CURSUL – TEHNICA AUDITULUI ENERGETIC PENTRU CLADIRI

s.l.dr.ing. Radu PESCARU

ANALIZA TERMO - ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR

EXPERTIZAREA > AUDITAREA > CERTIFICARE

1 CONTEXTUL EUROPEAN SI NAŢIONAL1.1 Reglementări tehnice pentru certificarea energetică a

clădirilor existente

2 ETAPELE INVESTIGĂRII PENTRU EVALUAREA NIVELULUI DE PROTECŢIE TERMICA A CLĂDIRII EXISTENTE.

2.1 Investigarea clădirii

2.2 Determinarea performantelor termotehnice ale clădirii

2.2.1 Metode de calcul

3 METODA PREZENTATĂ IN NP 048

3.1 Colectarea datelor3.1.1 Consumul de electricitate al clădirii

3.2 Bilanţul energetic al clădirii3.2.1 Transferul de căldură între clădire şi sol3.2.2 Schimbul de aer3.2.3 Sporurile de căldură incidentale

3.3 Concluziile asupra evaluării

4 CHESTIONAR PENTRU INVESTIGAREA CLĂDIRII

1. CONTEXTUL EUROPEAN SI NAŢIONAL

• După criza energetica din 1973, toate tarile din Europa de Vest si în special tarile nordice, au trecut la efectuarea unor programe naţionale de protecţie termica, care au fost. realizate în etape progresive

• Consumul specific de energie pentru încălzirea clădirilor a scăzut continuu:

În plus, analizele au indicat ca investiţia unei sume în reabilitarea termica a clădirilor a condus la crearea de cca. nouă ori mai multe locuri de munca (activităţi directe si indirecte) decât în cazul investirii aceleiaşi sume în creşterea capacităţilor de producţie în sursele termice clasice.

Consumurile energetice pentru un apartament mediu construit între 1970-1985

• În România energia termică pentru încălzire şi preparare apa calda menajera reprezint principalul consum anual de energie de cca. 75% spre deosebire de 40,7% la Ţările Membre ale UE.

• România este de departe cel mai mare consumator final de energie si în clădirile din ţările UE.

• Consumurile specifice de căldură şi de apă caldă de consum din România au valori aproximativ duble fata de cele din ţările Uniunii Europene. Situaţia existentă în România reclamă introducerea, printre priorităţile politicilor guvernamentale, a politicii de creştere a eficientei energetice la scara întregii societari.

• Pe ansamblul clădirilor de locuit, din România, eficienta utilizării căldurii pentru încălzire, apă caldă şi prepararea hranei este de numai 43% din cantitatea de căldura furnizata de surse.

• În etapa actuala, de o mare importanta este organizarea unei ample acţiuni de analizare si concluzionare privind necesitatea ameliorării pe termen scurt si mediu a calităţilor termice ale construcţiilor existente (refacerea izolării termice în mod corespunzător), respectiv a eficientei instalaţiilor termice din clădiri de locuit de tip bloc si apartamente aflate în acestea.

Reglementari tehnice pentru certificarea energetica a clădirilor existente

• Unul dintre instrumentele pertinente utilizate în ţările Uniunii Europene pentru cunoaşterea performanţelor energetice ale clădirilor existente în vederea determinării si aplicării soluţiilor de reducere a consumurilor energetice îl reprezintă certificatul energetic al clădirii.

• Pentru acesta se prevede expertizarea termica si energetica a clădirilor de locuit existente ca etapa preliminară obligatorie atât în cadrul elaborării certificatului energetic al clădirii, cât si în cadrul realizării auitului energetic, în vederea reabilitării / modernizării termice a fondului construit existent.

Expertiza energetica a clădirii (NP 048-2000)

Evaluarea performantei energetice a clădirilor existente necesara pentru:

2. Etapele investigării pentru evaluarea nivelului de protecţie termica a clădirii

existente.

• Investigarea clădirii;

• Determinarea performanţelor clădirii;

• Concluzii asupra evaluării – întocmirea raportului de expertiza.

Investigarea clădirii • Analiza documentaţiei care a stat la baza execuţiei

clădirii pentru a se controla corespondenta cu aceasta; in lipsa acesteia se vor efectua relevee.

