TENDINȚE ACTUALE PRIVIND EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR [306469]

.1

TENDINȚE ACTUALE PRIVIND EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR

1.1 [anonimizat], [anonimizat] o simplă evaluare a fondului construit. [anonimizat], au lăsat amprente în dezvoltarea unităților de locuit.

În România pot fi evidențiate trei perioade distincte sub acest aspect:

a) Perioada dinainte de 1950, când a avut loc o [anonimizat];

b) Perioada 1950 – 1989 [anonimizat];

c) Perioada de după 1989 caracterizată de stagnare [29].

Perioada dinainte de anul 1950

Pentru România, o [anonimizat], [anonimizat].

La sfârșitul sec. XIX, [anonimizat] 2-3 etaje și un număr relativ mare de apartamente. La începutul sec. XX au fost construite în marile orașe blocuri cu până la 8 – 10 etaje, cu facilități comparabile cu cele ale clădirilor similare din oricare altă țară a Europei de Vest. Proprietatea era predominant privată și au fost elaborate unele politici financiare care sprijineau construcția locuințelor noi.

În această perioadă au fost construite blocuri multietajate în diferite stiluri arhitecturale (clasic, baroc, eclectic, art-nouveau), [anonimizat].

[anonimizat]:

zidăria din piatră și cărămidă a fost folosită în special în zona Transilvaniei;

[anonimizat] (sud și est);

[anonimizat]. La periferii și în comunitățile rurale nu era prevăzută evacuarea apelor reziduale.

Perioada 1950 – 1989

Această perioadă este cunoscută drept cea mai prolifică în domeniul construcțiilor. [anonimizat] 4 și 11 etaje, cu suprafețe reduse ale apartamentelor. În această perioadă populația urbană a crescut în medie cu 100 %.

Una dintre măsurile luate de autorități a fost restricționarea suprafeței locuibile la 8 – 10 mp/persoană (Decret nr.256/1984) [50], [anonimizat], cu utilizarea în comun a băii și bucătăriei. Această aglomerare urbană a [anonimizat].

Perioada de după anul 1989

După 1989 construirea de locuințe noi a scăzut dramatic. [anonimizat] 80 se construiau 2500 – 3000 [anonimizat] 1990 rata nu mai depășea 100 apartamente/an [29].

În anii ’80, suprafața medie utilă a apartamentelor nou construite era de 33,7 mp, ajungând imediat după 1990 până la 70 mp, astfel încât în 2009, suprafața medie utilă calculată pe întreg fondul de locuințe a crescut la 39 mp. [7].

Din anul 2000 până în 2008, investițiile în domeniul construcțiilor au urmat un curs ascendent, înregistrându-se creșteri de peste 9% pe an [122]. Investițiile din această perioadă au avut un caracter privat, statul intervenind doar prin facilitarea obținerii creditelor pentru investitori. Pe fondul crizei economice mondiale, începând cu anul 2009, investițiile în acest domeniu, au marcat din nou un curs descendent, cu scăderi accentuate în 2010 și 2011.

Și în prezent, principala cauză care determină cererea de noi locuințe în orașele mari este migrarea masivă a populației din mediul rural în cel urban și exigențele mereu crescânde privind facilitățile [29]. Se pune un puternic accent și pe confortul termic al locuințelor, urmărindu-se o creștere a performanțelor termice și energetice atât a clădirilor nou construite cât și a celor existente.

Conform studiilor din ultimii ani [79, 80], în România suprafața construită este de 493 000 000 m², din care 86% este alocată clădirilor rezidențiale. Din cele 8,1 milioane de unități locative, locuințele unifamiliale sunt predominante, reprezentând 61%.

Sectorul rezidențial este definit de următoarele caracteristici [80]:

88,5% din unitățile locative sunt ocupate permanent;

aproape jumătate din totalul locuințelor (47.5%) sunt situate în zonele rurale, ceea ce arată că populația rurală din România depășește media europeană (Fig.1.1);

în zonele rurale, 95% dintre unitățile locative sunt locuințe individuale (unifamiliale);

în zonele urbane, 72% dintre unitățile locative sunt situate în blocuri de locuințe (care au în medie cca. 40 de apartamente/bloc);

peste 60% din blocurile de locuințe au regim de înălțime P+4E, iar 16% P+10E;

forma dominantă de proprietate este proprietatea privată, care totalizează 84% din fondul de clădiri rezidențiale și cca. 1% dintre clădiri se află în proprietate publică;

unitățile locative din blocurile de locuințe au o suprafață utilă încălzită în medie, de 48 m², comparativ cu 73 m² în cazul locuințelor unifamiliale.

Fig.1.1 Structura fondului de locuințe din România [88]

Pentru a obține o reducere semnificativă a consumului de energie în clădirile existente, pe lângă reabilitarea elementelor componente ale anvelopei trebuie avută în vedere și renovarea sistemelor de încălzire și alimentare cu apă.

În România se evidențiază trei sisteme principale de încălzire: sisteme alimentate cu combustibil biomasă, gaz și sisteme centralizate de termoficare (Fig. 1.2).

Locuințele unifamiliale din mediul rural au preponderent sisteme de încălzire pe bază de biomasă (lemn), iar peste jumătate dintre blocurile de locuințe sunt conectate la o rețea centralizată de termoficare. 92% din energia furnizată de sistemele centralizate de termoficare este livrată prin sisteme de cogenerare (CHP) [80].

Fig.1.2 Sisteme de încălzire în sectorul rezidențial [80]

Din cauza nivelului scăzut de izolare termică a clădirilor, aproximativ 58% dintre blocurile de locuințe existente (cca. 2,4 milioane de apartamente) construite înainte de 1985 necesită reabilitare și modernizare din punct de vedere termic [95,80].

1.2 EFICIENȚA ENERGETICĂ – CONDIȚIE ESENȚIALĂ A DEZVOLTĂRII DURABILE

Eficiența energetică a devenit un aspect important în planificarea proiectelor de renovare a clădirilor existente și în proiectarea clădirilor noi.

În contextul creșterii populației și al consumului tot mai mare de resurse naturale, dezvoltarea durabilă este un model ce vizează echilibrul între creșterea economică, calitatea vieții și protejarea mediului pe termen mediu și lung.

Problema cheie a dezvoltării durabile este opoziția între nevoile impuse de creșterea populației, resursele limitate ale planetei și degradarea continuă a mediului [81].

Cea mai cunoscută definiție a dezvoltării durabile este cea dată de Comisia Mondială pentru Mediu și Dezvoltare (WCED înființată în 1983 de către Națiunile Unite) în raportul "Viitorul nostru comun", cunoscut și sub numele de Raportul Brundtland: "dezvoltarea durabilã este dezvoltarea care urmărește satisfacerea nevoilor prezentului, fără a compromite posibilitatea generațiilor viitoare de a-și satisface propriile nevoi" [13,102].

Dezvoltarea durabilă urmărește găsirea unui cadru teoretic stabil pentru luarea deciziilor în orice situație în care se regăsește un raport de tipul om – mediu, fie că este vorba de mediul înconjurător, mediul economic sau mediul social (Fig. 1.3).

Inițial dezvoltarea durabilă s-a dorit a fi o soluție la criza ecologică determinată de intensa exploatare industrială a resurselor și degradarea continuă a mediului. În prezent conceptul s-a extins asupra calității vieții în complexitatea sa, sub aspect economic și social [49].

Fig. 1.3 Conceptul dezvoltării durabile [49]

Strategia UE pentru dezvoltare durabilă

Dezvoltarea durabilă a devenit un obiectiv politic al Uniunii Europene începând cu anul 1997, prin includerea sa în Tratatul de la Maastricht. În anul 2001, Consiliul European de la Göteborg a adoptat Strategia de Dezvoltare Durabilă a Uniunii Europene, căreia i-a fost adăugată o dimensiune externă la Barcelona, în anul 2002. În anul 2005, Comisia Europeană a demarat un proces de revizuire a Strategiei, publicând în luna februarie o evaluare critică a progreselor înregistrate după 2001, care punctează și o serie de direcții de urmat.

După o largă consultare, Comisia Europeană a prezentat în 13 decembrie 2005, o propunere de revizuire a Strategiei de la Göteborg din 2001. Ca rezultat al acestui proces, Consiliul UE a adoptat în 9 iunie 2006, strategia reînnoită de Dezvoltare Durabilă, pentru o Europă extinsă. Această strategie se dorește a fi un catalizator pentru cei ce elaborează politici publice și pentru opinia publică, în scopul schimbării comportamentului în societatea europeană și implicarea factorilor decizionali din rândul cetățenilor. Este subliniată importanța unei strânse conlucrări cu societatea civilă, partenerii sociali, comunitățile locale și cetățeni, pentru atingerea obiectivelor dezvoltării durabile.

Strategia UE stabilește proceduri precise de implementare, monitorizare și urmărire, cu obligații de raportare la fiecare doi ani din partea Comisiei Europene și statelor membre asupra îndeplinirii angajamentelor asumate [79].

Dezvoltarea durabilă în România

Înainte de 1989, economia României se caracteriza printr-o pondere mare a industriilor energo-intensive și o cultură cvasi-inexistentă a eficienței energetice. Restructurarea sectorului industrial, făcută mai mult prin restricționarea activităților decât prin sporirea eficienței, a dus la o reducere cu 40% a consumului de energie în perioada 1990 – 2000. În domeniul energiei, ajustarea structurală a economiei, dar și creșterea eficienței de utilizare a resurselor, au determinat o reducere a consumului de energie. Rețeaua de termoficare este relativ dezvoltată, acoperind nevoile de încălzire și apă caldă ale cca. 29% din gospodării, 55% dintre acestea aflându-se în mediul urban (în principal 85.000 clădiri multietajate, cu cca. 7 milioane locatari). Principalii furnizori erau, până în anii 90, unități mari de cogenerare industrială și urbană care livrau 40% din energia electrică produsă în România. Față de 251 de sisteme de alimentare centralizată cu energie termică funcționale în 1990, doar 104 mai erau operaționale în 2007, majoritatea sub pragul de rentabilitate. Pierderile de energie în cadrul acestor sisteme sunt foarte ridicate, între 35 și 77% (15 – 40% la producere, 15 – 35% la transport și distribuție, 10 – 40% la consumatorii finali) raportate la combustibilul consumat, în funcție de tehnologiile folosite și gradul de uzură [79].

Se apreciază că reabilitarea termică a blocurilor de locuințe poate duce la economisirea a 1,4 milioane tep/an și în consecință, la reducerea emisiilor de CO2 cu cca. 4,1 milioane tone pe an [79].

Sub titlul Perspectiva energiei în lume 2006 [74] Agenția Internațională pentru Energie (IEA) a publicat un amplu studiu privind reforma pieței energiei, politica energetică și proiecțiile de viitor ale sectorului energetic. Sunt explorate două viziuni ale viitorului energiei în lume: un sector energetic subfinanțat și vulnerabil, respectiv, un sector energetic inteligent și competitiv.

Încă de la început lucrarea transmite un semnal de alarmă: „Viitorul energiei pe care îl construim astăzi este nesustenabil. Dacă vom continua ca până acum, furnizarea de energie care trebuie să acopere cererile economiei mondiale pentru următorii 25 de ani este mult prea vulnerabilă și expusă eșecului din cauza investițiilor insuficiente, catastrofelor de mediu și întreruperilor bruște de furnizare a energiei” [74].

Guvernul României, prin Ministerul Mediului și Dezvoltării Durabile și prin Centrul Național pentru Dezvoltare Durabilă a elaborat în iulie 2008 Strategia Națională de Dezvoltare Durabilă pentru România 2007 – 2020 [45], un program național care își propune să conecteze România la o nouă filosofie de dezvoltare adoptată de Uniunea Europeană și împărtășită la nivel global. Strategia stabilește obiective concrete pentru trecerea, într-un mod responsabil și un interval de timp realist, spre un nou model de dezvoltare care are drept scop îmbunătățirea continuă a calității vieții și relația omului cu mediul natural.

O politică energetică durabilă de succes se bazează pe elemente și pe instrumente care ajută la implementarea ei [21]:

a) Securitatea energetică, materializată prin:

asigurarea necesarului de resurse energetice și limitarea dependenței de

resursele energetice din import;

creșterea nivelului de performanță a rețelelor naționale de transport a energiei

electrice și gazelor naturale;

b) Durabilitate, asigurată prin:

îmbunătățirea eficienței energetice;

promovarea producerii energiei pe bază de resurse regenerabile;

susținerea activităților de cercetare-dezvoltare și diseminare a rezultatelor aplicabile ale cercetărilor;

reducerea impactului negativ al sectorului energetic asupra mediului înconjurător.

c) Competitivitate, stimulată de următorii factori:

dezvoltarea piețelor concurențiale de energie electrică, gaze naturale și servicii energetice;

liberalizarea tranzitului de energie și asigurarea accesului permanent și nediscriminatoriu al participanților la piață, la rețelele de transport și interconexiunile internaționale;

continuarea procesului de restructurare și privatizare în sectoarele energetice electrice, termice și a gazelor naturale;

continuarea procesului de restructurare a sectorului de lignit, în vederea creșterii profitabilității și accesului pe piața de capital.

Instrumentele unei politici energetice durabile sunt [10]:

Diversificarea furnizorilor de energie, inclusiv utilizarea extensivă a surselor regenerabile de energie;

Creșterea eficienței energetice, respectiv reducerea pierderilor de energie și progrese înregistrate pe linia reducerii impactului asupra mediului;

Construirea unei structuri industriale puternice și moderne cu tehnologii puțin poluante și eficiente din punct de vedere energetic;

Îmbunătățirea climatului concurențial și a funcționării pieței de energie.

1.3 CONSUMUL DE ENERGIE ÎN CLĂDIRILE DE LOCUIT

1.3.1 Evoluția consumului de energie la nivel mondial

În prezent, societatea se bazează aproape în totalitate pe utilizarea resurselor de energie neregenerabile. Într-o economie globalizată, strategia energetică a unei țări se formează în contextul evoluțiilor și schimbărilor care au loc pe plan mondial.

Se apreciază că necesarul total de energie în 2030 va fi cu cca. 50% mai mare decât în 2003, iar cel de petrol cu cca. 46% mai mare. Rezervele de petrol pot susține nivelul actual de consum până în anul 2040, cele de gaze naturale până în anul 2070, în timp ce rezervele mondiale de huilă asigură necesarul pe o perioadă de peste 200 de ani chiar și în condițiile unei creșteri a nivelului de exploatare. Previziunile indică o creștere economică, ceea ce va duce la un consum sporit de energie [59].

Din punctul de vedere al structurii consumului de energie primară la nivel mondial, evoluția și prognoza făcută de Agenția Internațională pentru Energie (IEA) evidențiază pentru următoarea decadă o creștere mai rapidă a ponderii surselor regenerabile și a gazelor naturale.

Se estimează că aproximativ un sfert din nevoile de resurse energetice primare la nivel global vor fi acoperite în continuare de cărbune.

Datele centralizate de Consiliul Mondial al Energiei (CME) (Fig. 1.4) arată o creștere cu aproape 50% a extracției de cărbune la nivel mondial în anul 2005 față de anul 1980 [85].

Fig. 1.4 Evoluția consumului de energie, la nivel mondial [85]

Combustibilii fosili sunt proiectați să rămână sursele primordiale de energie primară la nivel global până în 2030, satisfăcând aproape 83% din creșterea globală a consumului de energie [85].

Conform cercetărilor IEA [85], ca urmare a evoluției pe plan mondial, în perioada 2004 – 2030 se preconizează o creștere a consumului de cărbune, petrol și gaz cu peste 50% față de perioada 1980 – 2004 (Fig. 1.5).

Fig. 1.5 Evoluția necesarului de energie pe plan mondial în perioada 1980 – 2030 [85]

Evaluarea tuturor acestor date și confruntarea lor cu obiectivele stabilite pe termen mediu și lung (2020, 2050) prin directivele EPBD și EED ale CE [51, 53] referitoare la reducerea drastică a consumului de energie și a emisiilor de CO2, pune în evidență importanța deosebită și impactul major pe care o are îmbunătățirea substanțială a eficienței energetice a fondului construit în general și a clădirilor din sectorul rezidențial în mod deosebit.

1.3.2 Surse regenerabile de energie

Sursele regenerabile de energie au un potențial deosebit, cu disponibilități nelimitate de utilizare, înregistrându-se în acest sector o creștere substanțială în ultimii ani.

Valorificarea surselor regenerabile de energie se face pe baza a două premise importante: accesibilitate și disponibilitate.

Sursele regenerabile de energie asigură creșterea siguranței în alimentarea cu energie și limitarea importului, în condițiile unei dezvoltări economice durabile. Aceste cerințe se conturează în contextul național prin implementarea unor politici de conservare a energiei, creștere a eficientei energetice și valorificare superioară a surselor regenerabile [135, 136, 131].

Resursele neconvenționale promovate la nivel european sunt:

1. Energia eoliană – produsă cu ajutorul turbinelor care folosesc acțiunea dinamică a vântului.

Turbinele pot fi amplasate pe teren, în largul mării sau montate pe construcții (Fig. 1.6)

Fig. 1.8 Turbine eoliene [94, 110,104]

Date relevante [110] pun în evidență ritmul în care această tehnologie câștigă piața energiei în zonele în care condițiile sunt adecvate.

