Utilizarea eficientă a energie [631748]

Capitolul 1
Utilizarea eficientă a energie
1.1 Semnificația termenului de utilizare eficientă a energiei

Eficienț a energetic ă reprezintă capacitatea de a efectua o acțiune cu un consum minim de
energie.
Termenul de eficiență energetică capătă un caracter concret și un conținut numai dacă este
asociat unui contur bine definit în interiorul căruia se desfășoară o anumită activitate care implică,
printre altele , consumul uneia sau mai multor forme de energie. Se consideră că activitatea
respectivă este cu atât mai eficientă sub aspect energetic cu cât pierderile de energie inventariate la
nivelul conturului stabilit sunt mai mici.
Din punct de vedere istoric , eficiența energetică a apărut în vocabularul limbii engleze ca o
necesitate impusă de realitatea creșterii a prețurilor purtătorilor de energie, fără a fi mai întâi
definită și fundamentată teoretic de către specialiști. Ea a fost preluată și în l imba română, fiind
utilizată cu o frecvență mult mai mare după 1990. Înainte de 1990, în România era preferată o altă
sintagmă și anume aceea de independență energetică, care implica însă indirect eficiența energetică.
În limba română, noțiunea de eficien ță energetică are două semnificații. În sens restrâns,
noțiunea de eficiența energetică are înțelesul de performanță energetică și este folosită ca atare de
multă vreme. Prin urmare, creșterea eficienței energetice în sens restrâns are drept consecință
economisirea energiei. În sens larg, noțiunea are aceeași semnificație ca și în limba engleză, fiind
legată de cerința reducerii mărimii facturii energetice absolute sau specifice.
Economisirea energiei are drept consecință reducerea facturii energetice, dar se pot întâlni
situații în care factura energetică poate fi redusă deși consumurile energetice la nivelul conturului
analizat rămân neschimbate și viceversa. Cele două semnificații nu sunt diferite în totalitate , sensul
larg al noțiunii de eficiență energ etică incluzând sensul său restrâns. Sensul larg al noțiunii de
eficiență energetică este caracteristic capitalismului modern și perfect compatibil cu economia de
piață. Îmbunătățirea eficienței energetice la nivel național constitue de regulă efectul unor politici
energetice pe termen mediu sau lung.
Resursele energetice sunt o parte importantă a resurselor materiale, fapt devenit cunoscut în
urma așa crize lor petroliere care au lovit în special economiile țărilor industrializate importatoare de
purtători de energie primară pe parcursul deceniului al optulea al secolului trecut . Reacțiile țărilor
dezvoltate , s-au structurat pe parcursul deceniului următor, materializându -se în dezvoltarea
conceptelor de energie alternativă, de energie regenerabilă, de manag ement al energiei și de
eficiență e nergetică. Toate acestea au avut un caracter practic și consecințe benefice incontestabile
asupra întregii activități economice din aceste țări.
Cursa ce implica tehnologia pentru punerea la punct a soluțiilor bazate pe energiile
regenerabile nu a avut rezultate spectaculoase în majoritatea țărilor competitoare, fie ele capitaliste
sau socialiste. În final, valorificarea potențialului energetic regenerabil s -a dovedit în multe cazuri
neeconomică.
În timpul procesului de restruct urare economică în România , un rol deosebit în promovarea
acțiunilor având ca scop conservarea energiei îl au legislația și reglementările în domeniu. Eficiența
energetică și protecția mediului constituie împreună unul dintre obiectivele strategic e majore
asumate de către Comisia Europeană în prima Cartă Europeană a Energiei, adoptată la Haga în anul
1991. De atunci, CEE a difuzat mai multe documente de acest fel, ultimul având drept obiectiv o

Cap. 1 Utilizarea eficientă a energiei 6
strategie europeană a siguranței în alimentarea cu e nergie. Scopul Comisiei a fost de atenționare a
țărilor memb re asupra stării actuale a sect rului energetic, precum și a implicațiilor producerii și a
consumului de energie asupra economiei și m ediului înconjurător. Separarea consumului de
creșterea economică reprezintă tendința politicii comune în domeniul energiei, prin care se încearcă
reducerea influențelor negative ale sectorului energetic asupra mediului și vieții sociale. Printre
direcțiile generale de acțiune recomanda te în documentele cele mai recente se numără conservarea
energiei managementul energiei și promovarea surselor noi și regenerabile de energie.
1.2 Eficie nța energetică la nivel naționa
După aderarea României la Uniunea Europeană, în 2007, Guvernul Român a aprobat
Programele Naționale de Reformă 2007 – 2010, 2011 – 2013, 2014 – 2017, 2017 – 2020, care au
stabilit și stabilesc prioritățile de dezvoltare ale țării‚ ținând seama de liniile directoare ale Uniunii
Europene urmărind reducerea decalajelor față de c elelalte state membre ale Uniunii Europene.
Dezvoltarea ec onomico -socială a României este legată de dezvoltarea economico -socială
globală și de cea a Uniunii Europene având loc într -un mediu internațional deosebit de complex.
Energia este un factor strate gic în politica globală, o componentă vitală pentru dezvoltarea
economică și pentru progresul societății în ansamblu.
Politica României în domeniul energiei până în anul 2020 se bazează pe obiectivele
fundamentale ale Uniunii Europene: durabilitate, competitivitate, siguranță în alimentare. Măsurile
privind eficiența energetică au un rol critic în garantarea realizării l a cele mai mici costuri a
obiectivelor stabilite prin Pachetul Energie – Schimbări Climatice, contribuind în mare măsură la
obiectivele privind durabilitatea și competitivitatea în Uniunea Europeană.
Până la aderarea României la Uniunea Europeană, Guvernu l României a urmărit realizarea de
economii de energie primară aprobând prin Hotărâri de Guvern următoarele strategii și programe:
 Strategia națională în domeniul eficienței energeti ce, elaborată în contextul
negocierilor de aderare;
 Strategia națională privind alimentarea cu energie termică a localităților prin sisteme
de produc ere și distribuție centralizate;
 Programul Național “Termoficare 2006 – 2015 căldură și confort ”;
 Strategia Energetică a Român iei pentru perioada 2007 – 2020;
 Strategia Național ă pentru Dezvoltare Durabilă a Rom âniei – Orizonturi 2013 – 2020

După aderarea României la Uniunea Europeană a fost aprobat Primul Plan Național de
Acțiune în domeniul Eficienței Energetice. În cadrul acestui plan România și -a asumat
angajamentul să red ucă consumul de energie finală în sectoarele sub incidența Directivei de Servicii
Energetice (EDS) cu 1,5% anual în perioada 2008 -2016, față de media înregistrată în perioada
2001 -2005 și a adoptat ca țintă intermediară reducerea consumului cu 940 mii tep pentru 2010.
Conform acelor ținte ritmul mediu anual de scădere a consumului de energie finală în perioada 2008
– 2016 urma să fie de 1,5%, cu 50% mai mare decât valoarea minimă impusă de Directiva
2006/32/CE.
La elaborarea celui de -al doilea PNAEE s -a evidențiat că valoarea totală a economiilor de
energie finală realizate în anul 2010 a fost de 2.223 mii tep ceea ce reprezenta 79% din valoarea
țintă asumată de 2800 mii tep pentru anul 2016. În aceste condiții era de așteptat să se depășească în
anul 2016 valoarea țintă asumată. În cadrul celui de -al doilea PNAEE s -a stabilit ținta națională
privind economiile de energie p rimară la nivelul anului 2020.
Principalele măsuri avute în vedere pentru creșterea efic ienței energetice vizau:
 Aplicarea schemei de ajutor de stat aferentă cogenerării de înaltă eficiență;
 Intensificarea campaniilor de informare a populației și mediului de afaceri;

Cap. 1 Utilizarea eficientă a energiei 7
 Continuarea programului “Termoficare 2006 – 2015 clădiri și confort”;
 Obligativitatea certificatului de performanță energetică, începând cu anul 2010 pentru
locuințele unifamiliale și apartamentele din blocurile de locuințe existente care sunt vândute
sau închiriate;
 Continuarea Programului de reabilitare termică a blocuril or de locuințe;
 Continuarea atestării auditorilor energetici atât pentru clădiri cât și pentru activitățile
industriale; Modernizarea transportului feroviar de călători și marfă și a transportului cu
metroul;
 Aplicarea de către autoritățile publice cen trale și locale a art.7 al O.G. nr.22/2008 privind
eficiența energetică și promovarea utilizării la consumatorii finali a surselor regenerabile de
energie;
 Extinderea Programului național de eficiență energetică (reabilitarea sistemului de
termoficare, re abilitarea clădirilor publice și eficientizarea iluminatului public) pentru
perioada 2011 – 2015.
1.2.1 Consumul final energetic pe locuitor al Rom âniei în 2015
În conformitate cu datele Eurostat și cu situația energetică a celor 28 de țări membre ale
Uniunii Europene, în anul 2015 consumul final energetic pe locuitor al României a fost de 1,102
tep/locuitor, fiind de 1,93 ori mai mic decât media UE -28. România are cel mai mic consumul final
energetic pe locuitor dintre statele Uniunii Europene .

