Analiza Economică Privind Reabilitarea Energică a Lăcașurilor de Cult – Biserica Adormirea Maicii Domnului

Analiza economică privind reabilitarea energică a Lăcașurilor de Cult – Biserica Adormirea Maicii Domnului

Florin – Emilian Țurcanu 1, Ion Șerbănoiu2,

1doctorand, Facultatea de Constructii si Instalatii Iasi, [anonimizat]

2 profesor universitar doctor inginer, Facultatea de Construcții și Instalații Iași,

Rezumat

Problematica actuală a mediului duce la dezvoltarea continuă a tehnologiilor utilizate pentru reducerea consumurilor de energie primară. Bisericile constituie o bogăție inestimabilă, adăpostind elemente sacre și liturgice, dar și a patrimoniului conservat în muzee și clădiri istorice.

Bisericile neîncălzite au fost folosite de secole. Totuși acum, cererea tot mai mare pentru un confort termic au făcut sistemele de încălzire destul de comune, și au adesea pot cauza pagube mai mult sau mai puțin evidente. In zonele cu clima uscata, rece, încălzire generează o stare climatice total diferit de climatul naturale, neîncălzite, la care opere de arta au fost aclimatizate, și în cele mai multe cazuri, această diferență mare de factorii climatici și variabilitatea lor nu este tolerabil.

Cu excepția câtorva cazuri, elemente de patrimoniu cultural care timp de secole au fost ținute în biserici neîncălzite sunt în stare bună – chiar și în stare optimă. Apoi, după instalarea unuia sau mai multor sisteme de încălzire diferite, au apărut semne de degradare rapidă.

Cuvinte cheie: eficiența energetică, modernizare, clădiri de cult

1. IntroducERE

Clădirile reprezintă elementele primordiale pentru acțiunilor UE privind eficiența energetică. Consumul de energie la nivel național reprezintă 45% din consumul total de energie fapt ce impune îmbunătățirea eficienței energetice a clădirilor existente.

Clădirile cu funcție de lăcaș de cult , aflate sau nu in incinta unor așezăminte monahale, și care dețin și valoare de patrimoniu sunt de obicei, biserici pictate iar fresca este cea care conferă valoare patrimoniului . Conservarea picturi interioare constituie sau ar trebui să constituie o preocupare majoră la nivel de stat. Este implicat atât patrimoniul național, cât și patrimoniul mondial. Aceasta este cerința minimă care se asociază clădirilor de patrimoniu, in spiritul Directivei Europene 31/2020/UE.

Calitatea de clădire de patrimoniu implică automat includerea lăcașurilor de cult / așezămintelor monahale in circuitul turistic. Principala diferență in raport cu funcția inițială a clădirilor o constituie prezența turiștilor și dezvoltarea unor activități conexe celor turistice în spațiul așezământului monahal. Atracția reprezentată de bisericile pictate cu valoare de patrimoniu incluse în trasee turistice intens mediatizate, conduce la creșterea semnificativă a numărului persoanelor care asistă temporar la serviciul religios, ceea ce din punct de vedere al microclimatului interior reprezintă o perturbație majoră în raport cu situația de referință. Pe de altă parte modernizarea clădirilor în scopul realizării unor condiții de confort termic în sezonul rece amplifică prezența turiștilor și perturbarea climatului interior, acest lucru relevându-se în apariția condensului in zonele cu punți termice ridicate, la intersecții de pereți , la soclu, la acoperiș(Figura 1, Figura 2)

Figura 1. Degradări in urma apariție condensului la soclu

Figura 2. Degradări care surprinse in imagini cu termoviziune redau zonele cu punți termice ce favorizează apariția condensului

Clădirile monument istoric care au un număr mare de ore de funcționare anual, dar cărora nu li se poate modifica aspectul fațadelor, trebuie eficientizate energetic. Din această categorie fac parte muzee, școli, birouri, spitale, hoteluri etc. Ele există in aproape toate localitățile și au o pondere importantă în consumul de energie, o parte dintre ele implicând și asigurarea unor condiții speciale de umiditate interioara, pentru a nu fi afectate obiectele de patrimoniu expuse. In municipiul Iași, de exemplu, exista numeroase astfel de clădiri, dintre care pot fi menționate Ansamblul Mănăstirii Sf. Trei Ierarhi, Catedrala Mitropolitană, Palatul Culturii, Universitatea Al. I. Cuza, Spitalul Militar (fost liceu), Gara, Primăria, Teatru Național și multe altele. Bisericile constituie o categorie aparte, datorită caracterului intermitent al utilizării și faptului că, în biserici, credincioșii păstrează hainele de stradă, deci exigențele de confort termic sunt mai modeste.

Normativele C 107/2005 si MC 001/2006 menționează in mod expres ca prevederile referitoare la eficientizarea energetică nu se aplică la clădirile cu caracter de monument istoric. La cererea beneficiarului și a arhitecților acest calcul a fost realizat pentru a avea un ordin de mărime a gradului de izolare termică și a măsurilor de eficientizare energetică. În cele ce urmează se analizează câteva variante de reabilitare energetica, aplicabile la aceste tipuri de clădiri.

