădirea în pricină are o formă rectangulară cu latura lungă de 27,45 m iar latura scurtă de 13,05 m. Înălțimea liberă este de 3,10 m iar înălțimea unui etaj este de 3,35 m. Împărțirea spațiilor interioare este făcută într-un mod regulat pe direcția longitudinală existând 8 spații (delimitate de pereții structurali doar) cu lungimea de 5,75 m, respectiv două spații cu o lungime de 2,65 m. De asemenea pe direcția transversală există 3 dimensiuni luate dinspre fațada nordică spre cea sudică: 4,10 m, 1,50 m(hol) și respectiv 6,00 m. Pereții structurali interiori au o grosime de 25 de cm. Pereții exteriori care formează anvelopa clădirii au două grosimi : 49 de cm pentru cei longitudinali respectiv 36,5 pentru cei transversali. Înălțimea soclului este de 55 de cm. Clădirea are un etaj cu aceleași caracteristici geometrice ca și parterul. Înălțimea totală a fațadei clădirii este de 8,20 m. „Aria construită desfășurată reprezinta suma ariilor sectiunilor orizontale (planurilor) ale tuturor nivelurilor cladirii, delimitate de conturul exterior al anvelopei cladirii. Nu se iau in calculul suprafetei construite desfasurate: suprafata subsolurilor cu inaltimea libera de pana la 1,80 m, suprafata subsolurilor cu destinatie stricta pentru gararea autovehiculelor, spatiile tehnice sau spatiile destinate protectiei civile, suprafata balcoanelor, logiilor, teraselor deschise si neacoperite, teraselor si copertinelor necirculabile, precum si a podurilor neamenajate, aleile de acces pietonal / carosabil din incinta, scarile exterioare, trotuarele de protectie.” – Legea 350/2001.

Aria construită desfășurată are valoarea de 358,24 m2*2=716,5 m2;

Volumul construit are valoarea de 358,24m2*2*3,25m=2329 m3;

Aria anvelopei are valoarea de 321,54m2*2=643,08 m2;

Volumul anvelopei are valoarea de 643,08 m2 * 3,10 m=1993,5m;

„Aria utilă se refera la suprafetele unui apartament sau imobil incalzite direct sau indirect, prin transfer de caldura prin elementele interioare de constructie. Suprafata incalzita in cazul cladirilor rezidentiale sau a apartamentelor rezulta ca diferenta dintre suprafata construita desfasurata si suprafata ocupata de pereti, stalpi si alte elemente structurale. Pentru a determina suprafata incalzita (suprafata utila) a unui apartament adunam suprafetele utile (vazute) alte tututor incaperilor. In aceasta categorie intra camerele de zi, dormitoarele, baile, toaletele, bucatariile, spatiile de depozitare (camari, debarale) si cele de circulatie din interiorul apartamentului.” – Legea 350/2001.

Aria utilă(încălzită) are valoarea de 297,5 m2*2=595m2;

Volumul util(încălzit) are valoarea de 595 m2*3,10m=1845 m3;

4.2.1 Centralizator total elemente anvelopă și consumuri clădire existentă

[Centralizator elemente anvelopă] [Ht=L*tau-coeficientul de pierderi termice prin transmisie]

[Tabel 5- Consumul anual de energie pentru clădirea existentă]

4.3 Date despre varianta recondiționată la cerințele standardului EnerPHit

Ținând cont că clădirea din punct de vedere structural nu are probleme semnificative, am decis să nu modific layout-ul existent al acesteia, astfel geometria structurii nu va fi modificată. Vor exista îmbunătățiri la termosistemul clădirii, acestea fiind înlocuirea tencuielii interioare și exterioare, adăugarea de straturi de polistiren expandat pe fațada clădiriilor, înlăturarea umezelii apărute pe fațadele clădirii, schimbarea și adăugarea de strat termoizolant și hidroizolant la placa pe sol, termoizolarea, adăugarea de straturi de difuzie vapori și hidroizolație și nu în ultimul rând bordarea și schimbarea suprafețelor vitrate. Elementele vitrate vor avea aceeași geometrie ca cea inițială, singurele schimbări vor fi reprezentate prin adăugarea unor variante îmbunătățite, cu o rezistență termică mai mare decât Rmin=1,00 (m2*K)/W.