Figura 1.1. Comparații internaționale privind consumul final energetic pe locuitor
(tep/locuitor), în anul 2015

Cap. 1 Utilizarea eficientă a energiei 8

1.2.2 Ponderea consumului final energetic în consumul intern de
energie primară în România
Ponderea consumului final energetic în consumul intern de energie primară în România a fost
apropiată față de media UE -28 (de 1,02 mai mare față de media UE -28)

Figura 1.2. Comparații internaționale privind ponderea consumului final energetic în consumul intern
de energie primară (%), în anul 2015
1.2.3 Intensitatea energiei primare a României în anul 2015
Din comparațiile internaționale privind intensitatea energiei primare, în anul 2015 rezultă că
intensitatea energiei primare a României de 0,227 tep/100 0 Euro identică cu cea a Poloniei a fost de
1,89 ori mai mare decât valoarea acestui indicator pentru media UE -28. Cu toate că eficiența
energetică a crescut în perioada 2000 -2015, Ro mânia fiind printre primele patru -cinci țări ce trebuie
să își reducă int ensitatea energiei primare.

Cap. 1 Utilizarea eficientă a energiei 9

Figura 1.3 Comparații internaționale privind intensitatea energiei primare (tep/1000 Euro),
în anul 2015
1.2.4 Progresele României înregistrate în vederea atingerii
obiectivului pentru 2020 în materie de eficiență energetică
România și -a stabilit ca obiectiv indicativ pentru anul 2020 reducerea cu 19% a consumului
intern de energie primară, prognozat în scenariul de referință prin modelul PRIMES 2007,
realizându -se o economie de energie primară de 10 milio ane tep la nivelul anului 2020, raportat la
consumul intern de energie primară prognozat pentru anul 2020, de 52,99 milioane tep. Astfel ținta
națională de consum intern de energie primară pentru anul 2020 cerută de Directiva de Eficiență
Energetică este d e 42,99 milioane tep. Realizarea acestei ținte conduce la un consum final energetic
de 30,32 milioane tep. Având în vedere aceste valori se pune accent atât pe reducerea consumului
final energetic cât și pe realizarea de economii de energie în sectorul de energie (transformare,
transport și distribuție).
Consumul intern de energie primară din România a crescut de la 37,868 milioane tep în anul
2005 la 39,799 milioane tep în anul 2008 cu un ritm mediu anual de 1,66% și a scăzut până la
31,844 milioane tep în anul 2015, cu un ritm mediu anual de 3,22%. Această valoare din 2015 este
mult inferioară (circa 74%) obiectivului de reducere a consumului intern de energie primară de
42,99 milioane tep în 2020. Consumul final energetic din România a atins o valoare maximă de
25,312 milioane tep în anul 2006 și apoi a scăzut până la valoarea de 21,896 milioane tep în 2015
cu un ritm mediu anual de 1,62%. Această valoare din 2015 este mult inferioară (circa 72,2%)
obiectivului de reducere a consumului final energetic d e 30320 mii tep în 2020. Restructurarea
economică realizată, precum și măsurile de creștere a eficienței energetice aplicate conform
primului, celui de al doilea și al treilea PNAEE au determinat reducerea consumului intern de
energie primară și a celui fi nal energetic.

Capitolul 2
Eficientizare a energetică pentru clădiri
Sporirea eficienței energetice se poate realiza prin mai multe metode, începând de la
educarea utilizatorilor clădirii în spiritul economiei de energie, până la intervenții ce sunt la
îndemâna multora și până la efectuarea unei expertize și a unui audit energetic în urma cărora
experții recomandă o serie de soluții tehnice de modernizare. Aceste soluții depind de tipul,
vechi mea și destinația clădirilor și se constituie în ceea ce se numește modernizarea clădirii .
Modernizarea termică a unei clădiri reprezintă îmbun ătățirea ei în scopul păstrării
căldurii la interior. Aceasta presupune adăugarea de izolație termică, etanșarea, îmbunătățirea sau
chiar înlocuirea ferestrelor și a ușilor, precum și îmbunătățirea echipamentelor și instalațiilor cu care
este dotată clădirea. Modernizarea termică însea mnă și implementarea de măsuri de eficiență
energetică în toate activitățile de renovare și reparații ale clădirii.
Eficientizarea energetică a clădirilor repr ezintă o prioritate, datorită calității slabe a
majorității construcțiilor existente, fie vechi, fie ieftine. Pe de altă parte, costurile legate de
modernizare termică a unei clădiri sunt mai mici decât costurile legate de instalarea unei capacități
suplimentare de energie termic ă pentru încălzire. În țara noastră, consumurile energetice pentru
secto rul populației sunt la nivelul a 40% din co nsumul total de energie , iar ponderea aceasta s -a
constatat în mare parte peste tot în lume.
Clădirile civile, în care utilizatorul principal este omul, pot fi împărțite în două mari
categorii:
 clădiri de locuit , cămine, hoteluri : individuale :
- individuale
– clădiri cu mai multe apar tamente
 clădiri publice :
– spitale, creșe, policlinici
– clădiri pentru învățământ și sport
– clădiri social -culturale
– instituții publice și alte clădiri industriale;
Rolul clădirilor civile este aceea de a crea în interior un climat confortabil, indiferent de
sezon. În acest sens, elementele de construcție care alcătuiesc anvelopa unei a stfel de clădiri trebuie
astfel concepute încât să asigure în interiorul încăperilor cond iții corespunzătoare
de confort higrotermic , acustic, vizual -luminos, olfactiv -respirator.
Confortul higrotermic se referă la nivele de temperatură și umiditate ușor de suportat. El se
realizează cu consum de energie, fie pentru încăl zirea spațiului utilizat, fie pentru răcirea lui. Acesta
fiind motivul pentru care confortul higrotermic reprezintă componenta de confort direct legată de
noțiunea de eficiență energetică a clădirii în sensul că se urmărește atingerea lui cu consumuri
energetice minime.
Confort ul termic dintr -o încăpere se realizează în condițiile în care cel puțin 90% din
persoane nu pot indica dacă ar prefera o ambianță mai caldă sau mai rece. Identificarea exigențelor
de performanță asociate realizării cerințelor de confort termic ale persoanelor se face analizând atât
aspectul obiectiv legat de necesitatea menținerii temperaturii interne a corpului omenesc în jurul
valorii de 37oC, cât și aspectul subiectiv care se referă la metabolismul, sistemul termoregulator și
sensibilitățile prop rii fiecărui organism.

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 11
2.1 Anvelopa clădirii
Clădirea reprezintă un ansamblu de camere, spații de circulație și alte spații comune,
delimitat de o serie de suprafețe care alcătuiesc anvelopa clădirii și prin care au loc pierderile de
căldură.
Anvelopa clădirii este alcătuită din totalitatea suprafețelor elementelor de construcție
perimetrale, care delimiteză volum ul interior , de mediul exterior sau de spațiile necondiționate din
exteriorul clădirii .
Aceasta reprezintă învelișul care protejează interior ul casei împot riva vântului, ploii și
ninsorii, ea conferind și suportul structural pentru pereți și acoperiș, protejează structura împotriva
deteriorării, permite utilizarea luminii naturale, precum și accesul în și înafara clădirii. La nivel
global anvel opa reprez intă cheia unei izolări termice .
Rolul anvelopei este acela de a separa mediul controlat, de la interior de vremea de afară.
Menținerea condițiilor dorite la interior se realizează prin controlul fluxurilor de căldură, aer și
umiditate între interiorul și exteriorul clădirii.