• Analiza vizuala a stării clădirii, prin inspecţie sistematica si completa la fata locului, evidenţiind deteriorările, degradările (condens, mucegai, igrasie, infiltraţii de apa pătarea straturilor de finisaj), zonele cu infiltraţii de aer, fisurile si modificările intervenite, precum si aprecierea cauzelor care le-au determinat. Daca este cazul se vor întocmi relevee ale degradărilor si fisurilor importante. Analiza vizuala a stării clădirii se va face cu obţinerea acordului prealabil al locatarilor si cu echipament corespunzător (lupa, lanterna, aparat foto, camera video, ruleta, echer, bula de nivel si fir cu plumb, ciocan, cuţit etc.).

Se va urmări detectarea următoarelor aspecte :

1. Observarea zonelor cu modificai faţă de proiect sau cu deteriorări, defecţiuni ;

2. Identificarea zonelor afectate de condens sau mucegai ;

3. Existenta infiltraţiilor ;

4. Detectarea neetanşeităţilor la tâmplărie ;

5. Starea trotuarului, a soclului, a subsolului ;

6. Analiza elementelor caracteristice privind amplasarea clădirii in mediul construit (zona climatica de iarna si de vara, orientare in raport cu punctele cardinale, vecinătăţi si gradul de umbrire sau însorire rezultat, zona eoliana si altitudinea amplasamentului, direcţia si viteza vânturilor predominante si gradul de adăpostire in funcţie de densitatea si înălţimea clădirilor învecinate etc.) ;

7. Identificarea soluţiilor utilizate pentru alcătuirea elementelor de construcţie componente ale anvelopei clădirii ;

8. Efectuarea unor sondaje pentru identificarea unor straturi si a stării acestora, prelevarea de probe din elementele de construcţie; efectuarea de termograme ;

9. Întocmirea, distribuirea si colectarea unor chestionare cu întrebări pentru locatari, privind exploatarea construcţiei, confortul resimţit si costul energiei pentru încălzire stabilit pe baza facturilor plătite.

Verificarea urmăreşte analiza principalelor tipuri de degradări apărute în exploatarea clădirilor. În principal, s-au semnalat următoarele tipuri de degradări :

• fenomene de condens interior, care în unele cazuri a condus la apariţia mucegaiului;

• diminuarea în timp a rezistenţei termice a elementelor de închidere;

• diminuarea în timp a rezistenţei termice a elementelor de închidere;

• infiltraţii de aer;

• infiltraţii de apă;

• degradarea tencuielilor exterioare.

Cauzele care au condus la apariţia acestor degradări sunt :

• cauze de concepţie;

• cauze de execuţie;

• cauze de exploatare.

Determinarea performantelor termotehnice ale clădirii

• Evaluarea calitativa ;

• Evaluarea pe baza de determinări experimentale ;

• Evaluarea prin calcul.

Se face prin metode de evaluare care utilizează rezultatele obţinute prin investigarea clădirii si aplică prevederile normativelor tehnice in vigoare. De la caz la caz se recomanda utilizarea combinata a acestor metode.

• Evaluarea calitativa (examinarea planşelor, a consemnărilor → releveelor → observaţii, a răspunsurilor locatarilor la ancheta pe baza de chestionare )

• Evaluarea pe baza de determinări experimentale se face prin analizarea rezultatelor din măsurătorile nedistructive in situ (ex.: umiditatea materialelor, parametrii definitorii ai confortului interior, temperaturi exterioare si interioare, viteza vântului in timpul iernii etc.), fie prin măsurători de laborator pe probe prelevate din elementele de anvelopă.

Evaluarea prin calcul se face utilizând pe de o parte prevederile din standardele in vigoare la data proiectării clădirii si pe de alta parte prevederile din standardele in vigoare la data efectuării expertizei.

• Se stabilesc sau / si se calculează caracteristicile geometrice precum perimetrul clădirii si al etajelor, aria desfăşurata a clădirii si a etajelor, a apartamentelor; înălţimea clădirii, etajului; raportul intre aria anvelopei si volumul clădirii; proporţia de elemente vitrate din anvelopă.

• Se calculează performantele higrotermice ale clădirii. Parametrii termotehnici pot fi determinaţi cu una sau mai multe metode de calcul, prevăzute in normativele termotehnice si vor fi explicaţi, interpretai si comparaţi cu datele obţinute prin celelalte metode. Se întocmeşte un breviar de calcul.

Metode de calcul :

• metode bazate pe indicatori (rapoarte);

• metode directe (înainte);

• metode inverse (înapoi).

Metode bazate pe indicatori (rapoarte) - sunt abordări de tip pre-auditare, bazate pe densităţile de energie / costuri care permit o evaluare rapidă a performanţei construcţiei;

• Consumul total de energie al clădirii (incluzând toţi utilizatorii finali), în kWh sau Gcal.