Din punct de vedere al instalațiilor, se vor schimba instalațiile de încălzire, pregătire a.c.m., iluminat și se vor adăugă instalații de ventilare mecanică și climatizare.

Ținând cont că structura nu-și va schimba funcționalitatea, destinațiile camerelor interioare vor rămâne identice cu cele din varianta inițială, astfel temperatura interioară medie de calcul va rămâne la fel.

Figura 28 Schema de reabilitare EnerPHit sursa: https://www.olsarchitects.ie/journal/2017/what-is-enerphit

4.3.1 Soluțiile de reabilitare a clădirii

Astfel, pentru a reduce consumurile și a atinge cu succes cerințele EnerPHit propun următoarea variantă: Clădirea reabilitată va dispune în partea de construcții de:

35 de centimetri de polistiren expandat, ignifugat pe fațadele clădirii, λD=0,044 W/m*K;

50 de centimetri de polistiren extrudat la placa pe sol, cu hidroizolație și protecție hidroizolație, λD=0,044 W/m*K;

60 de centimetri de polistiren extrudat la planșeul terasă cu strat difuzie vapori și protecția acesteia, λD=0,044 W/m*K;

schimarea suprafețelor vitrate (rame din PVC de 8,5 cm grosime, geamuri tri-strat având ca gaz între straturi cripton, Rmin>0,77 (m2*K)/W; – Aluplast Energeto 8000

izolația termică a perețiilor exteriori, în zona suprafețelor vitrate, cu polistiren extrudat grafitat ignifug, de 5 cm grosime;

Montarea a unor panouri din gips carton pentru a reduce necesarul de încălzire și a masca sistemul de ventilație;

Soluțiile propuse pentru partea de instalații sunt :

Soluția 1: Reabilitarea și modernzarea instalației de încălzire

Spălarea tuturor corpurilor de încălzire și a coloanelor de distribuție din interiorul clădirii (partea existentă) astfel crescând eficiența circulației agentului termic.

Înlocuirea tuturor ventilelor nefuncționale astfel asigurând o circulație bună a agentului termic, deasemenea eliminând pierderile de agent termic din instalația interioară.

Dotarea corpurilor statice cu ventile de aerisire.

Dotarea corpurilor statice cu capete termostatate asigurând un control optim al temperaturii în fiecare cameră.

Montarea a unei centrale murale care va complementa necesarul de încălzire atunci când sistemul solar nu are randament

Montarea unui recuperator de căldură cu un randament de aproximativ 90% la evacuare pentru a recupera căldura degajată, altfel pierdută.

Montarea a 9 panouri solare de încălzire apă caldă menajeră care vor complementa și instalația de încălzire.

Montarea unor corpuri de încălzire radiatoare oțel prevăzute cu cap termostatatat.

Soluția 2: Reabilitarea și modernizarea instalației de apă caldă de consum

Montarea baterilor cu senzori pentru reducerea consumurilor de apă caldă de consum.

Reparearea tuturor armăturilor defecte pentru eliminarea pierderilor de apă caldă.

Utilizarea perlatoarelor pentru reducerea debitului de apă pentru reducerea consumului de apă caldă de consum.

Montarea de baterii amestecătoare cu monocmoandă stative pentru lavoare pentru reducerea consumului de apă caldă de consum.

Soluția 3: Reabilitarea și modernizarea instalațiilor interioare electrice

Montare corpuri de iluminat LED montate corespunzător pentru reducerea consumului de curent.

Montare corpuri de iluminat cu snezori la grupuri sanitare/holuri.

Achiziționarea a 12 panouri fotovoltaice pentru a produce un aport de cel puțin 25% pentru instalațiile electrice.

Soluția 4: Montarea instalațiilor de ventilare și climatizare în clădire

Montarea de grile higroreglabile în tâmplăria nouă la toate sălile de birou, grup sanitar etc. pentru reducerea consumului de căldură și asigurarea calității aerului interior.

Montarea de jaluzele interioare pe fiecare fereastră de sală de clasă/laborator pentru controlul luminii și al temperaturii.

Ventilatoare cu recuperatoare de căldură pentru reducerea consumului de căldură, cu un randament de cel puțin 90%.