Fig. 2 .1 Fluxuri de căldură, aer și umiditate prin anvelopa unei clădiri
2.1.1 Anvelopa și fluxul de căldură
Pentru realizarea confortului interior o condiție impornată este dotarea clădirii cu un sistem
de încălzire care să furnizeze căldură pe perioada sezonului rece. Căldura furnizată trebuie să fie
menținută la interiorul clădirii, astfel încât consumul de energie al sistemului de încălzire să fie
minim necesar. Caracteristica transferului de energie termică este g enerat de orice diferență de
temperatură și poate avea loc în orice direcție.
Modurile de transfer al căldurii sunt conducția termică, convecția termică și radiația termică.
Conducția termică apare într -un mediu staționar prin transferul de energie microscopic ă de
la particulele componente cu viteze mari spre cele cu vitez e mici, ca urmare a ciocnirilor dintre
particule. Rezultă , conducția termică se realizează mai bine prin solide și lichide decâ t în gaze,
unde densitatea de particule este scăzută. Materialele izolatoare termic sunt adesea cu spații umplute
cu aer, reducând astfel fluxul de căldură prin anvelopă. Proprietatea materialelor de a transfera

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 12
căldura prin conducție se numește conductivitate termică, iar valorile ei sunt dependente de
temperatură.
Convecția termică apare î ntre o suprafață și un fluid în mișcare, realizându -se prin acțiunea
combinată a conducției termice prin fluid și a mișcării macroscopice d e ansamblu a fluidului.
Aceasta este în mare parte responsabilă de transportul de energie microscopică între suprafață și
fluid. Într -o încăpere neizolată aerul preia căldura de la peretele cald, apoi circulă, ajungând la
peretele rece prin care ea se pierde. O parte a căldurii se trans feră și prin amestecarea aerului cald
cu aer rece. Convecția termică este de două feluri: convecție forțată , atunci când mișcarea fluidului
este impusă cu mijloace mecanice sau naturale îndepărtate ; și convecție naturală, atunci când
mișcarea fluidului se naște natural din diferențele de densitate generate de diferențele de
temperatură locale .
Radiația termică se referă la energia emisă sub forma undelor electromagnetice, în urma
modificărilor intervenite în configurația electronică a corpului emitor. Radiația termică se manifestă
la orice nivel de temperatură și, spre deosebire de conducție și convecție, nu necesită un mediu
transportor. Sunt momente în care radiația termică este mică, chiar neglijabilă, în comparație c u
celelalte m oduri de transfer , sau sunt situații în care radiația termică este dominantă. Dacă o
persoană stă în fața unei ferestre reci, ea pierde căldură și simte frig, chiar dacă temperatura aerului
la interior este ridicată.
Controlul fluxului de căldură prin anv elopă se face cu ajutorul unui material izolator termic .
Acesta învelește anvelopa clădirii pentru a -i reduce pierderile de căldură spre exterior. Aerul în
repaus nu este bun conductor termic, astfel el este în principiu un izolant bun. Însă, în spații mai
mari, precum cavitățile din pereți, căldura se poate pierde prin convecție și radiație. Scopul izolației
este acela de a diviza volumul de aer în compartimente suficient de mici pentru a împiedica
formarea curenților convectivi, aerul rămânând în repaus. În același timp, materialul izolator reduce
radiația de la o suprafață la alta a compartimentului cu aer .
Izolațiile se aleg funcție de rezistența lor termică , proprietate definită ca
, prin analogie cu rezistența electrică a unui conductor . Cu cât rezistența
termică este mai mare, cu atât fluxul de căldură prin material este mai mic. O izolație sau alta poate
avea grosimi diferite, dar atâta timp cât rezistența lor termică este aceeași, ele vor controla în mod
egal pierderile de căldură.
2.1.2 Anvelopa și fluxul de aer
Schimbul de aer prin anvelopă poate reprezenta o sursă importantă de pierdere termică.
Deoarece aerul cald poate conține cantități mari de vapori de apă, fluxul de aer este de asemenea
principalul mijloc prin care umiditatea străbate anvelopa. În condiții de iarnă, aerul este forțat să
treacă prin anvelopa clădirii. Aerul care iese transportă căldură și umiditate, iar aerul care intr ă este
uscat și creează curenți.
Aerul pentru a putea să traverseze anvelopa clădirii, trebuie să existe un spațiu gol și o
diferență de presiune între interiorul și exteriorul anvelopei. Diferența de presiune apare în urma
efectelor următoare:
 Efectul de vânt apare atunci când vântul suflă spre clădire, iar în punctul de impact cu
peretele energi a cinetică se transformă în energie potențială de presiune. În acest fel ,
presiunea aerului crește pe partea dinspre care suflă vântul, iar aerul este forțat să intre în
clădire. Pe de altă parte, presiunea aerului pe fața opusă a clădirii scade datorită a ntrenării
de către vânt a aerului lateral clădirii, iar aerul din clădire este forțat să iasă afară .
 Efectul de stratificare se regăsește în casele încălzite, unde aerul cald, de densitate mai
mică, urcă și se destinde, creând la partea de sus a clădirii o presiune mai mare. Aerul iese
afară prin fisurile din plafon și prin crăpăturile din jurul ferestrelor de la etajele superioare.
O dată cu ridicarea aerului cald, în partea de jos a clădirii se creează o ușoară depresiune

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 13
care forțează aerul exterior să p ătrundă la interior prin orice neetanșeitate sau deschidere din
anvelopă .
 Efectul de ardere și ventilare apare din cauza echipamentelor și instalațiilor cu procese de
ardere a unui combustibil, fie el lemn, petrol sau gaz natural. Procesul de ardere necesită
mai mult aer care să permită oxidarea elementelor chimice combustibile, fapt pentru care
se prevăd modalități de asi gurare a acestui aer în exces . Sobele deschise
sau șemineele trebuie să evacueze gazele de ardere, nocive pentru sănătate, iar odată cu ele
se evacuează și mult aer. Aerul acesta trebuie înlocuit pentru menținerea presiunii din
interior, așa că, prin anvel opă, pătrunde aer proaspăt din exterior. Din cauza aceasta ,
încăperile dotate cu sobe sau șeminee au curenți de aer mai intenși decât celelalte .

Fig. 2.2 Fluxul de aer prin anvelopă
Avantajele controlului fluxului de aer între interior și exterior:
– Economie de bani și energie
– Clădire mai confortabilă fără zone reci și curenți de aer.
– Protecția materialelor clădirii împotriva stricăciunilor cauzate de umiditate
– Confort, sănătate și preotecție , eliminându -se aerul uzat și îmbâcsit și se asigură aerul în
exces necesar pentru realizarea în siguranță a proceselor de ardere .
2.2 Instalațiile clădirii
Locuitorii unei clădiri au o serie de cerințe față de clădire, cerințe care în principal se referă
la confort termic, vizual și acustic, la igienă și sănătat e și nu în cele din urmă la siguranță și
adaptabilitate.Instalațiile clădirii au rolul de a satisface aceste cerințe, consumând în schimb o formă
de energie. Raporul dintre efectul util și energia consumată definește eficiența unei instalații.
Instalațiile moderne obțin performanțe cu folosirea rațională a resurselor și în special a energiei și
combustibililor.
2.2.1 Instalații de încălzire
În timpul sezonul ui rece trebuie menținute anumite temperaturi interioare în încăperile unei
clădiri; în aceste condiții clădirea cedează căldură către exterior. Rolul instalației de încălzire este
acela de a furniza clădirii energia termică ce se pierde în exterior, astfel încât să se păstreze î n
interior temperatura dorită. De obicei , instalația de încălzire asigură și apa caldă menajeră
consumată în clădire.