• Consumul de energie per utilizator final existent în clădire (încălzire, ventilare, iluminat...)

• Necesarul de energie (kW)

• Metode directe (înainte), care constituie cel mai adesea baza programelor pe computere pentru simularea consumurilor de energie.

• metode inverse ( înapoi ), bazate fie pe

simularea staţionară, fie pe cea dinamică.

Metoda prezentată in NP 048

Primul normativ autohton pentru expertiza energetică a unei clădiri “Normativul pentru expertizarea termică şi energetică a clădirilor existente şi a instalaţiilor de încălzire şi preparare a apei calde de consum aferente acestora”, indicativ NP 048-2000.

• Expertizarea termică şi energetică a clădirilor de locuit existente constă în determinarea caracteristicilor termotehnice şi funcţionale reale ale sistemului clădire - instalaţie, în scopul caracterizării din punct de vedere energetic a clădirilor.

• Se dispune astfel de posibilitatea simulării compor-tamentului clădirii în condiţii reale de exploatare, determinarea eficienţei energetice a clădirii şi instalaţiei aferente acesteia, respectiv cuantificarea gradului de utilizare a căldurii. Expertiza stă la baza activităţii de audit energetic, efectuat în scopul alegerii soluţiilor tehnice de modernizare energetică a fondului construit.

• Aceste acţiuni se efectuează la cererea proprietarilor, administratorilor fondurilor locative sau a asociaţiilor de proprietari / locatari, de către consultanţi energetici recunoscuţi (atestaţi) sau birouri de consultanţă energetică acreditate, şi reprezintă o etapă obligatorie atât în activitatea de elaborare a certificatului energetic al clădirii, cât şi în cadrul auditului energetic al clădirii în vederea modernizării / reabilitării energetice a acesteia.

3. Evaluarea performanţelor energetice ale unei clădiri existente

vizează în principal:• Investigarea preliminară a clădirii şi a

instalaţiilor aferente;

• Determinarea performanţelor energetice ale construcţiei şi ale instalaţiilor termice aferente acesteia, precum şi a consumului anual normal de căldură al clădirii pentru încălzirea spaţiilor şi prepararea apei calde de consum;

• Concluziile consultantului energetic asupra evaluării.

COLECTAREA DATELOR(  PLANURI, MATERIALE ŞI CONSUMURI DE

ENERGIE CONTORIZATE )

Analiza energetică va fi facilitată dacă există următoarele informaţii:

  Desene arhitecturale ale clădirii (pardoseli, faţade şi secţiuni prin clădire) însoţite de date privind materialele utilizate şi de grosimile zidurilor şi tencuielii.

  Caracteristici tehnice principale ale sistemelor energetice (cazane, compresoare, aparate electrice, iluminat etc.)

  Informaţii (şi schiţe dacă este posibil) despre sistemele de alimentare cu abur (dacă există).

  Informaţii (şi schiţe dacă este posibil) despre sistemele de încălzire şi ventilare.

  Baze de date conţinând consumurile energetice în ultimele luni (ani) etc.

Modul de funcţionare reală a clădirii rezultă în special prin efectuarea unor

măsurători, precum: • Verificarea parametrilor de confort termic : temperatura

aerului şi a pereţilor exteriori, umiditatea relativă, viteza aerului şi conţinutul în poluanţi (CO2).

• Acolo unde alimentarea cu căldură nu este contorizată, un debitmetru portabil şi termometre bine alese pot oferi informaţii despre consumurile reale de energie termică.

• Dacă există cazane în exploatare se va verifica eficienţa arderii (în acest scop se va prevedea un racord cu un ştuţ de diametru 10 mm pe traiectul evacuării gazelor de ardere către coş).

• Analiza calităţii energiei electrice necesită un electrician care să conecteze aparatura de măsură şi control la tabloul electric.

• Dacă se decide efectuarea unei analize energetice pentru clădire, se recomandă completarea de către personalul tehnic sau locatari a unui chestionar sau fişă de expertiză.

• Parcurgerea fişei de tip chestionar arată clar datele necesare a fi cunoscute. Se atrage în mod deosebit atenţia asupra surselor şi consumurilor de energie. Dacă imobilul are consumurile energetice contorizate, se recomandă completarea unor tabele centralizatoare de tipul celor prezentat mai jos.

