Reabilitarea Termofizica a Cladirilor
Cuprins
PRELIMINARII
PROBLEMATICA TERMOENERGETICĂ A CLĂDIRILOR
Aspecte generale
Situația generală a fondului construit
din România
Potențialul de eficientizare energetică a clădirilor din România
TRANSFERUL CĂLDURII PRIN
ELEMENTELE ANVELOPEI UNEI CLĂDIRI
NECESITATEA ȘI OPORTUNITATEA REABILITĂRII TERMOFIZICE A CLĂDIRILOR
Problemele higrotermice ale clădirilor existente
Izolarea termică și încălzirea clădirilor
Izolarea și reabilitarea termică a clădirilor
Conceptul de reabilitare termofizică
Necesitatea reabilitării higrotermice
PRINCIPII GENERALE DE REABILITARE HIGROTERMICĂ
Zona opacă a pereților exteriori
Zonele vitrate ale pereților exteriori
Reabilitarea acoperișurilor – terasă
Reabilitarea planșeului peste subsol
MATERIALE PENTRU REABILITAREA TERMOFIZICĂ A CLĂDIRILOR
SOLUȚII UZUALE DE REABILITARE
TERMOFIZICĂ A CLĂDIRILOR
Reabilitarea elementelor opace
Protecția stratului termoizolant suplimentar
Sisteme actuale de reabilitare higrotermică a pereților exteriori
Reabilitarea elementelor vitrate
CONCLUZII PRIVIND REABILITAREA TERMOFIZICĂ A CLĂDIRILOR
PRELIMINARII
Sectoarele clădirilor rezidențiale și terțiare (birouri, spații comerciale, hoteluri, restaurante, școli, spitale, săli de sport etc.) sunt cele mai mari consumatoare finale de energie, în special pentru încălzire, iluminat, aparatură electrocasnică și echipamente. Numeroase studii precum și experiența practică au arătat că în aceste sectoare există un mare potențial de economisire de energie.
Comisiile de specialitate ale Uniunii Europene subliniază trei aspecte legate de necesitatea promovării economisirii de energie:
securitatea alimentării cu energie, deoarece în cazul când nu se iau măsuri adecvate, dependența de import va atinge 70% în 2030, față de 50% în prezent;
problemele de mediu sunt din ce în ce mai accentuate, 94% din producția de emisii de gaze având loc în procesele de generare și utilizare a energiei; acest lucru creează și dificultăți în îndeplinirea cerințelor Protocolului de la Kyoto;
Uniunea Europeană are o influență limitată asupra condițiilor de aprovizionare cu energie. De aceea, este esențial să se intervină pe latura necesarului de energie, prin promovarea economiilor de energie în sectoarele clădirilor și transporturilor.
Directivele europene includ aspecte legate de economia de energie în sectorul clădirilor și posibile măsuri care să conducă la exploatarea potențialului important existent aici. Acțiunile Comunității impun ca problemele legate de necesarul de energie și de economisirea acesteia să reprezinte un angajament și pentru țările candidate, unde în general există un potențial suplimentar pentru economia de energie în sectoarele rezidențial și terțiar.
Constatând că promovarea programelor pentru tehnologii noi nu a fost suficient de eficientă până în prezent și că există diferențe considerabile între nivelele de performanță energetică cerute de standardele actuale ale statelor membre, Parlamentul European și Consiliul UE au adoptat Directiva 2002/91/EC asupra Performanței Energetice a Clădirilor. Obiectivul principal al acestei directive este de a promova îmbunătățirea performanțelor energetice ale clădirilor din UE, sub rezerva unei abordări integrate astfel încât numai măsurile eficiente din punct de vedere economic să fie implementate.
În România, ca de altfel în toate țărilor europene foste comuniste, fondul imobiliar a fost dezvoltat într-un ritm foarte susținut până în 1989. Din păcate această dezvoltare a urmărit cu precădere aspecte cantitative; în ceea ce privește problemele de calitate s-au făcut adesea compromisuri, de multe ori intolerabile, în ideea rezolvării crizei de locuințe într-un timp relativ scurt. Un exemplu elocvent în acest sens este constituit de blocurile de locuințe cu structura din panouri mari. Aceste imobile, ca și multe altele, având unele deficiențe „din naștere”, și-au accentuat comportarea nefavorabilă prin uzura în timp. Ca urmare, ne confruntăm în prezent cu un parc imobiliar de mari dimensiuni, la care necesitatea unor lucrări de reabilitare higrotermică este tot mai presantă odată cu trecerea timpului. Cum în contextul actual criza de locuințe a redevenit o problemă majoră și nu ne putem permite să renunțăm brusc la imobilele existente, o campanie de reabilitare pe plan național capătă caracterul unei urgențe de primă importanță.
Având în vedere perspectivele în legătură cu evoluția politicii energetice și a pieței combustibililor, precum și în ceea ce privește folosirea surselor alternative de energie, se impun în continuare cercetări insistente pentru stabilirea variantelor optime de încălzire a locuințelor, ținând seama în egală măsură și de tipul acestora, respectiv de performanțele de izolare termică ale elementelor de închidere ale clădirilor.
Prezenta lucrare se înscrie în paleta eforturilor actuale pe linia cercetării și proiectării termotehnice a clădirilor, concentrându-se în mod deosebit pe aspecte legate de modernizarea higrotermică a imobilelor existente, cu precădere dimensionarea termică a elementelor de închidere în vederea eficientizării consumurilor energetice necesare în exploatarea construcțiilor în condițiile asigurării unor parametri de microclimat interior care să răspundă exigențelor prezente.
PROBLEMATICA TERMOENERGETICĂ A CLĂDIRILOR
Aspecte generale
Strategia economică a unei dezvoltări durabile impune promovarea eficienței și utilizarea rațională a energiei la nivelul clădirilor, consumatoare majore de energie atât la nivelul României cât și al țărilor membre ale Uniunii Europene.
După criza energetică din 1973, toate țările din Europa de Vest au trecut la efectuarea unor programe naționale de protecție termică, care au fost realizate în etape progresive. În cadrul acestor programe s-au aplicat diferite soluții de îmbunătățire a gradului de protecție termică, beneficiindu-se de anumite facilități fiscale: credite de stat cu dobândă mică, tarife diferențiate la energia termică, scutirea de impozite sau impozite diferențiate etc. Ca urmare a acestor politici, a fost încurajată perfecționarea unor tehnologii și folosirea de materiale de construcții performante pentru realizarea elementelor exterioare de închidere ale clădirilor de locuit, asigurându-se o creștere treptată a rezistențelor termice ale acestora. Astfel, consumul specific de energie pentru încălzirea clădirilor a scăzut continuu cu procente importante: 65% în Germania, în perioada 1978-2001; 40% în Italia, în perioada 1978-1994; 55% în Austria, în perioada 1984-1997; 60% în Franța, în perioada 1974-2001; 65% în Suedia, în perioada 1976-1990.
Consumurile energetice specifice în România, pentru încălzire și prepararea apei calde, au valori aproximativ duble față de cele din țările UE; ca o consecință directă și emisiile poluante sunt mai mari. Situația particulară existentă în România reclamă introducerea unei politici de creștere a eficienței energetice la scara întregii societăți, ca prioritate în cadrul preocupărilor la toate nivelurile.
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 importurile energetice se va accentua, agravând și mai mult deficitul balanței externe, fapt care va duce la creșterea datoriei externe.
Valorile foarte ridicate ale indicilor de consum de căldură pentru asigurarea confortului termic în spațiile locuite atestă pe de o parte caracterul puternic disipativ al clădirilor existente, dar și potențialul ridicat al soluțiilor de modernizare energetică a clădirilor.
Proiectarea termotehnică judicioasă a construcțiilor noi, ca și modernizarea termică a clădirilor existente, precum și a rețelelor de alimentare, este o politică aplicată curent de Banca Mondială și Banca Europeană de Reconstrucție și Dezvoltare, pornind de la programele deja aplicate în diferite țări. În plus, adoptarea acestor măsuri va permite economisirea materialelor energetice nerecuperabile, reducerea costurilor de exploatare și de diminuare a emisiilor poluante.
În etapa actuală, de o mare importanță este organizarea unei ample acțiuni de analizare și concluzionare asupra opțiunilor tehnice și economice, inclusiv a celor de finanțare, privind necesitatea proiectării higrotermice corecte a clădirilor noi, precum și ameliorarea calităților termice ale construcțiilor existente.
În acest sens, trebuie cunoscute și respectate noile reglementări privind calcul termotehnic al construcțiilor, începând cu seria de normative C 107. Aceste standarde trebuie bine însușite de către inginerii proiectanți și aplicate în cadrul procesului de concepție și proiectare al clădirilor noi.
Pe de altă parte, diagnosticarea corectă a clădirilor fondului locativ din România prezintă o importanță deosebită pentru evaluarea și stabilirea obiectivelor fezabile, a măsurilor și căilor de aplicare, atât pe baza experienței proprii (concretizată în studii de caz, aplicații demonstrative, reglementări, norme și legi promovate în ultimii ani), dar și ținând seama de experiența mult mai avansată a țărilor UE, care au obținut rezultate notabile aplicând cu consecvență măsuri tehnice asiguratorii, menite să sprijine evoluția calitativă pe ansamblu a fondului propriu de clădiri.
Situația generală a fondului construit
din România
Fondul de locuințe existent în România, conform recensământului populației și locuințelor din 2002, este de 4.846.572 clădiri (8.110.407 locuințe), din care în mediul urban 23,5% din clădiri (52,5% din locuințe). O locuință medie (convențională) are o suprafață locuibilă de 37,5 m2 și este ocupată de 2,6 persoane.
Față de anul 1992, numărul clădirilor a crescut cu 355.000, trei sferturi din această creștere regăsindu-se în mediul rural. Numărul locuințelor a crescut cu 451.400 (adică o creștere medie pe țară de 5,9%, în municipii și orașe cu 4,5% iar în comune cu 7,5%).
Ca formă de proprietate, din totalul fondului de locuințe, ponderea locuințelor proprietate privată reprezintă 97%, creșterea datorându-se în primul rând vânzării locuințelor din fondul locativ de stat, retrocedării proprietăților, precum și construirii de noi locuințe.
Majoritatea acestor locuințe sunt situate în clădiri cu vechimea cuprinsa între 15 și 55 ani, caracterizate printr-un grad redus de izolare termica și o uzură avansată.
Ponderea clădirilor de locuit cu o singura locuință (case individuale unifamiliale), depășește deja în România 95% din totalul clădirilor de locuit. Blocurile de apartamente, reprezentând sub 1,8% din totalul clădirilor de locuit existente (80.632 blocuri), adăpostesc însă cca. 39% (2.984.577 apartamente) din numărul total de locuințe inventariat la nivelul anului 1992.
Încălzirea și prepararea apei calde de consum se asigură la ora actuală, în cazul blocurilor de locuințe, într-o proporție covârșitoare (cca. 96%) în sistem centralizat (încălzire colectivă).
În acest sens, în 61 de orașe mari din România au fost create și extinse, pe parcursul ultimilor 40 de ani, sisteme centralizate de alimentare cu căldură, având ca sursă fie CET (termoficare urbană), fie o centrală termică (CT) de zonă, cvartal sau pentru un ansamblu de blocuri de locuințe. Dintre aceste mari sisteme urbane de alimentare cu căldură, 32 sunt conectate la surse de producere a căldurii ale RENEL, restul fiind sisteme aparținând municipalităților locale și gestionate de întreprinderi (regii) specializate, subordonate administrativ primăriilor.
În anul 1995, existau in cele 15 state membre ale UE aproximativ 150 milioane de locuințe rezidențiale. În medie, 56% dintre acestea erau ocupate de către proprietari, variind de la 40% în Germania la 80% în Spania. Din totalul de locuințe, 66% erau în case uni-familiale, cu un procent de minim 80% în Germania, Anglia, Irlanda și Luxemburg.
Potențialul de eficientizare energetică a clădirilor din Romcalde de consum se asigură la ora actuală, în cazul blocurilor de locuințe, într-o proporție covârșitoare (cca. 96%) în sistem centralizat (încălzire colectivă).
În acest sens, în 61 de orașe mari din România au fost create și extinse, pe parcursul ultimilor 40 de ani, sisteme centralizate de alimentare cu căldură, având ca sursă fie CET (termoficare urbană), fie o centrală termică (CT) de zonă, cvartal sau pentru un ansamblu de blocuri de locuințe. Dintre aceste mari sisteme urbane de alimentare cu căldură, 32 sunt conectate la surse de producere a căldurii ale RENEL, restul fiind sisteme aparținând municipalităților locale și gestionate de întreprinderi (regii) specializate, subordonate administrativ primăriilor.
În anul 1995, existau in cele 15 state membre ale UE aproximativ 150 milioane de locuințe rezidențiale. În medie, 56% dintre acestea erau ocupate de către proprietari, variind de la 40% în Germania la 80% în Spania. Din totalul de locuințe, 66% erau în case uni-familiale, cu un procent de minim 80% în Germania, Anglia, Irlanda și Luxemburg.
Potențialul de eficientizare energetică a clădirilor din România
Nivelul de performanță termotehnică și evoluția sa în timp la clădirile existente în România reiese din valorile rezistențelor termice normate pentru principalele elemente de construcție. Astfel, rezistențele termice normate utilizate în perioada 1950-1985 au avut un nivel scăzut, conducând la un coeficient global de izolare termică de cca. 1,0 W/m3K.
O majorare a cerințelor de protecție termică, din considerente de realizare a unor economii de energie și de combustibil, s-a obținut abia in anul 1984, prin apariția Decretului 256-84 și a Normativului NP 15-84, care impuneau valori sensibil mai ridicate pentru rezistențele termice specifice ale diverselor elemente componente ale anvelopei clădirilor de locuit, diferențiate pentru zonele climatice. Respectând aceste caracteristici, în perioada 1986-1990 s-au construit cca. 13.000 (16,1 %) blocuri, pentru care necesarul de căldură a fost redus cu cca. 20 %, de la cca. 1,0 W/m3K la cca. 0,8 W/m3K. Exigențele termotehnice au rămas totuși inferioare celor adoptate în unele țări europene avansate, printre altele deoarece utilizarea celui mai eficient material termoizolant – polistirenul celular – era încă interzisă.
Apariția în anul 1989 a STAS 6472/3-89 a marcat un progres atât în ceea ce privește valorile rezistențelor termice minime cerute, cât și prin impunerea unui mod de calcul mai riguros, care să includă efectul punților termice și să evite riscul la condens.