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 14
Instalații le de încălzire au caracteristici ce depind de tipul energiei consumate, tipul și orarul
de ocupare a clădirii, utilizarea radia ției solare, structura, mărimea și funcția clădirii, de pierderile
estimate de căldură, precum și de capitalul disponibil.
O instalație de încălzire cu corpuri de încălzire se compune din surs a termică: cazanul de
încălzire; rețeaua conductelor de distribuție și corp urile de încălzire din încăperi:
radiatoare, convectoare , registre etc.. Agentul termic, de obicei apa, se încălzește în cazan și se
pompează la consumatori, unde cedează căldura în corp urile de încălzire; apa, răcită se întoarce la
cazan, se reîncălzește și circuitul se reia. Temperatura apei se alege în funcție de destinația spațiului
încălzit și de sistemul de încălzire folosit. De obicei se folosește apa caldă cu temperatura maximă
de 95oC, în condiții nominale de temperatură exterioa ră. Trebuie avut în vedere că reducerea valorii
limită a temperaturii agentului termic conduce la reducerea pierderilor de căldură din rețeaua de
conducte și la îmbunătățirea confortului, dar și la creșterea costului instalației .
Se mai folosesc și următo arele metode de încălzire :
– încălzirea cu aer cald ;
– încălzirea cu arderea unui combustibil direct în aparatul de încălzire ;
– încălzirea electrică;
– încălzirea solară .
Cazanele , cu arderea un combustibil sau electrice pot fi:
– cu condensație , ducând la performanțe super ioare prin eliberarea căldurii de vaporizare
– fară condensație
Sistemele de încălzire sunt:
– Locale;
– Centrale;
– La distanță.
Consumul de energie termică pentru încălzire, depinde de sarcina termică a consumatorului,
și de performanțele de ansamblu ale instalației și de caracteristicile constructive și funcționale ale
elementelor componente. Elementele importante ale instalației de încălzire, care pot ajuta la
reducerea consumurilor energetice sunt:
– cazanul;
– pompele d e circulație;
– rețeaua de conducte ;
– elemente de automatizare;
– corpurile de încălzire;
– contoare de energie termică ;
– sistemul de monitorizare a parametrilor instalației;
– stația de tratare a apei de adaus.

Fig. 2.3 Schema de principiu a unei instalații de încălzire cu condensație

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 15
2.2.2 Instalații de ventilare și climatizare
Încăperi le pot avea aerul poluat cu o serie de agenți poluanți proveniți de la ocupanți :
bioxidul de carbon rezultat din r espirație, fumul de țigară etc. , de la materialele de construcție : gaze,
vapori etc. sau de la procese de fabricație : solvenți etc . Rolul instalației de ventilare este acela de a
elimina sau dilua aceste nocivități sub limita de periculozitate pentru organismul uman, prin
introducerea de aer proa spăt și evacuarea aerului poluat . Când se dorește ca pe lângă cerințele
privind puritatea aerului să se asigure și anumiți parametri de temperatură și umiditate pentru aerul
încăperii, instalația de ventilare se transformă în instalație de climatizare .
Instalație de ventilare obișnuită se compune din: priza de aer proaspăt, filtru de praf,
canalele de aer, ventilatorul de i ntroducere, gurile de refulare a aerului în încăperi, gurile de
aspirație a aerului din încăperi și ventilatorul de evacuare. Se poate renunța, la ventilatorul de
evacuare sau la ventilatorul de introducere în situații speciale în care se practică ventilar ea mixtă, cu
introducere mecanică și evacuare naturală în suprapresiune, respectiv, cu evacuare mecanică și
introducere naturală în depresiune. Instalațiile de ventilare sunt prevăzute cu baterii de încălzire a
aerului proaspăt, situație în care ele realiz ează și încălzirea a încăperilor.
Instalațiile de climatizare, față de instalațiile de ventilare, au în componența lor baterii de
răcire și sisteme de umidificare / uscare a aerului; ele realizează răcirea încăperilor în sezonul cald,
precum și încălzire a în sezonul rece.
Tipurile de sisteme de ventilare și climatizare includ:
– Ventil are naturală
– Unități izolate
– Sisteme centrale
Consumul de energie pentru reîmprospătarea aerului și pentru încălzirea sau răcirea lui
depinde, atât de sarcina termică de răcire și de încălzire a consumatorului cât și de performanțele
elementelor componente ale insta lației. Elementele importante ale instalației de ventilare –
climatizare, care pot duce la reducerea consumurilor energetice sunt:
– ventilatoarele;
– priza de aer proaspăt;
– filtrul de praf;
– rețeaua de canale de aer;
– organele de reglaj -clapete, jaluzele;
– gurile de refulare și de aspirație a aerului;
– camera de amestec;
– baterii de încălzire / răcire a aerului;
– agregatul pentru producerea apei răcite;
– recuperatorul de căldură / frig din aerul evacuat;
– pompele de circulație agenți termic i;
– sistemul de monitorizare a parametrilor instalației;
– elementele de automatizare;
– surse neconvenționale de energie și pompe de căldură.

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 16

Fig. 2.4 Schema de principiu a unei instalații de climatizare

2.2.3 Instalații sanitare
Acestea asigură furnizarea apei reci și a a celei calde la punctele de consum ale obiectelor
sanitare din clădire; apele uzate rezultate după folosire sunt colectate și evacuate la exterior în
sistemul de canalizare.
Instalațiile sanitare interioare din clădiri au în componența lor :
– sursa de apă ;
– rețeaua conductelor de alimentare cu apă din clădire: conducta de distrib uție, coloanele și
legăturile la obiectele sanitare;
– obiectele sanitare și armăturile de utilizare a apei;
– rețeaua conductelor de canalizare.
Dacă rețeaua nu poate asigura presiunea apei, necesară unei bune utilizări la consumator, se
prevede la intrarea apei în clădire o stație de pompare cu recipient de hidrofor.
Furnizarea apei calde se face de la un punct termic sau centrală termică, exterioare clădirii
deservite, fie de la surse locale amplasate în clădir e.
Consumul de energie al instalațiilor sanit are se datorează consumului de apă și preparării
apei calde menajere . Componentele importante ale instalației sanitare, care pot ajuta la reducerea
consumurilor energetice sunt:
– pompele și sistemele de ridicare a presiunii apei;
– armăturile obiectelor;
– încălzitoarele de apă caldă;
– rețeaua de distribuție a apei;
– conductele de apă caldă menajeră;
– rețeaua de recirculare a apei calde menajere ;
– contoar ele de apă rece și de apă caldă;
– elemente de automatizare;
– sisteme solare de încălzire a apei .

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 17
2.2.4 Instalații electrice
Instalațiile electrice obișnuite se împart în douătipuri:
– instalații electrice de iluminat ;
– instalații electrice de forță.
Instalațiile electrice de iluminat se folosesc pentru a asigura, într -o încăpere sau zonă de
lucru, vizibilitatea bună a sarcinilor vizuale și realizarea acesteia în condiții optime vederii, atât în
lipsa totală a iluminatului natural cât și în situația în care acesta este insuficient. Iluminatul este
însoțit de degajări de căldură, care pot fi favorabil e pe durata sezonului rece , dar defavorabile pe
durata sezonului cald.