Consumul de electricitate al clădirii - Tarif: ………[lei/kWh]

Energia în construcţii :

• încălzire – sezonul rece• condiţionarea aerului – sezonul cald• ventilare – aer proaspăt• apă caldă şi apă rece• transport (ascensor)• iluminare artificială• preparare hrană / producere de bunuri• curăţenie

Bilanţul energetic al clădirii • Căldura

care trebuie furnizată sau îndepărtată pentru a menţine o incintă în condiţiile dorite, reprezintă sarcina termică de încălzire sau climatizare.

• Proiectarea optimă a clădirii, în sensul minimizării costurilor pe durata sa de viaţă, necesită o evaluare a consumului anual de energie Qan, care reprezintă integrala în timp a consumului instantaneu pe perioada de încălzire sau răcire.

• Consumul instantaneu reprezintă sarcina instantanee împărţită la randamentul echipamentului de încălzire sau răcire.

•Sarcina termică instantanee a clădirii este suma dintre componentele sensibile şi latente la un moment dat:

Sarcina termică şi consumul anual de căldură – conform normativelor

româneşti • Cuantificarea performanţei globale

termoenergetice a anvelopei unei clădiri, conform reglementărilor tehnice româneşti în vigoare, se face prin intermediul coeficientul global de izolare termica a clădirii ( G ).

Reprezintă suma pierderilor de căldură realizate prin transmisie directă prin aria anvelopei clădirii, pentru o diferenţă de temperatură între interior şi exterior de 1 K, raportată la volumul clădirii, la care se adaugă pierderile de căldură aferente reîmprospătării aerului interior, precum şi cele datorate infiltraţiilor suplimentare de aer rece.

• R’M - rezistenţa termică corectată medie, a anvelopei clădirii, [m2K/W] :

• R’j rezistenţele termice corectate, medii pe ansamblul clădirii, ale elementelor de construcţie perimetrale, [W/m2K] :

• R rezistenţa termică specifică unidirecţională aferentă ariei Aj [m2K/W] :

Principalele punţi termice care trebuie să fie avute în vedere la determinarea valorilor R'm sunt următoarele :

• la pereţi: stâlpi, grinzi, centuri, plăci de balcoane, logii şi bowindouri, buiandrugi, stâlpişori, colţuri şi conturul tâmplăriei ;

• la planşeele de la terase şi de la poduri: atice, cornişe, streşini, coşuri şi ventilaţii ;

• la planşeele de peste subsol, termoizolate la partea superioară: pereţii structurali şi nestructurali de la parter şi zona de racordare cu soclul ;

• la planşeele de peste subsol, termoizolate la partea inferioară: pereţii structurali şi nestructurali de la subsol, grinzile (dacă nu sunt termoizolaţe) şi zona de racordare cu soclul ;

• la plăcile în contact cu solul: zona de racordare cu soclul, precum şi toate suprafeţele cu termoizolaţia întreruptă ;

• la planşeele care delimitează volumul clădirii la partea inferioară, de aerul exterior: grinzi (dacă nu sunt termoizolate), centuri, precum şi zona de racordare cu pereţii adiacenţi.

• Sarcina termică pentru încălzire, [W]:

)TT(VG

)TT(cVn)TT(AU

QQQ

core

coriclad

eipei

vctot

[W]

• Consumul anual de energie pentru încălzire [J/an] :

GZ- gradele-zile se calculează în acest caz conform [NP-047]

• OBSERVAŢIE: Sarcina termică a unei clădiri scade cu scăderea coeficientului global de pierderi termice G şi creşterea randamentului instalaţiei de încălzire.

• Nivelul de izolare termică globală este corespunzător, dacă se realizează condiţia :

G GN [W/m3K]

Coeficienţi globali normaţi de izolare termicăla clădiri de locuit: ]Km/W[G N 3

Transferul de căldură între clădire şi sol • Exprimat prin suma a

trei termeni ce reflectă transferul de energie prin pereţii verticali ai subsolului aflaţi în contact cu solul, prin planşeele orizontale (podelele) aflate în contact cu solul şi prin plăcile aflate perimetral în contact cu solul.

Transferul de căldură prin schimbul de aer : Se disting două

mecanisme care contribuie la schimbul total de aer:

• infiltraţii/exfiltraţii – curgeri necontrolate ale aerului prin toate crăpăturile şi deschizăturile unei clădiri reale de la exterior la interior / de la interior la exterior

• ventilaţia – naturală prin ferestre şi uşi deschise şi ventilaţia mecanică cu ajutorul ventilatoarelor.

unde• Ak - aria secţiunii de infiltrare, m2

• ck - coeficient de debit• pk =pe–pi = diferenţa de presiune locală

dintre exterior şi interior, N/m2 (Pa)

Sporurile de căldură incidentale

• Cel mai important spor de căldură apare în timpul zilei şi este datorat soarelui. Acesta se numeşte spor solar [W] :

FIAIaItAQei

isolar

)(

• Depinde de: I - iradiaţia solară incidentă pe suprafaţa geamului, A - aria suprafeţei geamului şi F definit ca un coeficient de spor de căldură solară.

