CONTRIBUȚII PRIVIND EFICIENȚA ... - doctorat.tuiasi.ro · omenirea și-a epuizat resursele pe...

1

UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GHEORGHE

ASACHI” DIN IAȘI

ȘCOALA DOCTORALĂ A FACULTĂȚII DE

CONSTRUCȚII ȘI INSTALAȚII

CONTRIBUȚII PRIVIND EFICIENȚA

ENERGETICĂ ÎN CLĂDIRI CU STRUCTURI

HIBRIDE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Doctorand:

Ing. Iulian - Daniel ZĂPODEANU

Conducător de doctorat:

Prof. univ. dr. ing. Dorina - Nicolina ISOPESCU

IAȘI 2019

CUPRINS

TE

ZĂ

RE

ZU

MA

T

CUPRINS ii ii

LISTĂ FIGURI v -

LISTĂ TABELE xii -

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE 1 1

1.1. Generalități 1 1

1.2. Motivația și obiectivele cercetării 1 1

1.3. Conținutul tezei de doctorat 2 2

CAPITOLUL 2 – STADIUL ACTUAL AL CONCEPTELOR DE CLĂDIRI

EFICIENTE ENERGETIC ȘI AL LEGISLAȚIEI ÎN VIGOARE

4

4

2.1. Introducere 4 4

2.2. Concepte de clădiri eficiente energetic 6 4

2.2.1. Clădirea verde 6 -

2.2.2. Casa pasivă 8 -

2.2.3. Clădiri cu consum de energie aproape egal cu zero 9 -

2.2.4. Casa triplu zero și Casa cu energie pozitivă 11 -

2.3. Sisteme de evaluare a clădirilor eficiente energetic 11 4

2.3.1. Sistem de evaluare - BREEAM 12 -

2.3.2. Sistem de evaluare - LEED 14 -

2.3.3. Sistem de evaluare - DGNB 14 -

2.3.4. Sistem de evaluare - HQE 16 -

2.3.5. Sistem de evaluare - Minergie 17 -

2.3.6. Alte sisteme internaționale de evaluare a clădirilor 18 -

2.4. Cadrul legislativ 19 6

2.4.1. Legislația la nivel european 20 6

2.4.2. Legislația națională 22 6

CAPITOLUL 3 – PARTICULARITĂȚI PRIVIND IMPLEMENTAREA

STRUCTURILOR HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC ÎN ROMÂNIA

26

7


3.2. Cerințe specifice pentru clădiri existente 27 7

3.3. Cerințe specifice pentru clădiri noi 30 8

3.4. Metodologie de proiectare și execuție 31 9

CAPITOLUL 4 – EVALUAREA PERFORMANȚEI TERMICE A

ELEMENTELOR HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC – MOD DE

ALCĂTUIRE ȘI PROIECTARE

37 12


4.2. Identificarea elementelor hibride eficiente energetic 37 12

4.3. Analiza rezistenței termice 38 13

4.3.1. Analiza rezistenței termice prin metode analitice 39 14

4.3.1.1. Solutii de elemente hibride fara izolatie termica 39 14

4.3.1.2. Soluții de elemente hibride cu izolație termică 42 16

4.4. Calculul la condens 50 21

4.4.1. Verificarea la condens pe suprafaţa interioară a elementului pentru cele mai

performante soluțiile hibride identificate

50

21

4.4.2. Verificarea riscului de condens în structura elementului prin metoda grafică

Glasser

53

22

4.4.2.1. Zona climatică I (Te = - 12 oC) 55 -

4.4.2.2. Zona climatică II (Te = - 15 oC) 59 -

4.4.2.3. Zona climatică III (Te = - 18 oC) 63 -

4.4.2.4. Zona climatică IV (Te = - 21 oC) 67 -

4.4.2.5. Zona climatică V (Te = - 25 oC) 71 -

4.4.2.6. Concluzii 75 23

4.5. Calculul transferului de masă (umiditate) 76 23

4.6. Concluzii 83 25

CAPITOLUL 5 – DETERMINAREA CARACTERISTICILOR TERMICE A

ELEMENTELOR HIBRIDE

85

26

5.1. Determinarea caracteristicilor termice ale materialelor (straturilor) componente ale

elementelor hibride

85 26

5.1.1. Determinarea rezistenței termice a cărămizii 88 28

5.1.2. Determinarea rezistenței termice a BCA-ului 94 29