Fig. 1.6 Combinarea eficientă a luminii naturale cu cea artifici

Instalațiile electrice de forță se folosesc pentru a asigura alimentarea cu energie electrică a
receptoarelor electrice. Receptoarele electrice sunt aparate care transformă energia electrică într -o
altă formă de energie utilă omului, ca de exemplu :
– motoarele, transformă energia electrică în energie mecanică;
– cuptoar ele electrice, transformă energ ia electrică în energie termică ;
– transformatorul electric, transformă energia electrică de anumiți parametrii în energ ie
electrică de alți parametrii .
Sursa de lumină artificială poate fi radiația termică sau de natură elect rică. O instalația
electrică de iluminat este compusă din:
 Surse de lumină :
– lămpi cu incandescență;
– lămpi cu ciclu regenerator cu halogen;
– lămpi fluorescente;
– lămpi cu descărcare în vapori;
– lămpi cu descărcare în gaze sau amestecuri de gaze și va pori meta lici de joasă presiune;
– lămpi cu inducție.
 Corpuri de iluminat ce îndeplinesc funcțiile:
– susțin mecanic sursa de lumină;
– asigură alimentarea cu energie electrică a lămpii;
– distribuie fl uxul luminos în mod convenabil.
 Circuite electrice de iluminat compuse din ansamblul de conductori și tuburi de protecție,
cabluri și aparatele de mică comutație

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 18
 Tablouri electrice de iluminat sunt părți ale instalației electrice de iluminat prin care se
realizează distribuția energiei electrice. Acestea fiind și locul unde se montează
echipamentele electrice pentru: acționare, protecție, măsură, comandă, automatizare etc.
Instalația electrică de forță este formată din:
a) Receptoare electrice;
b) Conductoare și tuburi de protecție, cabluri, împreună cu aparate de acționare, comandă sau
protecție prevăzute în afara tablourilor electrice;
c) Tablouri electrice de forță, prin care se realizează distribuția energiei electrice și în care se
montează aparatele de protecție, măsură, comandă, acționare, automatizare etc .

Consumurile de energie electrică în clădirile de locuit și clădirile publice au o pondere
însemnată în consumul total de energie. Punctele instalațiilor electrice și care pot duce la reducerea
consumurilor energetice sunt:
– corpurile de iluminat , preved erea unor corpuri de iluminat care asigură compensarea
energiei electrice reactive prin condensatoare montate în corpurile de iluminat dotate cu
lămpi fluorescente ;
– receptoare electrice de forță , folosirea de receptoare electrice cu motoare cu randament
înalt;
– ansamblul de conductoare sau cabluri și elemente de comutație locală , dimensionare a
corectă a circuitelor electrice în vederea reducerii pierderilor de tensiune, aparate de mică
comutație, comutatoare, care să asigure sectorizarea iluminatului în încă peri;
– contoare , prevederea de contoare atât pentru consumurile de energie activă cât și pentru
cele de energie reactivă;
– baterii de condensatoare , instalarea de baterii de condensatoare montate în paralel cu
consumatorii pentru îmbunătățirea factorului de putere.
2.3 Energetica clădirii
2.3.1 Parametrii climatici
Consumul energetic al clă dirii depinde de factori externi si de factor ii interni. Factorii
externi sunt parametrii climatici caracteristici ai amplasamentului:
– temperatura aerului;
– viteza vântului;
– însorirea, umiditatea aerului .
Temperatura aerului
Calculul necesarului de caldură de calcul al unei clădiri se face cu ajutorul temperaturii
exterioare conventionale de calcul (t e).
Conform SR 1907 -1 România este împărțită în 4 zone climatice cărora le corespund
următoarele temperaturi exterioare de calcul:
zona I: -12oC (orase caracteristice: Constanta, Resita, Dobeta Turnu Severin);
zona II: -15oC (orase caracteristice: Bucuresti, Braila, Arad, Craiova, Pitesti, Oradea);
zona III: -18oC (orase caracteristice: Baia Mare, Bacau, Iasi, Sibiu, Cluj -Napoca, Galati);
zona IV: -21oC (orase caracteristice: Predeal, Brasov, Fagaras, Reghin, Gheorghieni,
Suceava).

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 19

Calculul necesarului de căldură anual al unei c lădiri și al necesarului de combustibil pentru
încălzire se face cu ajutorul temperaturilor exterioare medii lunare. Cu ajutorul lor se determină
temperatura medie pe perioada de încălzire (t em) și numărul de grade -zile.
Tabelul 2.1 Datele climatice caracteristice care stau la baza stabilirii necesarului de
căldură de calcul și a necesarului de căldură anual pentru încălzire pentru unele orașe din
România .
Orașul Zona cliamtică te
[oC] tem
[oC] N
[grade –
zile] Durata
perioadei de
încălzire [zile]

Constanța I -12 4,7 2840 185

București II -15 3,4 3170 190

Iași III -18 2,9 3510 205

Brașov IV -21 2,4 4030 228

Dimensionarea instalațiilor de ventilare -climatizare pentru situația de vară și stabilirea
sarcinii termice de răcire se face cu ajutorul temperaturii exterioară medie zilnică aferentă lunii
iulie. Pentru unele orașe din țară, valorile acestei temperaturi sunt: București 31oC, Călărași 30oC,
Constanța 29oC, Sibiu 28oC, Brașov 26oC.

Vântul

Aerul exterior pătrunde în încăperi datorită acțiunii vântului. De regulă temperaturile
exterioare cele mai scăzute nu corespund cu vitezele cele mai ridicate ale vântului. Pe baze
statistice, referitoare la concomitența vânt – temperatură, s -au adoptat valori de calcul ale vitezei
vântului, care determină 4 zone eoliene pe teritoriul țării.
Tabelul 2.2 Vitezele convenționale ale vântului de calcul
Zona
eoliană
Localități caracteristice Viteza vântului [m/s]
în
localități în afara
localității
I Galați, Slobozia, Călărași 8 10
II Iași, Brăila, București,
Constanța 5 7
III Vaslui, Buzău, Craiova,
Tulcea 4,5 6
IV Suceava, Brașov, Timișoara,
Cluj 4 4

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 20
Însorirea

Informațiile climatice privind însorirea, durata de strălucire a soarelui ș i intensitatea radiației
solare, prezintă interes atât pentru perioada caldă a anului cât și pentru cea rece. Ele se folosesc
pentru dimensionarea instalațiilor de climatizare în sezonul cald, stabilind aporturile solare care
trebuie preluate. De asemenea, datel e climatice privind însori rea sunt folosite pentru corectarea
necesarului de căldură pentru încălzire, în măsura în care clădirea este conformată corespunzător
pentru captarea energiei solare în sezonul rece.

Tabelul 2.3 Sumele medii ale duratelor de strălucire a soarelui, în ore pe lună, pentru unele
localități din România.
Localitatea Ianuarie Mai Iulie Septembrie

Bacău 67 213 262 195

Galați 76 250 307 230

Constanța 78 254 330 243

Ploiești 82 231 281 215

Craiova 64 252 310 208

Cluj 83 219 236 201

Radiația solară globală [W/m2] este formată din radiație directă și radiație difuză. Pe cer
senin radiația directă este maximă și cea difuză minimă, iar pe cer înorat, invers. Aceasta este
diferită în funcție de ora zilei; radiația solară directă este diferită după orientarea suprafeței
receptoare.
Umiditatea aerului
Umiditatea aerului exterior are un rol important în tehnica ventilării și climatizării. Ea poate
fi exprimată ca umiditate relativă, în procente, sau ca umiditate absolută, în grame de vapori la 1 kg
de aer uscat. Umiditatea relativă este definită ca raportul dintre conținutul masic real de umiditate și
conținutul masic maxim de umiditate. Cum capacitatea aerului de a îngloba umiditate crește cu
temperatura, rezultă că umiditatea relativă are o variație inversă temperaturii aerului.

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 21
2.3.2 Bilanțul energetic al clădirii
Căldura care trebuie furnizată sau îndepă rtată pentru a menține o încăpere în condițiile
dorite, reprezintă sarcina termică a unui echipament de încălzire sau climatizare. Se consideră toată
căldura care este produsă în incinta clădirii sau care se transferă prin anvelopă; energia totală,
inclusiv energia termică stocată la inte rior, se conservă conform primului principiu al
termodinamicii. Principalii ter meni sunt indicați în figura de mai jos . Aerul exterior, ocupanții și
anumite echipamente contribuie atât la termenul ce reprezintă căldura sensibilă, cât și la cel care
reprezi ntă căldura latentă .