Montarea de ferestre oscilobatante pentru asigurarea unei ventilări naturale dacă este nevoie.

Montarea unui sistem de climatizare în birouri.

Montarea unui sistem HVAC.

4.3.2 Despre punțile termice

Valorile punților termice au fost luate din „Cartea de punți termice specifice clădirilor cu pereți structurali de zidărie” – conf. dr. ing. Moga Ligia și din „Catalog punți termice anexa ordin 1590” și din „PHI_Thermal Bridge Tool”.

Figura 29 Tipuri de punți termice sursa : https://www.researchgate.net/figure/Types-of-thermal-bridges-a-Geometrical-b-Material-c-Structural-d-Periodically_fig1_269809334

Punțile termice depind de 6 factori:

geometria clădirii;

materialele folosite în construirea clădirii;

Grosimea și masivitatea elementelor structurale (grinzi, stâlpi, planșee de beton armat);

Elemente care se repetă periodic;

Convectivitatea sau neetanșeitatea materialelor folosite;

Factori externi;

„Cele două dintre cele mai frecvente metode care se aplică pentru rezolvarea problemelor pnților termice sunt metoda elementului finit (FEM) și metoda diferenței finite (FDM) care furnizează soluții numerice pentru soluții aproximate ale ecuațiilor diferențiale parțiale.”

Figura 30 Metode de calcul ale punților termice folosind programe de calculator : sursa: https://www.researchgate.net/publication/269809334_Comparative_analysis_of_multi-dimensional_heat_flow_modeling#pf2

Calculul unor punți termice în programul Therm

Pentru acest calcul mă voi folosi de prima punte termică reprezentând colțul ieșind de la clădirea studiată. Puntea termică are lungimea de 4,00 m, 2 metri în dreapta respectiv 2 metri în sus. Straturile aferente sunt: tencuiala exterioară Izoheat 01 de 3 cm, izolație polistiren expandat de 35 de cm, zidărie cărămidă plină de 49 cm și tencuială interioară. În zidăria de cărămidă exitsă un stâlp din b.a. de 30×30 de cm.

Figura 31 Calculul Therm : sursa: Therm

Straturi

Finisaj exterior Izoheat 01

Finisaj interior

Zidarie cărămidă plină

Beton armat

Termoizolatie polist. celular

Temperatura interioara

Temperatura exterior

Coeficient superficial de caldura pentru interior

Coeficient superficial de caldura pentru exterior

Metoda 1

Metoda 2

– flux termic se ia din Therm [W]

– rezistenta termica unidirectionala a puntii termice

ecart de temperatura

lungimea de calcul a puntii termice pe interior

In urma calculelor Therm au rezultat urmatoarele:

Figura 32 Fluxul temperaturilor : sursa: Therm

Figura 33 Valorile fluxurilor psi-urilor(punților termice) : sursa: Therm

A doua punte termică reprezintă detaliul atic al clădirii reabilitate. Puntea termică are lungimea de 4,00 m, 2 metri în dreapta respectiv 2 metri în sus.

Figura 34 Punte termică detaliu atic : sursa: Therm

Straturi

Sapa 5 cm

Polistiren extr. 60 cm

Sapa 5 cm

Beton armat

Termoizolatie polist. celular

Temperatura interioara

Temperatura exterior

Coeficient superficial de caldura pentru interior

Coeficient superficial de caldura pentru exterior

Metoda 1

Metoda 2

– flux termic se ia din Therm [W]

– rezistenta termica unidirectionala a puntii termice

ecart de temperatura

lungimea de calcul a puntii termice pe interior

In urma calculelor Therm au rezultat urmatoarele:

Figura 35 Fluxul temperaturilor : sursa: Therm

Figura 36 Fluxul punților termice : sursa: Therm

4.3.3 Calculul elementelor anvelopei

a) Pereții exteriori au grosimea de 49 cm pe axele longitudinale, respectiv 36,5 cm pe axele transversale. Astfel voi considera 2 tipuri de pereți pentru calculul panourilor. În varianta propusă aceștia vor avea 20 de cm de termoizolație polistiren expandat.

a) Date despre pereți

Figura 37 Detaliu perete exterior 49 cm Figura 38 Detaliu perete exterior 36,5 cm

Rezistența în câmp a pereților exteriori de 49,00 cm:

Rezistența în câmp a pereților exteriori de 36,5 cm:

Exemplu de calcul al unui panou:

Figura 39 Model calcul panou de perete

Centralizator panouri:

Parter:

Etaj:

Verificare:

Rezistența medie a panourilor de pereți are valoarea de R’m=5,55 (m2*K)/W.