În intervalul 1990-1992 s-a construit un număr relativ redus de clădiri de locuit de tip bloc, cca. 651 (0,8 %), majoritatea cu sisteme de izolare termică conform prevederilor anterioare anului 1990. Începând cu a doua jumătate a anilor '90 au intrat în vigoare noi reglementări termotehnice, care impun o creștere substanțială a exigențelor de izolare termică, atât pe criterii de îmbunătățire a condițiilor de confort interior, cât și pe criterii de economisire a energiei consumate pentru încălzire. Ca urmare, coeficientul global de izolare termică normat este în jur de 0,55 W/m3K.
Deși s-ar părea că țara noastră este în pas cu cerințele europene la nivelul reglementărilor în vigoare, se estimează că pe viitor există pentru clădirile din UE un potențial suplimentar de economisire a energiei pentru încălzire, apă caldă, aer condiționat și iluminat de circa 22% din consumul prezent. Acest potențial de economisire rezidă în investițiile în tehnologie eficientă energetic, având o perioadă de recuperare de cel mult 8 ani și permițând o rată de recuperare mare comparativ cu investițiile alternative, inclusiv cu investițiile în producția de energie. După cum s-a arătat în Raportul asupra Progresului în Schimbarea Climatica din Europa, această cifră s-a bazat pe o creștere anuală netă de 1,5% în stocul de clădiri, pe ipoteza unei rate normale de modernizare și reabilitare a construcțiilor existente, precum și pe o utilizare din ce în ce mai mare de noi tehnologii în clădiri.
TRANSFERUL CĂLDURII PRIN
ELEMENTELE ANVELOPEI UNEI CLĂDIRI
În ipoteza regimului termic staționar, acceptată în general în calcule, între pierderile de căldură ale unei clădiri, cu debitul total și energia furnizată de către sursele interioare de încălzire, având debitul total , se stabilește un echilibru, care se exprimă prin egalitatea:
Pierderea totală de căldură a clădirii () este constituită din suma pierderilor de căldură prin transmisie directă () prin elementele care alcătuiesc anvelopa, respectiv prin: pereții exteriori, cu componentele corespunzătoare zonelor opace () și zonelor vitrate (), prin acoperișul-terasă (), prin planșeul de la parter () și prin pereții de subsol (). La acestea se adaugă căldura cedată spre mediul exterior odată cu aerul viciat evacuat în cursul procesului de ventilare
(), astfel că ecuația generală de bilanț termic va căpăta următoarea formă explicită:
iar în cazul clădirilor cu subsol încălzit, considerând și pierderile de căldură spre teren, prin pardoseala subsolului (), se obține ecuația de bilanț termic de forma:
Fluxul termic transmis prin elementele de construcție cu rol de închidere este determinat de:
diferența dintre temperatura aerului interior (Ti) și temperatura aerului exterior (Te) pentru elementele curente ale anvelopei, sau a aerului din subsol (Ts) pentru planșeele clădirilor care au spații în zona subterană
suprafețe Sj a elementelor anvelopei;
valorile coeficientului total de transfer termic (Kj) a elementelor anvelopei.
Căldura cedată în exterior prin schimbul de aer depinde de diferența de temperatură dintre interior și exterior, de debitul schimbului de aer Da și de căldura specifică a aerului ca.
Cu aceste precizări, ecuația de bilanț termic al unei clădiri în perioada rece, în regim staționar, are forma:
Analiza acestei relații arată că direcțiile de acțiune pentru reducerea pierderilor de căldură din clădiri sunt:
reducerea valorii coeficienților de transfer termic, respectiv sporirea rezistenței termice a elementelor;
micșorarea suprafeței elementelor slab izolate (zonele vitrate), până la limita admisă de alte funcțiuni;
micșorarea debitului schimbului de aer cu exteriorul, până la valoarea permisă de cerințele de igienă.
Explicitarea în continuare a relației de bilanț termic a unei clădiri în perioada rece poate oferi o serie de indicii privind elementele asupra cărora trebuie să se intervină pentru diminuarea transferului termic, respectiv pentru limitarea pierderilor de căldură prin anvelopă.
a. în cazul pereților exteriori diminuarea debitului termic prin zonele opace se poate face pe două căi:
prin tratarea termică a porțiunilor curente, respectiv prin sporirea grosimii straturilor și utilizarea de materiale cu valori reduse ale conductivității termice;
prin intervenții tehnice numai asupra punților termice, respectiv prin reducerea suprafețelor aferente și a permeabilității termice (prin măsuri de corectarea punților).
b. In cazul acoperișului-terasă îmbunătățirea termică este posibilă, dacă se menține vechea structură, numai prin majorarea rezistenței la transfer termic, cu o termoizolație suplimentară adițională. Refacerea integrală a structurii, într-o variantă mai performantă termic constituie, de asemenea, o posibilitate de reabilitare.
c. planșeul peste subsol poate fi îmbunătățit teoretic din punct de vedere termic prin majorarea temperaturii aerului din spațiile de la subsol, pentru a se diminua diferența de temperatură a aerului, cât și prin micșorarea coeficientului de transfer termic al întregului ansamblu, printr-o alcătuire corespunzătoare.
În cazul clădirilor aflate în exploatare, acest obiectiv se poate realiza practic numai prin suplimentarea rezistenței la transfer termic a planșeului și/sau a pereților de subsol; încălzirea suplimentară a spațiilor de la subsol în scopul reducerii transferului termic fiind nerațională chiar și în condițiile energetice favorabile.
d. Elementele vitrate ale pereților (ferestre, uși exterioare, vitrine etc.) prezintă suprafețe transparente și elemente opace (tocuri, cercevele, panouri). Datorită acestor particularități de alcătuire, posibilitățile de intervenție pentru reducerea pierderilor de căldură aferente sunt limitate. Îngroșarea geamurilor nu constituie o soluție eficientă datorită efectelor termice reduse, ca urmare a conductivității termice ridicate a sticlei (s = 0,75 W/mK). În consecință, soluțiile de limitare a pierderilor termice în cazul ferestrelor sunt: geamurile izolante sau geamurile multiple obișnuite subțiri, cu straturi de aer, cu efect termic favorabil.
e. Transferul termic datorită ventilării poate fi diminuat prin măsuri de limitare a schimbului de aer excesiv al încăperilor cu exteriorul, sau pe baza compensării pierderilor de căldură aferente acestuia printr-o majorare corespunzătoare a rezistenței termice a unora dintre elementele anvelopei, de exemplu a pereților exteriori, a ferestrelor sau a acoperișului-terasă. Trebuie menționat însă că acest mod de compensare a căldurii suplimentare evacuată prin ventilare este greu de acceptat datorită implicațiilor economice.
În schimb, prima variantă, mai rațională și mult mai accesibilă, se aplică de multă vreme chiar de către utilizatorii încăperilor, pe baza unor soluții de etanșare a rosturilor tâmplăriei exterioare, adesea improvizate, de cele mai multe ori exagerate, din tendința de a se conserva în cât mai mare măsură căldura furnizată, ceea ce poate avea efecte termofizice negative (condens).
NECESITATEA ȘI OPORTUNITATEA REABILITĂRII TERMOFIZICE A CLĂDIRILOR
Clădirile sunt construcții care separă un spațiu închis față de mediul ambiant exterior.
În interiorul acestui spațiu se urmărește realizarea unui microclimat în concordanță cu capacitatea de adaptare a omului sau cu necesitățile specifice unor activități sau procese. Aceasta se poate realiza pe baza calităților de izolare ale elementelor care alcătuiesc anvelopa, precum și cu ajutorul unor instalații speciale (de încălzire, ventilare, condiționare a aerului), prevăzute anume în acest scop.
În mod special în cazul clădirilor civile de locuit și social-culturale, caracterizate prin prezența de lungă durată a oamenilor, necesitatea atenuării corespunzătoare a influențelor nefavorabile ale unora dintre factorii climatici este foarte importantă pentru asigurarea condițiilor necesare activității sau odihnei utilizatorilor.
Dintre componentele fizice ale microclimatului interior de cea mai mare importanță sunt temperatura aerului și temperatura suprafețelor (limitatoare și radiante), ca urmare a influenței directe pe care acestea o au asupra sistemului termoregulator al corpului omenesc.
Atât temperaturile prea mari cât și temperaturile scăzute solicită sistemul de apărare al organismului uman dincolo de capacitatea sa de adaptare, în aceste condiții microclimatul respectiv fiind sesizat ca neconfortabil, sau fiind chiar dăunător sănătății omului.
În mod deosebit interesează și trebuie avute în vedere temperaturile reduse, pe durate lungi, datorită efectelor fizice și fiziologice directe pe care le pot avea, dar și pentru că fac necesare o serie de măsuri costisitoare și/sau laborioase de combatere a acestor efecte.
4.1. Problemele higrotermice ale clădirilor existente
Cele mai multe construcții din fondul construit existent au fost executate înainte de anul 1980, pe baza unor valori reduse ale nivelurilor normate de izolare termică prescrise în standardele din perioada respectivă (STAS 6472/61;68;75), mult sub valorile actuale.
În plus, în cursul exploatării, o serie de factori exteriori, alături de unele procese din încăperi, au dus la diminuarea în timp a calităților termice ale materialelor, respectiv a performanțelor de izolare termică a elementelor de închidere, cu următoarele consecințe:
pereții exteriori au în secțiunile curente rezistențe termice de 0,5…0,8 m2K/W, cu cel puțin 30% mai mici decât valorile normate în prezent din condiții de igienă și de evitare a fenomenului de rouă și cu 40…50% comparativ cu valorile normate pe considerente de economie de energie, fiind totodată mult mai mici față de valorile de perspectivă (2,5…3,0 m2K/W). Ca urmare, majoritatea sunt astăzi necorespunzători, constituind una din cauzele condițiilor reduse de confort termic din încăperi sau a consumului excesiv energie;
acoperișurile – terasă se prezintă într-o stare similară, cu toate lucrările de întreținere care au avut loc pe parcurs: rezistențele termice efective sunt doar de 0,6…0,9 m2K/W, comparativ cu valorile normate de 1,07…1,29 m2K/W din STAS 6472/3-89 și mult mai reduse față de valorile de perspectivă (3,5…5,0 m2K/W).
celelalte elemente de închidere ale acestor clădiri au de asemenea calități de izolare termică foarte slabe: pereții de subsol și soclurile sunt lipsite de termoizolație, planșeele peste subsol au rezistențe efective la transfer termic de 0,3…0,4 m2K/W în comparație cu cerințele actuale (minim 1,65 m2K/W), iar tâmplăria exterioară, datorită concepției, calității materialelor și deteriorării se află sub exigențele de izolare termică.
Starea termofizică precară a componentelor anvelopei celor mai multe clădiri aflate în exploatare este reflectată de rezultatele determinărilor „in situ” privind confortul din încăperi în perioadele de iarnă. Aceste constatări confirmă necesitatea unor măsuri de ameliorare, care nu pot fi decât de ordin constructiv, respectiv lucrările de reabilitare termofizică.
4.2. Izolarea termică și încălzirea clădirilor
Elementele care formează anvelopa unei clădiri nu pot realiza izolarea perfectă a spațiului interior în raport cu mediul ambiant, indiferent de gradul lor de izolare. De aceea, pentru asigurarea unor valori optime ale temperaturii în clădiri în perioadele reci este necesară furnizarea de energie termică, care să compenseze pierderile de căldură prin elementele de închidere, corespunzător capacității de izolare termică a acestora.
Calitățile de izolare termică ale anvelopei unei clădiri și consumul de energie necesar pentru încălzire se condiționează reciproc pentru obținerea confortului:
cu cât gradul de izolare termică al elementelor este mai redus, cu atât va fi necesar un aport mai mare de energie, pentru a se compensa pierderile importante de căldură și a se menține parametrii microclimatului interior la nivelul valorilor de confort; invers, o izolare termică mai eficientă a elementelor anvelopei determină aceleași efecte termice cu consum de energie mai redus;
cu cât se dispune de mai multă energie pentru încălzire, calitățile de izolare ale anvelopei pot fi diminuate corespunzător, rolul preponderent revenind instalațiilor de încălzire; invers, cu cât se dispune de energie mai puțină, se impune diminuarea pierderilor pe baza unor calități mai bune de izolare termică a elementelor.
Rezultă, prin urmare, că se pot obține condiții similare de confort termic interior atât în cazul utilizării elementelor de închidere cu capacitate mare de izolare termică și cu consumuri energetice mai reduse, cât și în varianta unor elemente cu calități de izolare mai slabe, dacă se furnizează mai multă energie pentru încălzire.
Adoptarea uneia sau alteia dintre aceste variante este determinată de considerente energetice, economice și de protecție a mediului ambiant, precum și de efectul interdependenței dintre factorii fizici ce caracterizează spațiul încăperilor asupra senzației efective de confort.
Prima variantă s-a utilizat în unele țări din estul Europei în perioada 1960…1980, a falsei „abundențe de energie”, ceea ce a condus la adoptarea unor valori reduse pentru nivelurile normate de izolare termică a elementelor, care au stat la baza proiectării clădirilor.
Aceste clădiri, cu elemente de închidere subdimensionate sub aspect termic din punctul de vedere actual, ar necesita, pentru asigurarea condițiilor optime de confort termic interior, consumuri de energie prea mari față de cea ce se consideră normal în prezent, ceea ce nu poate fi acceptat nici chiar în cazurile de excepție.
Urmarea acestei situații o constituie temperaturile interioare scăzute din perioadele friguroase, care afectează în mare măsură condițiile de confort, igienă și sănătate, având în timp chiar și efecte negative asupra durabilității unor elementele de finisaj și de rezistență.
Pentru țările dezvoltate, care dispun de resurse energetice bogate și își permit realizarea de elemente de închidere cu performanțe de izolare înalte prin folosirea materialelor de mare eficiență termică, problema ar putea fi doar de opțiune. Cu toate acestea, din rațiuni de economisire a energiei și de protecție a mediului, se preferă varianta elementelor bine izolate de la început, chiar dacă astfel costul de investiție rezultă mai mare.
În țara noastră, care are în prezent posibilități economice și energetice modeste, necesitatea realizării condițiilor de confort termic din încăperi pe baza unui consum redus de energie constituie singura alternativă rațională. Aceasta impune însă adoptarea de măsuri tehnice care să asigure pierderi de energie minime în perioadele reci. O asemenea orientare este valabilă atât pentru clădiri noi, cât și pentru cele aflate în exploatare.