2. Energia apei sau hidroenergie, exploatată prin intermediul hidrocentralelor, care folosesc puterea apei în mișcare/cădere pentru a produce energie electrică (Fig. 1.7).

Fig. 1.7 Barajul hidrocentralei de la Tarnița, jud. Cluj [133]

3. Energia geotermală – o formă de energie care poate fi obținută la suprafața pământului, în zonele cu geizere sau lacuri termale, dar și la adâncimi cuprinse între 4000-6000 m, în acvifere termale (Fig.1.8) sau în zone cu roci fierbinți sau magmă [125]. Se utilizează pentru încălzire și producerea electricității.

Fig.1.8 Puț de extracție forat într-un acvifer termal [125]

Una dintre tehnologiile de exploatare a energiei geotermale o constituie pompele de căldură (Fig. 1.9) – instalații care colectează căldura solului conținută în ape subterane sau în sol, printr-o rețea de conducte instalate în pământ sau într-un bazin/lac. Apa care circulă prin rețea contribuie la încălzirea agentului termic care va genera căldură în clădire.

Fig. 1.9 Producerea energiei geotermale [119]

4. Energia solară – este cea mai curată sursă de energie. Ea poate fi captată cu ajutorul panourilor solare (Fig. 1.10) care absorb căldura solară, asigurând producerea apei calde menajere sau/și contribuind la încălzirea unei case. Un dispozitiv care utilizează energia solară este panoul fotovoltaic care absoarbe radiația solară și o transformă în energie electrică.

Fig. 1.10 Panouri solare/fotovoltaice [113,87]

5. Biomasa – este ansamblul materiilor organice nonfosile, cum sunt: lemnul, pleava, uleiurile și deșeurile vegetale din sectorul forestier, agricol și industrial, din care se poate produce etanol.

6. Energia nucleară – este energia eliberată prin reacții nucleare de fisiune și de fuziune, obținută în centralele nucleare (Fig. 1.11).

Fig. 1.11 Centrala nucleară de la Doel, Belgia [97]

Punerea în practică a unei strategii energetice pentru valorificarea potențialului surselor regenerabile de energie se înscrie în coordonatele planului dezvoltării energetice a României pe termen lung și oferă cadrul adecvat pentru adoptarea unor decizii referitoare la alternativele energetice.

În urma studiilor efectuate, a rezultat că potențialul în domeniul producerii de energie verde este structurat astfel: 65% biomasă, 17% energie eoliană, 12 % energie solară, 4% microhidrocentrale, 2% geotermal (Fig. 1.12) [33, 82].

Fig. 1.12 Potențialul României în domeniul producerii energiei verzi [33]

Sectorul construcțiilor se află într-o continuă extindere, fapt care va duce în timp la o majorare a consumului de energie (Fig.1.13), prin urmare reducerea consumului de energie și utilizarea energiei din surse regenerabile în acest sector au o importanță deosebită și sunt absolut necesare pentru îndeplinirea normelor impuse de Uniunea Europeană.

Lucrările de renovare a clădirilor, indiferent de amploarea acestora, constituie o oportunitate pentru a adopta măsuri eficiente în vederea creșterii performanței energetice.

Sunt necesare măsuri pentru ca în urma reabilitării clădirilor, acestea nu doar să îndeplinească, ci chiar să depășească cerințele minime ale normativelor în vigoare privind performanța energetică, reducându-se astfel consumul de energie și emisiile de CO2 (Fig.1.14). Aceste măsuri ar trebui totodată să răspundă provocărilor din următorii 30 ani în ceea ce privește gestionarea resurselor planetei.

1.4 BENEFICII ȘI BARIERE ÎN PROCESUL DE EFICIENTIZARE ENERGETICĂ

Pentru dezvoltarea economică a României este necesară restructurarea sectoarelor consumatoare de energie prin: i) diminuarea pierderilor, ii) creșterea productivității și iii) promovarea tehnologiilor care permit scăderea acestui consum. Programul guvernamental pentru încurajarea conservării energiei în locuințe are ca scop asigurarea creșterii confortului prin folosirea eficientă a energiei.

Țările membre ale Uniunii Europene utilizează în prezent metode diferite de evaluare a performanțelor energetice ale clădirilor, care se regăsesc în norme și reglementări naționale. Acestea țin seama de zonele climatice diferite, de alcătuirea elementelor de construcție, dar și de arhitectura specifică fiecărei țări.

La nivelul UE [51, 53] s-a stabilit ca țintă reducerea până în anul 2020 a consumului de energie în sectorul clădirilor (pentru încălzire, apă caldă, iluminat și aer condiționat/ventilare) cu cca. 20%. În Raportul asupra Progresului în Schimbarea Climatică din Europa s-a arătat că această cifră s-a bazat pe ipoteza unei rate normale de modernizare și reabilitare a clădirilor existente, a unei creșteri anuale nete de 1,5% în stocul de clădiri, precum și pe o utilizare din ce în ce mai largă a noilor tehnologii [40].

După criza energetică din 1973, toate țările din Europa de Vest și în special țările nordice, au elaborat și pus în practică programe naționale de reabilitare termică, în cadrul cărora s-au obținut facilități fiscale ca: tarife diferențiate la energia termică, credite de stat cu dobândă mică, scutirea de impozite sau impozite diferențiate etc. Ca urmare a politicilor adoptate a fost încurajată folosirea materialelor de construcții performante și a unor tehnologii pentru construirea/reabilitarea elementelor exterioare ale clădirilor de locuit, asigurându-se astfel creșterea rezistențelor termice [7].

În acest context, consumul specific de energie pentru încălzire a scăzut continuu, astfel (Tab.1.1):

Tabelul 1.1 Economia de energie în unele țări din UE [7]

Obiectivul concret pentru eficientizarea consumului de energie este reducerea consumului de energie primară cu 20% pană în anul 2020 [51, 53].

În România, ca și în celelalte state membre ale UE, se derulează programe de cercetare [45,32] ale căror obiective sunt:

consumul redus de energie și valorificarea energiei solare;

utilizarea pe scară largă a panourilor fotovoltaice;

reducerea emisiilor de CO2;

reducerea consumului de energie produsă cu combustibili fosili prin îmbunătățirea sistemului de izolare termică și controlul temperaturilor;

reducerea cantității de ener

gie înglobată în materialele de construcții;

ferestre performante termic;

pardoseală încălzită electric;

folosirea lemnului ca material de construcții;

valorificarea sistemelor hibride de producere a energiei (soare-vânt);

reducerea consumului de energie pentru iluminat și ventilare.

Măsurile promovate de statul român pentru atingerea obiectivelor europene sunt [80]:

Intensificarea campaniilor de informare a populației și mediului de afaceri;

Respectarea standardelor actuale de proiectare a noilor construcții privind eficiența energetică;

Continuarea Programului Național de reabilitare termică a blocurilor de locuințe;

Extinderea Programului Național de Eficiență Energetică (reabilitarea clădirilor publice, eficientizarea iluminatului public și reabilitarea sistemului de termoficare);

Promovarea utilizării surselor regenerabile de energie.

Având în vedere obiectivul general de reducere a consumului de energie, măsurile de conservare și reabilitare a fondului de clădiri existente precum și măsurile pentru utilizarea extensivă a surselor regenerabile sunt necesare în egală măsură, soluția de renovare adecvată fiind o combinare a acestora.

1.4.1 Beneficiile renovării clădirilor

Renovarea clădirilor existente cu scopul de a crește performanța energetică, reprezintă una dintre cele mai grandioase investiții la nivel mondial.

În urma studiilor efectuate [11, 20, 103], beneficiile unei renovări energetice durabile a clădirilor pot fi clasificate astfel:

Beneficii economice [11].

Economie la costul energiei – o analiză a BPIE privind renovarea majoră a clădirilor din țările Europei până în anul 2050 a demonstrat că potențialul de economisire la costurile energiei este de cca. 1300 miliarde €. Pentru gospodăriile individuale, facturile la energie variază de obicei între 1000 – 1800 € pe an.

Stimulente financiare – pentru a atinge o valoare de 1300 miliarde € a

economiei de energie, investițiile care ar trebui făcute ajung la 940 miliarde € (valoare actuală), în această sumă fiind inclus costul materialelor și al forței de muncă. Stimulentele financiare din partea guvernelor ar constitui un impuls semnificativ și valoros în sectorul construcțiilor, în special având în vedere dificultățile economice care predomină în multe piețe Europene. În aceste condiții, numărul locurilor de muncă ar crește cu 1,1 milioane până în anul 2050.

Impactul asupra Produsului Intern Brut (PIB) – implementarea

Directivei privind eficiența energetică 2012/135/EC (EED) duce la o creștere a PIB-ului european cu 33,8 Miliarde € în anul 2020 (cu 2,7% mai mare față de anul 2001).

Importul de energie – aproape toate statele membre UE, sunt

dependente de importul de energie. Economia de energie obținută prin renovarea clădirilor va avea un impact pozitiv asupra balanței de plăți a fiecărei țări. UE importă cea mai mare parte a energiei, la un cost de 355 miliarde € anual.

Potrivit celor mai recente studii AIE acest dependență de importul de petrol și gaze naturale va crește substanțial în următorii ani.

Beneficii sociale

Reducerea deficitului de combustibil – îmbunătățirea eficienței energetice a locuințelor a fost de mult timp recunoscută de unele state membre ca fiind esențială pentru a asigura cererea de energie termică accesibilă financiar pentru familiile cu venituri modeste și pentru a aborda problema sărăciei energetice, estimată ca afectând 10 – 25% din totalul populației UE. Un studiu-proiect al UNDP/GEF evidențiază că, deși nu există o definiție oficială a deficitului energetic în România, totuși: „O mare parte a populației din România nu este capabilă – în general și în condiții normale – să își asigure un nivel adecvat al confortului termic în locuințe, având în vedere costul ridicat al energiei termice în raport cu veniturile.” [20];

Sănătate – locuințele eficiente din punct de vedere termic, pe lângă

reducerea deficitului de combustibil oferă și beneficii pentru sănătate, având mai puține zone reci, mai puțin condens – deci o predispoziție redusă la apariția mucegaiului, precum și o calitate ridicată a aerului din interior. Copenhagen Economics [103] estimează că beneficiile pentru sănătate ale renovării energetice ar putea avea aproximativ aceeași valoare ca economiile în materie de costuri energetice.

Beneficii de mediu

Reducerea emisiilor de CO2 – conform analizei BPIE privind renovarea

majoră a clădirilor [36], emisiile de CO2 ar putea fi reduse cu 730 – 930 Mt până în anul 2050 (o scădere cuprinsă între 71% și 90%). Din cauza acestor emisii clădirile contribuie masiv la schimbările climatice pe plan mondial. Valoarea beneficiilor de mediu aduse de renovarea clădirilor ar putea ajunge la 10% din economiile de costuri energetice [20].

Beneficii ale sistemului energetic

Securitatea energetică – reducerea cererii de energie este

recunoscută ca o componentă esențială a securității energetice în documentul “A Strategy for Competitive, Sustainable and Secure Energy” publicat de Comisia Europeană [90].

Evitarea construirii de sisteme noi de producere a energiei – potrivit

estimărilor Comisiei Europene, atingerea țintei de reducere a energiei cu 20% ar evita construirea a 1000 de centrale electrice pe cărbune.

Limitarea cerințelor de vârf energetic – măsurile de reducere a

consumului de energie pot echilibra disproporția cererii mari din perioadele de vârf.

Încă din faza de proiectare a măsurilor de eficiență energetică în clădiri, beneficiile sociale, economice și de mediu trebuie să fie considerate simultan.

Implementarea măsurilor de reabilitare termică a clădirilor trebuie făcută în condiții tehnice prin care să se poată obține costul optim. În acest sens, este important să existe scheme de certificare a materialelor utilizate și verificări efectuate de organele specializate.

În România, Institutul Național de Cercetare – Dezvoltare în Construcții, Urbanism și Dezvoltare Teritorială Durabilă (URBAN-INCERC) este desemnat de către Ministerul Dezvoltării Regionale și Turismului ca autoritate responsabilă pentru controlul de calitate și pentru colectarea datelor referitoare la clădiri în acest domeniu [11, 20, 28,80].

1.4.2 Bariere în procesul de eficientizare energetică a clădirilor

În proiectarea strategiilor de renovare, este esențial să se evalueze barierele specifice care afectează renovarea clădirilor.

În anul 2011 BPIE a efectuat un studiu detaliat privind barierele și provocările întâlnite în procesul de renovare a clădirilor în peste 29 de țări [11].

Figura 1.15 prezintă schematic principalele bariere care stau în calea punerii în aplicare în mod eficient a măsurilor de renovare.

Fig.1.15 Principalele bariere în renovarea clădirilor [11]

Din punct de vedere economic, obstacolele întâlnite în reabilitarea termică a clădirilor se referă la:

insuficiența fondurilor pentru sprijimirea / finanțarea renovării clădirilor;

numărul scăzut de tehnologii cu consum energetic redus pentru renovarea clădirilor;

prețul ridicat al energiei;

Din punct de vedere legislativ, fiecare stat membru trebuie să elaboreze o strategie națională comună pentru implementarea tehnologiilor și soluțiilor energetice durabile.

În privința competențelor profesionale, lipsa lucrătorilor calificați în utilizarea noilor tehnologii concepute pentru a crește eficiența energetică a clădirilor împiedică atingerea țintelor impuse de directivele europene [28].

Pentru a obține o reabilitare eficientă într-un număr cât mai mare de clădiri, politicile și inițiativele de reglementare în acest domeniu trebuie să țină seama de toate aceste bariere.

CONCEPTUL DE CLĂDIRE CU CONSUM REDUS DE ENERGIE

1.5.1 Implementarea cerințelor EPBD privind nZEB

Pentru a se atinge obiectivele ambițioase ale UE privind reducerea emisiilor de CO2, consumul de energie generată cu combustibili fosili trebuie să se apropie de zero, ceea ce face necesară elaborarea unei definiții și a unor instrucțiuni de transpunere în practică a ”clădirilor cu consum de energie aproape zero” (nZEB). Acestea vor contribui simultan la reducerea cu 88-90% a emisiilor de gaze cu efect de seră până în anul 2050 față de nivelul anului 1990 și la creșterea siguranței în alimentarea cu energie prin reducerea substanțială a consumului intern [2]. Există argumente că doar clădirile cu consum zero de energie ar avea impactul dorit pentru a îndeplini cerințele impuse de legislația Europeană în domeniul economisirii energiei.

În acest sens, EPBD impune statelor membre un parcurs obligatoriu în vederea implementării legislației privind clădirile nZEB (Fig.1.16) [2, 84,17].

Fig. 1.16 Implementarea cerințelor EPBD privind nZEB [84]

Cntrul de cercetare în domeniul energiei din Olanda afirmă că "anual necesarul de energie consumat de clădire poate fi asigurat de energia regenerabilă produsă la nivel local", astfel încât se poate considera că aceste definiții au un numitor comun, anume necesitatea producerii energiei regenerabile (la fața locului sau în apropiere) [70].

Clădirile cu consum redus de energie sunt cunoscute sub diferite denumiri în Europa. Un sondaj efectuat în 2008 de către o asociație care sprijină implementarea prevederilor EPBD a identificat 17 termeni diferiți utilizați pentru a descrie astfel de clădiri, printre care: case cu consum redus de energie, case cu înaltă performanță energetică, case pasive, case cu zero emisii de carbon, case energo-pozitive [24].

Recunoscând varietatea din sectorul clădirilor, EPBD nu prescrie o abordare uniformă pentru punerea în aplicare a clădirilor cu consum de energie aproape de zero și nu descrie o metodologie de calcul standard pentru a ajunge la un echilibru energetic. Pentru flexibilitate, UE cere statelor membre să elaboreze planuri naționale concepute special pentru creșterea numărului de nZEB care să reflecte condițiile naționale, regionale sau locale. Planurile naționale vor avea ca scop transpunerea conceptului de nZEB în măsuri și definiții pentru a crește numărul clădirilor de acest tip [107].

Definițiile clădirilor cu consum redus de energie existente în statele membre ale UE au abordări comune, dar și diferențe semnificative. Fiecare țară are un program național în care sunt specificate anumite obiective, în scopul atingerii țintelor europene (Tab. 1.2).

Tabelul 1.2 Obiective pentru construcțiile noi din diferite țări europene [18]

Beneficiile implementării nZEB în România

În figura 1.17, este prezentat conceptul clădirilor cu consum de energie aproape zero, unde consumul de energie trebuie să fie acoperit de energia produsă din surse regenerabile [2].

Fig.1.17 Conceptul de renovare a unei clădiri [18]

Conceptul de „Casă pasivă” a apărut la sfârșitul anilor '80, fiind promovat de Passiv Haus Institut Darmstadt din Germania.

În condițiile climatice din România, o clădire poate fi considerată ca fiind casă pasivă dacă este caracterizată de:

un consum de energie pentru încălzire sub 15 kWh / (m2 an);

un consum total de energie primară sub 120 kWh / (m2 an);

condiții optime de confort interior (termic și de calitate a aerului) [60].

În România, BPIE a elaborat o foaie de parcurs pentru implementarea clădirilor cu consum zero de energie [3], care propune următoarele etape (Tabelul. 1.3)

Tabelul 1.3 Foaie de parcurs pentru implementarea nZEB în România

În vederea obținerii unei tranziții coerente și durabile, toate măsurile propuse trebuie să fie implementate în paralel. Acestea sunt corelate, încercând în același timp să mențină un echilibru între cerințele ridicate și politicile de susținere [3].