Zona climatică în care se află România conform figurii 5 este zona temperat-rece. Upereți=0,15W/(m2*K);

Rpereți=1/Upereți; Rpereți=6,66 (m2*K)/W.

Ținând cont că punțile termice folosite nu au fost luate doar din PHI_Thermal_Bridges, valoarea minimă necesară nu este atinsă. Astfel, se poate trage concluzia că punțile termice din metodologia Passivhaus sunt mai îngăduitoare rezultând rezistențe mari care într-un final vor reduce coeficientul de cuplaj termic(L).

R’m< Rpereți.

b) Placa pe sol

Placa pe sol are o grosime de 10 cm, aceasta fiind izolată cu polistiren extrudat de 30 cm grosime, o hidroizolație nouă având ulterior două straturi de pietriș. Înălțimea soclului este de 0,55 m iar temperatura solului este de 9°C (zona a III-a climatică). (tab. 2 C107/5).

Figura 40 Detaliu placă pe sol

Perimetrul pereților de 49 de cm este de 53,3 m iar cel de 36,5 cm este de 24,1 m.

Cele două punți termice sunt pentru pereții de 49 respectiv 36,5 cm grosime.

Rezistența superficială a plăcii pe sol este de Rsi = 0,167 m^2*K/W;

Rmed=

Figura 41 Detaliu placă pe sol stratificată

Tabel centralizator suprafețe peste placa pe sol:

c) Planșeul terasă

Figura 42 : Detaliu planșeu terasă

Planșeul terasă propus are o termoizolație de 60 cm de polistiren extrudat, ignifugat.

-coeficient de transfer termic superficial interior;

– coeficient de transfer termic superficial exterior ;

Rezistența termică a planșeului terasă în câmp va fi :

[m2*K/W]

-Transmitanța corectată

Rezistența termică corectată a planșeului terasă va fi:

R’terasă = 1/Ucorectat= 5,75 m2*K/W

d) Suprafețe vitrate

Figura 43 Detalii suprafețe vitrate

Metodologia de calcul a performanței termice a ferestrelor și ușilor prevazută în C107/3-2005, Anexa I și Mc001/1, punctul 9.4.1, dă următoarea relație pentru calculul lui Uw:

Valorile transmitanței geamului și a ramei au fost luate din fișa tehnică Aluplast:

Figura 44 Detalii tehnice Aluplast Energeto 8000 (sursa: https://www.aluplast.net/ro/produkte/fenster/energeto/energeto-8000/index.php)

Verificare

R’m= 1,35 (m2*K)/W;

Uvitrat= 0,85 W/(m2*K);

Rvitrat = 1/Uvitrat;

Rvitrat= 1,18 (m2*K)/W;

R’m>Rvitrat;

e) Centralizator total anvelopă

(L*τ)total va fi folosit în calculele pentru necesarul de căldură ca Ht=coeficientul de transmisie a căldurii prin elementele construcției (punți termice- etanșeitatea clădirii).

HT = (L*τ)total

f) Coeficientul global de izolare termică reprezinta un indicator de performanta energetica a unui imobil.

Pentru necesarul de încălzire voi folosi metodologia din MC001-partea a II-a. În primul rând se va stabili zona climatică în care se fac calculele.

(cf. cap. 2 – C107/2)

Vîncălzit=321,14m2*3,2m*2=2055,3 m3;

=0,108W/m3*K

– suma valorilor () de pe ansamblul clădirii

Calculul coeficietului global de referință G1ref

(cf. cap. 3 – C107/2)

– aria supraf. componentelor opace ale pereților verticali spre exterior;

A2 – aria suprafețelor planșeelor de la ultimul nivel;

A3 – aria suprafețelor pereților de la subsol; (N/A)

P – Perimetrul pereților exteriori în contact cu solul;

A4 – Aria suprafețelor vitrate;

A1=501,71 m2;

A2=321,14 m2;

P=808,68 m;

A4=87,15 m2;

a, b, c, d, e – coeficienți de control pentru elementele de construcție, preluați din Tabelul 1, Anexa 4, C107 – modificat.