4.3. Izolarea și reabilitarea termică a clădirilor
În cazul clădirilor noi realizarea unor elemente de închidere performante din punct de vedere al gradului de izolare termică este posibilă cu ușurință, printr-o proiectare corectă și rațională, pe baza unor niveluri normate sporite privind exigența de protecție termică a elementelor, pentru a li se asigura de la bun început un grad corespunzător de izolare termică. Materialele și sistemele de izolare moderne existente, autohtone sau din străinătate, fac posibilă satisfacerea în cele mai bune condiții a cerințelor de izolare termică oricât de mari.
În schimb, clădirile vechi menționate anterior, executate pe bază de exigențe de izolare reduse, care au suferit în timp și acțiunea ciclică a unor factori de mediu (variații mari de temperatură și de umiditate, radiația solară, îngheț-dezgheț repetat etc.), precum și acțiuni datorate unor situații de exploatare improprii, apar necorespunzătoare având o capacitate de izolare termică mult sub exigențele normate în prezent.
Se adaugă la acestea și diminuarea calitativă a randamentului instalațiilor de încălzire existente, uzate fizic, cele mai multe improprii pentru modernizări, precum și a instalațiilor și rețelelor de transport a agentului termic, care permit pierderi de căldură prea mari.
Soluția nu poate fi în toate aceste cazuri decât aplicarea unor măsuri tehnice adecvate, având ca scop suplimentarea capacității de izolare termică a anvelopei existente, sau cel puțin a componentelor mai slab izolate termic, până la nivelul corespunzător cerințelor normale.
Această rezolvare reprezintă reabilitarea termică, o intervenție tehnică radicală, care trebuie să țină seama de toate căile pierderilor de căldură dintr-o clădire.
O dată cu diminuarea pierderilor de căldură, trebuie avute în vedere și unele măsuri de combatere a efectelor difuziei vaporilor de apă prin elemente, în principal a fenomenului de condens, ceea ce conduce la reabilitarea higrotermică a clădirilor aflate în exploatare.
Dacă se au în vedere și alte neajunsuri fizice care se pot rezolva odată cu protecția termică suplimentară (diminuarea schimbului de aer excesiv prin optimizarea ventilării, îmbunătățirea iluminării naturale etc.), care necesită intervenții specifice pentru asigurarea condițiilor corespunzătoare de confort și igienă, rezultă noțiunea mai largă de reabilitare termofizică.
Este rațional ca la aplicarea soluțiilor tehnice pentru îmbunătățirea gradului de protecție termică a elementelor clădirilor aflate în exploatare să se aibă în vedere pe cât posibil o reabilitare termofizică generală, precum și modernizarea/înlocuirea instalațiilor termice.
4.4. Conceptul de reabilitare termofizică
Reabilitarea clădirilor înseamnă îmbunătățirea unor calități ale elementelor sau a subansamblurilor componente, care din diferite cauze au devenit necorespunzătoare pentru exploatarea normală, până la obținerea nivelurilor de performanță considerate raționale, pentru asigurarea funcționării optime a întregii clădiri.
Reabilitarea poate urmări refacerea unor calități diminuate, dacă se au în vedere nivelurile exigențelor practicate în faza inițială, sau majorarea nivelurilor de performanță calitativă, dacă exigențele au devenit mai ridicate, ceea ce ar corespunde acțiunii de modernizare.
Clădirile aflate în exploatare pot fi reabilitate sau modernizate din mai multe puncte de vedere, respectiv:
funcțional, atunci când se urmărește satisfacerea unor exigențe superioare în ceea ce privește utilizarea spațiului interior, printr-o reorganizare adecvată, păstrându-se destinația inițială a unității funcționale, sau operându-se modificări de importanță mai redusă;
estetic-decorativ, pentru refacerea (redarea) sau îmbunătățirea aspectului general sau local, prin aplicarea de finisaje pe bază de materiale și sisteme moderne;
al rezistenței, respectiv reabilitarea mecanică, având ca scop redarea sau sporirea calităților de rezistență a elementelor afectate de către solicitări mecanice;
termofizic, când se urmărește îmbunătățirea calităților necesare pentru asigurarea condițiilor optime de confort și igienă, cu un consum rațional de energie.
al funcționării instalațiilor și echipamentelor, care are ca scop refacerea sau înlocuirea instalațiilor din clădirile vechi, depreciate datorită utilizării îndelungate.
Reabilitarea higrotermică este baza reabilitării termofizice. Aceasta reprezintă un ansamblu de măsuri tehnice aplicate componentelor anvelopei unei clădiri existente, cu scopul de a le spori performanțele în ceea ce privește comportarea la transfer de căldură și masă, corespunzător unor niveluri de exigențe raționale referitoare la condițiile de confort și la economia de energie.
Componenta principală a reabilitării higrotermice o constituie reabilitarea termică, prin care se urmărește îmbunătățirea (majorarea) gradului de izolare la transfer de căldură a elementelor de închidere.
4.5. Necesitatea reabilitării higrotermice
Reabilitarea higrotermică a unor elemente de închidere din anvelopa construcțiilor cu probleme de confort termic poate deveni necesară, după o anumită perioadă de exploatare, dintr-o serie de considerente, ca:
diminuarea calităților de izolare termică a elementelor de închidere sau a stratului de izolație din structură, datorită acțiunii unor factori climatici și de exploatare;
creșterea nivelului de exigențe privind microclimatul din încăperi, datorită cerințelor sporite de confort ale utilizatorilor, urmare a nivelului de viață mai ridicat;
modificarea exigențelor privind gradul de izolare a anvelopei după o perioadă de exploatare, din motive economice, energetice și de protecție a mediului ambiant;
modernizare generală, determinată de considerente estetice, funcționale, de rezistență, caz în care reabilitarea higrotermică poate fi doar conjuncturală, însă utilă.
a. Scăderea calităților de izolare ale materialelor
Elementele de închidere ale clădirilor, în special pereții exteriori și acoperișurile, sunt supuse în perioada de exploatare la acțiunea ciclică a factorilor de mediu, fiind de asemenea sub influența factorilor de exploatare din încăperi. Aceste acțiuni pot determina în timp diminuări calitative importante ale materialelor, implicit ale elementelor, dintre care, din punct de vedere higrotermic și al consumului de energie, interesează scăderea gradului de izolare termică, legat de confortul interior.
Dintre factorii climatici, efecte deosebite pot avea: variațiile de temperatură, infiltrațiile de apă din precipitații, fenomenul de îngheț-dezgheț și radiațiile solare. Se adaugă la acestea efectele acizilor formați din unele substanțe poluante aflate în aer în combinație cu vaporii de apă: acid sulfuric, carbonic, azotic etc.
Variațiile de temperatură de la un anotimp la altul (60…70 ºC în multe zone), de la noapte la zi (până la 20…30 ºC în perioadele reci) și chiar în cursul aceleiași zile (10…30 ºC) provoacă variații dimensionale ale straturilor exterioare ale elementelor de închidere, care în timp pot ceda la întindere fisurând, ceea ce deschide căi de acces în structură a apei din precipitații.
Infiltrațiile de apă din precipitații au loc în mod curent prin straturile exterioare ale pereților, datorită permeabilității materialelor din care sunt executate (mortar, zidărie, beton), sau a rosturilor sistemelor de protecție (placaje ceramice, metalice, mase plastice etc.). Ca factor independent, apa infiltrată în structura poroasă a elementelor determină scăderea calităților de izolare termică ale materialelor, prin creșterea conductivității lor termice ca urmare a umplerii cu apă a porilor și capilarelor (apa având conductivitatea termică de 25 de ori mai mare decât aerul uscat pe care îl înlocuiește). Împreună cu substanțele acide, apa are efecte de coroziune asupra scheletului solid al unora dintre materialele cu structura capilaro-poroasă, cu urmări negative asupra durabilității acestuia, deci și a porozității, în final tot asupra capacității de izolare termică.
Îngheț-dezghețul în sine are asupra materialelor uscate aceleași efecte ca și variația de temperatură. Asociat însă cu apa din infiltrații sau provenită din condens, fenomenul de îngheț-dezgheț repetat poate deveni un factor distructiv însemnat, capabil să determine măcinarea în timp a porțiunilor de la suprafață ale betonului, zidăriei sau mortarului, deschiderea rosturilor dintre plăci, exfolierea și desprinderea unor zone din straturile de protecție, înlesnind accesul apei, chiar până la izolația termică în cazul structurilor compuse. În această situație, înghețarea apei infiltrate poate distruge structura capilaro-poroasă sau fibroasă a izolațiilor, ceea ce are ca efect reducerea volumului de aer, respectiv a calităților termoizolante ale acestora.
Radiațiile solare au ca principal efect în timp îmbătrânirea materialelor hidroizolante bituminoase de pe acoperișuri sau a unor materiale din straturile de protecție ale pereților exteriori, micșorându-le calitățile hidrofuge, ceea ce ușurează pătrunderea în structură a apei din precipitații, cu efectele negative prezentate.
Dintre factorii de microclimat interior, efecte de degradare structurală și de diminuare calitativă a izolațiilor termice le provoacă fenomenul de condens al vaporilor de apă exfiltrați din încăperi prin elementele de construcții exterioare în perioadele reci. Apa astfel acumulată în materiale provoacă creșterea conductivității lor termice, iar asociată cu temperaturile scăzute determină degradările, sub efectul îngheț-dezghețului.
Cauze mai puțin importante ale diminuării calităților termofizice ale unor materiale curent folosite, precum și a izolațiilor termice din alcătuirea elementelor de închidere cu structură compusă, pot fi considerate:
vibrațiile din timpul cutremurelor, datorită acțiunii vântului sau datorită șocurilor și sarcinilor dinamice din exploatare, care provoacă tasarea unor materiale izolante cu structura fibroasă sau granulară;
acțiunea microorganismelor, a rozătoarelor și a insectelor, care degradează în special materialele de izolare termică de natură organică, mergând până la distrugere totală.
b. Creșterea exigențelor de confort termic
exigențele privind gradul de confort termic din încăperi se pot schimba în timp, datorită modificării cerințelor utilizatorilor. În special în privința temperaturii, exigențele locatarilor pot crește ca urmare a înaintării în vârstă, a copiilor, a schimbării obiceiurilor de viață și a tendinței firești spre bunăstare.
Utilizatorii clădirilor din țara noastră, asemenea celor din țările învecinate, tind să aibă un standard de viață mai ridicat, ceea ce presupune și un nivel mai ridicat al exigențelor de confort, precum și condiții de igienă cât mai bune, indiferent dacă este vorba de clădiri noi sau de construcții mai vechi. Exemplul țărilor dezvoltate arată că tendințele în acest sens sunt normale.
Având în vedere aceste tendințe, valoarea Ti = +18C a temperaturii de calcul a aerului interior prevăzută în standardele de fizica construcțiilor din țara noastră (STAS 1907; STAS 6472) apare în prezent insuficientă, mai ales pentru clădiri de locuit și similare, tendința fiind de creștere la Ti = 20…22C, sau de considerare a valorii de 18C ca temperatură medie rezultantă (Tr).
În același fel tinde să fie redusă diferența de temperatură maximă admisă Ti,max, prevăzută în normele actuale, între suprafețele interioare ale elementelor de închidere și aerul interior. Se urmărește majorarea temperaturii acestor suprafețe, în scopul reducerii efectului de răcire al organismului datorită pierderilor de căldură prin radiație, deci asigurarea unei temperaturi resimțite mai mari, corespunzătoare cerințelor de confort.
Ca urmare, valoarea Ti,max = 6C prescrisă în STAS 6472/73 a fost micșorată la 4,5C în varianta din anul 1989 a acestui standard, tinzând în continuare spre 4,0C și chiar mai puțin în viitor, favorabilă de asemenea micșorării riscului de condens pe suprafețe.
c. Creșterea exigențelor privind izolarea termică
Creșterea exigențelor privind gradul de izolare termică a anvelopei clădirilor a devenit o necesitate, ca urmare a acutizării crizei energetice mondiale, precum și în scopul reducerii poluării atmosferei ca urmare a arderii de combustibil fosil pentru producerea energiei.
În țările bogate, cu economie dezvoltată, tendința de raționalizare a consumurilor a impus ca execuția clădirilor, mai ales a locuințelor, să se facă cu elemente de închidere cu calități de izolare termică ridicate, care aparent sunt supradimensionate termic. De exemplu, pentru pereții exteriori s-au utilizat valori ale rezistenței termice normate de 1,66 m2K/W în Anglia și Elveția, până la 4,0 m2K/W în Suedia și Norvegia, iar pentru acoperișurile-terasă
2,0 m2K/W în Elveția, ajungând la 7,14 m2K/W în Canada și SUA.
In țările centrale din Uniunea Europeană valorile normate ale rezistențelor la transfer termic ale elementelor de închidere sunt, de asemenea, destul de ridicate:
Valorile rezistențelor normate la transfer termic (Ro)
prevăzute în standardele din UE
Chiar și unele țări vecine, cu situații energetice dificile, au practicat valori normate ale rezistențelor la transfer termic mai ridicate decât cele din țara noastră:
Bulgaria: 1,44 m2K/W – pereți și 1,40 – acoperișuri;
Ungaria: 1,45 m2K/W – pereți și 2,47– acoperișuri.
În țara noastră, cea mai mare parte a clădirilor aflate în exploatare a fost construită în perioada anilor 1960…1980, pe baza unor valori reduse ale nivelului normat al rezistenței termice prevăzute pentru elemente de închidere, stabilite având în vedere considerente impuse de o politică economică nerealistă. Numai după anul 1980, începând cu normativul de protecție termică NP 15-1984, au fost prescrise valori ceva mai mari pentru rezistența termică normată, impuse de necesitatea raționalizării energiei folosite în exploatarea clădirilor, dar și aceste valori au fost insuficiente.
Din aceste date se remarcă tendința de creștere de la o etapă la alta a nivelurilor normate prescrise pentru rezistențele la transfer termic ale elementelor de închidere din cadrul anvelopei clădirilor, însă majorările practicate au fost destul de mici, ceea ce le-a plasat totdeauna defavorabil, sub valorile uzuale din alte țări.
Valorile rezistențelor termice prevăzute în normativul NP 15-1984
În același timp, sistemele de execuție curente ale pereților exteriori aplicate la aceste clădiri, pe bază de panouri mari prefabricate sau cu diafragme din beton armat monolit, cu miez izolant din materiale cu eficiență termică relativ redusă și sensibile la apă (b.c.a., vată minerală, betoane ușoare etc.), având de asemenea rețele extinse de punți termice constituite de nervurile și legăturile din beton armat, apar în prezent total neconforme și neraționale din punct de vedere higrotermic, fiind favorabile unor pierderi de căldură prea mari, inacceptabile sub aspect economic.