Fig. 2.2 Elementele bilantului energetic al unei cladirii

Bilanțul energetic al clădirii cuprinde următorii termeni de energie sensibilă și latentă:

1. Conducția prin anvelopa clădirii, alta decât prin sol,
[W] (2.1)
2. Conducția prin pereții și podelele subsolului. În construcțiile tradiționale, transferul de căldură
spre sol este de obicei mic și de aceea se neglijează. Dar în clădiriile super -izolate, el poate fi
relativ important.
[W] (2.2)
3. Căldura datora tă schimbului de aer (infiltrații, exfiltrații și/sau ventilație)
[W] (2.3)
4. Sporurile de căldură datorate radiației solare, iluminatului, echipamentelor (aparate
electrocasnice, computere, ventilatoare etc.) și ocupanților
[W]
(2.4)

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 22
5. Sporurile de căldură latentă sunt în principal datorate schimbului de aer, echipamentelor (din
bucătării, băi etc.) și ocupanților
[W] (2.5)
6. Căldura înmagazinată (stocată) în capacitatea termică a clădirii. O analiză dinamică include
acest termen, în timp ce o analiză staționară îl neglijează pentru că temperatura clădirii nu
variază în timp
[W] (2.6)
Cef reprezintă capacitatea termică efectivă a clădirii.
Pierderile de căldură sensibilă prin conducție și schimbul de aer se exprime sintetic printr -un singur
termen, deoarece ambii depind de diferența de temperatură dintre interior și exterior:
[W] (2.7)
Ktot [W/K] reprezintă coeficientul total de pierderi termice sau de izolare .
Se mai obișnuiește exprimarea pierderilor pe unitate de volum, caz în care literatura românească
folosește notația :
[W/m3K] (2.8)
volumul clădirii Vclad este volumul încălzit al clădirii, delimitat de anvelopă.
Sarcina termica instantanee a clă dirii este suma dintre componentele sensibile si latente la un
moment dat:
[W] (2.9)
Convenția de semne este ca să fie pozitiv când există o sarcină de încălzire și negativ
când există o sarcină de răcire. În timpul sezonului de încălzire, sporul latent datorat schimbului de
aer este de obicei negativ pentru că aeru l exterior este relativ uscat. V aloare a negativă
pentru duce la o sarcină totală de încălzire mai mare decât s arcina de încălzire sensibilă,
dar acest lucru este relevant doar dacă la interior se realizează o umidificare pentru a menține
umiditatea Wi constantă . Clădirile care nu au prevazut un sistem d e umidificare, nu există
posibilitatea de control asupra valorii Wi.

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 23
2.3.3 Sarcina de încălzire
Vremea cea mai rece poate să apară în perio adele fără radiație solară, fiind recomandat să nu
se țină seama de aportul solar atunci când se calculează sarcina de încălzire de vârf . Se consideră
numai sporurile de căldură pe care se poate conta în timpul celor mai reci zile. Dacă temperatura
interioară este constantă, este suficientă o anal iză statică, rezultând că sarcina de încălzire de vârf va
apărea din relația:
[W] (2.10)
Când termostatul sistemului de încălzire este reglat la o temperatură inferioară pe timpul nopții,
se poate cere o încălzire rapidă dimineața. Se recomandă pentru clădirile de locuit, o
supradimensionare cu aprox. 40% a sistemului de încălzire pentru o reducere cu 6șC a temperaturii
pe timpul nopții. Pentru clădirile comerciale cu ventilație mecanică, necesarul de supradimensionare
în timpul recuperării reducerii de temperatură pe timp de noapte este mai mic dacă alimenta rea cu
aer proaspăt exterior este închisă pe perioadele în care clădirea nu este utilizată.
2.3.4 Consumul anual de energie pentru încălzire
Clădirea , în sensul minimizării costurilor pe durata sa de viață, necesită o evaluare a
consumului anual de energie Qan, care reprezintă integrala în timp a consumului instantaneu pe
perioada de încălzire sau răcire. Acest consum reprezintă sarcina instantanee împărțită la
randamentul echipamentului de încălzire sau răcire.
Metodele de calcul sunt de două tipuri majore:
– metode statice ;
– metode dinamice .
Metodele grade -zile se folosesc dacă utilizarea clădirii și randamentul echipamentului pot
fi considerate constante. În situațiile pentru care randamentul și condițiile de utilizare variază
semnificativ cu temperatura exterioară, se poate calcula consumul pentru anumite valori ale
temperaturii exterioare și acesta se înmulțește cu numărul de ore din an corespunzător unor intervale
centrate în jurul acestor valori; consumul anual rezultă prin însumarea consumurilor asociate
fiecărui interval de temperatură exterioară. Această abordare reprezintă metoda cu intervale de
temperatură . Pentru metodele statice este necesară în primul rând determina rea valorii
temperaturii Te sub care încălzirea devine necesară. Metodele dinamice trebuie aplicate la calculul
consumului anual de energie ori de câte ori temperatura interioară se dorește sau este variabilă. Dată
fiind simplitatea și larga sa răspândire, se va prezenta mai pe larg numai metoda grade -zile.
Temperatura de echilibru Tech a clădirii este valoarea temperaturii exterioare Te pentru care,
pentru o valoare Ti dată, pierderea totală de căldură este egală cu sporurile de căldură. În cazul unei
analize statice, efectele de înmagazinare sunt zero și dacă se neglijează transferul de căldură spre
sol, atunci bilanțul de energie devine:
[W] (2.11)
Rezultă temperatura de echilibru:
[oC] (2.12)
Încălzirea este deci necesară numai dacă Te scade sub Tbal., consumul de energie al sistemului d e
încălzire fiind dat de relația:

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 24
(2.13)
ηinc este randamentul anual de utilizare a combustibilului, valoarea sa luând în considerare variația
randame ntului la sarcini parțiale. Când ηinc, Tech și Ktot sunt conside rați constanți și valorile medii
zilnice ale temperaturii exterioare Te,med sunt utilizate, consumul anual pentru încălzire se calculează
astfel:
[W×zi/an] (2.14)
numărul de grade -zile pentru încălzire bazat pe temperatura de echilibru fiind definit ca:
[K×zi] (2.15)
Tempera tura de echilibru variază de la o clădire la alta și de multe ori este necunoscută.
Acesta fiind motivul pentru care utilizează și gradele zile bazate pe temperatura de referință
constantă , și anume, temperatura interioară de calcul. Aceasta este în România de 20oC. În acest
caz, gradele -zile devin o funcție numai de datele climatice și pot fi determinate independent de
clădire. Ele se calculează pe bază de date climatice statistice multi -anuale și se pun la dispoziția
specialiștilor sub formă de STAS -uri.
[K×zi] (2.16)
Când numărul de grade -zile este cunoscut din datele climatice și caracteristicile
clădirii, consumul anual pentru încălzire se determină astfel:
[kWh/an] (2.17)
2.3.5 Sarcina termică și consumul anual de căldură
Cuantificarea performanței globale termoenergetice a anvelopei clădiri i, se face prin
intermediul coeficientul global de izolare termica a cladirii (G), reprez entând suma pierderilor de
căldură realizate prin transmisie directă prin aria anvelopei clădirii, pentru o diferență de
temperatură între interior și exterior de 1 K, raportată la volumul clădirii, la care se adaugă
pierderile de căldură aferente reîmprospătări i aerului interior, precum și cele datorate infiltrațiilor
suplimenta re de aer rece. Acesta se calculeaza cu relația:
[W/(m3K)] (2.18 )
unde :
A -aria anvelopei clădirii [m2];
V -volumul interior, incălzit, al clădirii [m3];
R’M -rezistenț a termică corectată, medie, a anvelopei clădirii [m2K/W];
n -viteza de ventilare naturala a clădirii, respectiv numărul de schimburi de aer pe ora [h-1].

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 25

Rezistența termică corectată , medie, a anvelopei clădirii se calculează cu ajutorul relației:
[m2K/W] (2.19 )
unde:
Aj – ariile totale, pe clădire, ale elementelor de construcție [m2]
A – aria anvelopei: A = [m2]
j – factorii de corecție pentru cazurile când suprafețele j nu vin în contact cu aerul exterior
R’j – rezistențele termice corectate, medii pe ansamblul clădirii, ale elementelor de construcție
perimetrale

Sarcina termică pentru încălzire reiese din expresia :

[W] (2.20)
în care :
U – coeficientul global de transfer termic
G – coeficientul global de izolare / pierderi
– temperatura interioară corectată pentru aporturile interne (echipamente, ocupanți)
– temperatura exterioară corectată pentru aporturile solare

Consumul anual de energie pentru încălzire devine :
(2.21)

Nivelul de izolare termică globală este corespunzător, dacă se realizează condiția :
G
GN [W/m3K] (2.22 )
GN fiind o v aloare normată stabilită în mod convențional, într -o anumită etapă de realizare a unor
economii de energie pentru încălzirea clădirilor în timpul iernii.