G1ref=0,81 W/m3*K;

=> clădirea satisface criteriul de performanță termoenergetică

Figura 45 Diferite tipuri de concepte Passivhaus (sursa: https://passipedia.org/basics/affordability/investing_in_energy_efficiency/are_passive_houses_cost-effective)

4.3.4 Calculul instalațiilor aferente variantei reabilitate

Necesarul de încălzire

Figura 46 Zone climaticele în România sursa : http://calcul-termic.blogspot.com/2014/10/o-noua-zona-climatica-romaniei-v-a.html

În continuare se vor stabili anumite temperaturi de calcul care vor fi folosite în calculul pierderilor și aporturilor de căldură.

Folosind temperatura interioară medie de 15.09 °C vom putea afla un necesar de încălzire pe toată durata de 222 de zile, inclusiv zilele de weekend și pe timp de noapte.

Următoarea etapă reprezintă prima iterație unde temperatura exterioară de echilibru este de 12,5 °C.

Figura 47 Graficul perioadei de încălzire sursa : proprie

Temperatura exterioară de echilibru a scăzut, acest lucru reprezentând un necesar mai scăzut de încălzire a clădirii din pricina pierderilor mici prin transmisie și ventilare ale clădiri, astfel demonstrând o etanșeitate bună a termosistemului.

După 3 iterații în care temperatura exterioară de echilibru s-a stabilizat la valoarea de 6,50 °C am ajuns la un necesar de încălzire de : 4,11 (kW*hr)/m2 pe an care este sub valoarea de 15 (kW*hr)/m2 pe an.

4,11 (kW*hr)/m2 pe an < 15 (kW*hr)/m2 pe an.

Necesarul de apă caldă menajeră

Imobilul din discuție se află în municipiul Sibiu, încadrându-se în zona climatică III. Aceasta are funcțiune de clădire de birouri cu regimul de înălțime P +E. Pentru proiectarea instalației solare s-a luat in considerare numărul de persoane care necesită un aport constant de apa calda menajera în timpul de lucru. Prepararea apei calde menajere, reprezintă o componentă importantă a necesarului de căldură al unui imobil, prezentând ca și caracteristică importantă faptul că este relativ constantă tot timpul anului. Prepararea apei calde menajere cu ajutorul energiei solare, se realizează în regim de acumulare.

În instalația proiectata pentru prepararea apei calde menajere s-a utilizat un Boiler vertical cu două serpentine si rezistenta electrică. Prima serpentrină fiind conectată la panourile solare pentru a produce apa calda menajera in perioada favorabilă, iar cea de-a doua serpentina va fi conectala la un cazan in condensație pentru producerea apei calde menajere si in sezonul rece. Rezistenta electrică a acestuia se foloseste pentru a incalzi apa o data pe zi la temperatura de 60°C, pentru a preveni dezvoltarea bacteriei Legionella.

Figura 48 Dimensionarea boilerului, sursa : http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_4.pdf

Figura 49 Calculul necesarului de căldură pentru prepare apă caldă menajeră, sursa : http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_4.pdf

Necesarul de iluminat și energie electrică

Necesarul de iluminat se va calcula folosind metoda simplificată din MC001-4/2006 cap. 4.4.2.

Puterea instalației de iluminat este de 2743.43 W.

Pentru consumul energiei electrice în afară de iluminat se vor lua în considerare următoarele aparate existente :

Calculatoare de birou

Aparate legate de telecomunicații

Plotter/imprimante

Centrala de ventilare și climatizare

Panourile solare de încălzire apă caldă menajeră

Alte consumuri

Pentru a reduce consumul cu 20% s-au folosit panouri fotovoltaice care sunt dispuse pe fațada vestică. Acestea sunt în număr de 12 care au un randament nominal de 15%.

Figura 50 Necesarul de energie electrică

Necesarul de ventilare și climatizare

Figura 51 Ventilarea activă și recuperarea de căldură, sursa : http://passivehouse.com.au/page/ventilation–heat-energy-recovery

Pentru casele pasive ventilarea și climatizarea este în general singura metodă prin care se poate controla temperatura și umiditatea interioară. Ținând cont de faptul că destinația clădirii este una de birouri, climatizarea va exista doar la nivelul birourilor, dar ventilarea va funcționa în toate camerele construcției.