• Pe lângă sporurile solare, mai există şi sporuri de căldură datorate oamenilor, instalaţiilor de iluminare şi echipamentelor (aparate electrocasnice, motoare, computere, imprimante şi copiatoare etc).

• Pentru aparatele de iluminat şi pentru radiatoare electrice, valoarea puterii nominale (de exemplu valoarea de pe etichetă) este de obicei apropiată de valoarea puterii consumate.

Concluziile asupra evaluării

• Concluziile asupra evaluării sunt - consemnate in cadrul unui raport de expertiză cuprinzând pe lângă memoriul tehnic (însoţit si de piese desenate) care descrie toate etapele analizate anterior, mai multe tabele de sinteza sau fise de analiza, cu ajutorul cărora se stabileşte decalajul, exprimat valoric sau procentual intre parametrii termotehnici ai clădirii existente si cei normaţi pentru clădirile noi.

• Raportul de expertiza va cuprinde si propuneri de intervenţie in vederea ameliorării situaţiei existente. Stabilirea soluţiilor de îmbunătăţire a protecţiei termice se va face numai după ce s-a stabilit capacitatea portanta a structurii de rezistenta la sarcini orizontale si verticale, încât structura sa poată prelua sarcinile suplimentare ce apar in urma modernizării sau schimbării funcţiunii spatiilor.

Determinarea consumurilor anuale specifice ale clădirii certificate reale, pentru fiecare tip de instalaţie în

parte

• Consumul specific anual pentru incalzire qi [kWh/mp.an]• Consumul specific annual pentru prepararea apei calde

menajere, qacm [kWh/mp.an]

• Consumul specific anual pentru iluminat, qil [kWh/mp.an]

• Consumul specific anual pentru climatizareqcl [kWh/mp.an]

• Consumul specific anual pentru ventilare mecanica qvm [kWh/mp.an]

• Consumul specific anual total qT [kWh/mp.an]= qi+ qacm+ qil+ qcl+ qvm

2. Definirea clădirii de referinţă asociată clădirii reale şi evaluarea performanţei energetice

Clădire virtuală caracterizată prin :• Aceleaşi caracteristici geometrice ca şi clădirea reală• Aceleaşi suprafeţe vitrate pentru locuinţe, sau conf. MC 100

pentru alte tipuri de clădiri• Rezistenţele termice ale elementelor anvelopei egale cu

valorile normate (prescrise)• Sistemul de încălzire şi preparare a apei calde de consum

acelaşi ca şi la clădirea reală• Numărul de schimburi de aer 0,5 sch/h (pentru locuinţe) sau

conf. Mc 100 pentru alte destinaţii.

NOTAREA CLADIRILOR• Se efectuează funcţie de consumul specific anual normal de

căldură estimat pe baza analizei termice şi energetice a clădirii.

• Notele se referă la clădirea reală şi la clădirea de referinţă aferentă acesteia.

• Notarea este corelată cu grila de clasificare caracteristică fondului construit existent, funcţie de consumul energetic

specific anual.

Grile de clasificare şi notare a clădirilor

• Domeniul de clasificare energetică este delimitat de valorile maxime şi minime posible ale consumului specific total de energie şi diferenţiat pe utilităţi.

• Valorile sunt stabilite pentru toate tipurile de clădiri din Romania la nivelul anului 2005.

• Cladirea se va incadra intr-o categorie cuprinsa intre A si G

ANEXE LA CERTIFICATUL ENERGETICAnexa la Certificatul de performanţă energetică nr. 

• Date privind construcţia:•• Date privind instalaţia de încălzire interioară:

Sursa de energie pentru încălzirea spaţiilor:• Necesarul de căldură de calcul: :   KWh/an

• Date privind instalaţia de apă caldă de consum:Sursa de energie pentru prepararea apei calde de consum:

• Informaţii privind instalaţia de climatizare: • Informaţii privind instalaţia de ventilare mecanică:• Informaţii privind instalaţia de iluminat:• Soluţii recomandate pentru anvelopa clădirii:• Soluţii recomandate pentru instalaţii

• Întocmit,• Auditor energetic pentru clădiri, Auditor energetic pentru clădiri, • Construcţii Instalaţii