Beneficiile implementării clădirilor cu consum redus de energie sunt mult mai cuprinzătoare decât economisirea energiei și reducerea emisiilor de CO2. Acestea pot fi sintetizate conform schemei din Fig. 1.18:

Fig.1.20 Beneficiile implementării nZEB

• Calitatea vieții în clădirile cu consum redus de energie este mult mai bună decât în clădirile construite conform practicilor actuale. Posibilitățile de reducere a costurilor clădirii printr-o proiectare adecvată și printr-o execuție de calitate superioară acoperă aproape în întregime costurile suplimentare ale anvelopei clădirii eficiente energetic.

• Beneficiile de mediu provin din necesarul redus de energie in general și în primul rând de necesarul de energie produsă cu combustibili fosili, care diminuează impactul produs asupra mediului de extracție și de producerea și furnizare a energiei.

• Beneficii macroeconomice rezultate din promovarea tehnologiilor inovatoare și crearea oportunităților de piață pentru tehnologiile noi, mai eficiente.

• Beneficii economice private: costurile de investiție mai mari pot fi compensate prin economia de energie pe durata de viață a clădirii.

• Crearea de noi locuri de muncă poate avea ca sursă producerea și instalarea soluțiilor de eficientizare energetică și a tehnologiilor de utilizare a energiei din surse regenerabile.

• Se preconizează o scădere a dependenței energetice în raport cu combustibilii fosili și implicit față de prețurile viitoare ale energiei [2, 42, 67, 46, 5].

Eforturile financiare care se fac pentru construirea unor clădiri cu necesar de energie din surse neregenerabile aproape zero vor avea rezultate în condițiile în care se elaborează și măsuri politice adecvate. Prin îmbunătățirea izolării termice a clădirilor noi și prin creșterea contribuției utilizării surselor regenerabile la consumul de energie al clădirii, implementarea clădirilor cu zero energie în România poate genera însemnate beneficii macro-economice și sociale. Este însă necesară o acțiune concertată pentru asigurarea unei transformări eficiente și durabile.

CAP.2

ASPECTE ALE EVALUĂRII PERFORMANȚEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR

2.1 EXIGENȚE DE PERFORMANȚĂ ÎN PROIECTAREA HIGROTERMICĂ

Proiectarea higrotermică a anvelopei unei clădiri are ca obiectiv asigurarea condițiilor de igienă, confort și funcționalitate optime corespunzătoare destinației clădirilor, cu consumuri minime de energie [12].

Atingerea acestui deziderat presupune:

precizarea exigențelor și criteriilor generale de performanță privitoare la confortul higrotermic;

cunoașterea efectelor acțiunilor climatice în interiorul și exteriorul clădirii (valorile temperaturii, umidității etc.);

determinarea mărimilor higrotermice caracteristice ale elementelor anvelopei unei construcții și pe de altă parte, clădirea în ansamblu (rezistența termică, coeficientul global al pierderilor de căldură etc.);

adoptarea valorilor normate ale nivelurilor de performanță (rezistența termică normată, coeficientul normat al pierderilor de căldură etc.);

verificarea soluțiilor propuse, pentru îndeplinirea condițiilor de confort și a cerințelor privind consumurile de energie raționale;

optimizarea soluțiilor constructive în raport cu criteriile adoptate.

Performanța energetică a unei clădiri se determină conform metodologiei de calcul Mc001/I, II, III, IV/2007 [66], îndeplinind exigențele de performanță specifice proiectării higrotermice și luând în considerare diferiți factori externi și interni:

izolația termică;

caracteristicile tehnice ale clădirii și instalațiilor;

caracteristicile care rezultă din amplasarea clădirii;

însorirea și influența clădirilor învecinate;

funcționalitatea clădirii.

Exigențele de performanță specifice proiectării higrotermice a clădirilor sunt [14,12]:

a) Confortul termic, care depinde de omogenitatea și constanța parametrilor ambientali (temperatura, viteza aerului, umiditatea).

b) Calitatea aerului din clădire, determinată de conținutul de agenți nocivi pe unitatea de volum, numărul necesar de schimburi orare de aer pentru volumul încălzit .

c) Consumul de energie necesar în exploatarea clădirilor, caracterizat de coeficientul global de izolare termică, rezistența termică pe ansamblul anvelopei și pe tip de element, numărul de schimburi orare de aer.

d) Durabilitatea, prin limitarea condensului structural și a gradului real de umezire a materialelor din zona de condens.

e) Protecția mediului, prin reducerea poluării, reducând consumul de energie în exploatarea clădirilor și respectiv noxele eliminate în atmosferă prin producerea energiei.

f) Conformarea volumetrică, dată de raportul optim dintre suprafața anvelopei A și volumul încălzit V al clădirii. În locuințele familiale forma optimă este cea apropiată de cub, în clădirile multietajate forma optimă o reprezintă secțiunile tip lama, cu scară interioară sau chiar cu curte interioară, fără logii sau cu logii închise iarna. La aceste clădiri raportul A/V se consideră optim dacă nu depășește 0.3, iar în clădiri cu puține niveluri raportul A/V se consideră optim dacă nu se depășește 0.8 m-1.

g) Protecția termică se consideră rezolvată prin utilizarea materialelor eficiente termic în alcătuiri constructive raționale, care să valorifice proprietățile lor termofizice și mecanice. Rezistența termică a elementelor anvelopei se consideră optimă dacă pierderile de căldură pe perioada de iarnă se înscriu în limitele normate.

h) Optimizarea producerii și distribuirii energiei termice se poate face prin centrale termice performante, prin eliminarea sau reducerea pierderilor de energie de la sursă la utilizator, prin sisteme moderne de contorizare și termostatare la utilizatori.

i) Valorificarea aporturilor de energie regenerabilă se poate face prin captarea, conversia și stocarea energiei solare, eoliene și geotermale.

Concepția și proiectarea clădirilor din punct de vedere al cerințelor higrotermice, presupune efectuarea unor verificări pentru satisfacerea nivelurilor de performanță prevăzute de normativele actuale [12] (Fig. 2.1):

Verificarea rezistențelor termice specifice ale elementelor de construcții și încăperilor în raport cu valorile normate;

Verificarea valorii coeficientului global de pierderi termice al clădirii comparativ cu valoarea normată;

Verificarea stabilității termice a elementelor de construcții și a încăperilor;

Verificarea riscului de condens al vaporilor de apă pe suprafața interioară a elementelor de construcții;

Verificarea riscului de condens în structura interioară a elementelor;

Verificarea acumulării de apă de la an la an în interiorul elementelor de construcție și evitarea umezirii excesive a materialelor sensibile la acțiunea apei;

Verificarea indicatorilor globali de confort termic PMV și PPD.

Cu excepția exigenței referitoare la verificarea stabilității termice care implică abordarea în regim termic nestaționar, atât în perioada de iarnă cât și în cea de vară, toate celelalte exigențe se verifică în condițiile regimului staționar și numai în sezonul rece.

Fig. 2.1 Etapele de verificare ale nivelurilor de performanță higrotermică [12]

Verificările termotehnice ale clădirilor de locuit se fac la trei niveluri:

elemente de construcții: verificările 1, 3, 4, 5, 6;

încăperi: verificările 1, 3, 7;

clădire: verificările 1, 2;

Verificarea rezistenței termice [47,66]

Determinarea rezistențelor termice specifice corectate este o problemă importantă și dificilă, dacă se ține seama de efectul prezenței punților termice. Etapele de calcul sunt sintetizate în schema din Fig. 2.2.

Fig. 2.2 Etapele de calcul pentru verificarea rezistențelor termice [12]

Condiția de confort termic

Rezistența termică minimă necesară a unui element de construcție opac, pentru îndeplinirea condițiilor de confort termic, se determină cu relația (2.1.1):

[m²K/W] (2.1.1)

unde: Ti – temperatura convențională a aerului interior [°C];

Te – temperatura convențională a aerului în contact cu anvelopa clădirii la exterior [°C];

i – coeficientul de transfer termic la suprafața interioară [W/m2 °C];

Ti max – diferența maximă admisă între temperatura aerului interior și temperatura medie a suprafeței interioare a elementului de construcție[°C].

În cazul elementelor opace ale anvelopei, condiția de verificare a nivelului de performanță pe baza criteriului de îndeplinire a condiției de confort termic este ca valorile rezistenței termice specifice corectate R’ ale fiecărui element, să fie mai ridicate decât valoarea rezistenței termice minime necesare R’nec:

[m²K/W] (2.1.2)

Relația (2.1.2) se aplică și elementelor adiacente rosturilor închise izolate față de aerul exterior precum și elementelor interioare spre încăperi neîncălzite sau mai puțin încălzite.

La elementele de construcție vitrate condiția de verificare a nivelului de performanță pe baza criteriului de îndeplinire a condiției de confort termic, este ca valoarea rezistenței termice specifice corectate R’w, a fiecărui element vitrat (fereastră, ușă exterioară), să fie mai mare decât rezistența termică minimă necesară R’w,nec:

[m²K/W] (2.1.3)

Condiția referitoare la consumul de energie [61, 73]

Pentru evitarea unor consumuri de energie exagerate pentru încălzirea locuințelor, valorile rezistenței termice corectate medii R’m pentru fiecare element de construcție considerat în ansamblul său, trebuie să fie mai ridicate decât valorile rezistențelor minime R’min prevăzute de reglementările în vigoare:

[m²K/W] (2.1.4)

Rezistența termică corectată medie R’m a unui element se determină cu relația (2.1.5).

[m²K/W] (2.1.5)

unde: – rezistența termică specifică corectată medie [m2 K/W];

– rezistența termică specifică corectată a elementului „i” [m2 K/W];

A i – aria suprafeței elementului „i” traversat de fluxul termic [m2].

Verificarea coeficientului global de pierderi de căldură [47, 66]

În conformitate cu C107/1-2005, coeficientul G reprezintă suma pierderilor de căldură care au loc prin transmisie directă prin suprafața anvelopei clădirii, pentru o diferență de temperatură între interior și exterior de 1șC, raportată la volumul clădirii, la care se adaugă pierderile de căldură aferente reîmprospătării aerului interior, precum și cele datorate infiltrațiilor suplimentare (necontrolate) de aer rece [12, 47, 66].

Coeficientul global de pierderi de căldură se calculează cu relația (2.1.6):

[W/m3 K] (2.1.6)

unde: G – coeficientul global de pierderi termice [W/m3 K];

Φj – fluxul termic ce traversează elementul „j” al clădirii [W];

ΔT – căderea totală de temperatură, adică diferența dintre temperaturile convenționale ale aerul din interior și din exterior: ΔT = Ti – Te [șC];

V – volumul interior încălzit (direct sau indirect) al clădirii [m3];

ca – căldura specifică masică a aerului interior [J/(KgșK)] sau [Ws/(Kg șK)];

ρa – densitatea aerului interior [Kg/m3];

n – viteza de ventilare naturală (rata ventilării) exprimată prin numărul de schimburi de aer pe oră într-un anumit spațiu (apartament, încăpere etc.) [1/h];

ca.ρa.n – pierderile de căldură datorate ventilării clădirii și a infiltrațiilor necontrolate de aer raportate la volumul clădirii și la diferența de temperatură ΔT [W/m3K ];

Verificarea coeficientului global de pierderi de căldură G se face diferențiat, în funcție de destinația clădirii, parcurgând etapele descrise în Fig. 2.3:

Fig. 2.3 Etapele de calcul pentru verificarea coeficientului global de izolare termică G [12]

Verificarea stabilității termice [47,66]

Stabilitatea termică a unei clădiri se exprimă prin capacitatea de a diminua efectele oscilațiilor temperaturii aerului exterior astfel încât acestea să fie percepute în spațiul interior la valori reduse (amortizate) și defazate în timp.

Stabilitatea termică se evaluează pe timp de vară și de iarnă, în încăperea sau unitatea funcțională cu orientarea cea mai defavorabilă, considerată reprezentativă în ansamblul clădirii [12, 47, 66, 14].

Stabilitatea termică a încăperilor (unităților funcționale) și a elementelor de închidere trebuie asigurată pe timp de vară și pe timp de iarnă.

pe timp de vară, prin valorile parametrilor ATi (amplitudinea de oscilație a temperaturii aerului interior), νT (coeficientul de amortizare termică) și ε (coeficientul de defazare termică);

pe timp de iarnă, prin valorile parametrilor ATi (amplitudinea de oscilație a temperaturii aerului interior), νT (coeficientul de amortizare termică) și Ci (coeficientului de stabilitate termică).

Conform C107/7-02 [47] clădirile se clasifică în trei grupe, din punct de vedere al exigențelor de stabilitate termică:

grupa „a” –clădiri pentru ocrotirea sănătății (spitale, policlinici, dispensare, sanatorii etc.), la care procesul de exploatare nu este afectat de o diferență de temperatură a aerului interior până la 3 șC

grupa „b” – toate clădirile care nu fac parte din grupele „a” sau „c”, la care procesul de exploatare nu este afectat de o diferență de temperatură a aerului interior mai mare de până la 5 șC

grupa „c” –clădiri cu ocupare temporară (case de vacanță, clădiri sociale ale societăților comerciale etc.), la care procesul de exploatare nu este afectat de o diferență de temperatură a aerului interior mai mare de până la 6 șC.

Verificarea riscului de condens pe suprafața interioară [47, 66]

Pentru ca fenomenul de condens pe suprafață să nu se producă, temperatura Tsi în orice punct al suprafeței interioare a elementelor cu rol de izolare termică trebuie să verifice relația:

[șC] (2.1.7)

unde: –r temperata de rouă [șC]

5. Verificarea riscului de condens în interiorul elementelor [47, 66]

Verificarea apariției condensului în interiorul unui element se efectuează în ipoteza regimului staționar și unidirecțional de migrație a vaporilor, parcurgând etapele descrise în schema din Fig. 2.4:

Condiția evitării riscului de condens este ca în orice punct din interiorul elementului, presiunea parțială a vaporilor să nu atingă valoarea presiunii de saturație [47].

În ipoteza regimului staționar și unidirecțional de migrație a vaporilor, valoarea presiunii parțiale (pvx) într-un strat paralel cu suprafețele elementului situat la distanța „x” de suprafața interioară, se determină cu relația:

[Pa] (2.1.8)

unde: pvi – presiunea parțială a vaporilor la suprafața interioară a elementului [Pa];

pve – idem, la suprafața exterioară [Pa];

Rvx – rezistența la permeabilitate la vapori pe porțiunea de element de grosime „x” [m2hPa/g];

Rv – rezistența totală a elementului la permeabilitate la vapori [m2hPa/g].

Fig. 2.4 Etapele de calcul pentru verificarea la condens în interiorul elementelor [12]

6. Verificarea acumulării de apă și a umezirii excesive [47, 66]

Când există riscul de apariție a condensului în interiorul unui element (curba presiunilor de saturație se intersectează cu cea a presiunilor parțiale) trebuie făcute următoarele verificări:

acumularea progresivă de apă în interiorul elementului, de la un an la altul, din cauza fenomenului de condens;

gradul de umezire al materialelor în care are loc condensul, la sfârșitul perioadei de condensare.

Pentru efectuarea verificării se parcurg etapele descrise în Fig. 2.5.

Fig. 2.5 Etapele de calcul pentru verificarea comportării la difuzia vaporilor de apă [12]

Îndeplinirea condițiilor pentru satisfacerea nivelurilor de performanță prevăzute de normativele actuale duce la o proiectare corectă a clădirilor din punct de vedere al cerințelor higrotermice.

2.2 PERFORMANȚA TERMICĂ ȘI ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR DE LOCUIT DIN ROMÂNIA

Consumul specific de căldură și de apă caldă menajeră în clădirile de locuit din România are valori aproximativ duble față de cel din țările avansate ale Uniunii Europene – o consecință directă fiind emisiile poluante mai mari. Această situație particulară reclamă introducerea între prioritățile politicilor guvernamentale a elaborării unor politici de creștere a eficienței energetice la scara întregii societăți [13].

În condițiile unui declin accentuat al resurselor interne de hidrocarburi și în perspectiva creșterii economice, devine evident faptul că dacă se păstrează actualul mod de folosire a energiei, dependența de importuri se va accentua, agravând și mai mult deficitul balanței externe.

Pe parcursul anilor în România, standardele care privesc reabilitarea termică au introdus diferite valori pentru rezistențele minime ale elementelor anvelopei, dar și alte condiții referitoare la pătrunderea și formarea umidității în elementele de construcție.

Nivelul de performanță termotehnică și evoluția sa în timp reiese din valorile rezistențelor termice normate pentru principalele elemente de închidere.

Primul normativ românesc privind izolarea termică a clădirilor a apărut în anul 1962, impunând valori ale rezistenței termice minime foarte ușor de atins. Astfel, rezistențele termice normate din perioada 1950 – 1985 au valori relativ reduse, rezultând un coeficient global de izolare termică de cca. 1.0 W/m3K [45, 31].

Pereții exteriori au o alcătuire diversificată, cu performanțele termice variate. Principalele alcătuiri constructive ale pereților exteriori ai clădirilor executate înainte de 1984 și valorile rezistențelor la transfer termic aferente sunt prezentate în Fig.2.6 și respectiv în Tabelul 2.1 [9].