Strategia de ventilație într-o casă pasivă / pasivă este ventilația cu recuperare de căldură, deoarece aceasta reprezintă cea mai eficientă formă de ventilație. Țelul către o casă „sănătoasă” și confortabilă constă în determinarea cerințelor de ventilație.

Sistemul de ventilație trebuie să fie întotdeauna echilibrat (aceeași cantitate de aer care intră și iese), astfel încât să funcționeze la eficiența maximă.

Rata generală de ventilație este în funcție de gradul maxim de ocupare. Acest lucru asigură că aerul proaspăt intră în locuință pentru a menține un nivel bun al calității aerului interior pentru toți ocupanții. Regula generală este ca fiecare ocupant să primească o cantitate de 30 m3 / h de aer proaspăt.

Figura 57 Ventilarea mecanică și recuperarea de căldură

Figura 58 Necesarul de răcire a clădirii pe perioada caldă

Centralizator total consumuri

Figura 59 Centralizator consumuri

Figura 55 Nivelul consumuri Passivhaus în funcție de energia primară sursa :

https://www.paulheatrecovery.co.uk/info/what-is-passivhaus-ventilation/

Clădirea reabilitată se încadrează în nivelul Passivhaus Classic. Deși consumul energiei primare este mai scăzut decât 45 (kW*hr)/(m2 pe an) necesarul de consum folosind energiile regenerabile nu atinge nivelul de 60 (kW*hr)/(m2 pe an).

4.4 Certificatul EnerPHit

Economii semnificative de energie cuprinse între 75 și 90% pot fi realizate chiar și în clădirile existente, pentru care următoarele măsuri s-au dovedit a fi deosebit de eficiente:

izolare termică performantă;

reducerea punților termice

îmbunătățirea considerabilă a etanșeității;

utilizarea ferestrelor de înaltă calitate;

ventilație cu recuperare de căldură extrem de eficientă;

utilizarea surselor regenerabile de energie;

Toate cerințele de mai sus au fost atinse prin calculul energetic din capitolul 4.3.

Figura 56 Model certificat Enerphit sursa :

https://www.slideshare.net/SustainableEnergyAut/deep-retrofit-jan-steiger-from-passive-house-institute

Capitolul 5: Calculul economic: timpul de recuperare a investiției

5.1. Introducere

Clădirea prezentă este o clădire de birouri P+E, din municipiul SIbiu, care este în stare de degradare avansată.

Metodologia propune anumite soluții de reabilitare și modernicare termică a clădirilor, și anume:

izolarea termică a pereților exteriori;

înlocuirea suprafețelor vitrate existente, inclusiv tâmplăria aferentă accesului în clădire, cu tâmplărie performantă energetic;

termo-hidroizolația terasei;

izolarea termică a planșeului de la partea inferioară a subsolului, precum și a pereților aflați în contact cu solul;

lucrări de demontare a instalațiilor și echipamentelor montate aparent pe fațada/terasa clădirii, precum și remontarea acestora după efectuarea lucrărilor de izolare termică;

lucrări de refacere a finisajelor anvelopei.

Pentru soluția de reabilitate propusă și analizate mai jos se execută:

înlocuirea ferestrelor, a ușilor și a pereților cortină existenți, cu unele eficiente energetic, dotate cu fante de circulație controlată a aerului;

îndepărtarea straturilor existente de la placa pe sol, planșeul terasă circulabilă și necirculabilă și aplicarea termosistemelor analizate;

îndepărtarea tencuielii exterioare de pe suprafața pereților exteriori și înlocuirea acestora punând de asemenea stratul de polistiren cerut;

înlocuirea corpurilor de iluminat existente cu unele eficiente energetic (LED-uri) și montarea senzorilor de prezență pentru eficientizarea consumului pt. iluminat;

înlocuirea și izolarea conductelor;

montarea unui contor general de căldură pentru prepararea apei calde de consum;

procurarea a 2 unități de ventilare și climatizare, împreună cu tubulatura acestora;

5.2. Pachetul de soluții

Soluții de pe partea de construcții

Soluții de pe partea de instalații

Centralizator soluții prevăzute

5.3. Calculul economic și concluzile acestuia

O activitate crucială dintr-un studiu de reabilitare energetică reprezintă analiza economică asupra implementării soluției propus. Aceasta analiză presupune evaluarea :

costului de investiție a variantei de reabilitare ;

duratei de viață a variantei de reabilitare ;

economiile energetice datorate adoptării variantei de reabilitare ;

Pentru o înțelegere mai bună a termenilor prezentați mai jos, voi prezenta definițiile în conformitate cu metodologia MC001.