Consecința nivelurilor scăzute ale gradului de izolare termică care s-au aplicat pentru elementele de închidere la numeroase clădiri existente o constituie diminuarea condițiilor de confort din încăperi, care s-a constatat frecvent în perioadele reci, sau necesitatea consumurilor suplimentare de energie pentru încălzire.
Tendința de creștere a confortului, odată cu un consum de energie mai redus, va determina, desigur, alinierea la practicile din țările dezvoltate, astfel că se pot prognoza valori normate ale gradului de izolare termică în țara noastră pentru viitorul apropiat astfel:
2,5…3 m2K/W – zonele opace ale pereților exteriori;
3,5…5,0 m2K/W – pentru acoperișurile de tip terasă.
Această orientare va determina în viitor realizarea de clădiri noi cu consum energetic mult mai scăzut în exploatare, datorită capacității ridicate de izolare a anvelopei, iar pentru clădirile vechi, necesitatea aplicării unor măsuri de reabilitare higrotermică care să conducă la diminuarea convenabilă a pierderilor de căldură.
Legislația în vigoare în acest domeniu în țara noastră (OG 29/30.01.2000) precizează: “Activitatea de reabilitare și modernizare termică a clădirilor urmărește îmbunătățirea calităților de izolare termică a elementelor de construcții care delimitează spațiile încălzite față de exterior, precum și creșterea eficienței instalațiilor de încălzire și de alimentare cu apă caldă de consum, a centralelor și punctelor termice, a rețelelor de distribuție din interiorul clădirilor sau adiacente acestora”.
d. Modernizarea unor clădiri existente
Modernizarea unor construcții existente, aflate în exploatare de mai multă vreme, pe diferite considerente, în primul rând din necesități funcționale și arhitecturale, poate constitui o ocazie favorabilă și pentru aplicarea unor măsuri de reabilitare termofizică.
Numeroase clădiri existente, mai ales dintre cele mai vechi, au suferit în cursul perioadei de exploatare efectele unor cutremure sau altor acțiuni mecanice deosebite, influențele factorilor de mediu și de microclimat interior, precum și diverse modificări, ceea ce le-a afectat rezistența și calitățile de izolare, făcând în prezent necesare intervenții pentru reabilitare. Totodată, considerente de ordin funcțional sau de altă natură pot determina la unele clădiri necesitatea lucrărilor de recompartimentare, extindere etc., corespunzător unor exigențe sau unor funcțiuni noi. De asemenea, pentru încadrarea armonioasă într-un ansamblu de construcții moderne, unele clădiri existente pot necesita lucrări de reabilitare arhitecturală.
Oportunitatea lucrărilor de reabilitare termofizică a elementelor clădirilor existente, odată cu lucrări de altă natură, este susținută și de următoarele considerente:
nu necesită lucrări de organizare speciale;
majorarea costului total este relativ redusă;
protejează elemente reabilitate din alte considerente.
Lucrările de reabilitare higrotermică generală ale clădirilor vechi sunt laborioase și costisitoare, de aceea este rațională cuplarea reabilitării termofizice cu alte lucrări de reabilitare: mecanică, funcțională, de instalații. De altfel, OG 29/2000 prevede: “…la clădirile existente, la care se efectuează lucrări de reducere a riscului seismic, se vor realiza și lucrări de reabilitare și modernizare termică a clădirilor și instalațiilor aferente.”
PRINCIPII GENERALE DE REABILITARE HIGROTERMICĂ
Principiul de bază pentru reabilitarea higrotermică a elementelor anvelopei unei clădiri constă în majorarea rezistenței lor termice, corespunzător exigențelor de performanță considerate (actuale sau de perspectivă), prin aplicarea unor straturi termoizolante suplimentare de mare eficiență termică, cu durabilitate ridicată, având efecte secundare defavorabile cât mai reduse din punct de vedere termotehnic și economic (Fig. 5.1).
Fig. 5.1. Principiul reabilitării cu strat de termoizolație suplimentară
a. perete din zidărie; b. perete cu structură sandviș; c. acoperiș–terasă compact
A. structură existentă, slab izolată termic; B. structură termoizolantă suplimentară
Pentru zonele cu alcătuire particulară din cadrul anvelopei (zone vitrate, zone cu rosturi neetanșe etc.) reabilitarea higrotermică se poate realiza și pe baza altor principii, urmărindu-se însă tot conservarea căldurii prin sporirea gradului de izolare termică, prin compensarea cu energie recuperată, sau prin captarea căldurii.
Adoptarea acestor soluții se poate face cuplat, în cadrul unei reabilitări generale, sau diferențiat, funcție de amploarea acțiunii de modernizare care se urmărește.
La aplicarea în practică a soluțiilor de reabilitare higrotermică a clădirilor aflate în exploatare, care au devenit necorespunzătoare, trebuie să se țină seama de:
particularitățile funcționale și constructive ale clădirii;
condițiile zonei amplasamentului clădirii (acțiunea seismică, intensitatea vântului, alte acțiuni);
condiții climatice ale zonei (temperatura aerului, diferențele de temperatură, umiditatea, însorirea, mișcarea aerului);
condiții de exploatare specifice clădirii (gradul de ocupare cu persoane, categoriile preponderente de vârstă, obiceiuri de viață, mod de exploatare, rata de întreținere, regim higrotermic etc.);
aspecte tehnice, tehnologice, estetice, economice etc.
Aplicarea principiului general de reabilitare termică enunțat mai sus la diferitele elemente ale unei clădiri existente conduce la rezolvările practice prezentate în continuare.
Zona opacă a pereților exteriori
Cu excepția frontoanelor sau a pereților exteriori alcătuiți din două straturi, la care accesul la termoizolația existentă, în vederea înlocuirii, este posibil relativ ușor prin desfacerea sistemului exterior de protecție, în celelalte cazuri intervențiile la termoizolație sunt destul de dificile, fiind neindicate sub aspect tehnic și economic.
Ameliorarea termică a zonelor opace ale pereților exteriori este rațional să se realizeze prin atașarea unui strat suplimentar de termoizolație, fixat prin lipire cu adeziv sau prin prindere mecanică, finisat spre exterior corespunzător solicitărilor din cursul exploatării (Fig. 5.2).
Fig. 5.2. Aplicarea stratului termoizolant suplimentar pentru
reabilitarea zonelor opace ale pereților exteriori
a. pe fața interioară; b. pe fața exterioară; c. pe ambele fețe
1. structură existentă, slab izolată termic; 2. termoizolație suplimentară; 3. strat finisaj.
Aplicarea stratului de termoizolație este posibilă pe oricare din fețele peretelui, teoretic chiar pe ambele fețe, cu efect echivalent din punct de vedere higrotermic.
Varianta cea mai indicată de dispunere a termoizolației este determinată de numeroase considerente: higrotermice, mecanice, tehnologice, estetice, sociale, economice etc.
Aplicarea pe fața interioară (Fig. 5.2.a) este indicată în cazul clădirilor care au perioade lungi sau mai dese de absență a utilizatorilor (cămine, hoteluri, școli, teatre, birouri etc.), la clădirile cu dimensiuni reduse, sau în cazul în care se aplică reabilitări zonale.
Avantajele reabilitării cu termoizolație aplicată pe fața interioară sunt:
execuție relativ ușoară, numai pe porțiunile pereților exteriori aferente încăperilor;
posibilitatea asigurării continuității lucrărilor, indiferent de condițiile climatice;
consumuri de materiale și de manoperă mai reduse cu cota parte a fațadei aferente planșeelor și pereților dintre încăperi;
nu necesită schele, utilaje de ridicat sau alte amenajări.
Dezavantajele aplicării izolației pe fața interioară sunt:
diminuarea spațiului interior al încăperilor cu 2…5%, ca urmare a îngroșării pereților, greu de acceptat de către proprietari;
necesitatea intervenției la instalații, pentru schimbarea poziției corpurilor de încălzire, modificări ale coloanelor și sistemelor de fixare;
necesitatea aplicării unui finisaj etanș la vapori de apă pe fața interioară a noii termoizolații, pentru a se preveni condensarea vaporilor de apă infiltrați din încăperi pe fața interioară a peretelui existent, a cărei temperatură scade simțitor după dispunerea termoizolației;
creșterea riscului de condens în zonele de colț, pe porțiuni ale suprafeței pereților interiori și ale tavanului adiacente peretelui exterior tratat, ca efect al transmisiei termice spațiale, favorizat de etanșeitatea mai redusă la marginea finisajului, care permite accesul vaporilor de apă (Fig. 5.3);
necesitatea mutării locatarilor.
Reabilitarea termică prin interior a pereților exteriori poate fi o soluție cu rezultate bune dacă se acordă o atenție deosebită calității materialelor și execuției, în special etanșeității la vapori de apă a finisajului de protecție și mai ales în zonele sale marginale.
Racordarea izolației termice suplimentare și pe porțiuni adiacente ale pereților interiori și ale planșeelor corespunzătoare zonelor de influență a efectului de colț, odată cu asigurarea etanșeității la pătrunderea vaporilor de apă, pot elimina acest neajuns al soluției.
De menționat că în țara noastră reabilitarea higrotermică prin interior s-a aplicat în perioada anilor 1970…1980, cu efecte termice remarcabile, la clădiri de locuit din panouri mari situate în orașele Baia Mare, Cluj, Constanța, Iași ș.a., din diafragme de beton armat monolit (Iași, Bacău, București) și cu pereți din zidărie de cărămidă eficientă (Botoșani, Suceava, Roman).
Fig. 5.3. Efectele higrotermice secundare ale aplicării izolației termice
suplimentare pe fața interioară a pereților exteriori.
a. secțiune orizontală; b. secțiune verticală
Soluțiile utilizate la aceste lucrări au constat din:
strat din plăci de polistiren expandat lipite cu pastă adezivă din ipsos-aracet, direct pe fața interioară a peretelui, rectificată în prealabil, finisate apoi cu tapet etanș la vapori de apă (tapet lavabil din mase plastice);
termoizolație suplimentară din plăci de polistiren expandat, lipite pe perete cu bitum topit, barieră de vapori din carton asfaltat lipit cu bitum și tencuială pe plasă de rabiț, fixată de perete cu mustăți de sârmă;
tencuială de mortar de ciment cu granule de polistiren expandat sau perlit, aplicată direct, fără rectificări și fără alte straturi de protecție sau de finisaj.
Unele efecte secundare ulterioare ca: pete de umezeală, însoțite de mucegai, apărute ca urmare a condensului la marginile sistemului de izolare termică suplimentară, desprinderi locale, tot ca efect al umezirii din condens, precum și fragilitatea stratului de polistiren expandat la șocuri mecanice din manevrarea mobilierului etc., au micșorat interesul pentru această variantă, limitându-i utilizarea doar la situații singulare.
Aplicarea termoizolației suplimentare pe fața exterioară a pereților exteriori (Fig. 5.2.b) este mult mai indicată, datorită unor avantaje higrotermice, tehnologice și sociale, fiind potrivită la clădirile caracterizate prin fațade relativ monotone, cu suprafețe extinse.
Avantajele aplicării la exterior a izolației termice suplimentare sunt:
execuția lucrărilor se face în proces unitar, pe zone mari de fațadă;
nu este perturbată funcționalitatea spațiilor interioare ale clădirii;
nu este afectată, datorită lucrărilor, suprafața utilă a încăperilor;
se asigură continuitatea stratului termoizolant suplimentar aplicat, ceea ce reduce efectele punților termice existente în pereții exteriori;
se elimină șocurile termice și de umiditate asupra pereților exteriori și ca urmare se diminuează variațiile dimensionale periculoase;
soluția permite îmbunătățirea aspectului estetic al clădirii reabilitate.
Dezavantajele principale ale reabilitării pe la exterior sunt:
necesitatea unor sisteme de fixare mecanică sigure și durabile ale structurii suplimentare, având în vedere solicitările fizico-mecanice ciclice sau accidentale;
necesitatea unor sisteme eficiente de protecție a izolației termice suplimentare, rezistente și durabile la acțiuni;
creșterea importantă a costului lucrărilor datorită schelelor, precum și unor elemente necesare lucrului la înălțime.
Aplicarea pe ambele fețe a izolației suplimentare ar putea fi o rezolvare în cazurile în care plusul necesar de rezistență termică impune grosimi mari de izolație, aplicarea pe o față fiind dezavantajoasă.
Zonele vitrate ale pereților exteriori
Diminuarea transferului de căldură excesiv prin zonele vitrate ale pereților exteriori se poate face pe două căi:
prin micșorarea transmisiei termice directe aferente porțiunilor transparente și elementelor opace (cercevele, toc etc.);
prin diminuarea schimbului de aer cu exteriorul în zona rosturilor neetanșe ale elementelor tâmplăriei.
Îmbunătățirea zonei transparente este absolut necesară în cadrul reabilitării higrotermice a unei clădiri, datorită ponderii importante a pierderilor de căldură ce au loc prin aceste zone în totalul căldurii transmise spre exterior în perioadele reci (în jur de 25%). Posibilitățile de îmbunătățire a performanțelor higrotermice ale tâmplăriei sunt însă limitate și relativ reduse ca eficiență comparativ cu zonele opace, datorită particularităților de alcătuire a vitrajelor din pereți.
Pentru ferestrele obișnuite, rezultate bune, cu cheltuieli relativ reduse, se pot obține pe baza sporirii numărului de straturi de aer de grosime mică (1…5 cm), închise între foi subțiri de geam obișnuit, pe cercevelele existente sau pe cercevele suplimentare (Fig. 5.4). Folosirea foilor de geam mai groase pe ramele existente are efect termic neglijabil, fiind deci neindicată.
Soluția cea mai simplă de îmbunătățire termică a ferestrelor obișnuite o constituie atașarea unui geam subțire (2…3 mm) pe una din cercevelele existente, ceea ce determină sporirea rezistenței termice cu circa 40% față de situația inițială (Fig. 5.4.b).
Dublarea geamurilor pe ambele cercevele (Fig. 5.4.c) poate avea ca efect o majorare a rezistenței termice cu cca. 80% față de fereastra dublă obișnuită, iar prin atașarea la fereastra astfel tratată încă a unui geam pe cercevea proprie suplimentară, respectiv a unei ferestre simple suplimentare (Fig. 5.4.d) s-ar putea obține o îmbunătățire cu 125% a performanțelor de izolare termică raportat la valorile inițiale.