Fig.2.6 Alcătuiri ale pereților exteriori ai clădirilor rezidențiale executate înainte de 1984 [9]

Tabelul 2.1 Rezistența termică efectivă a pereților exteriori ai clădirilor executate înainte de anul 1984 [10]

Odată cu intensificarea preocupării la nivel mondial pentru economisirea energiei, apare și în România o creștere a exigențelor privind performanță termică a clădirilor, materializată prin Decretul nr. 256-84 și normativul NP 15-84 care impuneau valori mai ridicate ale rezistențelor termice specifice ale elementelor componente ale anvelopei clădirilor.

Astfel, între anii 1986 și 1990 s-au construit 12.963 blocuri de locuințe (16,1 % din numărul total de blocuri construite până la acea perioadă), pentru care necesarul de căldură s-a redus cu aprox. 20 % (de la ~ 1,0 W/m3K, la ~0,8 W/m3K) [9].

Reeditarea în anul 1989 a STAS 6472/3 a marcat un progres atât prin valorile rezistențelor termice minime impuse, cât și prin abordarea unui mod de calcul mai riguros care a inclus considerarea efectului punților termice și a condiției evitării riscului de condens. Aceasta a condus la schimbarea soluțiilor de proiectare pentru pereții exteriori ai clădirilor rezidențiale.

Noile soluții au contribuit la depășirea rezistenței minime obligatorii pentru elemente anvelopei (Fig. 2.7; Tabel 2.2).

Fig. 2.7 Detalii de alcătuire a pereților exteriori ai clădirilor executate după 1984 [9]

Tabelul 2.2 Rezistența termică a pereților exteriori ai clădirilor executate după 1984 [9]

În practică, detaliile de execuție nu au fost întotdeauna respectate creându-se neajunsuri în ceea ce privește performanțele energetice și de confort. Materialele termoizolatoare folosite în această perioadă au fost în principal betonul celular autoclavizat și vata minerală.

Între anii 1990 și 1992 s-a construit un număr relativ redus de clădiri de tipul blocurilor de locuințe, majoritatea cu sisteme de izolare termică conform prevederilor anterioare anului 1990.

Începând din anul 1997, au intrat în vigoare noile normative de proiectare din punct de vedere al confortului termic (C107/1, 2, 3, 4), care au impus o creștere substanțială a exigențelor de izolare termică pe criterii de îmbunătățire a condițiilor de confort interior și de economisire a energiei consumate pentru încălzire. Ca urmare, coeficientul global de izolare termică normat atinge valoarea de 0,55 W/m3K.

În Tabelul 2.3 este prezentată evoluția legislației și performanțele termice ale elementelor anvelopei în cazul clădirilor de locuit din România.

Tabelul 2.3 Istoricul exigențelor de performanță termotehnică la clădirile de locuit [9]

Este astfel evident că elementele anvelopei majorității clădirilor care alcătuiesc fondul construit nu pot îndeplini cerințele normelor actuale, fiind nevoie de o reabilitare generală, cu efecte majore asupra confortului termic și a economiei de energie.

Ponderea consumurilor de energie anuale pentru un apartament mediu construit în perioada 1970-1985 este de: 55% încălzire, 21% a.c.c., 10% consum casnic, 14% iluminat (Fig. 2.8) [13].

Fig. 2.8 Structura consumului anual de energie pentru un apartament mediu [13]

Pentru a rezolva problema consumului mare de energie în clădiri, s-au emis noi legi și normative și s-a inițiat programul de susținere financiară a cetățenilor în acțiunea de reabilitare termică a blocurilor de locuințe.

Pe lângă izolarea termică, îmbunătățirea etanșeității clădirii este un alt aspect important de luat în considerare.

Aceste măsuri, împreună cu o utilizare eficientă a sistemelor de încălzire și de ventilare, ar trebui să fie complementare, pentru a îndeplini condițiile unui climat interior agreabil și pentru a obține o economie cât mai mare de energie. Numai în aceste condiții reabilitarea unei clădiri poate fi eficientă pe termen lung.

În Fig. 2.9 sunt puse în evidență, orientativ, pierderile de căldură care au loc prin elementele anvelopei.

Fig.2.9 Ponderea pierderilor de căldură la nivelul anvelopei unei clădiri [111]

Cu toate acestea, marea majoritate a clădirilor sunt termoizolate necorespunzător, cu grosime insuficientă, materiale de slabă calitate, execuție defectuoasă, termoizolare incompetă etc. (Fig.2.10).

Neasigurarea etanșeității elementelor anvelopei influențează rata de ventilație, reducându-se astfel controlul asupra calității aerului din interior. Performanța termică este afectată în mod direct prin modificarea ratei de ventilație și în al doilea rând, prin deteriorarea funcției materialului izolant. Astfel, punerea în operă corectă a materialelor termoizolante poate elimina punțile termice contribuind astfel la îmbunătățirea calității aerului din interiorul cădirii.

Fig. 2.10 Efecte ale izolării termice executate defectuos [112]

Pentru reducerea substanțială a consumului de energie prin renovarea clădirilor este nevoie de o analiză riguroasă, bazată pe expertiza termică și energetică, în vederea determinării performanțelor termice reale ale clădirilor și propunerea unor soluții de renovare personalizate cât mai eficiente.

2.3 EXPERTIZA TERMICĂ ȘI ENERGETICĂ ȘI RAPORTUL DE AUDIT

În cadrul expertizei termice și energetice a unei clădiri se determină caracteristicile termo-energetice reale ale construcției, ale instalației de încălzire și de preparare a apei calde de consum. Expertiza termică și energetică vizează evaluarea performanțelor energetice ale unei clădiri prin determinarea nivelului de protecție termică al clădirii, a eficienței energetice a instalației de încălzire și de preparare a apei calde de consum parcurgând următoarele etape [66, 68]:

Investigarea preliminară a clădirii și a instalațiilor aferente;

Determinarea performanței energetice a clădirii studiate și compararea cu cea a clădirii de referință;

Notarea energetică a clădirii;

Întocmirea certificatului de performanță energetică;

Concluzii asupra evaluării;

Întocmirea raportului de audit.

Investigarea preliminară – presupune analiza documentației tehnice a clădirii, a stării actuale a construcției și a instalațiilor aferente.

În urma investigării preliminare a clădirii se întocmește o fișă de expertiză care cuprinde elementele necesare estimării consumului anual normat de căldură pentru încălzirea spațiilor și prepararea apei calde de consum [66].

Determinarea performanțelor energetice și a consumului anual de căldură al clădirii pentru încălzirea spațiilor, prepararea apei calde de consum și iluminat, se face în conformitate cu metodologia de calcul Mc001-2007 [66], pe baza datelor obținute prin activitatea de investigare preliminară a clădirii, parcurgând următoarele etape:

Determinarea rezistenței termice corectate a anvelopei,

[m2K/W] (2.3.1)

unde: – factor de corecție al temperaturilor exterioare;

– rezistența termică medie corectată a elementului „i” pe toată anvelopa [m2 K/W];

A i – suprafața elementului „i” al anvelopei clădirii [m2].

B. Determinarea coeficientului global efectiv de izolare termică Gef

[W/(m3K)] (2.3.2)

unde: Vînc – volumul încălzit al clădirii reale [m3]

Aj – aria elementului de anvelopă [m2]

R’mj – rezistența termică medie corectată a elementului anvelopă „j” [m2K/W]

– factorul de corecție al temperaturilor exterioare

C. Calculul pierderilor de căldură ale clădirii QL

QL= H x (θi – θe) x t [kWh/an] (2.3.3)

unde: H – coeficientul pierderilor de căldură

θi – temperatura interioară de calcul [];

θe – temperatura exterioară de calcul [];

t – numărul de ore perioada de încălzire [ore];

H= HV +HT [W/k] (2.3.4)

unde: HV – coeficientul de pierderi de căldură prin ventilație

[W/k] (2.3.5)

unde: ρa – densitatea aerului;

Ca – căldura specifică a aerului;

na – numărul mediu de schimburi de aer;

V – volumul încălzit al clădirii

HT – coeficientul de pierderi de căldură prin transmisie

HT = L+Hu [W/k] (2.3.6)

unde: L– coeficient de cuplaj termic prin anvelopa exterioară a clădirii;

Hu – coeficient de pierderi de căldură prin anvelopa clădirii spre spații

neîncălzite;

D. Determinarea consumului anual de energie pentru încălzire, Qfh

Qfh = Qh + Qth + Q rh,h +Qrwh [kWh/an] (2.3.7)

unde: Qh – necesarul de căldură pentru încălzirea clădirii;

Qth – totalul pierderilor de căldură prin instalația de încălzire [kWh/an];

Q rh,h – căldura recuperată de la subsitemul de încălzire [kWh/an];

Qrwh – căldura recuperată de la subsitemul de preparare a apei calde [kWh/an];

Energia termică pierdută prin rețeaua de distribuție Qd

Valoarea pierderilor termice depinde de configurația sistemului de conducte de distribuție, de amplasarea lor, tipul izolației termice, temperatura agentului termic, tipul dispozitivelor de reglare și control.

Qd = ∑ Ui x (θm – θai) x Li x tH [kWh/an] (2.3.8)

unde: Ui – valoarea coeficientului de transfer de căldură [W/mK];

θm – temperatura medie a agentului termic [];

θai – temperatura aerului exterior conductelor [];

Li – lungimea conductei [m];

tH – numărul de ore în pasul de timp [h];

Calculul consumului anual de energie pentru prepararea apei calde,Qacm

Qacm = Qac+Qac,c+Qac,d+Qac,s+Qac,g [kWh/an] (2.3.9)

unde: Qac – necesarul de căldură pentru prepararea apei calde de consum

[kWh/an]

Qac,c – pierderea de căldură datorată furnizării apei calde [kWh/an]

Qac,d – pierderea de căldură pe conductele de distribuție [kWh/an]

Qac,s – pierderile de căldură prin mantaua boilerului de preparare a apei calde

de consum [kWh/an]

Qac,g – pierderea de căldură corespunzătoare sistemelor de acumulare a apei

calde de consum [[kWh/an]]

Calculul consumului de energie pentru iluminat, Wilum

[kWh/an] (2.3.10)

unde: tu – conform Mc001/3, Anexa II

Pn – puterea instalată – reprezintă suma puterilor nominale ale tuturor surselor de lumină montate în corpurile de iluminat aferente sistemului de iluminat la care se cumulează puterea totală a aparatajului auxiliar.

Calculul energiei primare, Ep

Ep=∑ (Qf,i * fp,i +∑ Wh * fp,i) -∑(Qex,i fpex,i) [kWh/an] (2.3.11)

unde: Qf,i – consumul de energie utilizând energia i [kWh/an]

Wh – consumul auxiliar de energie pentru asigurarea utilităților [kWh/an]

fp,i – factorul de conversie în energie primară [kg/kWh]

Qex,i – pierderile de energie la nivelul sursei aferente energiei termice exploatate [kWh/an]

Fpex,i – factorul de conversie în energie primară

Calculul emisiilor de CO2 ECO2

ECO2 = ∑ ( Qf,i * fCO2,i +∑ Wh * fCO2,i) -∑(Qex,i fCO2,i)[kWh/an] (2.3.12)

unde: fCO2,i– factori de emisie

Calculul consumurilor specifice de energie

Consumul specific de energie pentru încălzire se calculează cu relația:

qînc = Qînc / Sînc [kWh/m 2an] (2.3.13)

unde: Qînc = Qf,h – consumul de energie pentru încălzire;

Sînc – suprafața încălzită a clădirii;

Consumul anual specific de energie pentru prepararea apei calde de consum rezultă din relația:

qacm = Qacm / Sînc [kWh/m 2an] (2.3.14)

unde : Qacm– consumul de energie pentru apă caldă de consum;

Consumul specific de energie electrică pentru iluminat se determină cu relația:

[kWh/m 2an] (2.3.15)

unde: Wilum – consumul de energie pentru iluminat

S – aria totală a pardoselii folosite

Consumul total specific de energie se calculează cu relația:

qtot = qinc+qacm+LENI[kWh/m 2an] (2.3.16)

Performanțele energetice ale clădirii studiate, se compară cu o clădire de referință, reprezentând o clădire virtuală cu aceleași caracteristici geometrice ca și clădirea reală, dar cu valori minime ale parametrilor de confort considerate conform MC 001/II-2006 și C107-2005 [66, 47].

Notarea energetică a clădirii se face în funcție de consumul specific anual de

căldură calculat, înscriindu-se în una dintre clasele energetice stabilite de standardele europene.

Există 7 clase energetice notate de la A la G, fiecare având un punctaj stabilit în funcție de mai mulți parametri.

Notele înscrise în certificatul de performanță al clădirii vizează clădirea reală analizată și clădirea de referință aferentă acesteia. Grila de clasificare energetică vizează încălzirea spațiilor, ventilarea/climatizarea, prepararea apei calde de consum, iluminatul și consumul de energie specific total [66].

Pentru clădirile din România, la nivelul anului 2005 s-au considerat următoarele valori ale caracteristicilor energetice:

1. Încălzirea spațiilor:

qMînc = 500 kWh/m²an,

qmînc = 70 kWh/m²an;

2. Apa caldă de consum:

qMacm = 200 kWh/m²an,

qmacm = 15 kWh/m²an;

3. Climatizare:

qMclim = 300 kWh/m²an,

qmclim = 20 kWh/m²an;

4. Ventilare mecanică:

qMclim = 30 kWh/m²an,

qmclim = 5 kWh/m²an;

5. Iluminat:

qMil = 120 kWh/m²an,

qmil = 40 kWh/m²an;

6. Total utilități termice:

TMq = 1150 kWh/m²an,

Tmq = 150 kWh/m²an;

în care:

qM – consumul energetic specific maxim,

qm – consumul energetic specific minim.

Domeniul de notare energetică este definit prin intervalul dintre nota maximă și minimă, precum și de scala de notare energetică a clădirilor:

Nota maximă acordată clădirii: NM = 100 puncte,

Nota minimă acordată clădirii: Nm = 20 puncte;

Certificatul de performanță energetică al clădirii este un document tehnic cu caracter informativ care atestă performanța energetică a cu clădirea de referință, precum și încadrarea clădirii într-o clasă de performanță energetică.

Certificatul de performanță energetică se întocmește, în cadrul analizei termo-energetice, și are forma prezentată în Fig.2.11 [66].

Fig. 2.11 Certificat de performanță energetică al unei clădiri [98]

Concluziile asupra evaluării – se referă la sinteza informațiilor obținute prin expertiza termică și energetică a clădirii și elaborarea diagnosticului energetic, prin interpretarea rezultatelor obținute și constatări legate de eficiența energetică,sub aspectul protecției termice și a gradului de utilizare a cantității de căldură produse la nivelul instalațiilor termice ale clădirii.

Concluziile sunt consemnate în raportul de expertiză care cuprinde pe lângă memoriul tehnic, mai multe tabele de sinteză sau fișe de analiză, cu ajutorul cărora se stabilește decalajul, exprimat valoric sau procentual, între parametrii termotehnici ai clădirii existente și cei normați pentru clădirile noi [66].

Raportul de audit energetic

Auditul energetic propriu-zis stabilește, din punct de vedere tehnic și economic, soluțiile de reabilitare/modernizare termică și energetică a clădirii și a instalațiilor aferente, pe baza rezultatelor obținute din expertizarea termică și energetică [66].

Auditul energetic cuprinde etapele generale ale oricărui audit, particularizate pe problematica managementului energiei și anume:

● Identificarea cauzelor : plecând de la interpretarea informațiilor, sunt identificate cauzele risipei de energie care pot fi:

izolația termică proiectată sau executată cu deficiențe;

proiectarea/funcționarea defectuoasă a sistemului de încălzire al clădirii;

exploatarea defectuoasă a sistemelor clădirii.

● Propunerea de măsuri tehnice: pornind de la cauzele identificate, se propun soluții tehnice și detalii constructive pentru creșterea performanței energetice a elementelor anvelopei și respectiv a sistemelor clădirii prin modernizarea echipamentelor existente sau înlocuirea lor.

Raportul de audit energetic prezintă modul în care a fost efectuat auditul, principalele caracteristici energetice, măsurile propuse pentru modernizarea energetică a clădirii și instalațiilor aferente acesteia, precum și concluzii referitoare la eficiența acestor măsuri din punct de vedere economic [66, 1, 68].

2.4 MATERIALE ȘI SOLUȚII DE ÎMBUNĂTĂȚIRE A PERFORMANȚEI TERMICE ȘI ENERGETICE A CLĂDIRILOR

2.4.1 Materiale și sisteme folosite în reabilitarea termică

Pentru ca un material să fie considerat termoizolant, conductivitatea termică de calcul trebuie să fie mai mică sau cel mult egală cu 0,10 W/mK. În funcție de materia primă folosită există mai multe tipuri de materiale termoizolante, fiecare având reguli specifice care privesc atât domeniul de utilizare cât și modul de montaj sau exploatare [126].

Polistirenul (ρ=11…30 kg/m3; λ =0.032…0.045 [W/mK]) – este un material polimeric, slab transparent, amorf având proprietăți superioare de izolare termică.

Se fabrică dintr-o hidrocarbură lichidă, obținută din petrol și agent de spumare. Polistirenul este folosit atât la clădirile noi cât și la cele existente, fiind materialul termoizolator cel mai frecvent utilizat în România. Este furnizat sub formă de plăci de diferite grosimi (între 8 mm și 300 mm).