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 26
Tabelul 2.4 Coeficienți globali normați de izolare termică, , la clădiri de locuit
Nr.
niveluri A/V
(m2/m3) GN
(W/m3K) Nr.
niveluri A/V
(m2/m3) GN
(W/m3K)

1 0,8 0,77

4 0,25 0,46
0,85 0,81 0,3 0,5
0,9 0,85 0,35 0,54
0,95 0,88 0,4 0,58
1 0,91 0,45 0,61
1,05 0,93 0,5 0,64
>1,1 0,95 > 0,55 0,65

2 0,45 0,57

5 0,2 0,43
0,5 0,61 0,25 0,47
0,55 0,66 0,3 0,51
0,6 0,7 0,35 0,55
0,65 0,72 0,4 0,59
0,7 0,74 0,45 0,61
> 0,75 0,75 > 0,50 0,63

3 0,3 0,49

> 10 0,15 0,41
0,35 0,53 0,2 0,45
0,4 0,57 0,25 0,49
0,45 0,61 0,3 0,53
0,5 0,65 0,35 0,56
0,55 0,67 0,4 0,58
> 0,6 0,68 > 0,45 0,59
Unde : A – aria anvelopei; V – volumul incazit ; N – numărul de niveluri
Tabelul 2.5 Evoluția consumurilor specifice de energie termică pentru încălzir ea clădirilor
Construcții existente Construcții noi
Perioada
construirii Perioada construirii
Înainte de
1985 1985 –
1996 1996 –
2000 2000 – 2010
R termică medie globala a clădiriiR om [ m2K/W ] 0,6 – 0,7 0,9 –
0,95 1,75 2
Necesarul specific de căldură pentru încălzire
G [W/m3K] 1 0,8 0,5 0,4
Necesarul maxim orar de căldură pentru încălzire
[KW/apart]
7
5,6
3,5
2,8
Necesarul anual de energie termica pentru incalzire
[KWh/apart ];
[GJ/apart ]

15 750

56,70
12 600

45,36
7 875

28,35
6 300

22,68

Cap. 2 Eficientizarea energetică pentru clădiri 27

Tabelul 2.6 Consumuri specifice actuale de energie pentru satisfacerea utilităților de bază
în menajele populației urbane

Tip locuință /
clădire / sistem
de încălzire Încălzire Apă
caldă Prep .
hranei Iluminat
și ap.
electrocasnice Total
Apartament /
Bloc /
Termoficare 138 121 53 29 340
Apartament /
Bloc/ CT
proprie 138 57 53 29 277
Locuințe șir,
cuplate / Casă /
Termoficare 164 138 60 32 394
Locuințe șir,
cuplate / Casă /
CT proprie 164 66 60 33 323
Locuințe șir,
cuplate / Sobe 164 13 60 31 268
Locuințe șir,
cuplate / Plite 164 7 60 31 262
Case
individuale /
Termoficare 220 112 49 31 412
Case
individuale /
CT proprie 220 53 49 31 353
Case
individuale /
Sobe 220 11 49 21 301
Case
individuale /
Plite 220 5 49 21 296

Capitolul 3
Eficientizarea energetică prin cogenerare
3.1 Rolul cogenerării. Avantajele acesteia
Cogenerare este procesul tehnologic de producere simultană, în aceeași locație și cu un
singur agregat , a energiei electrice , utilizată la alimentarea diverselor echipamente, precum și
a energiei termice , folosită sub formă de abur tehnologic, apă caldă sau căldură.
Prin cogenerare , energia termică reziduală rămasă în urma procesului de pro ducere a
energiei electrice, este utilizată pentru încălzire sau pentru alimentarea altor procese tehnologice .
În procesul de cogenerare , sursa primară de energie este reprezentată de combustibilii fosili :
cărbune, petrol, gaze naturaleș; de combustibilul nuclear, de biomasă sau de energia solară.
Cogenerarea utilizează eficient combustibilii fosili din punct de vedere termodinamic . Într –
o termocentrală electrică clasică, o parte din energie se pierde în mediul înconjurător prin
intermediul turnurilor d e răcire sau prin coșurile de evacuare a gazelor arse . Eficiența proceselor de
producere a energiei electrice sau de încălzire crește, folosindu -se cogenerarea.
În urma procesului de cogenerare rezultă cele două forme de energie care prezintă
următoarele particularități:
• Energia electrică este o energie ordonată cu valoare mare de folosire, fară anergie. Se poate
transporta la distanțe mari față de locul de producere, putându -se valorifica pe o piață zonală sau
națională, prețurile de vânzare ale aceste i energii fiind mai ridicate.
• Energia termică este o energie dezordonată cu un conținut mare de anergie. Randamentul de
producere separată a căldurii este mai mare, dar valoarea de întrebuințare este mai mică. Căldura nu
poate fi transportată eficient l a distanțe mari, piața fiind una locală, iar prețurile de vânzare ale
acestei forme de enregie sunt mai mici.

Fig. 3.1 Principiul de producere a energiei electrice și a încălzirii prin cogenerare

Cap. 3 Eficientizarea energetică prin cogenerare 29

La centralele electrice clasice, în condensare, doar 33% din ene rgia primara este
transformata în energie electrică , iar în cazu l centralelor de cogenerare de înaltă eficiență , prin
combinarea celor 2 procese rezultă o transformare de până la 90% a energiei primare.
Producerea separata de energie

Fig. 3.2 Producerea separata de energie

Eficienta procesului: (33+90)/200=0.615 – 61.50%
Producerea în cogenerare de energie

Fig 3.3 Producerea în cogenerare de energie

Eficienta procesului: (42+43)/100=0.85 – 85.00%
Cogenerarea prezintă următoarele avantaje:
 Randamentul global la producerea separată este mai mare cu peste 25% raportat la
producerea în cogenerare, din punct de vedere termodinamic;
 Cogenerarea, din punct de vedere economic, reduce valoarea facturii energetice totale.
Acest ă reducere depinde de mai mulți factori:
– tipul tehnologiei de cogenerare;
– structura tarifelor energetice;
– tipul de combustibil utilizat;
– bonusuri și privilegii acordate pentru cogenerare.
Se poate obține o eficiență economică mai bună prin reducerea costului cu
combustibilul și prin reducerea taxelor ecologice.
 Din punct de vedere al protecției mediului, se realizează o reducere importantă a cantității de
noxe evacuată în atmosferă .

Cap. 3 Eficientizarea energetică prin cogenerare 30

3.2 Instalați i de cog enerare în centrală. Dimensionarea capacității de
cogenerare
Componentele producătoare de energie ale centralei de cogenerare sunt:
 Instalația de cogenerare producătoare de energie termică și energie electrică;
 Instalația de producere n umai a energiei termice, reprezentată de către cazane. Acestea sunt
mai ieftine decât instalația de cogenerare., fiind folosite la acoperirea necesarului de energie
termică al consumatorilor pe lângă instalația de cogenerare.
Dimensionarea instalației de cogenerare și a cazanelor
După modul de livrare al energiei electrice sunt posibile două situații de dimensionare a
centralelor de cogenerare:
1. Din punct de vedere al furnizării energiei electrice centrala de cogenerare
funcționează insularizat , asigurând alimentarea cu energie el ectrică a unui
consumator bine stabilit . În aceast caz , dimensionarea se face după capacitatea
electrică a consumatorului, condiție în care capacitatea de cogenerare este impusă de
puterea electrică a consumatorului, rezu ltând și puterea termică instalată. Deci
coeficientul de cogenereare este unic determinat. În aceste condiții, energia electrică
este asigurată integral din sursa de cogenerare, iar energia termică se asigură din
instalația de cogenerare și în cazul crește rii cererii de căldură din partea
consumatorului, din insta lațiile termice . Totuși poate să apară scăderea cererii de
energie ter mică din partea consumatorului, cererea de energie electrică rămânând
constantă, situație în care instalația de cogenerare va f uncționa în regim de
cogenerare parțială, reducându -se eficiența și avantajele care rezultau din
funcționarea în regim de cogenerare.