2. Scurt istoric al obiectivului studiat

Clădirea aparținând cultului romano-catolic poartă hramul Adormirea Maicii Domnului și este situată în municipiul Iași, în zona III eoliană și zona III climatică a României cu o temperatură exterioară de -18OC. Edificiul a fost ridicat între anii 1782-1789. Aceasta a suferit multiple intervenții în vederea reabilitării, atât in urma unor cutremure cât și in urma incendiilor. De asemenea pe parcursul anilor aceasta a fost mărită cu zona ce acum servește drept altar(Figura 3).

Figura 3. Forma actuală în plan a biserici Adormirea Maicii Domnului din Iași

Monumentul cu valoare istorică are regimul de înălțime P, cu un spațiu util de 351,47 m2. Structura de rezistență este realizată din zidărie cu cărămidă plină. Vechimea edificiului de 233 de ani, materialele folosite cât și intemperiile vremii au dus la degradări multiple în structura clădirii. Finisajele exterioare sunt degradate, acestea prezentând fisuri și căderi parțiale ale tencuielilor( Figura 4).

Figura 4. Imagini cu termoviziune ce surprind fisurile din pereți exteriori

Acoperișul este de tip șarpantă, neizolat, cu învelitoare din tablă. Tâmplăria este metalică cu geamuri duble simple. Planșeu peste spațiul util este din cărămidă peste care este un strat de beton armat. Pardoseală este de tip rece realizată din marmură. Grosimea pereților variază de la 110 cm la 85 de cm. Având dimensiunile in plan de 40,61 m și 15,04 lățime și cu o medie a înălțimii medii de 9,81 m, biserica închide un volum de 2710 m3 cu o suprafața a anvelopei de 1370 m2. Instalațiile ce deservesc edificiul sunt cele de energie electrică si energie termică. Iluminatul este realizat cu becuri incandescente, iar încălzirea se realizează cu radiatoare .

3. Analiza perfomanțelor energetice ale anvelopei clădirii studiate

Se realizează calcul termotehnic al elementelor de anvelopare conform C107-2005. Rezistențele termice corectate ale elementelor de închidere R’ [m2K/W] se compară cu rezistențele termice normate R’min [m2K/W]. Criteriul de satisfacere a exigenței de izolare termică este ca R’≥ R’min. Valorile comparative sunt prezentate in tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristicile termotehnice ale anvelopei existente

Un urma analizei se constată că majoritatea elementelor de construcție ale anvelopei clădirii nu îndeplinesc exigențele minime de izolare termică. Calculul consumurilor anuale se determină conform normativului NP 048 – 2000 care se bazează pe transferul de căldura in regim nestaționar prin elementele de construcție ale clădirii, ținând seama și de efectul aporturilor de căldură datorate activității umane și radiației solare asupra temperaturii aerului interior. Estimarea acestui consum servește la notarea energetică a clădirii în vederea realizării certificatului energetic.

În acest fel consumurile anuale au valorile:

Consumul anul pentru încălzire –

Consumul anul pentru preparare apă caldă –

Consumul anul pentru preparare iluminat –

Consumul anual total –

4. Completarea CERTIFICATULUI ENERGETIC

Certificatul energetic al clădirii se elaborează pe baza consumurilor iar acestea îi atribuie clasificarea energetică “D” și o valoare de pentru consumul anual de căldură pentru încălzire, apă caldă și iluminat Figura 5.

Figura 5. Grile privind clasificarea energetică a clădirii audiate

sss

Pe baza caracterului istoric care îl are obiectivul studiat nu se poate interveni asupra fațadelor pentru a le crește rezistența la transfer termic. Singurele locuri unde se poate crește rezistenta termică este la nivelul pardoselii și a acoperișului.

De asemenea se vor analiza 2 modele economice si tehnice de reabilitare:

unul presupune doar reabilitarea termică a edificiului, deci doar interventii pe partea de construcții pentru îmbunătățirea protecției termice a planșeului sub pod se propune montarea unui strat de izolație termică realizat din vată minerală, cu grosimea de 15 cm. Noua rezistența termică corectată creată fiind de R’ = 3,367 [m2K/W]. Îmbunătățirea protecției termice a pardoselii de parter, se propune montarea unui strat de izolație termică din plăci de polistiren extrudat, în grosime de 10 cm, rezistența termică corectată creată fiind de R’ = 3,138 [m2K/W].