Cele două tipuri de polistiren utilizate curent sunt polistirenul expandat (EPS) și polistirenul extrudat (XPS) (Fig. 2.12).

Fig. 2.12 Plăci de polistiren expandat și extrudat [117]

Polistirenul expandat are o structură celulară cu "pori deschiși", care permite transferul vaporilor de apă – o calitate importantă care îl recomandă pentru a fi utilizat la termoizolarea fațadelor, păstrându-și volumul constant la temperaturile ridicate din timpul verii.

Principalele avantaje și dezavantaje precum și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.4

Tabelul 2.4 Caracteristici ale polistirenului expandat

Polistirenul extrudat (XPS) conține un amestec de aer și gaz refrigerat, având o structură cu “pori închiși”. În comparație cu polistirenul expandat, are o duritate și o rezistență mecanică mai mare. Riscul de deformare la temperaturi ridicate (50 – 60˚C în timpul verii) și permeabilitatea scăzută la vapori, din cauza structurii cu "pori închiși", sunt motivele pentru care polistirenul extrudat nu se utilizează la termoizolarea fațadelor [18, 117].

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.5.

Tabelul 2.5 Elemente caracteristice ale polistirenului extrudat

Vata minerală – este un material alcătuit din fibre provenite din rocă topită sau din sticlă, rezultând doua tipuri de produse: vată minerală de sticlă și vată minerală bazaltică.

a) Vata minerală de sticlă (Fig. 2.13) – Este alcătuită din fibre obținute din materiale pe bază de silicați, nisip, calcar, dolomit și deșeuri de sticlă. Amestecul se topește în cuptoare, după care este trecut prin niște duze speciale care transformă masa topită în fibre. Produsul final se livrează sub formă de saltele sau plăci, cu dimensiuni variabile.

Atât saltelele cât și plăcile pot fi livrate cu cașeraj din folie de aluminiu (ca barieră împotriva vaporilor) sau cu cașeraj din hârtie Kraft (pentru a împiedica acumularea de praf în structura materialului) [126].

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.6.

Tabelul 2.6 Caracteristici ale vatei minerale de sticlă

b) Vata minerală bazaltică (Fig. 2.14)- este un material asemănător cu vata

minerală de sticlă, care are la bază rocă bazaltică, zgură și cocs.

Produsele din vată bazaltică pot fi livrate cu sau fără cașeraj, în funcție de cerințele proiectului [126].

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.7.

Tabelul 2.7 Caracteristici ale vatei minerale bazaltice

Vata minerală este cel mai versatil produs de izolare de pe piață, cu performanțe superioare în ceea ce privește confortul termic, acustic, eficiența energetică (Tab. 2.8) și, mai ales, protecția împotriva incendiilor [35, 126].

Tabelul 2.8 Caracteristici termo-fizice ale vatei minerale bazaltice

Termoizolația din fibre de celuloză – este un material deosebit de eficient în izolarea termică, non-toxic, care poate fi obținut la prețuri accesibile. Fibrele de celuloză (Fig. 2.15) sunt obținute prin tocarea deșeurilor de celuloză și amestecarea cu activatori care dau rezistență la foc și la dăunători. Punerea în operă se face utilizând un buncăr în care este turnat amestecul, care urmează a fi suflat printr-un furtun pe suprafața elementelor de construcție sau în golurile create de acestea.

Există patru metode de execuție:

Celuloză uscată suflată – necesită o plasă care să fie atașată la suprafața expusă la care celuloza trebuie să adere.

Celuloză umedă pulverizată – este amestecată cu un liant și pulverizată în cavitățile greu accesibile ale pereților.

Celuloză stabilizată – este aplicată cu o cantitate foarte mică de apă pentru a reduce greutatea produsului, fiind recomandată pentru acoperișuri înclinate.

Celuloză fără praf – conține un procent mic de ulei sau amortizor de praf, folosindu-se în locuințele ai căror locatari sunt sensibili la praf [106, 108].

Fig. 2.15 Izolația din fibre de celuloză, pulverizată (rezistentă la foc) [108,126]

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.9, iar caracteristicile sale termofizice în Tab.2.10.

Tabelul 2.9 Caracteristici ale termoizolației din fibre de celuloză

Tabelul 2.10 Caracteristici termo-fizice ale fibrei de celuloză

4. Termoizolația minerală rigidă (tip Ytong) – este un material de natură minerală, 100% natural, rigid, care se fabrică din nisip, var, ciment, agent de expandare și apă (asemănător ca structură cu BCA).

Plăcile izolatoare au în plan o dimensiune standard de 60 x 50 cm cu mai multe variante de grosimi: 50 mm, 75 mm, 100 mm, 125 mm, 150 mm și 200 mm (Fig. 2.16, Tab.2.12) [129].

Fig.2.16 Plăci de termoizolație minerală rigida (tip Ytong) – tehnologia de montare [129]

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.11.

Tabelul 2.11 Caracteristici ale termoizolației minerale rigide

Tabelul 2.12 Caracteristicile termo-fizice ale plăcilor minerale rigide (tip Ytong)

5. Termoizolații din spumă de poliuretan (PUR) – sunt spume cu expandare în situ, care au la bază substanțe chimice derivate din produse petroliere și aditivi selectați în funcție de domeniul de aplicare.

Sunt stabile din punct de vedere al formei, rigide și impermeabile la apă sau vapori. Se aplică cu ajutorul unor aparate de pulverizare în cazul suprafețelor mai mari (pereți sau acoperișuri – Fig. 2.17) sau din recipienți speciali (tuburi tip spray sau rezervoare portabile) având proprietăți termo-fizice deosebite (Tab. 2.14).

În general se recomandă utilizarea termoizolațiilor spumate în locuri în care acestea nu sunt expuse în mod direct la radiația solară sau trebuie să se recurgă la protejarea lor cu vopsele sau straturi speciale care să nu permită degradarea lor în timp [126, 101, 91].

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.13.

Tabelul 2.13 Caracteristici ale termoizolației din spumă de poliuretan

Tabelul 2.14 Caracteristici termo-fizice ale termoizolațiilor spumate

6. Materiale cu schimbare de faza (PCM)

Materialele cu schimbare de fază au în componența lor o substanță chimică pe bază de parafină care prin încălzire determină schimbarea de fază (starea de agregare a materialului termoizolant). Aceste materiale au puncte de cristalizare și lichefiere foarte apropiate, folosite pentru a stoca energia și a o elibera sub formă de căldură, când sursa de energie devine indisponibilă. Pe parcursul schimbării de fază (transformarea stării de agregare a materialului determinată de variația temperaturii), se înmagazinează o cantitate considerabilă de căldură, care este cedată în timpul revenirii la faza inițială. Transformările materialelor cu schimbare de fază pot fi explicate printr-o tranziție cristalin – amorf.

O schemă a modului de funcționare al PCM este prezentată în Fig.2.18.

Fig. 2.18 Principul funcționării materialelor cu schimbare de fază (PCM) [8]

Există mai multe moduri prin care materialele cu schimbare de fază pot fi folosite în termoizolarea clădirilor, si anume [16]:

– prin contact direct între materialul cu schimbare de fază și fluidul care face transferul de căldură. În acest caz materialele trebuie să fie stabile din punct de vedere chimic pentru perioade îndelungate. În urma experimentelor făcute de cercetători, această soluție nu este una viabilă, deoarece afectează în timp materialele de construcție;

– prin capsule macroscopice din material plastic, neutre din punct de vedere chimic, atât în contact cu fluidul care transferă căldura cât și din punct de vedere al materialului cu schimbare de fază. Aceste macrocapsule au diametre de câțiva centimetri.

– prin microcapsule cu diametre de ordinul a câțiva microni, incorporate în structura diferitelor materialelor de construcție. În Fig. 2.19 sunt prezentate diferite tipuri de încapsulare practicate de firmele care comercializează aceste produse.

Cercetările efectuate până în prezent recomandă utilizarea materialelor cu schimbare de faza pentru obținerea economiei de energie atât în cadrul instalațiilor de încălzire cu energie solară, cât și ca parte integrantă a anvelopei clădirilor, după caz.

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestor materiale sunt prezentate în Tab.2.15.

Tabelul 2.15 Caracteristici ale materialelor cu schimbare de fază

Conform unor studii efectuate în SUA, termoizolarea clădirilor cu materiale de tip PCM poate reduce consumul de energie pentru încălzire/răcire cu peste 30%, fapt încurajator, însă din cauza prețului încă foarte ridicat aceste materiale sunt încă puțin folosite [16].

7. Aerogelul (Fig. 2.20) – Inventat de peste 80 de ani și folosit în industria aeronautică, aerogelul este un material pe bază de oxid de siliciu, din care lichidul este eliminat și substituit de aer, obținându-se astfel un produs finit cu conținut de aer în proporție de 99.8%, fiind cel mai ușor material solid (ρ = 1 kg/m3) (Tab.2.16).

Fig. 2.20 Aerogel [120, 132]

Tabelul 2.17 Caracteristici termo-fizice

Materialul are conductivitatea termică foarte mică (λ≈ 0.015 W/(m.K)), o rezistență foarte bună la degradarea produsă de apă și la îmbătrânire. Mai este denumit și fum înghețat, datorită naturii sale transparente [25, 120]. Utilizarea sa în construcții, prohibită în prezent din cauza prețului ridicat, însă ar aduce mari beneficii datorită calităților de excepție pe care le prezintă (Tab.2.17).

Tabelul 2.17 Avantaje, dezavantaje, domeniu de utilizare

5. Panouri izolatoare vidate (VIP) (Fig. 2.21) – sunt plăci microporoase plasate într-un înveliș impermeabil care se etanșează la cald. Aerul din structura panoului asigură o conductivitate termică foarte scăzută (λ≈0.007 W/(mK))

Grosimea panourilor vidate poate varia de la 2 mm la 40 mm [126, 36, 130].

Principalele avantaje, dezavantaje și domeniul de utilizare ale acestui material sunt prezentate în Tab.2.18.

Fig. 2.21 Panouri termoizolatoare vidate, punerea în operă [120 , 121]

Tabelul 2.18 Caracteristici ale panourilor izolatoare vidate

Acest material de generație nouă cu performanțe termice superioare este de până la 10 ori mai eficient decât materialele izolatoare tradiționale (polistiren, vată minerală) (Tab. 2.19).

Tabelul 2.19 Caracteristici termo-fizice ale panourilor izolatoare vidate

O prezentare comparativă a caracteristicilor termice și energetice pe de o parte și costul termoizolației din materialele tradiționale și respectiv a celor de ultimă generație pe de altă parte, este redată în diagramele din Fig.2.22.

2.4.2 Soluții constructive de îmbunătățire a performanței termice și energetice a anvelopei clădirilor

Pierderile de căldură ale unei clădiri în general depind de capacitatea de izolare termică a elementelor componente ale anvelopei (acoperiș, pereți exteriori opaci, planșee, ferestre, uși), intensitatea ventilării, eficiența instalațiilor de încălzire și prepararea apei calde, dar și de comportamentul/obiceiurile utilizatorilor.

Scopul principal al măsurilor de reabilitare/modernizare energetică a clădirilor îl constituie reducerea consumurilor de energie pentru încălzirea spațiilor și prepararea apei calde de consum în condițiile asigurării parametrilor confortului interior.

Sunt două categorii principale de intervenții în vederea reabilitării / modernizării din punct de vedere energetic a unei clădiri:

A. Intervenții asupra clădirii;

B. Intervenții asupra instalațiilor aferente clădirii;

A. Intervențiile asupra clădirii vizează reducerea necesarului de căldură și presupune termoizolarea elementelor anvelopei.

Soluții pentru pereți exteriori [78]

Îmbunătățirea protecției termice a pereților exteriori – structurali sau nestructurali – se face prin montarea unui strat termoizolant suplimentar aplicat pe suprafața exterioară (de regulă) sau interioară (în anumite cazuri) a pereților.

Structura compozită compactă compusă dintr-un strat termoizolant la exterior (Fig. 2.23-1).

Termoizolarea pereților la exterior este soluția cea mai indicată și constă în fixarea materialelor termoizolante cu mortar special și cu ancore (dibluri) din plastic, tencuirea cu mortar ranforsat cu plasă din fibră de sticlă și acoperirea cu un strat subțire de tencuială decorativă.

Structura cu stat termoizolant la exterior și strat de aer ventilat (Fig. 2.23-2)

În această variantă, între stratul termoizolant și stratul de protecție există un strat de aer ventilat, cu grosimea de min. 4 cm, care are rolul de a elimina vaporii de apă. Este necesar să se ia măsuri de deviere a circulației aerului la partea inferioară a golurilor de ferestre, precum și în zona plăcilor de balcon.

Structura cu strat termoizolant montat la interior – cu finisaj interior din tencuială uscată (Fig. 2.23-3).

Există situații în care izolația termică nu poate fi montată la exterior, în aceste cazuri făcându-se termoizolarea pereților la interior. Astfel de cazuri se întâlnesc la clădiri monumentale sau construcții ale căror fațade nu permit o intervenție care ar altera valoarea lor arhitecturală.

Soluții pentru termoizolarea planșeelor [78]

a) Planșee de terasă

La reabilitarea termică a planșeului peste ultimul nivel, soluția se stabilește în funcție de starea stratului termoizolant existent și de îmbunătățirile care urmează să fie aduse. Astfel, în situația în care starea termoizolației este necorespunzătoare (umpluturi sau materiale termoizolante cu conținut mare de apă, praf hidrofob, etc.), se îndepărtează toate straturile existente până la fața superioară a planșeului din beton armat sau a betonului de pantă și se refac straturile terasei înlocuind și stratul termoizolant existent cu un strat nou, de bună calitate și grosime corespunzătoare noilor cerințe (Fig. 2.24).

În cazul în care atât termoizolația cât și hidroizolația terasei sunt în stare bună, se mențin straturile existente, îndepărtându-se doar stratul de protecție al hidroizolației montându-se un strat termoizolant suplimentar, protejat și lestat corespunzător.

În cazul planșeelor terasă, se poate proiecta un acoperiș verde (terasă-grădină). Sistemul presupune existența unui strat de sol având o anumită grosime, pe care cresc plante care nu implică o îngrijire specială sau nu necesită aproape deloc îngrijire. Soluția presupune îndepărtarea straturilor de protecție a hidroizolației, menținerea hidroizolației existente, dispunerea unui strat de protecție termică suplimentară și a straturilor care intră în alcătuirea terasei-grădină (Fig. 2.25).

b) Planșee la pod – Soluția de îmbunătățire a protecției termice la planșeele de sub podurile neîncălzite presupune de regulă menținerea stratului termoizolant existent, inclusiv a șapei de protecție și montarea peste aceasta a unei termoizolații noi, alcătuită din plăci rigide (Fig. 2.26).

c) Planșeul peste subsol/spații neîncălzite – Termoizolarea suplimentară a planșeelor peste subsoluri (subsoluri tehnice, pivnițe, garaje) se poate face, în funcție de caz, la extrados (Fig. 2.27) sau la intrados (Fig. 2.28) prin adăugarea unui strat termoizolant din plăci rigide/semirigide, saltele sau spume.

Soluții pentru reabilitarea termică a tâmplăriei [78]

Tâmplăria ca parte integrantă a anvelopei clădirii are o influență majoră în consumul de energie. Într-un proces de reabilitare din punct de vedere higrotermic, sunt importante caracteristicile ferestrei/ușilor, dar și relația lor cu zona adiacentă de fațadă.

Măsurile de reabilitare/modernizare termică a ferestrelor și ușilor exterioare constau în:

Lucrări de reparații și recondiționare (Fig.2.29):

repararea lăcrimarelor și eventual crearea unui lăcrimar dacă nu există;

vopsirea periodică a tâmplăriei din lemn;

Fig. 2.29 Ferestre și uși vechi, recondiționate [123]

revizuirea/repararea sau înlocuirea solbancurilor existente;

revizuirea tuturor falțurilor de pe conturul tocului, astfel încât să se execute o

închidere corectă între elementele mobile și cele fixe ale tâmplăriei;

revizuirea feroneriei, cu efectuarea eventualelor reparații și înlocuiri, astfel încât

să se asigure o funcționare corespunzătoare a tuturor dispozitivelor metalice de închidere / deschiere;

Lucrări de înlocuirea ferestrelor și ușilor exterioare existente cu tâmplărie nouă cu caracteristici termice superioare.

În funcție de materialul din care este confecționată, tâmplăria se poate clasifica după cum urmează:

i) Ferestre și uși exterioare din lemn stratificat (lemn lamelar încleiat) (Fig. 2.30)

Elementele de lemn stratificat folosite în procesul de producție al ferestrelor și ușilor cu geam termoizolant, au în componența lor în general 3 straturi de material lemnos, lipite cu adeziv pe bază de apă, rezistent la umiditate. Menținerea caracteristicilor inițiale pe o durată teoretic nelimitată, se obține prin recondiționare anuală (ceruire);

ii) Ferestre și uși exterioare din aluminiu

Asigură calitate termoizolantă superioară și o greutate proprie redusă. Rezistența ridicată la acțiunea factorilor de mediu conferă profilelor din aluminiu o durată mare de viață, respectiv menținerea calităților inițiale o perioadă îndelungată (Fig. 2.31).

iii) Ferestre și uși exterioare din profile de tablă de oțel

Se caracterizează prin rezistențe mecanice mari, recomandându–se pentru goluri de dimensiuni mari (Fig. 2.32).

iv) Tâmplărie mixtă (lemn/aluminiu) – combină avantajele materialelor componente, eliminând în mare măsură dezavantajele fiecăruia (Fig. 2.33).