Fig. 5.4. Soluții de reabilitare termică a zonei vitrate a ferestrelor
a. fereastră dublă cuplată; b. fereastră cu un geam suplimentar pe una din cercevele;
c. geamuri suplimentare pe ambele cercevele; d. geamuri suplimentare și un geam pe cercevea proprie
1. toc; 2. cercevele existente; 2’. cercevea suplimentară; 3. geamuri existente;
3’. geamuri suplimentare; 4. șipci-distanțier.
De remarcat că ultimele două variante de tratare pot aduce zonele transparente ale ferestrelor la valori ale rezistenței la transfer termic chiar mai mari decât cele caracteristice zonelor opace ale pereților netratați termic ale numeroaselor clădiri aflate în exploatare, fiind practic tot ce se poate realiza pentru aceste zone pe baza straturilor de aer multiple. Aplicarea pe scară largă a reabilitării cu geamuri multiple întâmpină însă rețineri datorită creșterii greutății pe cercevele, precum și a accesului dificil între geamuri, pentru întreținere.
O soluție preferată de către utilizatorii clădirilor obișnuite, care poate elimina și aceste neajunsuri, chiar dacă aportul suplimentar la izolarea termică este de numai 30…40%, o reprezintă atașarea la fereastra existentă a unui singur geam suplimentar, însă pe cercevea proprie (fereastră suplimentară cu geam simplu).
O variantă avantajoasă din punct de vedere economic și tehnic, poate fi atașarea prin lipire, sau prin fixare mecanică, pe cercevelele existente, a unor folii subțiri transparente (celofan, polietilenă etc.), care împreună cu geamurile existente închid spații de aer de grosime redusă, care au efecte termice favorabile. Pe această cale se pot obține sporuri de rezistență termică de 0,15…0,30 m2K/W, ceea ce aproape că dublează capacitatea de izolare termică a ferestrelor obișnuite. Odată cu perioada caldă, foliile transparente se scot sau se rulează la partea superioară a ferestrei, în același mod fiind posibilă și întreținerea normală a geamurilor.
Îmbunătățirea termică a cercevelelor este mult mai greu de realizat în cazul ferestrelor obișnuite din lemn, iar efectele care s-ar putea obține prin aplicarea unor soluții tehnice sunt relativ reduse și nu ar justifica practic eforturile depuse în această direcție.
Teoretic, soluțiile de reabilitare a acestor componente ale elementelor vitrate din pereții exteriori ar fi: atașarea pe cercevele a unor elemente suplimentare de acoperire, din materiale moderne, cu calități de izolare și mecanice foarte bune, sau conformarea acestora cu goluri de aer sau cu spații umplute cu izolație termică.
Deoarece la clădirile existente vechi tâmplăria din lemn prezintă degradări și deformații datorită modului de utilizare, precum și a acțiunii unor factori de mediu din perioadele de exploatare, reabilitarea lor termofizică trebuie să aibă în vedere în primul rând remedierea sau înlocuirea tuturor elementelor defecte.
Diminuarea schimbului de aer prin rosturile tâmplăriei reprezintă una din căile importante de reducere a pierderilor de căldură ale clădirilor în exploatare. Reabilitarea higrotermică a unei clădiri trebuie să cuprindă obligatoriu și măsuri tehnice menite să micșoreze schimbul de aer prin neetanșeitățile ușilor exterioare și ferestrelor, devenit de regulă mult mai intens decât cel necesar din cerințe de sănătate și igienă, în urma lărgirii rosturilor datorită degradării și deformării în timp a materialului lemnos și a sistemelor de etanșare, precum și a uzurii sistemelor de închidere.
În mod obișnuit schimbul natural de aer al încăperilor cu exteriorul determină cca. 50% din totalul pierderilor de căldură al unei clădiri; o creștere a permeabilității la aer a tâmplăriei datorită uzurii în exploatare va majora și mai mult aceste pierderi.
Dacă o mare parte a pierderilor de căldură prin schimb natural de aer al încăperilor, respectiv cele care corespund ventilării cu rata n = 0,75…1,0 h-1 impusă de cerințele de igienă și sănătate, trebuie acceptate și compensate, pierderile suplimentare datorită schimburilor de aer cu rata peste cea minimă, de până la 1,5…2,0 h-1, frecvente la o serie de clădiri vechi aflate în exploatare, trebuie eliminate prin măsuri adecvate.
O primă măsură în această direcție o constituie revizuirea tâmplăriei, în scopul remedierii elementelor degradate, prin completare, prelucrare mecanică sau înlocuirea unor componente și a sistemelor de etanșare afectate de acțiunea climatică (cordoane de chit, baghete, garnituri, sisteme și mecanisme de fixare).
Deoarece în mod obișnuit ferestrele curente prezintă rosturi cu neetanșeități mari, favorabile unor debite de aer peste cele corespunzătoare cerințelor de ventilare pentru asigurarea condițiilor sanitare, unele măsuri tehnice obișnuite de etanșare a rosturilor se pot aplica, fără riscul de a se diminua schimbul de aer al încăperilor sub limitele admise de exigențele de igienă. Principalele soluții de etanșare sunt:
șipcile de etanșare din lemn, prevăzute în zona îmbinărilor, pentru acoperirea rosturilor (Fig. 5.5.a);
garniturile din benzi adezive, din fâșii de țesături sintetice sau din foi de material spongios (poliuretan), fixate prin lipire în falțurile cercevelelor (Fig. 5.5.b);
garniturile tubulare speciale, executate din cauciuc, neopren sau alte materiale elastice (Fig. 5.5.c).
Fig. 5.5. Sisteme de etanșare a rosturilor dintre elementele ferestrelor existente
a. cu șipci din lemn (1); b. cu garnituri bandă (2); c. cu garnituri elastice tubulare (3)
Dacă asemenea măsuri determină un grad de etanșare prea mare, o soluție pentru ventilarea naturală organizată o constituie ochiurile mobile de dimensiuni mici prevăzute la partea superioară a ferestrelor, a căror deschidere periodică este mai ușor acceptată de către utilizatori deoarece determină o răcire moderată, controlabilă, a încăperilor, prin reglarea aerisirii după necesități.
Ventilarea naturală organizată controlată, prin deschiderea ferestrelor sau a ochiurilor mobile din cadrul elementelor vitrate, poate constitui o rezolvare ieftină și eficientă, dacă se efectuează corect, fără excese, dar și fără a se urmări utilizarea la minimum, pentru conservarea căldurii în încăperi, în dauna calității aerului.
Reabilitarea acoperișurilor – terasă
Cele mai multe clădiri vechi aflate în exploatare, care necesită lucrări de reabilitare termofizică, sunt prevăzute cu acoperișuri-terasă compacte, care au în alcătuire un strat de izolație termică și o învelitoare bituminoasă.
Intervențiile pentru reabilitare se pot face numai pe la partea superioară, în următoarele variante (Fig. 5.6):
Fig. 5.6. Variante de reabilitare a acoperișului-terasă compact
a. structură inițială (existentă); b. structură refăcută integral; c. reabilitare cu termoizolație suplimen-tară pe structura existentă; d. reabilitare cu izolație termică suplimentară și învelitoare nouă, distanțată
Înlocuirea întregii structuri existente pe ultimul planșeu al clădirii cu o structură nouă, care să aibă în componență un strat de izolație termică dimensionat corespunzător exigențelor de protecție termică care se consideră normale în perioada execuției (Fig. 5.6.b).
Dacă la un acoperiș-terasă existent se constată numai degradarea izolației hidrofuge și insuficiența sau deprecierea izolației termice, restul structurii fiind în stare bună, reabilitarea poate consta doar în înlocuirea acestor straturi, cu altele de calitate normală.
Înlocuirea integrală, sau cel puțin a complexului termo-hidroizolant, constituie o soluție radicală, care permite utilizarea de materiale și structuri moderne și o execuție corespunzătoare, pentru realizarea unui acoperiș cu performanțe higrotermice superioare. Soluția este costisitoare, dar se impune atunci când structura veche este foarte degradată și permite acumularea apei din condens, cu efecte negative extinse la ultimul nivel.
Păstrarea structurii vechi și majorarea rezistenței termice a acoperișului prin prevederea unui strat suplimentar de izolație termică, plasată direct deasupra hidroizolației vechi a acoperișului, care astfel devine o puternică barieră de vapori suplimentară (Fig. 5.6.c).
Această variantă de reabilitare este indicată atunci când se constată o conservare bună a calităților fizico-mecanice a materialelor acoperișului existent și când fenomenul de condens din perioadele reci este lent și nu determină acumulări de apă peste capacitatea de evacuare din perioada caldă și nici umezirea izolației peste valorile admise. Conform constatărilor, asemenea condiții sunt întrunite la peste 50% din clădirile vechi aflate în exploatare, care sunt izolate, în cea mai mare parte, cu materiale anorganice, puțin sensibile la apă.
Soluția prezintă numeroase avantaje, care o fac să constituie o variantă posibilă pentru eventuala reabilitare termofizică la scară mare a clădirilor cu probleme:
cost redus, reprezentând doar prețul materialelor și a manoperei pentru execuția structurii suplimentare;
structura veche se plasează integral în zona caldă a acoperișului reabilitat, ceea ce determină eliminarea fenomenului de condens și asigură evacuarea, în timp, a apei acumulate;
hidroizolația nouă sporește rezistența la apă, iar vechea hidroizolație devine barieră de vapori suplimentară, protejând termoizolația nouă contra vaporilor infiltrați din interior;
soluția face posibilă și menținerea neschimbată a aspectului clădirii.
Realizarea unui acoperiș cu pod de înălțime redusă, cu șarpantă ușoară și învelitoare continuă sau din plăci etanșate prin petrecere, cu rol preponderent de protecție hidrofugă, peste structura îmbunătățită termic cu un strat de termoizolație adițională (Fig. 5.6.d). Această variantă de reabilitare elimină practic toate neajunsurile acoperișurilor terasă compacte, în primul rând riscul de condens în structură și efectele negative ale factorilor climatici, datorită spațiului de aer din noul pod, care facilitează evacuarea vaporilor de apă. Dezavantajele soluției sunt:
costul mai ridicat datorită șarpantei suplimentare și a noii învelitori;
greutatea adițională destul de mare;
necesitatea unor accesorii noi pentru evacuarea apei din precipitații;
modificarea aspectului estetic al clădirii.
În ultima perioadă această soluție s-a aplicat în diferite variante la numeroase blocuri de locuințe, prin grija locatarilor, obiectivul fiind refacerea etanșeității la apă, pe care terasele existente nu au mai putut să o asigure, în multe cazuri suplimentându-se și termoizolația.
Reabilitarea planșeului peste subsol
La cele mai multe clădiri executate în perioada 1960…1980, planșeul peste subsol nu este prevăzut cu izolație termică, ceea ce permite importante pierderi de căldură din încăperile de la parter către spațiile neîncălzite din subsol și de aici spre sol sau spre exterior.
Îmbunătățirea calităților termofizice ale acestor elemente este posibilă prin prevederea de termoizolație sub planșeu (Fig. 5.7.a), sau sub pardoseală (Fig. 5.7.b).
Fig. 5.7. Reabilitarea higrotermică a planșeului de peste subsol
a. prin izolare termică la partea inferioară a planșeului; b. cu izolație termică dispusă sub pardoseală
Deoarece pierderile de căldură prin planșeul de la parter sunt mai mici decât prin pereți sau prin acoperiș, îmbunătățirea termică se poate face în soluția (a) cu materiale izolante cu calități medii, cum sunt: plăcile de b.c.a. sau din alte betoane ușoare, vată minerală semirigidă sau rigidă etc., iar în soluția (b) cu material izolant granular (granulit, zgură expandată etc.).
Prima variantă constă în atașarea prin lipire cu pastă adezivă, sau prin suspendarea cu mustăți din sârmă zincată, pe fața inferioară a planșeului de peste subsol, a unor plăci din material termoizolant, finisate prin tencuire. În cazul subsolurilor tehnice, fără exigențe estetice deosebite, stratul de tencuială poate lipsi.
În varianta a doua, cu izolare termică suplimentară la partea superioară, este necesară desfacerea întregii pardoseli, ceea ce deranjează temporar locatarii. Un dezavantaj important al soluției îl constituie ridicarea nivelului noii pardoseli, datorită îngroșării ansamblului; sub acest aspect sunt indicate materialele termoizolante de mare eficiență, care determină utilizarea unor straturi de izolație termică de grosime redusă.
5.5. Reabilitarea pereților de subsol
Ca și planșeul de la parter, pereții exteriori de subsol ai clădirilor existente nu sunt prevăzuți cu izolație termică. Deoarece temperatura aerului din subsol este determinantă pentru pierderile de căldură care au loc prin planșeul de la parter, este rațional să se asigure un transfer termic cât mai redus prin elementele de închidere ale subsolului, printr-o izolare cât mai bună.
O soluție radicală de reabilitare a pereților de subsol exteriori o constituie placarea lor cu izolație termică pe fața interioară, pe toată înălțimea (Fig. 5.8.a).
Fig. 5.8. Reabilitarea pereților exteriori de subsol
a. la interior; b. la exterior, pe porțiunea supraterană
Pe lângă consumul mare de materiale, un dezavantaj important al acestei soluții îl constituie riscul de apariție a fenomenului de condens sub stratul adițional de izolație termică, cel puțin pe porțiunea supraterană a peretelui, datorită infiltrării vaporilor de apă pe la marginile ansamblului izolant aplicat pentru reabilitare.
O variantă mai economică și mai rațională o constituie placarea peretelui de subsol prin exterior, pe porțiunea sa supraterană (Fig. 3.8.b), cu termoizolație adecvată (rigidă, stabilă la acțiuni climatice), protejată corespunzător având în vedere solicitările specifice acestor zone ale pereților de subsol (în special șoc).
MATERIALE PENTRU REABILITAREA TERMOFIZICĂ A CLĂDIRILOR
Pentru realizarea unor lucrări de reabilitare higrotermică eficiente și durabile, o importanță deosebită o prezintă alegerea corectă a materialelor de izolare termică, având în vedere o serie de cerințe și condiții speciale, referitoare la: calitățile termofizice și conservarea lor în timp, grosimea optimă a straturilor de izolație, posibilitatea fixării sigure pe structura existentă, susținerea elementelor de finisaj-protecție etc.