Măsură de modernizare energetică reprezintă intervenția asupra construcției și instalațiilor aferente acesteia, cu scopul reducerii consumului de energie a clădirii.

Durata de viață a soluției de modernizare este durata de viață estimată pentru soluția de modernizare.

Durata de recuperare a investiției – Durata de recuperare a investiției prin economia realizată în urma reducerii consumului de energie datorată aplicării soluției de reabilitare.

În analiza economică s-au luat în calcul următoarele ipoteze și valori :

beneficiarul suportă costul lucrărilor ;

calculele economice se efectuează în euro ;

costul specific al combustibilului este considerat c=0,05 Euro/kWh;

rata anuală de creștere a costului căldurii f=10% ;

rata anuală de depreciere a monedei (euro) i=5%;

indicatori de eficiență utilizați la analiza comparativă a soluțiilor.

Suprafețe folosite în calcul:

– suprafața opacă totală a pereților exteriori

– suprafața plăcii pe sol

– suprafața terasei circulabile

– suprafață uși+ferestre

Figura 57 Împărțirea pe panouri și suprafețe sursa :proprie

Suprafața totală ce necesită reabilitare:

euro

– costul unității de energie

– fluctuație de energie

– inflația

– aria utilă

[euro]

– costul pt. mentenanță (euro/an)

[euro]

– costul energetic (euro/an)

[euro]

– cost reparatii periodice (la 3 ani)

Se vor analiza următoarea soluție de reabilitare:

R1:

lei – costul soluției 1 pt. partea de construcții

lei – costul soluției 1 pt. partea de instalații

lei – costul soluției 1

euro- costul soluției 1

lei – costul solutiei 1/mp

Consumul anual de energie pentru cladirea reală:

Consumul anual de energie pentru soluția de reabilitare propusa:

Economia anuala de energie pentru solutie:

%

Economia anuala de energie in procente:

Metoda 1 – a indicatorilor statici

Numarul de ani in care se recupereaza investitia:

[ani]

C – costul investitiei

euro

Costul unitatii de energie

euro

euro

<0.05

– costul unitatii de energie economisita

Metoda 2 – a indicatorilor statici + costul ciclului de viata (CCV)

Se calculeaza costul unitatii de energie economisita:

Metoda 3 – a indicatorilor dinamici + costul ciclului de viata (CCV)

=> se amortizeaza dupa 11 ani =>

Se calculeaza costul unitatii de energie economisita:

Concluzii:

Soluția de reabilitare Enerphit:

– economia anuală:

– cost aproximativ:

NR=11 ani

– durata de recuperare:

– costul specific al economiei:

Figura 58 Reducerea consumurilor sursa : proprie

Capitolul 6: Concluzii și Bibliografie

6.1 Concluzii

Soluția de reabilitare folosind metodologia EnerPHit a adus o îmbunătățire importantă prin micșorarea consumului de energie primară cu 93,83%.

Proprietăți ale caselor pasive (Passivhaus) existente:

Debit continuu de aer curat: Acest lucru implică o selecție atentă a finisajelor și mobilierului interior, pentru a reduce la minimum poluarea aerului din interior. De asemenea filtrele de la sistemul de ventilații este recomandat a fi schimbat o dată la 3 luni pentru combaterea contaminării cu praf, polen sau alte substanțe dăunătoare.

Temperatura interioară va fi în mare parte omogenă, prin toate camerele. Doar camerele special destinate pentru o temperatură anume (cameră de server, arhivă) va avea uși interioare special izolate și un sistem propriu de HVAC pentru reglarea calității aerului interior.