Performanța termică a unei ferestre depinde de alegerea corectă a tipului de geam termoizolant caracterizat prin numărul foilor de sticlă, spațiul dintre foi, natura gazului de umplere și modul de tratare a sticlei (Fig.2.34, Tab.2.20).

Tabelul 2.20 Rezistențele termice specifice ale elementelor vitrate [92]

Foile multiple de sticlă constituie cel mai bun mod de a crește valoarea rezistenței termice, deoarece crește numărul de bariere între aerul exterior și cel interior.

Pentru a reduce transferul de căldură radiantă, sticla poate fi tratată cu straturi foarte subțiri, transparente de oxizi metalici numite pelicule "low-e" sau folii reflectorizante.

O altă modalitate de a îmbunătăți performanțele termice ale ferestrei este înlocuirea aerului din interiorul panoului cu un gaz inert (Argon sau Kripton) [92, 118].

B. Intervenții asupra instalațiilor clădirilor

Pe lângă termoizolarea elementelor de construcție care delimitează spațiile interioare încălzite de exterior, se urmărește și creșterea eficienței energetice a instalațiilor de încălzire și de alimentare cu apă caldă de consum.

Din punct de vedere al alimentării cu energie termică, clădirile de locuit pot fi: i) racordate la un sistem centralizat de alimentare cu căldură și apă caldă de consum sau ii) dotate cu sursă proprie de căldură (instalație de încălzire centrală, sobe) [34].

Soluțiile tehnice propuse pentru reabilitarea/modernizarea instalațiilor pentru încălzire și prepararea apei calde constau în:

curățarea periodică a instalației pentru încălzire și a.c.c;

înlocuirea elementelor nefuncționale;

dotarea corpurilor statice cu ventiluri de aerisire și repartitoare de cost a căldurii consumate;

dotarea instalației cu contor de căldură general;

izolarea conductelor din subsolul tehnic [39, 41].

Reabilitarea instalației constă în folosirea unor produse cu performanță ridicată care duc la eliminarea pierderilor și eficientizarea consumurilor.

Centralele termice de bloc și de apartament au fost soluția la care au recurs o mare parte dintre proprietarii locuințelor din România. Aceste sisteme sunt o soluție alternativă la rezolvarea problemelor cauzate de calitatea nesatisfăcătoare a serviciilor de termoficare, de lipsa apei calde menajere în unele blocuri și a încălzirii în zilele reci din afara perioadei de încălzire [77, 65].

România are un număr important de clădiri construite în perioada 1960-1990, cu grad redus de izolare termică, consecință a faptului că înainte de criza energetică din 1973 nu au existat reglementări privind protecția termică a cădirilor la proiectarea elementelor de închidere. Din cauza stării clădirilor (neefectuarea reparațiilor periodice) aproximativ 58% dintre blocurile de locuințe (cca. 2.4 milioane de apartamente) construite înainte de 1985 au nevoie stringentă de reabilitare termică [80].

Printr-o simplă anvelopare a clădirilor și o reabilitarea a instalațiilor pentru încălzire și prepararea apei calde nu se poate ajunge la un consum de energie aproape zero, în procesul de reabilitare a unei clădiri fiind necesară utilizarea pe scară tot mai larga a surselor regenerabile de energie.

2.5 SISTEMUL DE MANAGEMENT AL ENERGIEI ÎN CLĂDIRI

Sistemul de management al energiei în clădiri (sau BEMS – Building Energy Management System) este un sistem informatic care ajută la gestionarea, controlul și monitorizarea consumului de energie al dispozitivelor folosite de clădire, care pune în aplicare algoritmi rezultați din dorințele și nevoile utilizatorului. Acesta oferă informațiile și instrumentele de care au nevoie proprietarii pentru a înțelege utilizarea energiei și pentru a controla și îmbunătăți performanța energetică în clădiri.

BEMS a apărut din nevoia gestionării mediului unei clădiri sau a controlului parametrilor clădirii. Conceptul de parametru în contextul BEMS trebuie perceput ca fiind valoarea pe care o are o anumită mărime de măsurat, sau care descrie stări într-o aplicație (temperatura, umiditate, închis /deschis, activ/inactiv). Acest sistem este util în cazul gospodăririi cheltuielilor aferente unei clădiri mari, prin posibilitatea de a coordona dintr-o singură locație toți parametrii, indiferent de distanța față de punctul de comandă și crearea de scenarii de interdependență a acestora [99].

Potrivit programului ENERGY inițiat de Agenția pentru Mediu din S.U.A. (EPA), pentru implementarea unui Sistem de Management al Energiei sunt necesari 7 pași de bază (Fig.2.36) [56]:

Fig.2.36 Pașii necesari pentru implementarea unui sistem de management al energiei [56]

• Pasul 1 Angajamentul pentru o îmbunătățire continuă – este elementul de bază pentru asigurarea unui bun management al energiei;

• Pasul 2 Evaluarea performanței – este procesul periodic de evaluare a consumului de energie în clădire și de stabilire a unei strategii generale privind măsurarea rezultatelor viitoare și a eficienței acestora;

• Pasul 3 Stabilirea țintelor – fixarea unor ținte și a unui ghid privind luarea deciziilor și procedurile de evaluare a progreselor. Comunicarea și înregistrarea rezultatelor poate duce la motivarea personalului în susținerea eforturilor pentru implementarea managementului energiei;

• Pasul 4 Întocmirea unui plan de acțiune – un plan de acțiune detaliat poate asigura desfășurarea unui proces sistematic pentru implementarea măsurilor de eficiență a energiei. Planul de acțiune, de regulă, este actualizat periodic, de cele mai multe ori anual, pentru a reflecta îmbunătățirea performanței dar și schimbarea priorităților;

• Pasul 5 Implementarea planului de acțiune – cu o monitorizare continuă;

• Pasul 6 Evaluarea progresului – include atât verificarea datelor folosite cât și corelarea activităților din cadrul planului de acțiune și țintele de performanță propuse;

• Pasul 7 Identificarea progresului – constă în recunoașterea rolului important pe care îl are managementul energiei pentru îndeplinirea țintelor propuse.

Implementarea unui sistem BEM într-o clădire asigură următoarele avantaje:

– economii importante de energie: electrică, termică (alte surse primare de energie);

– putere instalată mai redusă;

– creșterea duratei de viață a echipamentelor care deservesc clădirea;

– atingerea unor parametri de confort apropiați activităților specifice clădirii;

– eliminarea a zeci de regulatoare necesare controlului zonal al parametrilor, necesare în cazul unui control local descentralizat.

Funcțiuni asigurate de BEMS:

Urmărirea stării sau a valorilor tuturor parametrilor din sistem;

Controlul acestora cu posibilitatea modificării după dorință a stării unor parametri sau a valorii acestora;

Înregistrarea și memorarea intervalelor de timp alese de utilizator pentru funcționarea dispozitivelor clădirii și a evoluției acestora;

Alarmarea și acționarea asupra unor echipamente specializate în cazul unor situații definite ca avarii. După caz, acest lucru poate alarma administratorul clădirii, echipe de service pentru diferite echipamente tehnologice, firme de securitate, pompieri .

Informarea – într-un sistem unitar ușor de utilizat fără prea multe cunoștințe de calculator. În funcție de nivelul de comunicare dorit, există posibilitatea urmăririi parametrilor cu acces la internet [99].

Aplicații gestionate

Aplicația cel mai des utilizată este cea legată de producerea căldurii și prepararea apei calde, pentru că aduce economii mai mari utilizatorului. Indiferent de tipul sistemului de încălzire sau de răcire (climatizare), este foarte importantă monitorizarea/influențarea temperaturii pe anumite intervale de timp.

Electricitate – sistemul poate comanda diferite echipamente electrice în funcție de situație (de ex: lumina electrică în funcție de programul utilizatorilor, montarea senzorilor de lumină, de prezență s.a., comenzi de deschidere sau închidere a unor uși / ferestre în funcție de senzori de prezență, temperatură, umiditate, cu corelarea acestora).

Sistemul poate comanda echipamentelor încălzirea unor suprafețe exterioare în funcție de temperatură și de umiditate (degivrare / topirea zăpezii din zonele cu acces pietonal sau auto sau evitarea formării sloiurilor în jgheaburile colectoare de ape pluviale).

În principiu orice comandă pentru un sistem electric este posibilă, condiționând această comandă de anumite stări ale sistemului. O problemă deosebită o constituie simetrizarea curbei de sarcină, respectiv adaptarea acesteia în funcție de necesități. Acest aspect reprezintă de fapt optimizarea exploatării echipamentelor producătoare de agent termic.

Securitate – cu o componentă legată de limitarea accesului proprietarilor și o alta legată de accesul persoanelor în clădire, în funcție de program, cu contorizarea numărului persoanelor care intră și ies. Aceste funcțiuni pot fi implementate direct în BEMS cu ajutorul senzorilor.

Protecția la incendiu – este o aplicație importantă care poate fi gestionată de BEMS. Această funcțiune poate fi implementată direct în sistem cu ajutorul senzorilor care detectează fumul sau căldura excesivă, asigurând atât monitorizarea cât și controlul acestora [99].

Modul de operare al BEMS

Control simplu și eficient: Sistemele IT asigură controlul imobilului și oferă administratorului o imagine clară asupra funcționării instalațiilor și a utilizării energiei. Interfețele ușor de utilizat permit ocupanților reglarea propriilor nivele de confort prin simpla acționare a unei comenzi.

Integrarea într-un sistem automatizat: Avantajele unui sistem de control integrat pentru clădiri sunt puse în evidență atunci când acesta este conectat la servicii (sisteme dedicate). Sistemele dedicate, cum sunt chillerele, centralele de tratare a aerului, sistemele de iluminat, sistemele de protecție împotriva incendiilor (centralele de detecție și instalația de sprinklere), sisteme de control acces și securitate, influențează consumul de energie electrică și trebuie să funcționeze împreună pentru a asigura nivele optime de confort și continuitatea funcționării instalației.

Structura de organizare pe nivele: Sistemele BEMS au fost create pentru a asigura un real control al întregii rețele prin interfețe locale pentru toate nivelele de funcționare. Schimbul eficient de informații poate fi făcut doar atunci când interoperabilitatea are loc la nivelul potrivit [99].

Informația este propagată prin intermediul rețelei printr-o varietate de interfețe amplasate strategic în clădire.

Nivelul de automatizare reprezintă “creierul”, unde adevăratele diferențe dintre funcționarea unui sistem de control pentru clădiri și altul devin vizibile. Stațiile de automatizare execută automat sarcinile analizând informațiile primite de la dispozitive și transmițând semnale de control către diferite elemente de execuție. Funcționarea „în funcție de eveniment” asigură nu doar o maximă eficiență, ci și evitarea transmiterii repetitive a datelor, fapt care poate duce la modificarea informației reale. Controllerele comunică cu nivelul de conducere dacă un parametru al instalației depășește limitele sau dacă sunt efectuate modificări printr-o interfață a vreunui utilizator.

Standardele privind Managementul energiei

Statele membre s-au angajat să reducă consumul de energie, în acest context, CEN a elaborat standardul de management EN 16001/2009, care poate fi aplicat oricărei organizații publice sau private care iși dorește optimizarea consumului de energie. Sunt incluse toate tipurile de energie: energia electrică, gazul natural, combustibilii solizi și lichizi, gaz lichefiat și aer comprimat. Acest standard poate fi aplicat și în companiile implicate deja în Schema cu Emisii de Carbon, conform Directivei CE/87/2003, pentru că implementarea lui conduce la reduceri semnificative ale emisiilor de carbon.

De asemenea, considerând această provocare cu care se confruntă comunitatea internațională ca una critică, Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) a publicat la 15 iunie 2011 Standardul Internațional ISO 50001 privind sistemul de management al energiei. ISO 50001 are rolul de a susține organizațiile interesate să integreze principiul performanței energetice la nivelul practicilor de management. Organizațiile multinaționale vor avea acces la un singur standard, armonizat, care poate fi implementat în toate activitățile organizației având la dispoziție o metodologie logică și consistentă pentru a asigura îmbunătățirea sa continuă.

Investiția în sistemul de automatizare BEMS este justificată prin economia de energie obținută prin impunerea unui regim de exploatare controlat al costurilor de confort și întreținere ale clădirii, în medie reduse (cu aprox.30%). Aceste sisteme sunt utilizate începând din anii ’90 în Europa (în special la clădirile de birouri) unde marile companii care dețin clădiri de mari dimensiuni au considerat oportună implementarea lor.

Acestea se perfecționează rapid și devin tot mai accesibile având rolul de a controla și ajusta consumul de energie, facilitând transformarea clădirilor în clădiri cu consum redus de energie [56].

CAP.3

DIRECTIVE ȘI EXEMPLE DE BUNĂ PRACTICĂ PRIVIND RENOVAREA CLĂDIRILOR ÎN EUROPA

3.1 DIRECTIVE EUROPENE PRIVIND EFICIENȚA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR

În 2007, Consiliul European a adoptat obiective ambițioase pentru 2020 în ceea ce privește energia și schimbările climatice — reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu 20%, creșterea cu 20 % a ponderii energiei din surse regenerabile și reducerea cu 20% a consumului de energie primară prin îmbunătățirea eficienței energetice (ținta “20 – 20 – 20”) [61]. Evaluările din 2010 au arătat că există posibilitatea ca acest deziderat să nu fie atins dacă nu se iau noi măsuri la nivel european și național [80].

În cadrul UE, domeniul eficienței energetice este reglementat în principal de următoarele directive:

Directiva nr. 2012/27/UE privind eficiența energetică (EED);

Directiva nr. 2010/31/UE privind performanța energetică a clădirilor (EPBD);

Directiva nr. 2009/28/UE privind promovarea utilizării energiei din surse regenerabile (RED).

Normativele UE oferă un cadru comun în care fiecare stat membru trebuie să stabilească standarde și niveluri de performanță privind consumul de energie în clădiri (Fig. 3.1) [80].

Fig. 3.1 Cadrul legal și strategii în domeniul performanței energetice a clădirilor [80]

Directiva privind eficiența energetică (EED) – Principalele prevederi

Deși EED adoptă o perspectivă amplă asupra eficienței energetice, o serie de prevederi sunt special concepute pentru a încuraja renovarea durabilă a clădirilor incluzând:

Contorizarea și facturarea: măsurile care sporesc transparența și acuratețea costurilor energetice sunt menite să sensibilizeze proprietarii și ocupanții clădirilor cu privire la oportunitățile de economisire generate, de îmbunătățirea performanței energetice a clădirilor pe care le dețin și/sau le ocupă).

Renovarea clădirilor: toate statele membre trebuie să elaboreze strategii naționale pentru renovarea fondului de clădiri existent.

Rolul de exemplu al organismelor publice: autoritățile naționale trebuie să ofere un exemplu demn de urmat în ceea ce privește îmbunătățirea performanței energetice a fondului de clădiri administrat, renovând anual 3% din suprafața totală a clădirilor deținute. În plus, autoritățile trebuie să achiziționeze numai clădiri cu performanțe ridicate privind eficiență energetică [10].

Directiva privind performanța energetică a clădirilor (EPBD) – Principalele prevederi

În 2010 Comisia Europeană a lansat Directiva revizuită 2010/31/UE privind performanța energetică a clădirilor (EPBD) care impune următoarele măsuri [10]:

Implementarea metodologiei de calcul a performanței energetice a clădirilor și stabilirea cerințelor minime de performanță energetică:

(Statele membre trebuie să aplice o metodologie comună de calcul a performanței energetice a clădirilor și să stabilească cerințe minime de performanță energetică la niveluri optime din punct de vedere al costurilor);

Cerințe pentru clădiri al căror consum de energie este aproape egal cu zero (nZEB):

Începând cu anul 2020, toate clădirile nou construite să aibă un consum de energie „aproape egal cu zero”, nivelul redus al consumului trebuie să provină într-o mare măsură din surse regenerabile. Pentru clădirile noi, ocupate și deținute de autoritățile publice, aceste cerințe trebuie îndeplinite începând cu anul 2018. Statele membre în plus, trebuie să elaboreze planuri naționale în vederea creșterii numărului clădirilor cu consum de energie “aproape egal cu zero”);

Îmbunătățirea performanței energetice a clădirilor existente;

Modernizarea și automatizarea sistemelor de încălzire, de ventilație, de climatizare (HVAC) și de iluminat, ale clădirilor:

(Se stabilesc cerințe în ceea ce privește performanța energetică generală instalarea, dimensionarea corectă, reglarea și controlul sistemelor instalate în clădirile existente.);

Stimulente financiare:

(Statele membre trebuie să revizuiască și să publice o listă cu măsuri/instrumente existente și propuse care îmbunătățesc performanța energetică a clădirilor și sprijină tranziția spre clădiri al căror consum de energie este aproape egal cu zero.);

Emiterea certificatele de performanță energetică (CPE):

(Certificatele de performanță energetică trebuie emise pentru toate clădirile, în momentul vânzării sau închirierii acestora. Pentru clădirile publice, aceste certificate trebuie să fie afișate într-un loc vizibil publicului.);

Inspecția periodică a sistemelor de încălzire și de climatizare:

(Sistemele de încălzire și de climatizare trebuie să fie inspectate în mod periodic. Inspecțiile trebuie făcute de experți cu o calificare adecvată, iar proprietarii sau ocupanții clădirilor trebuie să primească un raport după fiecare inspecție. Raportul trebuie să includă recomandări pentru o îmbunătățire cu costuri reduse a performanței energetice a sistemelor inspectate.);

Directiva privind promovarea utilizării energiei din surse regenerabile (RED) – Principalele prevederi

Directiva nr. 2009/28/UE privind promovarea utilizării energiei din surse regenerabile prevede obligativitatea creșterii utilizării surselor regenerabile de energie prin adoptarea Planurilor Naționale de acțiune în domeniul energiei regenerabile, care prevăd ținte naționale privind ponderea energiei din surse regenerabile în transport, energie electrică, încălzire și răcire în anul 2020. Planurile naționale trebuie armonizate și cu cele în materie de eficiență energetică, astfel încât să aibă în vedere reducerile consumului de energie [61].