5.1.3. Determinarea rezistenței termice a izolației din polistiren 98 30

5.1.3.1. Determinarea rezistenței termice a izolației din polistiren cu ajutorul

fluxmetrului și camerei cliamtice

98

30

5.1.3.2. Determinarea rezistenței termice a izolației din polistiren conform EN

12667:2001

103

31

5.1.4. Determinarea rezistenței termice a izolației din vată minerală 104 32

5.1.4.1. Determinarea rezistenței termice a izolației din vată minerală cu ajutorul

fluxmetrului și camerei cliamtice

104

32

5.1.4.2. Determinarea rezistenței termice a izolației din vată minerală conform EN

12667:2001

109

33

5.1.5. Determinarea rezistenței termice a izolației din lână de oaie 110 34

5.1.5.1. Determinarea rezistenței termice a izolației din lână de oaie cu ajutorul

fluxmetrului și camerei climatice

110

34

5.1.5.2. Determinarea rezistenței termice a izolației din lână de oaie conform EN

12667:2001

114

35

5.1.6. Concluzii 115 35

5.2. Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride 117 37

5.2.1. Determinarea caracteristicilor termice ale elementulelor hibride alcătuite din

cărămidă, polistiren și BCA

120

38

5.2.2. Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride alcătuite din

cărămidă, vată minerală și BCA

130 40

5.2.3. Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride alcătuite din

cărămidă, lână de oaie și BCA

139

41

5.2.4. Concluzii 149 43

iii

CAPITOLUL 6 – STUDIU DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA IZOLAȚIILOR

TERMICE ÎN STRUCTURA ELEMENTELOR HIBRIDE EFICIENTE

ENERGETIC

151 45

6.1 Analiza comportarii în condiții de laborator a izolațiilor termice utilizate în structura

elementelor hibride eficiente energetic

151 45

6.1.1. Elemente hibride cu izolație din polistiren 152 46

6.1.2. Elemente hibride cu izolație din vata minerală 157 48

6.1.3. Elemente hibride cu izolație din lână de oaie 161 50

6.1.4. Concluzii 166 52

6.2 Studiu de caz 175 52

CAPITOLUL 7 – CONCLUZII, CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI

VALORIFICAREA REZULTATELOR OBȚINUTE

179 55

7.1. Concluzii 179 55

7.2. Contribuții personale 185 61

7.3. Valorificarea rezultatelor obținute 186 62

BIBLIOGRAFIE 190 66

ANEXA 1 202 -

ANEXA 2 203 -

ANEXA 3 204 -

ANEXA 4 205 -

ANEXA 5 206 -

ANEXA 6 207 -

ANEXA 7 208 -

ANEXA 8 209 -

ANEXA 9 210 -

ANEXA 10 211 -

Teza de doctorat este extinsă pe un număr de 212 de pagini, în lucrare fiind incluse 238 de figuri,

58 de tabele și 10 anexe, pentru redactarea acesteia fiind utilizate 142 de referințe bibliografice.

Rezumatul tezei de doctorat respectă numerotarea paragrafelor, figurilor, ecuațiilor și a tabelelor

prezentate în lucrare.

CONTRIBUȚII PRIVIND EFICIENȚA ENERGETICĂ ÎN CLĂDIRI CU STRUCTURI HIBRIDE

1

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE

1.1. Generalități

În contextul în care, potrivit specialistilor ONG-ului Global Footprint Network, în anul 2018

omenirea și-a epuizat resursele pe care Planeta le poate reînnoi într-un singur an, începând cu

data de 1 august, (www.overshootday.org), specialiști din toate domeniile din întreaga lume

caută soluții care să remedieze această situație și să conserve generațiilor viitoare calitatea

mediului înconjurător la nivelul actual.