Q – căldura furnizată de centrala de cogenerare
E – energia electrică produsă de centrala de cogenerare
Fig.3.4 Dimensionarea unei surse de cogenerare după capacitatea electrică a consumatorului

Cap. 3 Eficientizarea energetică prin cogenerare 31
2. Livrarea de energie electrică de la centrala de cogenerar e într-un sistem
electroenergetic. În această situație, dimensionarea instalației de cogenerare din
cadrul centralei , se face după cererea de energie termică , iar coeficientul de
cogenerare α este obiectul unui calcul de optimizare .

Fig. 3.5 Dimensio narea unei surse de cogenerare după termic cererea de energie
termică

3.3 Tehnologiile de cogenerare
3.3.1 Instalaț ie de cogenerarea cu turbine cu abur
Instalaț ia este formată dintr -un cazan de abur in care se arde orice fel de combustibil ; acesta
producând abur proaspăt, c are se destinde î ntr-o turbina. Turbina antreneaza un generator electri c
care produce energie e lectrică . Sursa rece a ciclului este un schimbător de caldură în care se
încălzeș te agentul termic sau un condensator, în cazul turbinei cu condensație și prize reglabil,
energia termică fiind extrasă prin una sau două prize de ab ur ale turbinei care alim entează
schimbătoarele de căldură folosite pentru încă lzirea agentului termic.
Aceste instalaț ii se folosesc la puteri mari, având o fiabilitate ridicată și putând folosi orice
fel de combustibil. La puteri mici randa mentul electric scade sensibil, ele echipând în mod uzual
centralele de cogenerare de mare anvergură .

Cap. 3 Eficientizarea energetică prin cogenerare 32

Fig. 3.6 Cogenerare cu instalatii de turbine cu abur:
a) turbina in contrapresiune
b) turbina cu condensatie si priza reglabila

3.3.2 Instalaț iile de cogenerare cu turbine cu gaze
Apari ția echipamentelor speciale destinate producerii energiei electrice și termice la o putere
redusă se datorează tehnologiei de înaltă performanță .
Microturbinele cu gaze sunt o noutate î n tehnologi ile de cogenerare. Ele pastrează
principiile de bază ale turbinelor cu gaze de putere mică si medie, dar utilizează tehnici speciale
privind evacuarea energiei electrice produse . Noua tehnologie, constă în utiliza rea unui generator
electric de turatie ridicata, cuplat la acelasi ax cu o turbina de gaze.

Fig. 3.7 Microturbină cu gaz

Cap. 3 Eficientizarea energetică prin cogenerare 33
Funcționarea microturbinelor se face după un ciclu Brayton deschis ce nu presupune răcire.
Aerul de ardere intră î n compresoru l de tip cen trifugal. E vitarea pierderilor de presiune totală,
presiune dinamică, care este produsă din cauza vitezei foa rte mari a aerului la intrarea în compresor,
se face prin transformarea acesteia în presiune statică de catre un difuzor. Dup ă această etapă, aerul
intră într -un recuperator de căldura unde este preîncălzit. Înainte să intre în arză tor, combustibilul
este ame stecat omogen cu aer comprimat și preîncă lzit. Prin această metodă se poa te controla strict
temperatura ș i se pot minimiza emisiile de oxizi de azot.
Camera de ardere este compusă din două unități, folosite să asigure o bună ardere la pornire
și la sarcina nominală . Gazele de ardere ies din camera de conbustie și intră în turbină, unde se
destind, temperatura gazelor coborând până la aproximativ 300 °c.
Turbina este de tip radial, fara racirea paletelor, fiind susținută de două lagă re lubrifiante,
plasate de ambele părț i ale unui magnet permanent. Gazele de ardere evacuate intră într -un
schimbător de caldură, pentru preîncălzirea aerului de ardere î nainte de i ntrarea în camera de ardere.
După această etapă , gazele de ardere trec printr -un recuperator pentru livrarea că ldurii utile.
Generatorul e lectric hsgt , hight speed generation tehnology , este o mașină de curent
alternativ, sincron, care are aceeași viteză de rotație ca și frecvenț a curentului electric produs. La
pornire se utilizează un motor auxiliar, câmpul magnetic fiind multiplicat de că tre un magnet
puternic cu doi poli, care est e protejat într -o carcasă de oț el.
Poluanții microturbinelor cu gaze sunt oxizi de azot, monoxidul de carbon și gazele
organice reactive. Cu ajutorul camerei de conbustie, se poate controla nivelul de oxizi de azot .
Controlul nivelului de oxizi de azot scade eficiența sistemului, iar controlul monoxidului de carbon
și al gazelor organice reactive creș te randamentul turbinei.
3.3.3 Instalaț ii de cogener are cu motoare cu ardere internă
Acestea funcționează în modul următor: aerul si combustibilul pun în funcțiune motorul,
care antrenează generatorul electric; caldura este extrasă din apa de răcire a motorului și apoi din
gazele arse ale motorului, putându -se aplica post combustia ca și la instalațiile cu turbine cu gaze.
Instalatiile de cogenerare cu motoare cu ardere interna au cea mai redusă fiabilitate ș i pot
folosi numai com bustibil lichid si gazos, utilizându -se la instalațiile de capacitate foarte mică, mică
și medie, înregistrâ nd randam ente electrice de 30 ÷ 35%
.
Fig 3.8 Tehnologia de cogenerare cu instalații de motoare cu ardere internă

Cap. 3 Eficientizarea energetică prin cogenerare 34
Tabelul 3.1 Sistemele de producere a energiei prin cogenerare

Caracteristici Turbina cu
abur Motor termic Turbina cu
gaz Microturbina Pila de
combustie
Eficienț a pe
electric 15-38% 22-40% 22-36% 18-27% 30-63%
Eficienț a
global ă 80% 70-85% 70-75% 65-75% 55-80%
Capacităț i
tipice Mwe 0,5-250 0,01-5 0,5-250 0,03-0,25 0,005 -2
Raport
Electric/Termic 0,1-0,3 0,5-1 0,5-2 0,4-0,7 între 1 si 2
Încărcare
parțială ok ok slab ok bun
Disponibilitate ~100% 92-97% 90-98% 90-98% >95%
Timp pornire 1h-1zi 10 sec 10 min -1h 60 sec 3h-2 zile
Cost investiț ie
$/Kwhe 430-1.100 1.100 -2.200 970-1.300 2.400 -3.000 5.000 -6.000
Cost
operați onal
$/Kwhe <0.005 0.009 -0.022 0.004 -0.011 0.012 -0.025 0.032 -0.038
Avantaje Eficiența bună ,
gama mare de
combustibili,
fiabilitate buna Pornire
rapidă, cost
redus
investiție,
scalare bună
cu sarcina Fiabilitate
bună, emisii
scăzute,
caldura cu
temperatura
mare Compactă,
puține piese
în mișcare,
emisii
scăzute, nu
necesită ră cire Zgomot și
emisii
scăzute,
modulară,
eficiența
constantă la
variaț ia
sarcinii
Dezavantaje Pornire lentă ,
raport slab
electric/termic Cost de
mentenanță
mai mare,
zgomot,
temperatura
mică pe
termic,
generează
termic și
atunci câ nd
nu este
utilizat acest
agent Necesită
presiune mare
la gaz natur al
sau compresor
local,
eficiența mică
la variația
sarcinii,
dependența de
temperatură
extern ă Cost mare,
eficiența
mecanică
mică ,
temperatura
termica mic ă Cost
investiție
mare, durata
de viață
relativ
redusă,
necesită
procesare
specială
combustibil
cu excepț ia
Hidrogen