Într-o perspectivă mai îndepărtată, UE a stabilit și un set de obiective pe termen lung în cadrul unor “foi de parcurs” până în anul 2050.

În ceea ce privește sectorul clădirilor, principalele foi de parcurs sunt:

Obiectivul UE pentru trecerea la o economie competitivă cu emisii scăzute de CO2 până în anul 2050;

Perspectiva energetică 2050, prin care „creșterea potențialului de eficiență energetică a clădirilor noi și existente este esențială” pentru un viitor sustenabil 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 construcțiilor ca fiind printre primele trei sectoare responsabile pentru 70% – 80% din impactul negativ total asupra mediului [80].

Aceste “foi de parcurs” sunt o pornire pe termen lung, esențială din punct de vedere ecologic în vederea abordării triplei provocări reprezentate de schimbările climatice, de securitate energetică și de epuizarea resurselor naturale [80].

3.1.1 Programe care sprijină implementarea directivelor Europene privind eficiența energetică

Proiectele și programele europene care sprijină implementarea eficientă în statele membre a directivelor Europene privind eficiența energetică, joacă un rol important în renovarea fondului existent de clădiri.

Programul cel mai cunoscut la nivel European este “Intelligent Energy Europe” care oferă un instrument pentru implementarea strategiei UE pe termen mediu și lung în domeniul energiei, având trei obiective principale :

• Siguranța în alimentarea cu energie;

• Concurența privind prețul energiei;

• Protecția mediului.

Programul are patru direcții de acțiune:

• utilizarea rațională a energiei și managementul cererii de energie (proiecte SAVE);

• surse noi și regenerabile de energie (proiecte ALTENER);

• aspecte energetice ale transportului (proiecte STEER);

• promovarea la nivel internațional a surselor de energie regenerabilă și eficiența folosirii energiei în țările în curs de dezvoltare (proiecte COOPENER) [6].

În anul 2005 s-au demarat proiecte cu scopul de a sprijini în mod direct implementarea EPBD, acoperind cele mai multe dintre temele cuprinse în Directivă:

– necesarul de energie pentru clădirile noi și pentru cele existente;

certificarea energetică;

inspecția instalațiilor de încălzire și a sistemelor de aer condiționat.

Proiectele SAVE au ca obiect îmbunătățirea eficienței energetic și utilizarea

rațională a energiei, în sectorul construcțiilor și industriei. În Tabelul 3.1 sunt prezentate câteva dintre proiectele SAVE și obiectivele lor [37].

Tabelul 3.1 Proiecte SAVE și obiectivele lor [37]

Proiectul ALTENER promovează sursele de energie moderne/regenerabile pentru producția centralizată și descentralizată de electricitate și căldură precum și integrarea acestora în mediul local și sistemul energetic. Proiectul cuprinde acțiuni care:

contribuie la creșterea gradului de utilizare a energiei regenerabile;

promovează utilizarea resurselor energetice regenerabile pentru încălzire/răcire;

încurajează producția și folosirea biomasei, biolichidelor și a biogazului pe piața energiei;

Proiectul STEER promovează utilizarea combustibililor regenerabili și eficiența energiei în transporturi. Proiectul vizează acțiuni care:

contribuie la reducerea cererii de transport rutier al persoanelor și mărfurilor;

îndreptă piața către mijloace de transport eficiente energetic și care sprijină și completează legislația în acest domeniu.

Proiectul COOPENER oferă suport pentru inițiativele legate de promovarea surselor de energie regenerabile și utilizarea eficientă a energiei în țările, în curs de dezvoltare (Africa, Asia, America Latină) [6, 86].

Pentru a se obține o perspectivă asupra modalităților de renovare a fondului de clădiri din țările europene, BPIE a elaborat un model, publicat în documentul „Europe’s Buildings Under The Microscope”, folosit pentru analiza unor scenarii de renovare cu impact asupra consumului de energie și emisiilor de CO2, în sectorul clădirilor rezidențiale și nerezidențiale, până în anul 2050 [103, 30].

Scenariile propuse evaluează următoarele:

Economia de energie;

Reducerea emisiilor de CO2;

Investițiile totale necesare pentru implementarea măsurilor de renovare;

Economia privind costurile energiei;

Impactul asupra ocupării forței de muncă;

Indicatorii de rentabilitate:

Rata internă de rentabilitate (IRR) – bazată pe economiile nete efectuate anual (diferența dintre economiile de costuri și investițiile necesare într-un an);

Economia netă pentru consumatori – diferența dintre economia la costul energiei și valoarea investițiilor pe durata de viață a clădirii [80; 73].

Pe lângă programele Europene care sprijină renovarea fondului construit, există și programe naționale dezvoltate de guvernele statelor membre care sprijină acest demers. Îmbunătățirea eficienței energetice, a fondului existent de clădiri este esențială, nu doar pentru atingerea obiectivelor naționale pe termen mediu, ci și pentru a îndeplini obiectivele pe termen lung ale strategiei privind schimbările climatice și trecerea la o economie competitivă cu emisii scăzute de CO2 până în anul 2050.

Într-un moment în care preocupările în domeniile ecologic, economic și social devin tot mai intense, fiind stimulate de modificările climatice și de cele care periclitează securitatea energetică, reducerea consumului de energie în sectorul clădirilor are o importanță strategică deosebită la nivel național și internațional.

Pe lângă eforturile de a construi clădiri noi cu cerințe energetice reduse, este esențială abordarea nivelurilor ridicate de consum și în cazul clădirilor existente [80].

3.1.2 Transpunerea directivelor Europene în legislația din România

În România, cadrul legislativ în domeniul eficienței energetice cuprinde reglementări elaborate independent, la nivel național, de către reglementatorul român de energie (ANRE) [134] cât și reglementări care transpun directivele UE,.

Sectorul energetic din România trebuie să răspundă provocărilor pe plan intern și global privind creșterea competitivității economice, securitatea alimentării cu energie și reducerea impactului asupra mediului.

O contribuție majoră pentru îndeplinirea acestor obiective o are creșterea eficienței energetice, devenită o prioritare a politicii energetice românești.

Directiva europeană nr.2012/27/UE privind eficiența energetică (EED)

Conform prevederilor directivei Europene nr. 2012/27/UE [64] privind eficiența energetică (EED), România a întocmit în anul 2004 primul Plan Național de Acțiune pentru Eficiență Energetică (PNAEE) prin care își asumă angajamentul ca în perioada 2008 – 2016 să reducă consumul de energie cu 1.5% anual față de consumul mediu din perioada 2001 – 2005 [115]. La nivelul anului 2016 reducerea ar trebui sa fie de 13.5%. Urmând ca periodic să se întocmească noi planuri naționale, care să țină seama de progresele înregistrate [75].

Strategia națională în domeniul eficienței energetice a fost aprobată prin HG nr. 163/2004 [57] având ca principal scop identificarea mijloacelor de creștere a eficienței energetice prin implementarea unor programe adecvate [30].

În anul 2007 a fost publicată HG nr. 1069/2007 [58] privind aprobarea Strategiei energetice a României pentru perioada 2007 – 2020. Obiectivul general al strategiei sectorului energetic îl constituie atât satisfacerea necesarului de energie în prezent, cât și pe termen mediu și lung, la un preț cât mai scăzut, adecvat unei economii moderne de piață și unui standard de viață civilizat, în condiții de calitate și siguranță în alimentare (Fig. 3.2) [30].

Fig.3.2 Transpunerea EED în legislația din România

Directiva nr.2010/31/UE privind performanța energetică a clădirilor (EPBD)

Legea nr. 372/2005 [64] privind performanța energetică a clădirilor transpune prevederile Directivei nr. 2010/31/UE (EPBD) [51] privind cerințele minime de performanță energetică, sunt aplicate în mod diferențiat la clădirile noi și respectiv cele existente supuse unor lucrări de modernizare. Cerințele de performanță energetică se referă la toate tipurile de clădiri consumatoare de energie [4]. În această lege apar și informații referitoare la certificatul de performanță energetică al clădirilor, cu valori de referință care permit consumatorilor să evalueze performanța energetică a clădirilor .

În anul 2005 în România apare Normativul C 107 – 2005 [47] privind calculul termotehnic al elementelor de construcție ale clădirilor care urmărește limitarea pierderilor de căldură în exploatare, cu scopul reducerii consumului de energie pentru încălzirea clădirilor de locuit.

În anul 2007 a fost elaborată Metodologia de calcul a performanței energetice a clădirilor Mc 001/2007 [66] care se adresează specialiștilor care își desfășoară activitatea în domeniul energeticii construcțiilor având ca scop evaluarea și creșterea performanței energetice a construcțiilor și instalațiilor aferente acestora. Metodologia de calcul se referă la toate clădirile în cadrul cărora se desfășoară activități care necesită asigurarea unui anumit grad de confort termic, în condiții de consum redus de energie [26].

Legea nr. 153/2011 [62] privind măsurile de creștere a calității arhitectural-ambientale a clădirilor, prevede ca deținătorii clădirilor aflate într-un stadiu avansat de degradare să întreprindă măsuri de reabilitare, fiind obligați ca din proprie inițiativă să organizeze începerea lucrărilor de intervenție pentru reabilitarea structural-arhitecturală a anvelopei clădirilor, cu respectarea nivelului minim de performanță energetică impus de normativele și legislația în vigoare.

Lucrările de reabilitare vizate de Legea nr. 153/2011 constau în:

– lucrări de reparare/refacere a zidăriilor/pereților exteriori;

– lucrări de reparare/refacere a finisajelor exterioare;

– lucrări de reparare/refacere a acoperișurilor/ învelitorilor;

– lucrări de reparare/refacere a tâmplăriei exterioare și a elementelor exterioare funcționale (balcoane, bovindouri și cornișe).

Autoritățile administrației publice locale trebuie să efectueze o inventariere a clădirilor vizate de Legea nr. 153/2011 și să stabilească zone de acțiune prioritară (Fig. 3.3) [61].

Fig. 3.3 Transpunerea EPBD în legislația din România

Directiva nr.2010/28/UE privind energia din surse regenerabile (RED)

În România utilizarea energiei din surse regenerabile este reglementată de Legea nr. 220/2008 [63] pentru stabilirea sistemului de promovare a producerii energiei din surse regenerabile de energie (care a instituit sistemul de promovare a acestui tip de energie prin certificate verzi) și de Ordonanța nr. 22/2008 [72] privind eficiența energetică și promovarea utilizării la consumatorii finali a surselor regenerabile de energie (Fig. 3.4).

Ordonanța nr.22/2008 prevede următoarele măsuri de îmbunătățire a eficienței energetice:

Operatorii economici care consumă o cantitate de energie de peste 1.000 tone echivalent petrol (tep) au obligația să efectueze anual un audit energetic și să întocmească programe de îmbunătățire a eficienței energetice care includ măsuri pe termen scurt, mediu și lung;

Operatorii economici care consumă anual o cantitate de energie cuprinsă între 200 și 1.000 [tep/an] sunt obligați să întocmească la fiecare 2 ani un audit energetic;

Consumatorii finali trebuie să efectueze orice acțiune care, în mod normal, conduce

la o îmbunătățire a eficienței energetice verificabilă și care poate fi măsurată sau estimată;

Administratorii clădirilor aflate în proprietate publică au obligația să ia măsuri pentru utilizarea eficientă a sistemului de încălzire și climatizare și pentru utilizarea aparatelor de măsură și reglare a consumului de energie;

Autoritățile administrației publice locale din localitățile cu o populație mai mare de 20.000 de locuitori au obligația să întocmească programe de îmbunătățire a eficienței energetice, în care includ măsuri pe termen scurt și măsuri pe termen lung (3-6 ani);

Societățile comerciale, precum și unitățile administrației publice locale și centrale, care dețin mai mult de 25 de autovehicule, au obligația să dezvolte programe de monitorizare și gestiune a consumului de carburanți al vehiculelor deținute.

Consumatorii finali de energie electrică, gaze naturale, de servicii de încălzire și/sau răcire și de apă caldă menajeră urbană trebuie să fie dotați cu contoare individuale care să reflecte cu suficientă precizie consumul de energie [72, 52].

Ordonanța nr. 22/2008 propune și o serie de stimulente destinate promovării și sprijinirii măsurilor de îmbunătățire a eficienței energetice. Aceste măsuri includ promovarea auditării energetice, a instrumentelor financiare pentru economia de energie și îmbunătățirea contorizării. Pentru a crește eficiența energetică a fondului de locuințe, autoritățile naționale au lansat o serie de programe menite să faciliteze reabilitarea termică a locuințelor [4].

Programul promovat prin OUG nr. 18/2009 [71] vizează creșterea eficienței energetice a următoarelor categorii de clădiri:

– Blocuri de locuințe construite după proiecte elaborate în perioada 1950-1990;

– Locuințe unifamiliale aflate în proprietatea persoanelor fizice;

– Locuințe sociale și celelalte unități locative aflate în proprietatea/administrarea consiliului local, indiferent dacă sunt amplasate în blocuri de locuințe sau sunt locuințe unifamiliale.

Lucrările promovate de OUG nr. 18/2009 se referă la:

– lucrări de reabilitare termică a anvelopei clădirii;

– lucrări de reabilitare a sistemului de încălzire;

– instalarea, după caz, a unor sisteme alternative de producere a energiei din surse regenerabile – panouri solare termice, panouri solare electrice (PV), pompe de căldură și/sau centrale termice care funcționează cu biomasă – în scopul reducerii consumului de energie din surse convenționale.

Finanțarea lucrărilor de intervenție prevăzute în cadrul acestui program se asigură de la bugetul de stat, bugetul local și din fondul de reparații al asociațiilor de proprietari. Alternativ finanțarea lucrărilor se poate asigura și din fondurile structurale și de coeziune ale Uniunii Europene, cu condiția ca partea de contribuție din fondul de reparații care revine asociației de proprietari să nu fie mai mică de 10% din valoarea lucrărilor [61].

Fig. 3.4 Transpunerea RED în legislația din România

Legislația și normativele adoptate recent în România în privința reducerii consumului de energie în clădirile noi și în stocul de clădiri existente este în concordanță cu politica UE în acest domeniu, problemele majore rămânând cele legate de finanțarea investițiilor [37].

3.2 STADIUL ACTUAL AL REABILITĂRII FONDULUI CONSTRUIT DIN PERSPECTIVA LEGISLAȚIEI EUROPENE

3.2.1 Generalități

Majoritatea clădirilor care vor exista în anul 2050 au fost deja construite, de aceea este esențială găsirea unor strategii de îmbunătățire a performanței lor energetice.

Dintre clădirile existente la nivel European, 75% sunt clădiri rezidențiale, dintre care 64% clădiri unifamiliale și 36% clădiri colective (Fig. 3.5) [30].

Fig. 3.5 Fondul de clădiri la nivel European [30]

Cele mai mari suprafețe pe cap de locuitor în clădirile rezidențiale sunt în nordul și vestul Europei, influențate fiind de creșterea economică din aceste zone (Fig. 3.6).

Fig. 3.6 Suprafața pe cap de locuitor în diferite zone ale Europei [30]

Peste 40% dintre clădirile rezidențiale au fost construite înainte de 1960, atunci când normele privind eficiența energetică erau practic inexistente. Țările cu cel mai mare număr de clădiri vechi sunt: Marea Britanie, Danemarca, Suedia, Franța, Cehia și Bulgaria [13].

Fig. 3.7 Structura fondului de locuințe din UE în funcție de vechime [13]

Numărul mare al clădirilor cu performanțe termice reduse și suprafețele aferente mari au implicații directe asupra consumului de energie, subliniind nevoia urgentă de îmbunătățire a performanței energetice.

3.2.2 Transpunerea Directivei nr.2010/31/UE (EPBD) în legislația țărilor Europene

Absența legislației, privind eficiența energetică a clădirilor în majoritatea statelor membre a dus la implementarea EPBD, fiind prima încercare majoră care impune tuturor statelor membre să introducă un cadru general pentru stabilirea cerințelor minime privind consumul de energie în clădiri.

Implementarea Directivei 2010/31/UE a avut un impact diferit asupra fiecărui stat membru, atât pentru clădirile noi cât și pentru cele existente, care sunt supuse unei renovări/modernizări majore.

Strategia implementării cu succes a normelor privind eficiența energetică a clădirilor cuprinde patru faze:

planificarea; ii) punerea în aplicare; iii) monitorizarea; iiii) evaluarea.