Principalul impact asupra mediului înconjurător în domeniul construcțiilor îl reprezintă

consumul de energie în timpul exploatării clădirilor, eficiența energetică a clădirilor fiind una

din principalele preocupări ale specialiștilor. Acest lucru fiind reglementat și de Uniunea

Europeană prin impunerea unor directive privind eficiența energetică a clădirilor țărilor

membre.

Pentru îndeplinirea țintelor impuse de Uniunea Europeana, este necesără reabilitarea termică a

fondului construit și proiectarea noilor clădiri eficente energetic, acest lucru realizându-se prin

folosirea unei cantități mari de izolații termice clasice. Ținând cont de faptul că izolațiile

termice clasice actuale sunt obținute din resurse epuizabile extrase din scoarța terestră a

Pământului, precum petrolul și rocile minerale, identificarea unor noi materiale cu proprietăți

termice asemănătoare, dar care să fie regenerabile și fără să producă efecte negative mediului

reprezintă una din preocupările specialiștilor din domeniul construcțiilor.

1.2. Motivația și obiectivele cercetării

Identificarea unor noi tipuri de structuri hibride și a unor noi materiale cu proprietăți termice

obținute din surse regenerabile care să se încadreze principiilor dezvoltării durabile, reprezintă

tematica generală a tezei de doctorat. Principalul obiectiv al tezei îl constituie analiza

comportării izolației de lână de oaie în structura elementelor hibride comparativ cu izolațiile

termice clasice (polistiren, vata minerală), respectiv aplicabilitatea ei în domeniul

construcțiilor din România. Pentru îndeplinirea obiectivului principal s-au parcurs

următoarele etape:

Realizarea unui studiu de sinteză referitor la conceptele de clădiri eficiente energetic;

Realizarea unui studiu de sinteză a sistemelor de evaluarea a clădirilor eficinete

energetic;

Identificarea cadrului legislativ la nivel național și european;

Identificarea metodologiei de proiectare și execuție a elementelor hibride eficiente

energetic;

Identificarea și evaluarea performanțelor energetice a elementelor hibride;

Realizarea în laborator a elementelor hibride;

Stabilirea și realizarea programului experimental, respectiv interpretarea rezultatelor

obținute;

Realizarea unui studiu de caz privind aplicabilitatea izolației de lână de oaie în

România.

1.3. Conținutul tezei de doctorat

Teza de doctorat CONTRIBUȚII PRIVIND EFICIENȚA ENERGETICĂ ÎN CLĂDIRI CU

STRUCTURI HIBRIDE, este extinsă pe un numar de 212 pagini, pentru redactarea acesteia

au fost utilizate 142 referințe bibliografice și este structurată pe 7 capitole, după cum urmează:

În CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE, este descris contextul alegerii temei de cercetare și

de asemenea, este descris pe scurt conținutul fiecărui capitol.

În CAPITOLUL 2 – STADIUL ACTUAL AL CONCEPTELOR DE CLĂDIRI

EFICIENTE ENERGETIC ȘI AL LEGISLAȚIEI ÎN VIGOARE, sunt descrise cele mai

populare concepte de clădiri eficinte energetic (clădirile verzi, casele pasive, clădirile cu

consum de energie aproape egal cu zero, casele triplu zero și casele cu energie pozitivă), de

asemenea sunt descrise sistemele de evaluare a clădirilor eficiente energetic, sisteme precum:

BREEAM, LEED, DGNB, HQE, Minergie și altele, respectiv legislația actuală privind

eficiența energetică a clădirilor la nivel național și european.

În CAPITOLUL 3 – PARTICULARITĂȚI PRIVIND IMPLEMENTAREA

STRUCTURILOR HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC ÎN ROMÂNIA, sunt definite

structurile hibride, sunt identificate cerințele specifice pentru fondul construit și cerințele

specifice pentru clădirile noi, de asemenea, este identificată metodologia de proiectare și

execuție a structurilor hibride eficiente energetic pentru fiecare zonă climatică din România.