6.1. Alegerea materialelor. Exigențe
Adoptarea materialelor pentru lucrările de reabilitare higrotermică trebuie să aibă la bază o analiză pe criterii calitative, tehnice și economice specifice unor lucrări care se execută după mult timp de la terminarea construcției, în condiții diferite față de cele inițiale.
Exigențele care trebuie avute în vedere la alegerea materialelor termoizolante pentru reabilitări sunt următoarele.
a. Coeficient de conductivitate termică trebuie să prezinte o valoare cât mai mică, astfel ca straturile necesare de izolație termică să rezulte de grosime cât mai redusă, pentru a le face avantajoase și din punct de vedere tehnologic, tehnico-economic și al greutății.
Sunt indicate materialele care au coeficienți de conductivitate termică mai mici de 0,1 W/mK, de preferință cât mai apropiate de caracteristicile aerului ( = 0,02 W/mK), cum sunt:
materialele plastice cu structură celulară, cu porii închiși (polistiren expandat, spume de PVC etc.), sau cu porii deschiși (poliuretan celular), având = 0,025…0,05 W/mK;
plăci din deșeuri textile sintetice, cu cuprins între 0,042 și 0,055 W/mK;
plăci și saltele rigide sau semirigide din pâslă sau vată minerală și plăci din vată de sticlă, cu conductivitatea de 0,04…0,05 W/mK;
plăci de stufit și stabilit cu ciment, având = 0,09…0,14 W/mK;
în cazuri bine justificate se pot folosi și plăci din betoane cu agregate ușoare: b.c.a., beton cu perlit sau cu granulit având = 0,13…0,20 W/mK, sau straturi de agregate ușoare: granulit, zgură expandată etc. cu = 0,09…0,16 W/mK.
b. Greutatea tehnică să fie cât mai mică, pentru ca straturile suplimentare de izolație să determine o supraîncărcare cât mai redusă a structurii existente. De altfel, materialele izolante se caracterizează și prin greutăți specifice cu valori mici de 20…100 daN/m3 pentru materialele celulare și fibroase și 300…500 daN/m3 la betoanele cu agregate ușoare.
La adoptarea materialelor termoizolante pentru reabilitarea elementelor de construcții trebuie făcută o analiză a ansamblului de factori eficiență-greutate-cost în vederea optimizării, pentru ca structurile să rezulte cât mai izolante, de greutate cât mai redusă și la un preț de cost cât mai accesibil actualilor și probabil viitorilor finanțatori ai acestor lucrări de reabilitare termofizică, majoritatea fiind proprietari modești.
c. Sensibilitate cât mai redusă la acțiunea apei, pentru a se putea adopta sisteme de protecție a straturilor de izolare termică suplimentară simple și ușoare, durabile și eficiente, economice, din materiale obișnuite.
Sunt indicate materialele poroase sau fibroase, care au comportare bună la acțiunea apei, sau având proprietăți hidrofuge, cum sunt: spumele de poliuretan, polistiren, PVC sau alte mase plastice, unele materiale minerale fibroase ca vata de sticlă, vata minerală etc.
d. Comportare bună la acțiunea apei și la îngheț-dezgheț. Din acest punct de vedere sunt de preferat materialele cu pori închiși sau cu permeabilitate cât mai redusă la apă și la vapori de apă, cum sunt polistirenul expandat, spuma de PVC, sticlă etc., sau structurile compuse, etanșe la apă și la vapori de apă, sub formă de plăci cu miez termoizolant și fețe din folii sau foi metalice, din azbociment, din mase plastice etc., de tip: veral, tbal, rompan, azbopan, polyalpan etc.
e. Rezistență și rigiditate ridicate, pentru a putea prelua, fără deformații proprii mari, încărcări din greutatea altor straturi (cazul acoperișurilor-terasă), datorită sistemelor de protecție și finisaj aplicate, sau a acțiunii vântului (cazul pereților exteriori), sau ca urmare a șocurilor mecanice accidentale (cazul soclurilor).
Se pot utiliza cu bune rezultate și materialele cu rigiditate și rezistențe mai mici, dar în acest caz sunt necesare elemente care să compenseze aceste deficiențe.
f. Rezistență ridicată la foc, fără efecte nocive în caz de incendiu. Sub acest aspect sunt indicate materialele anorganice fibroase (vata minerală, vata de sticlă) sau materialele minerale cu structură celulară (b.c.a., sticlă spongioasă etc.), care nu degajă fum toxic.
Materialele expandate sintetice sunt în general sensibile la foc și degajă substanțe nocive când ard, necesitând unele măsuri de protecție ignifugă pentru a putea fi folosite (exemplu: polistirenul celular ignifugat).
g. Sensibilitate redusă la variațiile de temperatură, ceea ce fizic înseamnă coeficienți de dilatare termică liniară cu valori foarte mici, pentru a se evita deformațiile mari, generatoare de deplasări ale elementelor de protecție a izolației, cu posibile urmări negative asupra etanșeității, stabilității și esteticii sistemelor de reabilitare. De altfel, datorită structurii lor cu volum mare de aer inclus, materialele de termoizolație au o sensibilitate mai mică la variațiile termice.
h. Preț de cost convenabil, în concordanță cu posibilitățile utilizatorilor clădirilor vechi. Deoarece lucrările de reabilitare termofizică se execută la intervale mari, aspectul economic nu ar trebui să fie decisiv.
6.2. Grosimea necesară a stratului izolant
Grosimea necesară a stratului de termoizolație se stabilește pe baza unui calcul higrotermic, în ipoteza regimului termic staționar, funcție de poziția elementului care urmează a fi tratat termic în cadrul reabilitării.
La efectuarea acestor calcule se au în vedere: valorile efective (R0,ef) ale rezistenței globale la transfer termic, evaluate ținând seama și de diminuarea calităților de izolare ale materialelor datorită umezirii, variațiilor de temperatură, tasărilor și nivelul scontat al rezistenței termice după reabilitare, cel puțin egal cu nivelul normat din rațiuni economice și energetice.
a. Etapele de calcul și relațiile specifice
se calculează diferența de rezistență termică care urmează a fi compensată prin izolarea termică suplimentară a elementului, față de rezistența efectivă:
se determină grosimea necesară a stratului suplimentar de izolație ΔR, pe baza condiției , folosind relațiile de mai jos:
b. Ca valori de referință minime , care urmează a fi realizate prin reabilitarea higrotermică, este indicat să se adopte valori mai mari decât cele prevăzute în normele în vigoare în prezent în țara noastră, respectiv valorile de perspectivă, stabilite având în vedere tendințele de viitor privind izolarea termică a clădirilor, precum și valorile uzuale în țările dezvoltate. Dacă ținem seama de necesitatea raționalizării în continuare a energiei în domeniul casnic, inclusiv pentru încălzirea clădirilor, ar trebui considerate în calcul cel puțin valori duble față de rezistențele normate în prezent, respectiv valorile de perspectivă, ceea ce pentru elementele componente ale anvelopei ar fi:
pereți exteriori: = 2,5…3,0 m2K/W;
acoperiș – terasă: = 3,5…4,0 m2K/W;
pereți de subsol: = 1,5…2,0 m2K/W;
planșeu parter: = 2,0…3,0 m2K/W.
c. Valorile efective ale rezistenței la transfer termic (R0,ef) a structurilor existente se calculează cu relația corespunzătoare elementelor plane, compuse din straturi omogene paralele – în cazul acoperișurilor terasă, a planșeului de la parter și a peretelui de subsol, respectiv cu relațiile pentru elemente neomogene, cu punți termice, pentru pereții din panouri mari sau din zidărie de blocuri din diverse materiale, cu elemente de beton armat înglobate.
Pentru exemplificare, considerăm o clădire de locuit din panouri mari, cu următoarele valori de calcul ale rezistenței termice ale elementelor: pereți exteriori: R0,c = 0,650 m2K/W; acoperiș – terasă: R0,c = 0,860 m2K/W; planșeul de la parter: R0,c = 0,310 m2K/W.
Presupunând că reabilitarea termofizică se face cu plăci de polistiren expandat ( = 0,04 W/mK) pentru toate elementele, rezultă următoarele grosimi necesare de izolație suplimentară: pereți exteriori: d 6,0 cm; acoperiș-terasă:
d 7,2 cm; planșeu parter: d 3,6 cm.
Pentru zonele cu neomogenități higrotermice, cum sunt punțile termice, este necesar un calcul de precizie, care se efectuează pe baza programelor existente.
SOLUȚII UZUALE DE REABILITARE
TERMOFIZICĂ A CLĂDIRILOR
Reabilitarea elementelor opace
Aplicarea stratului suplimentar de termoizolație, necesar pentru corectarea deficitului de rezistență la transfer termic a elementelor anvelopei clădirilor aflate în exploatare, se poate face în diferite moduri, funcție de natura materialului utilizat, de expunerea suprafeței pe care se aplică (interioară sau exterioară), de poziția elementului (orizontală sau verticală), de starea fizică a elementului, de gradul de finisare a suprafeței acestuia, de considerente economice și sociale.
A. Pereții exteriori
După cum s-a arătat, pereții exteriori pot fi reabilitați din punct de vedere higrotermic prin prevederea, pe fața lor exterioară sau interioară, a unui strat suplimentar de termoizolație, de grosime corespunzătoare.
Termoizolație pe fața interioară
În cazul aplicării stratului de termoizolație suplimentară pe fața interioară a peretelui exterior, se pot adopta următoarele variante tehnice:
soluția cea mai simplă constă în lipirea cu o pastă adezivă, (Fig. 7.1.a) de exemplu cu ipsos-aracet, sau cu un alt mortar cu adaos adeziv, direct pe fața interioară a peretelui existent, prelucrată în prealabil pentru asigurarea aderenței, a plăcilor de izolație termică din materiale eficiente, de greutate cât mai redusă (ex.: polistiren expandat, poliuretan celular, vată minerală etc.). Finisajul termoizolației, având rol de protecție și decorativ, trebuie să fie, de asemenea, cât mai simplu, de greutate redusă și ușor de aplicat, cu etanșeitate ridicată la vapori de apă, atât în câmp cât și la îmbinări (tapet lavabil, var lavabil, vopsea de ulei etc.);
o soluție asemănătoare ca mod de prindere a plăcilor, dar având elemente suplimentare de siguranță și finisaj, constă în lipirea plăcilor adiționale de termoizolație cu bitum sau cu o pastă adezivă și asigurarea cu ajutorul unor mustăți de sârmă zincată, fixate de bolțuri prevăzute în prealabil în perete prin împușcare. Finisajul poate consta din tencuială pe plasă de rabiț și suport din plasă OB, prinsă de bolțuri, sau din diverse plăci de finisaj fixate cu clame metalice.
Fig. 7.1. Fixarea plăcilor de izolație suplimentară pentru reabilitarea pereților:
a. prin lipire; b. prin fixare pe schelet din șipci
Ambele variante necesită însă bariere de vapori foarte eficiente aplicate pe fața caldă a izolației termice precum și etanșarea perfectă a marginilor finisajului.
pentru eliminarea riscului de acumulare a apei din condens, panourile termoizolante se pot fixa pe un schelet din șipci de lemn (Fig. 7.1.b), prinse de perete cu sisteme metalice (clame, bolțuri, șuruburi). Spațiul de aer care rezultă între izolație și perete, pus în legătură cu aerul interior, permite migrația vaporilor de apă și eliminarea lor în încăpere, favorizând uscarea.
Termoizolație pe fața exterioară
În cazul aplicării izolației termice suplimentare pe fața exterioară a peretelui, fixarea este posibilă de asemenea prin lipire sau prin prindere mecanică, în următoarele variante tehnologice de principiu:
lipirea se poate face cu o pastă adezivă pe bază de mortar cu adaosuri, de exemplu din ciment : aracet : nisip, cu dozajul 1:0,5:1,5, sau cu o altă pastă adezivă rezistentă la acțiunea factorilor de mediu. Pentru asigurarea la solicitări dinamice este necesară ancorarea de perete a stratului izolant și a sistemului de protecție, folosind legături metalice după două direcții.
fixarea mecanică a izolației suplimentare se face cu elemente metalice adecvate, care au și rolul de a susține sistemul de protecție al stratului de izolație. Distanțarea plăcilor de izolație termică față de perete cu ajutorul unui schelet metalic sau din șipci de lemn asigură astfel formarea un strat de aer slab ventilat ce comunică cu exteriorul și constituie o soluție de eliminare a apei din precipitații sau provenită din condens.
B. Acoperișul–terasă
Indiferent dacă reabilitarea se face cu sau fără refacerea totală sau parțială a acoperișului, nu sunt necesare măsuri deosebite de fixare a termoizolației, datorită pantelor foarte mici ale suprafețelor (sub 8%), fiind suficiente rezolvările care derivă din alte funcțiuni:
dacă reabilitarea se face cu menținerea structurii existente, lipirea cu bitum topit, din loc în loc (în puncte), a plăcilor de termoizolație suplimentară, împreună cu greutatea șapei, realizează o fixare suficientă. Una din cele mai simple soluții de reabilitare constă în aplicarea, prin lipire discontinuă, a plăcilor de izolație direct pe învelitoarea existentă, care devine barieră, asigurând etanșeitatea la difuzia vaporilor de apă.
dacă acoperișul-terasă se reface total sau parțial, înlocuindu-se și izolația termică, stabilitatea se asigură numai prin greutatea straturilor de deasupra.
C. Planșeul peste subsol
a. Dacă izolația termică suplimentară se prevede la partea superioară a planșeului, simpla așezare este suficientă, stabilitatea fiind asigurată de greutatea straturilor de deasupra. necesitatea desfacerii pardoselii existente constituie principalul dezavantaj al soluției.
b. Dacă izolația se aplică la partea inferioară a planșeului, fixarea se face funcție de natura și greutatea materialului, prin lipire cu pastă adezivă și/sau prin susținere cu o rețea de bare de oțel-beton 5…6 mm, suspendată de planșeu cu ajutorul mustăților de sârmă zincată, prinse de bolțuri împușcate în prealabil (Fig. 7.2).