Acestea faze includ o serie de măsuri și acțiuni pe care guvernele statelor trebuie să le urmeze. Alegerea și succesiunea acestor acțiuni variază în funcție de stadiul actual de dezvoltare și punerea în aplicare a politicilor de eficiență energetică din fiecare țară (Fig.3.8).

Fig. 3.8 Fazele de acțiune pentru implementarea EPBD

Standardele privind eficiența energetică a clădirilor sunt instrumente-cheie folosite de guverne pentru a limita presiunea asupra sectorului energetic și mediu, oferind locuitorilor condiții de confort [23].

La nivelul anului 2012, conform datelor furnizate de Comisia Europeană transpunerea Directivei nr.2010/31/UE privind performanța energetică a clădirilor (EPBD) în legislația fiecărei țări s-a făcut conform datelor prezentate în Tab. 3.2.

Tabelul 3.2 Transpunerea EPBD în legislația țărilor membre UE [30]

Reducerea consumului de energie

Pînă la 70% din energia folosită în clădirile rezidențiale este consumată în principal pentru încălzirea spațiului locuit. Un studiu al BPIE, evidențiază că reducerea consumului de energie pentru încălzire obținută ca urmare a implementării directivei UE, variază între 23% (Olanda și Germania) și 6% (Țările din sudul Europei), cu variația valorilor în funcție de rigurozitatea cu care au fost implementate standardele la nivelul fiecărei țări [30].

In Fig.3.9 se prezintă un istoric al consumurilor de energie pentru încălzire în câteva dintre țările membre UE.

Fig. 3.9 Evoluția consumului de energie pentru încălzire în diferite țări europene [kWh/m2 an] [30]

Reducerea consumului de energie în funcție de tipul renovării

Renovarea unei clădiri în funcție de pachetul soluțiilor de reabilitare ales (Tab.3.3) poate fi de diferite grade în ceea ce privește nivelul eficienței energetice care se obține:

– renovare minoră (1-2 măsuri de reabilitare care pot aduce clădirii o reducere a consumului de energie de până la 30%);

– renovare moderată (3-5 măsuri de reabilitare care duc la o reducere a consumului de energie în clădiri cu până la 60%);

– renovare majoră (un pachet de soluții care contribuie la reducerea consumului de energie în clădiri cu până la 90%);

– renovarea la standardul nZEB (un pachet de soluții care care include utilizarea unor surse regenerabile de energie într-o măsură semnificativă, cu scopul de a reduce consumul de energie din combustibili fosili foarte aproape de zero).

În mod firesc, tipul renovării influențează și costul investițiilor pentru renovare.

Beneficiile renovării clădirilor la un nivel ridicat de performanță energetică sunt de două tipuri:

directe, către proprietarii/locatarii clădirilor: reducerea valorii facturilor, creșterea confortului termic în clădiri, reducerea bolilor respiratorii ș.a.

indirecte, către societate – crearea locurilor de muncă în construcții, reducerea importurilor de combustibil [30].

Tabelul 3.3 Tipul renovării și estimările costurilor [30]

Certificarea energetică a clădirilor

Sistemul de certificare energetică a clădirilor a fost adoptat treptat în aproape toate statele membre (Fig. 3.10).

Fig.3.10 Implementarea sistemelor de certificare energetică a clădirilor la nivel European [30]

Norvegia și Danemarca în anul 1995 respectiv 1997 au fost primele țări care au stabilit metodologii concrete privind certificarea energetică a clădiri la nivel național. După apariția EPBD, cele mai multe țări au început implementarea certificării energetice pentru clădirile noi, ulterior fiind aplicate și clădirilor existente [30, 83, 55].

Caracteristicile termice ale elementelor anvelopei

Masura cel mai des întâlnită la nivelul țărilor UE, privind eficiența energetică a unei

clădiri, este limitarea conductivității termice a elementelor principale ale anvelopei. Având în vedere diversitatea condițiilor climatice, valoarea maximă a transmitanței termice U a acestor elemente variază în funcție de țară. În Tab.3.4 sunt prezentate valorile U maxime la nivelul anului 2011 [30] pentru câteva țări membre UE.

Tabelul 3. 4 Valorile maxime U în diferite țări [30]

Instrumente economice – suport pentru creșterea performanței energetice a clădirilor

Investițiile pentru creșterea performanței energetice a clădirilor sunt suplimentate, la nivelul fiecărei țări fie din fonduri guvernamentale sau/și din fonduri europene (Fig. 3.11).

Fig. 3.11 Fonduri Europene alocate pe țări, în perioada 2014 – 2020 [38]

Instrumentele/politicile economice de susținere trebuie să fie elaborate pe termen lung, să aibă ca obiectiv final transformarea pieței (respectiv construcția/renovarea clădirilor la nivel nZEB). Pentru a maximiza impactul proiectelor de renovare și pentru a se obține o dezvoltare mai bine integrată, statele membre sunt încurajate să combine diversele fonduri în programe operaționale „multi-fond” pentru următoarea perioadă de finanțare [109].

Eficiența energetică a clădirilor (atât publice, cât și private) este sprijinită prin oportunități de finanțare din mai multe fonduri: FEDR (procentaje minime obligatorii), Fondul de Coeziune (unde clădirile publice și private sunt complet eligibile) și Fondul Social European (sprijinirea perfecționării forței de muncă pentru locuri de muncă ecologice). Fondurile UE pot avea un aport important în transformarea fondului de clădiri dacă sunt atent alocate și utilizate.

Țările UE trebuie să implementeze instrumente/programe suport previzibile pe termen lung, cu schimbările de viitor anunțate din timp, pentru a oferi un cadru stabil de investiții [27, 48, 22].

3.3 PRACTICI CURENTE DE RENOVARE

Reabilitarea termică a clădirilor este un proces complex care implică mobilizarea unor importante resurse umane, materiale și financiare.

În România, se derulează programe de cercetare ale căror obiective privind performanța sunt:

– reducerea consumului de energie al cădirilor existente, cu până la 70% pe baza sistemului de izolare termică;

– reducerea energiei înglobate în materialele de construcții;

– valorificarea energiei produse din resurse neconvenționale;

– reducerea emisiilor de CO2 prin îmbunătățirea performanțelor sistemelor de încălzire.

3.3.1 Exemple ale practicilor de renovare în diferite țări

Pentru a îndeplini cerințele impuse de Uniunea Europeană cu privire la acest domeniu, au fost dezvoltate programe de cercetare, care implică participarea mai multor țări. Un astfel de program implementat de IEA–EBC este Anexa 56 “Cost-effective energy and carbon emission optimization in building renovation” conceput în colaborare cu cercetători din Austria, Danemarca, Olanda, Portugalia, Suedia și Elveția, care are ca scop dezvoltarea unei noi metodologii pentru evaluarea costului de renovare al clădirilor existente, folosind echilibrul între măsurile de conservare și eficiență energetică pe de o parte și măsurile, respectiv tehnologiile care promovează utilizarea de surse regenerabile de energie pe de altă parte [44].

Spre deosebire de România, țările Europei de Vest au trecut la o nouă etapă de creștere a eficienței energetice în clădiri, evoluând de la programele din zonele urbane către cele din zonele rurale, precum și de la clădirile multietajate la clădirile individuale, analizând impactul reabilitării termice a clădirilor și neajunsurile constatate, astfel încât pe viitor greșelile să fie evitate. Pe lângă termoizolarea elementelor anvelopei, se folosesc tehnologii noi de captare a energiei din surse regenerabile, în funcție de specificul zonei geografice, condițiile climatice și politicile fiecărei țări.

În continuare sunt prezentate câteva exemple ale practicilor de renovare din diferite țări [44], cu o scurtă descriere a clădirilor, a măsurilor de reabilitare și a rezultatelor obținute.

Aceste soluții de renovare conduc la reducerea consumului de energie pentru încălzire și a.c.c. cu 74.7% și la reducerea cu 80% a emisiilor de CO2.

Înainte de renovare clădirea s-a încadrat în clasa energetică C, iar după renovare în clasa energetică A. Sursele regenerabile de energie folosite în acest caz, acoperă aprox. 80% din necesarul de energie.

Pe lângă reducerea consumului de energie, locatarii clădirii beneficiază și de:

Balcoane cu suprafețe mai mari datorită schimbării elementelor de fațadă;

Îmbunătățirea calității aerului prin reducerea punților termice și a introducerii sistemului de ventilație mecanică cu recuperare de căldură;

Modernizarea sistemelor de încălzire și apă caldă menajeră, îmbunătățesc confortul operațional (sistemul centralizat fiind controlat în mod automat);

Costul renovării se ridică la 4.3 mil. Euro, (1511.5 Euro/m2 util) un cost relativ mare, din cauza sistemelor performante de captare a energiei regenerabile, integrate în procesul de renovare.

Valoarea investiției este una dintre principalele bariere în calea renovării locuințelor, din acest considerent guvernul Austriei a elaborat mai multe programe și politici prin care sprijină proprietarii în îndeplinirea acestui demers.

Un astfel de proiect este "Bauen & Sanieren" (Construcție și Renovare) în cadrul programului „klima:aktiv” care oferă sprijin pentru renovarea blocurilor de locuințe. În cadrul acestui proiect, sunt puse la dispoziția proprietarilor surse de informare privind posibilitățile de renovare termică a clădirii și beneficiile rezultate din aceasta.

Procesul decizional este organizat în mod transparent și moderat de către un expert, astfel încât să crească șansele acceptării de către beneficiari a planului de renovare. În cele din urmă, decizia este luată ținând cont de toate problemele de natură financiară și de interesele proprietarilor [15].

Aceste soluții de renovare aduc locatarilor clădirii o reducere a consumului de energie cu 31.25%.

Înainte de renovare clădirea avea un consum de energie de 139.05 kWh/m2an, încadrându-se în clasa energetică B. După renovare, consumul de energie pentru încălzire și apă caldă menajeră scade la 95.59 kWh/m2an, încadrându-se în clasa energetică A.

Pe lângă reducerea consumului de energie locatarii beneficiază și de:

Îmbunătățirea climatului interior prin instalarea unui sistem de ventilare mecanică cu recuperare de căldură și prin reducerea punților termice;

Reducerea pierderilor de căldură prin elementele anvelopei (pereți, planșee, ferestre, uși);

Îmbunătățirea aspectului fațadei.

Costul investiției pentru renovare ajunge la 6.6 mil Euro (1200 Euro/ m2).

Eficiența energetică a clădirilor a reprezentat mulți ani o prioritate a politicilor din Danemarca. Această țară poate fi considerată un exemplu de bune practici în ceea ce privește implementarea standardelor minime de performanță energetică, fiind printre primele țări care a adoptat măsuri privind certificarea performanței energetice [10].

Pereții termoizolați la exterior cu 200 mm polistiren, tâmplăria nouă cu geam termoizolant cu 3 straturi și rame din aluminiu, termoizolarea planșeului la pod cu polistiren de 500 mm grosime și schimbarea radiatoarelor, au ca rezultat o reducere a consumului de energie pentru încălzire și apă caldă menajeră de 67%.

Înainte de reabilitare clădirea s-a încadrat în clasa energetică C, iar după reabilitare în clasa energetică A.

Pe lângă reducerea consumului de energie locatarii beneficiază și de:

Îmbunătățirea climatului interior prin instalarea unui sistem de ventilare mecanică cu recuperare de căldură;

Reducerea pierderilor de căldură prin elementele anvelopei;

Îmbunătățirea aspectului fațadei.

Costul renovării a fost de 1.95 mil Euro (1439.9 Euro/ m2), deci un cost ridicat. În acest caz nu au fost prevăzute sisteme care folosesc surse regenerabile de energie.

Suedia este de mulți ani lider în categoria țărilor cu cele mai eficiente clădiri din punct de vedere energetic din Europa, dobândindu-și poziția în principal datorită normelor foarte stricte în ceea ce privește izolarea termică.

Soluțiile pentru renovare au fost alese ținând cont de clima mediteraneană, cu temperaturi pozitive în timpul iernii.

Renovarea în cazul acestei clădiri are ca rezultat o reducere a consumului de energie și a emisiilor de CO2 cu 70%.

Clădirea se înscria inițial în clasa energetică D, iar după renovare, în clasa energetică B, îndeplinind cerințele de performanță energetică pentru clădirile noi din Portugalia.

Pe lângă reducerea consumului de energie locatarii beneficiază și de:

Îmbunătățirea calității aerului;

Reducerea pierderilor de căldură prin elementele de anvelopă (pereți, planșee, ferestre, uși);

Costul investiției pentru renovare este și în acest caz ridicat, ajungând la 165 340 Euro (1338 Euro/ m2).

În cazul clădirilor prezentate au fost îndeplinite toate obiectivele stabilite înainte de reabilitare, investițiile fiind considerate eficiente.

Toate aceste lucrări și rezultatele obținute au fost considerate ca exemple de bună practică pentru perioada respectivă.

3.3.2 Rezultate și observații

Abordarea europeană privind reducerea consumului de energie în procesul de renovare a clădirilor se înscrie pe două direcții majore: i) utilizarea rațională a energiei (RUE) și ii) furnizarea energiei din surse regenerabile (RES).

Modernizarea clădirilor în cazurile prezentate s-a făcut prin alegerea soluțiilor adecvate pentru fiecare context, o abordare complexă care demonstrează potențialul diversificat al măsurilor de renovare.

Măsurile de utilizare rațională a energiei au fost un prim pas în reducea consumului de energie convențională, îmbunătățind în același timp confortul locatarilor.

Acestor măsuri li s-a adăugat introducerea unor sisteme care folosesc energia regenerabilă, cum sunt panourilesolare, panourile fotovoltaice sau/și pompele de căldură (Tab. 3.5).

Tabelul 3.5 Sisteme de energie regenerabilă adoptate în procesul de renovare [51]

În cazurile prezentate, strategiile de renovare au fost alese după o analiză detaliată privind: utilizatorii, zona de amplasare, caracteristicile clădirii, zona climatică și legislația în vigoare.

Creșterea eficienței energetice este pusă în evidență în Tab. 3.5 prin intermediul valorilor principalilor indicatori din punct de vedere termic, energetic și economic.

Tabelul 3.5 Caracteristicile termice, energetice și economice ale clădirilor înainte și după renovare [44]

Analizând datele prezentate în Tab.3.5, se pot formula câteva concluzii relevante:

Eficiența maximă sub aspectul economiei la consumul de energie pentru încălzire și a.c.c apare în cazul 1, unde reducerea Umax este cea mai însemnată.

În cazurile 3 și 4, rezultatele privind economia de energie sunt apropiate de cele aferente cazului 1, dar din motive diferite:

în cazul 3, se pornește de la valori Uo reduse înainte de renovare, cu reduceri însemnate și după renovare datorită termoizolării masive;

în cazul 4, rezultatul favorabil obținut se explică astfel: deși valorile inițiale, Uo, sunt cele mai mari dintre cele 4 cazuri, iar valorile lor după renovare rămân cele mai ridicate, clima mediteraneană și temperaturile pozitive din timpul iernii, precum și introducerea energiei produse din surse regenerabile contribuie la o reducere substanțială a consumului de energie pentru încălzire și a.c.c., necesarul fiind mult mai redus comparativ cu celelalte cazuri.

Scăderea minimă a consumului de energie pentru încălzire și a.c.c ca urmare a renovării se înregistrează în cazul 2, având în vedere că valorile Umax înainte de renovare (resp.Uo), sunt mai reduse decât în cazurile 1 și 4, astfel încât scăderile înregistrate la U1 sunt, de asemenea, relativ mai mici față de celelalte cazuri. Ținând seama și de zona climatică, precum și de faptul că sistemul de încălzire nu a fost reabilitat, rezultatul este justificat;

Costul lucrărilor de renovare în cele 4 cazuri reflectă cu suficientă acuratețe complexitatea și valoarea lucrărilor executate, fiind totuși influențate de prețul materialelor, al tehnologiilor și al manoperei, specifice fiecărei țări.

Din nou trebuie subliniată obligativitatea prevederii măsurilor de creștere a performanței energetice și de mediu din faza de proiectare a clădirilor, costul lucrărilor de execuție fiind mai mic decât cel al implementării lor ulterioare, în cadrul unor operațiuni de renovare.

Consumurile minime de energie propuse pentru clădirile existente supuse renovării sunt exprimate prin raportarea la energia primară, luându-se în considerare și un procent minim stabilit pentru furnizarea energiei din surse regenerabile.

În cazul în care cota de energie din surse regenerabile nu poate fi produsă la fața locului sau în apropiere, se poate lua în considerare achiziționarea energiei din surse regenerabile din rețea (de ex.: cumpărare de energie electrică produsă din surse regenerabile pe baza unor certificate de origine).

Creșterea eficienței energetice în energia primară poate contribui semnificativ la asigurarea unei performanțe energetice ridicate a clădirilor. Din aceste motive, măsurile de creștere a gradului de furnizare a energiei (electrică și termică) din sisteme care utilizează surse de energie regenerabilă au un rol crucial.

Stimularea dezvoltării industriei locale de materiale și echipamente eficiente energetic și a tehnologiilor de producere a energiei din surse regenerabile pot avea o contribuție majoră la transformarea pieței, la creșterea nivelului de competitivitate a diferitelor ramuri ale industriei și în consecință la crearea de noi locuri de muncă. Stimularea cercetării în domeniul tehnologiilor noi pentru clădirile cu consum redus de energie sau clădiri active/pozitive energetic, are de asemenea un rol important în dezvoltarea de know-how și în menținerea legăturilor cu cercetări similare din țările UE.