o a doua soluție ce propune eficientizarea funcționării instalațiilor concomitent cu pachetul întâi de reabilitare a anvelopei astfel:

pentru instalațiile de încălzire se vor folosi corpurilor de încălzire performante (având un indice ridicat de încărcare termică a metalului pentru durata de viață) și corelarea mărimii acestora cu soluțiile de reabilitare termică a anvelopei clădiri

echiparea corpurilor de încălzire cu robineți de reglare termostatată;

automatizarea echipamentelor termoenergetice în punctul termic;

pentru prepararea apei calde menajere se vor folosi armături sanitare cu consum redus de apă (baterii amestecătoare prevăzute cu dispersoare, robinete “cu perlator”)

montarea de echipamente moderne pentru prepararea apei calde menajere (studierea posibilității montării de echipamente care utilizează energii regenerabile)

La nivelul instalației de iluminat se propun următoarele aspecte care vor duce la un consum energetic mai scăzut:

Refacerea integrală a instalațiilor de iluminat

Stabilirea corectă a numărului de corpuri de iluminat în funcție de destinația încăperii și nivelul de iluminare necesar în funcție de specificul activității ce se desfășoară în acestea, utilizarea corpurilor de iluminat cu lămpi fluorescente sau cu LED-uri (dotate cu condensatoare pentru îmbunătățirea factorului de putere și balasturi electronice) întrucât acestea au o eficacitate luminoasă ridicată (flux luminos raportat la puterea electrică)

Prin aplicarea soluțiilor de reabilitare termică a anvelopei clădirii se obține îmbunătățirea performanței de izolare termică clădirii și totodată încadrarea într-o clasă superioară privind notarea în certificatul energetic. Dar reabilitarea termică împreună cu cea a instalațiilor interioare atribuie clădirii ameliorate clasificarea energetica ”B” și o valoare de 151,19 kWh/m2an pentru consumul anual de căldura pentru încălzire, apă caldă menajeră și iluminat. Separat pe utilități termice clasificarea energetica a clădirii de referință este:

– pentru încălzire: clasificarea “C” si consumul specific 122,97 kWh/m2an ;

– pentru apă caldă menajeră: clasificarea “A” si consumul specific 7,26 kWh/m2an;

– pentru iluminat: clasificarea „A” si consumul specific 20,95 kWh/m2an;

6. Aspecte economice ce privesc cele doua pachete de modernizare

Acestea reprezintă o formă simplificată de evaluare a rentabilității investițiilor tabel 2, tabel 3. Analiza economică se bazează pe următoarele ipoteze și valori:

– costurile medii ale energiei termice la data întocmirii auditului energetic sunt următoarele:

-energie termică (prețul actual al energiei termice pentru încălzire este 55,16 Euro/Gcal- preț Gcal= 250 RON):

cet = 0,05 Euro/kWh (1)

-costurile medii ale energiei electrice la data întocmirii auditului energetic sunt următoarele: cee = 0,1 Euro/kWh

– durata (simplă) de recuperare a investiției, NR [ani]

(2)

în care:

-CINV – costul lucrărilor de modernizare energetică, [Euro]

-ΔE – economia de energie realizată prin aplicarea soluțiilor de modernizare energetică, [kWh/an]

-cet/ee – costul specific al energiei termice/electrice, [Euro/kWh]

-e – costul unității de energie economisită pe durata de viață a soluției [Euro/kWh]

(3)

în care:

-NS – durata de viață estimată a soluției de modernizare energetică =15 ani

Tabel 2. Consumuri individuale pe fiecare grilă de consum si consumul total anuale în [kWh/an] pentru fiecare tip de soluție propusă

Tabel 3. Comparație privind soluțiile propuse

7. CONCLUzii

Prin acțiunea de reabilitare și modernizare termică a clădirilor se urmărește reducerea consumurilor de energie pentru încălzire si prepararea apei calde de consum si iluminat. Creșterea eficienței energetice are efecte benefice asupra mediului înconjurător. Soluțiile adoptate pentru modernizarea sistemelor de încălzire, preparare apă caldă și iluminat corelate cu cele de reabilitare termică trebuie să răspundă și criteriilor estetice care implică uneori valoarea istorică a clădirii studiate.

Bibliografie

[1] NP 048 – 2000 ”Normativ pentru expertizarea termică și energetică a clădirilor existente și al instalațiilor de încălzire și preparare a apei de consum aferente acestora ” , M.L.P.T.L.

[2] Metodologie de calcul a performanței energetice a clădirilor MC 001/3-2006;Partea a II-a – Performanța energetică a instalațiilor din clădiri.

[3] Țurcanu F.E., Chirila G.C., Poenari C. F., Auditul energetic al unei clădiri de cult – studiu de caz, Cluj, Romania, Vol. 7, 2015

[4] Cocora O., Auditul si expertiza termică a clădirilor și instalaților aferente, -, Editura Matrix Rom, Bucuresti, 2004.

[5] Camuffo D., della Vale V., Experts’ Roundtable on Sustainable Climate Management Strategies, Tenerife, Spain, 2007

[6] Hudișteanu V.S., Baran A.I., Balan M, et all, Improvement of the indoor climate conditions inside orthodox churches, Brașov, Romania, Vol. 7, 2014