Fig. 7.2. Reabilitarea termică a planșeului de la parter în cazul construcțiilor cu subsol
1. planșeu; 2. termoizolație suplimentară; 3. bolțuri împușcate în planșeu;
4. plasă din oțel-beton; 5. tencuială pe plasă de rabiț
D. Peretele de subsol
a. În cazul dispunerii la exterior, plăcile de termoizolație se fixează prin lipire cu bitum, cu mortar, sau cu altă pastă adezivă și se asigură cu legături metalice prinse de perete, cel puțin câte 1 buc/m2. În cazul izolației din blocuri sau plăci din materiale cu greutate tehnică mare (b.c.a., betoane ușoare, stabilit), este necesară prevederea la baza peretelui a unui element de fundație, pentru susținerea greutății izolației termice. Protecția la șocuri este importantă.
b. Dacă reabilitarea higrotermică se face prin interior izolarea termică suplimentară se realizează prin fixarea plăcilor de izolație cu pastă adezivă și/sau cu legături metalice locale de siguranță, întocmai ca la pereții exteriori. Funcție de destinația spațiilor, pot fi necesare finisaje etanșe la apă și la vapori de apă, pentru a se evita pătrunderea vaporilor în spatele termoizolației suplimentare și condensarea lor pe perete.
Protecția stratului termoizolant suplimentar
Sistemele de protecție-finisaj ale izolației termice suplimentare diferă funcție de elementul care urmează a se trata, de poziția suprafeței acestuia și de natura și alcătuirea termoizolației.
În principiu, protecția izolației termice suplimentare a elementelor verticale se poate face în două moduri: prin tencuire sau prin placare (Fig. 7.3).
Fig. 7.3. Soluții de principiu pentru reabilitarea higrotermică a pereților
a. cu strat de tencuială; b. prin placare
1. perete exterior; 2. termoizolație suplimentară; 3. mortar adeziv;
4. rețea armătură OB; 5. strat de finisaj; 6. șipci; 7. plăci de protecție;
8. agrafe pentru fixarea șipcilor; 9. agrafe pentru fixarea plăcilor
A. Protecția pereților exteriori
Termoizolație pe fața interioară
Dacă izolația suplimentară se aplică pe fața interioară se pot adopta următoarele soluții de protecție:
tencuială pe plasă de rabiț și rețea din bare de oțel beton fixată de perete cu mustăți de sârmă galvanizată, prinsă de bolțurile împușcate în perete. O barieră de vapori, din foi de carton asfaltat, pânză asfaltată sau folie de polietilenă, fără perforații sau fisuri, cu rosturile bine etanșate, este obligatorie pentru împiedicarea infiltrării vaporilor de apă și asigurarea comportări normale a elementului tratat (Fig. 7.4.a);
tapet lavabil pe suport sintetic, etanș la vaporii de apă, aplicat prin lipire cu adeziv direct pe suprafața plăcilor de izolație termică suplimentară, rectificată cu un strat de egalizare din ipsos-aracet sau altă pastă adezivă (Fig. 7.4.b); acest finisaj este potrivit în cazul izolației termice din plăci de polistiren expandat.
plăci din ipsos armat, lemn industrializat etc., cu fața văzută tratată ca barieră contra vaporilor de apă (prin vopsire, lăcuire, tapetare etc.), fixate prin lipire și asigurate cu mijloace mecanice pe fața izolației termice; această variantă permite și prefabricarea ansamblului termoizolație-protecție, cu fixare directă sau pe șipci, pentru asigurarea unui strat de aer (Fig. 7.4.c).
Fig. 7.4. Protecția termoizolației suplimentare aplicată pe fața interioară a pereților exteriori
a. prin tencuire; b. cu tapet lavabil; c. cu plăci prefabricate ușoare
1. structură existentă; 2. ancoraj sârmă; 2’ pastă adezivă; 3. izolație adițională;
4. rețea OB; 5. plasă rabiț; 6. tencuială obișnuită; 7. tapet lavabil;
8. placă prefabricată ușoară; 9. șipci de lemn; 10. finisaj nou
Termoizolație pe fața exterioară
În cazul izolării termice suplimentare pe fața exterioară, soluțiile de protecție a stratului izolant sunt:
tencuială groasă (3…5 cm) din mortar cu permeabilitate redusă la apă (mortar de ciment cu adaosuri hidrofuge), aplicată pe suport din plasă de rabiț fixată pe o rețea din bare de oțel-beton, ancorată de perete cu mustăți din sârmă zincată sau cu ancore din oțel inoxidabil sau protejate contra coroziunii (Fig. 7.5.a). Această soluție s-a aplicat în țara noastră în anii ’80 la o serie de blocuri de locuințe din panouri mari, însă extinderea și generalizarea au fost împiedicate de o serie de dezavantaje caracteristice: greutate mare (100…120 daN/m2), rigiditate mare, favorabilă fisurării datorită variațiilor de temperatură, consum ridicat de materiale și manoperă. Cu toate acestea, soluția este aplicabilă la clădiri de dimensiuni mici, iar la clădirile înalte se poate aplica cel puțin pe înălțimea soclului și a parterului, mai expuse la acțiuni accidentale (șocuri);
tencuială foarte subțire (4…6 mm), dintr-o pastă rezistentă la acțiunile fizico-chimice ale mediului exterior, armată cu o plasă fină din fibre de sticlă, fibre de carbon etc. (Fig. 7.5.b). Deși avantajoasă sub aspectul greutății, soluția este deficitară din punct de vedere al etanșeității, datorită microfisurilor care pot apărea în urma solicitărilor termice, permeabile la apă;
un sistem cu numeroase avantaje, inclusiv higrotermice și tehnologice, îl constituie placarea termoizolației suplimentare cu plăci subțiri, autoportante, de greutate redusă (aluminiu, mase plastice, azbociment, lemn industrializat tratat, sau structuri subțiri multi-strat), fixate pe o rețea de susținere din șipci de lemn, bare din material plastic rigid, profile metalice (Fig. 7.5.c); stratul de aer care se poate asigura între placaj și termoizolație, comunicant cu mediul exterior, permite eliminarea vaporilor de apă, diminuând riscul de condens.
Fig. 7.5. Protecția izolației termice aplicată pe fața exterioară a pereților din panouri mari
a. cu tencuială groasă, obișnuită; b. cu tencuială specială, subțire; c. cu plăci.
1. structură existentă; 2. izolație suplimentară; 3. rețea bare OB; 3’ armături din fibre de sticlă sau oțel inoxidabil; 4. tencuială groasă; 4’ tencuială subțire; 5. rețea de șipci; 6. plăci de finisaj.
B. Protecția pereților de subsol
Protecția termoizolației aplicată pe fețele pereților de subsol se poate face în următoarele variante (Fig. 7.6.):
Fig. 7.6. Soluții de protecție a termoizolației suplimentare aplicată la pereții de
subsol pe fața interioară a peretelui (a, b) și pe fața exterioară (a, b, c)
1. perete existent; 2. termoizolație suplimentară; 3. zidărie de placaj;
4. tencuială pe plasă de rabiț; 5. plăci de placare din beton, piatră naturală; 6. ancoraj metalic
tencuială pe plasă de rabiț, pe suport din plasă de oțel-beton Φ 5…6 mm, fixată pe perete ca și în cazurile anterioare; se poate aplica pe oricare dintre fețe;
placaj din zidărie de cărămidă sau din alte blocuri (exclusiv din b.c.a. datorită sensibilității la apă), rezistente la umiditate și la solicitări mecanice; această soluție poate fi aplicată pe oricare dintre fețele peretelui de subsol;
placaj din plăci de beton mozaicat fixate la exterior, pe zona supraterană, cu ajutorul unor ancore metalice, inox sau tratate anticorosiv, introduse în perete.
C. Acoperișul-terasă
Protecția acoperișurilor-terasă reabilitate cu izolație termică suplimentară nu ridică probleme deosebite, dacă se utilizează materiale de bună calitate. Se pot adopta două tipuri de protecții:
protecția clasică, utilizând o izolație hidrofugă bituminoasă obișnuită sau pe bază de materiale moderne, foarte etanșe, pe șapă-suport din mortar de ciment;
învelitoare din foi sau din plăci din diferite materiale, susținută de o șarpantă ușoară, în cadrul unui acoperiș nou, suplimentar, cu pod de înălțime redusă, executat deasupra acoperișului-terasă existent. Acest sistem elimină unele neajunsuri ale acoperișului-terasă compact, deoarece permite circulația aerului sub noua învelitoare favorizând eliminarea vaporilor de apă exfiltrați din încăperi, ceea ce reduce sau elimină riscul de apariție și dezvoltare a fenomenului de condens; totodată, asigură uscarea prin evacuarea vaporilor de apă.
Sisteme actuale de reabilitare higrotermică a pereților exteriori
În cazul clădirilor de dimensiuni mari, cu unități funcționale numeroase (blocuri de locuințe, cămine, hoteluri, clădiri publice etc.), pereții exteriori constituie principalele căi ale pierderilor de căldură. Este de preferat ca reabilitarea termofizică a acestora să se facă la partea exterioară, fără a exclude însă în totalitate aplicarea prin interior.
Soluțiile de reabilitare higrotermică adoptate în țara noastră, ca și în străinătate, au la bază principiile expuse: atașarea unui strat suplimentar de material termoizolant și asigurarea unui sistem eficient de protecție-finisaj; diferențele dintre variante sunt legate de materiale, de soluția de protecție și de sistemele de fixare.
A. Sisteme aplicate în țara noastră
La noi lucrări de acest gen au fost executate în număr relativ redus, în special din considerente economice, dat fiind numărul mare de situații care impun astfel de intervenții, precum și ca urmare a experienței încă destul de reduse în domeniu.
Printre primele lucrări de reabilitare higrotermică se numără cele aplicate prin interior în perioada 1970…1975, cu scopul eliminării situațiilor de condens deosebit de intense și a urmărilor acestora în unele apartamente, dezavantajate ca poziție, din blocuri de locuințe cu unele defecțiuni de izolare de la execuție din orașele București, Iași, Constanța, Botoșani, Suceava etc. Inițial, pentru suplimentarea termică s-a folosit o tencuială din mortar de ciment cu agregate foarte ușoare (granule de perlit, polistiren expandat etc.) și diverse adaosuri împotriva mucegaiului, după o rețetă pusă la punct de INCERC București. Soluția nu s-a extins datorită eficienței relativ reduse și a dezavantajelor aplicării pe fața interioară, prin procedee umede.
O altă soluție utilizată pentru ameliorarea condițiilor de confort și igienă din unele apartamente afectate de condens, mucegai, eflorescențe etc. situate în blocuri de locuințe cu structură pe diafragme din beton armat monolit, izolate la exterior cu blocuri din b.c.a, a constituit-o aplicarea de plăci din polistiren expandat lipite cu bitum topit, acoperite apoi cu carton asfaltat ca barieră de vapori și tencuite pe plasă de rabiț fixată pe rețea–suport din oțel–beton ancorată de perete. Pe lângă inconvenientele specifice execuției prin interior, soluția s-a dovedit necorespunzătoare datorită acumulării în timp, între termoizolație și perete, a apei provenită din condensarea vaporilor infiltrați din încăperi pe la neetanșeitățile de pe contur și prin perforațiile rezultate în urma fixării pe suport ale barierei de vapori.
Preocupările pentru evitarea căilor de acces ale vaporilor de apă la fața interioară a peretelui, mult mai rece după prevederea izolației suplimentare, au condus la o variantă simplificată față de cea anterioară: placarea peretelui pe fața interioară cu plăci de polistiren expandat lipite cu pastă de ipsos-aracet, rectificarea feței exterioare a plăcilor cu aceeași pastă și aplicarea unui tapet lavabil cu suport impermeabil din folie de material plastic.
Prin acest procedeu, în anul 1979 au fost reabilitate numeroase apartamente afectate de condens și mucegai, situate în blocuri din panouri mari din Baia Mare, precum și într-o serie de blocuri din zidărie de cărămidă eficientă din Botoșani. Deși efectele higrotermice obținute prin aplicarea acestei soluții s-au dovedit favorabile în exploatarea ulterioară, restricțiile utilizării polistirenului după anul 1980 și sensibilitatea la șocuri mecanice a izolației din polistiren au determinat limitarea extinderii procedeului.
Paralel cu încercările de reabilitare prezentate, s-au experimentat, iar apoi au fost puse în aplicare, o serie de alte variante de reabilitare higrotermică a pereților exteriori prin intervenții pe la fața exterioară, mai avantajoase din punct de vedere tehnico-economic.
O soluție cu plăci de b.c.a. fixate cu mortar și elemente metalice, protejate cu tencuială pe plasă de rabiț, pe suport din rețea de oțel beton, s-a utilizat în anii ’80 pentru protecția suplimentară a pereților de fronton la unele blocuri de locuințe din panouri mari din Iași și Bacău, iar după cutremurul din 1977, cu ocazia reparațiilor s-au executat protecții termice suplimentare în București și alte orașe.
Extinderea soluției a fost împiedicată de unele neajunsuri: greutate proprie mare, manoperă greoaie, procese umede, o serie de probleme în timp (deschiderea rosturilor, apariția fisurilor, deci accesul apei), etc.
Numeroasele materiale de construcții eficiente existente în prezent, tehnologiile moderne ușor de obținut din străinătate, lipsa restricțiilor privind utilizarea materialelor, forța de muncă calificată ieftină etc., permit reluarea acțiunilor de reabilitare pe scară largă.
B. Sisteme aplicate în străinătate
În alte țări reabilitarea clădirilor nu reprezintă o acțiune de anvergură, dat fiind că execuția inițială are la bază niveluri de exigență ridicate privind cerințele de confort și gradul de izolare termică a elementelor de închidere. Totuși, există suficiente situații în care apare necesară modernizarea unor clădiri vechi, ocazie cu care se face și actualizarea performanțelor de izolare a unor elemente, în special a pereților exteriori.
lucrările de reabilitare se efectuează, în general, la partea exterioară, evitându-se cât mai mult procesele umede. Se aplică principiul cunoscut: termoizolație suplimentară atașată la perete, protejată cu elemente de placaj ușoare sau cu tencuială foarte subțire. Se folosesc plăci termoizolatoare din materiale de înaltă calitate (cu = 0,19…0,04 W/mK), pe bază de materiale plastice expandate, cu sensibilitate redusă la apă și cu durabilitate foarte ridicată; sistemele de protecție sunt, de asemenea, într-o mare varietate, ca materiale, structură, aspect și ca procedee de fixare pe elemente.
Majoritatea sistemelor folosesc un schelet din lemn, din profile metalice (oțel, aluminiu) sau din mase plastice (PAS, PVC dur etc.), cu secțiune tubulară (închisă) sau de tip cornier, cu ajutorul căruia se asigură fixarea placajului de protecție pe perete, de regulă distanțat față de termoizolația suplimentară, pentru asigurarea unui spațiu de aerare, slab ventilat.