Fluxul de temperatură dintre mediul exterior și interior va rămâne în mare parte staționar, având o pierdere de căldură de mai puțin de 0,5 °C pe zi în timpul iernii, aceasta stabilizându-se fără intervenția sistemului de ventilație la 15 °C. Din această cauză casele pasive nu necesită sistem de încălzire propriu cu cazan în condensație, ci sistemul de climatizare și ventilare poate menține temperatura interioară dorită.

Capacitatea clădirii de a reveni rapid la temperatura de confort în cazul deschiderii geamurilor pentru aerisire. Primele case pasive nu aveau geamuri cu toc și cercevea, astfel geamurile erau fixe. Acest lucru a sporit neliniștea psihică a ocupanților care sufereau de claustrofobie. Din acest considerent clădirile pasive nu au nevoie de geamuri mobile întrucât aerisirea se face prin sistemul de ventilare și climatizare.

Realizarea standardului de casă pasivă prin renovarea clădirilor existente nu este întotdeauna un obiectiv realist, datorat în mare parte podurilor termice inevitabile din structura existentă. Renovările în conformitate cu principiile Casei Pasive sunt posibile prin adaptarea la standardul EnerPHit. Acest lucru a fost făcut cu ajutorul metodologiei românești prin care, folosind punți termice din mai multe surse, s-a reușit o estimare corectă a valorilor Hv și Ht. Bazat pe principiile Passive House, standardul EnerPHit solicită componente de înaltă calitate, eficiente din punct de vedere energetic. Setarea standardului EnerPHit ca țintă asigură faptul că atât cererea de energie, cât și calitatea clădirilor reabilitate sunt valabile pentru viitor.

Astfel de la clădirea existentă dezafectată, prin folosirea principilor de reabilitare Enerphit s-a putut ajunge de la o clădire dezafectată și părăsită timp de 15 ani la o variantă restaurată cu un consum al energiei primare sub 60 (kW*hr)/m2 pe an.

Figura 59 Vedere 3D a clădirii reabilitate sursa : proprie

Folosind o combinație de culori deschise și închise se poate micșora sau mării fluxul temperaturilor dinspre exterior spre interior, întrucât culorile închise absorb căldura degajată de la soare, astfel ținând zonele de lângă suprafețele vitrate la o temperatură mai ridicată decât zonele opace ale fațadelor. Din acest considerent, culoarea deschisă a zonelor opace a clădirii păstrează o temperatură mai scăzută pe timpul verii, micșorând astfel ecartul ridicat de temperatură dinspre interior și exterior.

Figura 60 Vedere 3D a clădirii reabilitate sursa : proprie

Figura 61 Vedere 3D a clădirii reabilitate sursa : proprie

Figura 62 Vedere 3D a clădirii reabilitate sursa : proprie

Figura 63 Vedere 3D a clădirii reabilitate sursa : proprie

6.2 Bibliografie

https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_house#Traits_of_passive_houses

https://passipedia.org/certification/enerphit

https://passiv.de/en/03_certification/02_certification_buildings/04_enerphit/04_enerphit.htm

https://clevair.io/blog/retrofitting-old-buildings-necessary/

https://passipedia.org/basics/the_passive_house_-_historical_review/poineer_award/saskatchewan_conservation_house

„Thick-skinned: Using EnerPHit to conserve culture and carbon for sustainable affordable housing”- de Rhys Charlton

„On rehabilitation of buildings with historical façades” de Wójcik Robert și Kosiński Piotr

„Experimental Nearly Zero Energy Building with Green Technology – Renovation Pilot through Passive House Expertise” de Horia Petran

Airtightness and air pressure testing in accordance with the Passivhaus standard” – Passivhaus Insitut

„Curs postuniversitar-Audit energetic pentru clădiri” – ing. Szekeres – Balogh Gerő (eu)

https://passiv.de/en/02_informations/01_whatisapassivehouse/01_whatisapassivehouse.htm

https://www.homebuilding.co.uk/advice/passivhaus

https://passivehouse-international.org/

https://www.passivhaustrust.org.uk/UserFiles/File/Melissa%20Taylor-%20Ecobuild%20EnerPHit%20presentation.pdf

https://passivehouseplus.ie/articles/passive-housing/enerphit

https://passiv.de/downloads/03_building_criteria_en.pdf