Protejarea izolației termice suplimentare cu tencuială de grosime mare nu se utilizează, dar s-a aplicat și este în vigoare în continuare varianta cu tencuială foarte subțire, din pastă specială, armată cu o țesătură fină din fibre de carbon sau de sticlă, durabile în timp la acțiunea apei și altor agenți atmosferici.
Trebuie remarcat că, deși în țările dezvoltate economic reabilitarea din punct de vedere higrotermic a elementelor de închidere nu este o problemă acută, așa cum se întâmplă în țara noastră, totuși există tehnologii bine puse la punct. Unele dintre aceste procedee, care au fost testate în exploatare dovedindu-se foarte eficiente, se utilizează de asemenea pentru asigurarea capacității de protecție higrotermică a construcțiilor noi.
Pentru exemplificare se prezintă trei sisteme de protecție termofizică utilizate în unele țări europene dezvoltate, unele aplicate experimental și în țara noastră, în vederea acțiunii de reabilitare termofizică pe scară largă:
Sistemul LOBA, pentru izolații termice exterioare suplimentare la fațadele clădirilor mai vechi, fără un grad de finisaj deosebit, este pus la punt în Franța și Germania de către firma loba, cu aviz tehnic francez.
Se folosesc plăci din polistiren expandat care se fixează pe suprafața exterioară a pereților de fațadă din zidărie sau din beton armat, la clădiri noi sau existente, cu o pastă adezivă pe bază de ciment cu adaos de rășini polimerice. Protecția termoizolației este constituită dintr-un strat subțire de pastă fără ciment, pe bază de componenți minerali și lianți sintetici, sau cu ciment și adaosuri de copolimeri vinilici, armată cu o țesătură (rețea fină) din fibre de sticlă sau de carbon, cu ochiuri de 3…4 mm, tratată contra acțiunii alcaliilor. Fața văzută se poate trata, de asemenea, cu o pastă specială, de diferite culori și poate fi prelucrată în diverse moduri, asigurând aspect estetic corespunzător.
Sistemul LOBA asigură o productivitate ridicată și, după avizele tehnice elaborate de o serie de unități de cercetare, garantează o calitate deosebită a lucrărilor. In țara noastră acest sistem mai trebuie testat pe suprafețe de fațadă mari, în condiții climatice aspre.
Sistemul ALUCOBOND (titular firma elvețiană alusingen/alusuisse), are ca particularitate modul de realizare a protecției izolației termice suplimentare.
Soluția constă din plăci de izolație termică din materiale foarte eficiente (PEX, PUR), lipite cu pastă adezivă direct pe suprafața exterioară a peretelui și protejate prin placare cu panouri plane sau de tip cheson, alcătuite din două folii de aluminiu de 0,5 mm grosime, lipite pe un miez din polietilenă extrudată cu grosimea de 2…7 mm. Fața văzută a plăcilor poate fi tratată în diferite moduri.
Conform documentației elaborată de către firma producătoare, sistemul alucobond se poate folosi în două variante, diferite în ceea ce privește protecția izolației termice suplimentare și modul de fixare pe perete:
Varianta 1 – „dublu omega” (Fig. 7.7), are ca specific utilizarea panourilor de protecție plane din ALUCOBOND, care se fixează cu ajutorul a două profile metalice de tip omega, folosind garnituri și șuruburi speciale, pe o rețea de bare metalice cornier, prinsă de bolțuri de oțel introduse în perete în prealabil.
Sistemul este practic și ușor de executat, nu necesită procese umede, permite reglarea convenabilă a profilelor pentru a se obține o suprafață plană, indiferent de imperfecțiunile fațadei, și asigură o bună etanșeitate la apă, cât și stabilitate la acțiunea vântului.
Stratul de aer dintre plăci și termoizolația suplimentară poate fi ventilat prin orificii de aerare prevăzute la nivelul soclului și al aticului, în număr și cu diametre alese convenabil pentru a se asigura o bună circulație a aerului, care facilitează evacuarea vaporilor de apă infiltrați prin structură sau degajați în urma procesului de uscare ce are loc în perioada caldă.
Fig. 7.7. Sistem tip alucobond de protecție a izolației suplimentare – varianta 1
Varianta 2 – „chesoane suspendate” (Fig. 7.8) diferă de varianta anterioară prin forma de chesoane pe care o au plăcile de protecție a termoizolației suplimentare, realizate de asemenea din panouri plane de ALUCOBOND, prin decuparea și plierea fâșiilor de margine.
panourile de tip cheson sunt etanșe la apa din precipitații. Fiind prevăzute la partea superioară, pe canturile lungi (verticale) cu decupaje speciale, chesoanele se pot suspenda de un schelet din bare de oțel-beton, fixat în prealabil de perete, cu ajutorul unor tije inox care se introduc prin aripile nervurilor verticale din profile tip U, fixate de schelet cu ajutorul șuruburilor.
Rostul vertical dintre aceste panouri, având o deschidere de cca. 5…15 mm, rămâne liber, pentru a fi posibilă drenarea apei din precipitații, precum și ventilarea spațiului de aer. Sistemul are o greutate redusă și asigură o productivitate foarte bună la execuție.
Fig. 7.8. Sistem tip alucobond de protecție a izolației suplimentare – varianta 2
Sistemul POLYALPAN (Fig. 7.9), titular firma germană cu același nume, are ca specific protecția stratului de izolație termică aplicat pe fațadă cu panouri de poliuretan rigid, având lipite pe ambele fețe folie de aluminiu. Panourile, de înălțime mare, profilate în lambă și uluc pe laturile lungi verticale, se fixează cu ajutorul cuielor pe o rețea de șipci de lemn, prinse de perete, care asigură și un spațiu de aer necesar pentru eliminarea vaporilor de apă în exterior.
Fig. 7.9. Sistem tip POLYALPAN de protecție a termoizolației suplimentare
a. vedere generală; b. secțiuni
1. perete existent; 2. izolație termică suplimentară; 3. șipci verticale;
4. șipci orizontale; 5. panouri de protecție sandviș, tip POLYALPAN
Sistemul a pătruns de curând și în țara noastră prin firma CONSAL. Au fost executate lucrări de reabilitare higrotermică cu rezultate foarte bune la unele clădiri din București, precum și la un cămin studențesc din complexul Tudor Vladimirescu din Iași.
Datorită performanțelor termofizice ridicate pe care le poate asigura, alături de avantajele importante din punct de vedere tehnic și tehnologic, respectiv al execuției ușoare, fără procese umede, al modului eficient și sigur de fixare, al greutății suplimentare reduse, sistemul are perspective bune de a fi utilizat pe scară mare la reabilitarea clădirilor cu probleme higrotermice din țara noastră, cu condiția ca latura economică, în prezent mai puțin favorabilă, să fie îmbunătățită, eventual prin adoptarea unor materiale autohtone.
Reabilitarea elementelor vitrate
Foile de geam pentru realizarea straturilor suplimentare de aer se pot fixa în diferite moduri:
A. Pe cercevelele existente, asigurate cu șipci-distanțier din lemn, fixarea făcându-se cu cuie și cu chit sau cu șipci triunghiulare din lemn (Fig. 7.11.a).
B. Pe cercevea proprie, care se atașează la tocul tâmplăriei existente, ceea ce înseamnă practic o fereastră nouă, suplimentară, soluție care permite și accesul cu ușurință între foi, pentru întreținere (Fig. 7.11.b).
Fig. 7.11. Fixarea foilor suplimentare de geam pentru îmbunătățirea zonelor vitrate
a. pe cercevelele existente; b. pe cercevea proprie
1. toc existent; 2. cercevele existente; 3. cercevea proprie;
4. șipci–distanțier; 5. foi suplimentare de geam
8. CONCLUZII PRIVIND REABILITAREA TERMOFIZICĂ A CLĂDIRILOR
Pentru țara noastră, având în vedere condițiile efective de confort și igienă din clădiri, precum și actuala situație economică și energetică, se impune realizarea unor clădiri noi, performante din punct de vedere al capacității de izolare față de exterior, iar reabilitarea termofizică a clădirilor existente apare ca o necesitate.
Multitudinea de soluții tehnice care stau la dispoziție, unele testate deja și la noi, fac posibilă o acțiune de anvergură în această direcție, cu condiția adoptării variantelor optime pentru fiecare situație, dintre cele mai performante, chiar dacă aspectul economic poate constitui la un moment dat o problemă.
BIBLIOGRAFIE
Bliuc, I, Baran, I. – Calitatea mediului interior și eficiența energetică a clădirilor, Editura Societății Academice “Matei -Teiu Botez”, Iași, 2003
Bandos V.T. – „Finite line source model for borehole heat exchangers”, Geothermics, 38 (2009), pp263-270
De Wilde P.,s.a., – „Simulation of heat flow a line source in support of development of a thermal probe”, Procc. of Building Simulation (2007), pp1858-1865
De Wilde P.,s.a., -„Validation of data analysis routines for thermal probe apparatus using numerical data sets”, Building Simulation (2008),
pp36-45
De Wilde P.,s.a., – „Progress in simulation of a thermal probe. Modelling the probe to sample conductance”, Intern. IBPSA Conference Glasgow UK, 2009, pp1714-1721
Daw J, s.a., – „Hot wire needle probe for in pile thermal conductivity detection”, Procc. NPIC and HMIT , 2010, Las Vegas –Nevada, USA, 2010
GT 036-02 – Ghid pentru efectuarea expertizei termice și energetice a clădirilor de locuit existente și a instalațiilor de încălzire și preparare a apei calde de consum aferente acestora (Buletinul Construcțiilor nr. 3/2003)
GT 037-02 – Ghid pentru elaborarea și acordarea certificatului energetic al clădirilor existente (Buletinul Construcțiilor nr. 2/2003)
GT 039-02 – Ghid de evaluare a gradului de confort higrotermic din unitățile funcționale ale clădirilor existente (Buletinul Construcțiilor nr. 8/2003)
GT 040-02 – Ghid de evaluare a gradului de izolare termică a elementelor de construcție la clădirile existente, în vederea reabilitării termice (Buletinul Construcțiilor nr. 5/2003)
GT 043-02 – Ghid privind îmbunătățirea calităților termoizolatoare ale ferestrelor, la clădirile civile existente (Buletinul Construcțiilor nr. 5/2003)
Kumar A.P.S., s.a., -„Experimental comparation study between source and plane heat source method to estimate the thermal conductivity of
two-phase materials”, Annals of Fac. Eng. –Hunedoara, Intern. J. of Eng. Tome X (2012), fasc.1
Kumar A.P.S., s.a.,-„Estimating of effective thermal conductivity of
two-phase materials using line heat source method”, J. of Sci. and Ind. Research, vol 26 (2010), pp872-878
Kömle N.I. s.a., -„In situ methods for measuring thermal properties and heat flux on planetary bodies”, Planet Space Sci., (2011 june), 59(8), pp639-660
Strâmbu V. –„Thermal conductivity measurement of construction materials using the thermal probe method”, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, T.LVIII (LXII), Fasc.2, 2012, pp71-76.
Strâmbu V. –„Influences in thermal conductivity evaluation using the thermal probe method; some practical aspects”, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, T.LVIII (LXII), Fasc.3, 2012, pp
Strâmbu V. –“Simultaneous measuring of thermal conductivity of materials from layers of multilayers constructive system”, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy , T.LVIII (LXII), Fasc.3, 2012, pp
BIBLIOGRAFIE
Bliuc, I, Baran, I. – Calitatea mediului interior și eficiența energetică a clădirilor, Editura Societății Academice “Matei -Teiu Botez”, Iași, 2003
Bandos V.T. – „Finite line source model for borehole heat exchangers”, Geothermics, 38 (2009), pp263-270
De Wilde P.,s.a., – „Simulation of heat flow a line source in support of development of a thermal probe”, Procc. of Building Simulation (2007), pp1858-1865
De Wilde P.,s.a., -„Validation of data analysis routines for thermal probe apparatus using numerical data sets”, Building Simulation (2008),
pp36-45
De Wilde P.,s.a., – „Progress in simulation of a thermal probe. Modelling the probe to sample conductance”, Intern. IBPSA Conference Glasgow UK, 2009, pp1714-1721
Daw J, s.a., – „Hot wire needle probe for in pile thermal conductivity detection”, Procc. NPIC and HMIT , 2010, Las Vegas –Nevada, USA, 2010
GT 036-02 – Ghid pentru efectuarea expertizei termice și energetice a clădirilor de locuit existente și a instalațiilor de încălzire și preparare a apei calde de consum aferente acestora (Buletinul Construcțiilor nr. 3/2003)
GT 037-02 – Ghid pentru elaborarea și acordarea certificatului energetic al clădirilor existente (Buletinul Construcțiilor nr. 2/2003)
GT 039-02 – Ghid de evaluare a gradului de confort higrotermic din unitățile funcționale ale clădirilor existente (Buletinul Construcțiilor nr. 8/2003)
GT 040-02 – Ghid de evaluare a gradului de izolare termică a elementelor de construcție la clădirile existente, în vederea reabilitării termice (Buletinul Construcțiilor nr. 5/2003)
GT 043-02 – Ghid privind îmbunătățirea calităților termoizolatoare ale ferestrelor, la clădirile civile existente (Buletinul Construcțiilor nr. 5/2003)
Kumar A.P.S., s.a., -„Experimental comparation study between source and plane heat source method to estimate the thermal conductivity of
two-phase materials”, Annals of Fac. Eng. –Hunedoara, Intern. J. of Eng. Tome X (2012), fasc.1
Kumar A.P.S., s.a.,-„Estimating of effective thermal conductivity of
two-phase materials using line heat source method”, J. of Sci. and Ind. Research, vol 26 (2010), pp872-878
Kömle N.I. s.a., -„In situ methods for measuring thermal properties and heat flux on planetary bodies”, Planet Space Sci., (2011 june), 59(8), pp639-660
Strâmbu V. –„Thermal conductivity measurement of construction materials using the thermal probe method”, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, T.LVIII (LXII), Fasc.2, 2012, pp71-76.
Strâmbu V. –„Influences in thermal conductivity evaluation using the thermal probe method; some practical aspects”, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, T.LVIII (LXII), Fasc.3, 2012, pp
Strâmbu V. –“Simultaneous measuring of thermal conductivity of materials from layers of multilayers constructive system”, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy , T.LVIII (LXII), Fasc.3, 2012, pp
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Reabilitarea Termofizica a Cladirilor (ID: 163306)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.