În CAPITOLUL 4 – EVALUAREA PERFORMANȚEI TERMICE A ELEMENTELOR

HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC – MOD DE ALCĂTUIRE ȘI PROIECTARE, în


3

prima parte a acestuia sunt identificate elementele hibride eficiente energetic cu sau fără

izolație termică, după care prin metode analitice sunt analizate rezistențele termice ale

acestora. După identificarea celor mai performante elemente hibride din punct de vedere al

rezistenței termice, acestea sunt verificate dacă sunt predispuse apariției condensului pe

suprafața interioară sau în structura elementului, în momentul în care fac parte dintr-o clădire

amplasată oriunde pe teritoriul României. În finalul capitolului, pentru cel mai eficient

element hibrid identificat care poate avea aplicabilitate și pentru care se poate determina și

experimental în laborator caracteristicile termice, a fost efectuat și calculul transferului de

masă. De asemenea, s-a propus pentru programul experimental o comparație între

caracteristicile termice ale elementului hibrid compus din cărămidă, lână de oaie și BCA,

identificat anterior, cu caracteristicile termice ale altor doua elemente hibride cu acceleași

materiale structurale, dar în loc de izolația de lână de oaie să fie izolație de polistiren,

respectiv de vată minerală.

În CAPITOLUL 5 – DETERMINAREA CARACTERISTICILOR TERMICE A

ELEMENTELOR HIBRIDE, în primul subcapitol sunt determinate individual

caracteristicile termice ale materialelor (straturilor) componente ale elementelor hibride atât în

laboratorul „Facultății de Construcții și Instalații” cu ajutorul fluxmetrului și al camerei

climatice duble, cât și în laboratorul „Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în

Construcții și Economia Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași”. În al doilea

subcapitol sunt determinate caracteristicile termice termice ale elementelor hibride (cărămidă,

polistiren și BCA; cărămidă, vată minerală și BCA; cărămidă, lână de oaie și BCA).

În CAPITOLUL 6 – STUDIU DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA IZOLAȚIILOR

TERMICE ÎN STRUCTURA ELEMENTELOR HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC,

este analizată comportarea izolațiilor termice în structura elementelor hibride eficiente

energetic în condiții de laborator și de asemenea, este prezentat un studiu de caz care confirmă

aplicabilitatea folosirii izolației de lână de oaie ca produs de izolație termică pentru

reabilitarea mediului construit existent sau pentru utilizare la clădiri noi.

În CAPITOLUL 7 – CONCLUZII, CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI

VALORIFICAREA REZULTATELOR OBȚINUTE, sunt enumerate concluziile generale

desprinse în urma cercetării, sunt prezentate contribuțiile personale și modul de valorificare al

acestora.

CAPITOLUL 2 – STADIUL ACTUAL AL CONCEPTELOR DE

CLĂDIRI EFICIENTE ENERGETIC ȘI AL LEGISLAȚIEI ÎN

VIGOARE

2.1. Introducere

Clădirile au forme și funcțiuni variate, iar de-a lungul timpului proiectarea acestora și

tehnologiile de execuție au suportat modificări/adaptări ca urmare a evoluției cerințelor şi

acțiunii diferite a unor factori determinanți pentru acestea. În general, clădirile se proiectează

și se execută în urma analizei unui complex de factori: zona în care este amplasată

construcția, condițiile climatice, materialele folosite, precum și arhitectura și destinația

acesteia. Dintre factorii care au stat la baza schimbărilor se pot enumera: metodologii de

proiectare bazate pe tehnici moderne de analiză structurală, apariția de noi materiale (simple,

compozite, hibride), modificări în durata de întrebuinţare a unei clădiri impuse de conceptele

vremii, legislație sau reglementari tehnice, tehnologii moderne de reabilitare etc.

2.2. Concepte de clădiri eficiente energetic

Pornind de la faptul că în România, la fel ca și în Uniunea Europeană, consumul de energie al

clădirilor este aproximativ 40% din consumul total de energie, (Zăpodeanu et al., 2015), din

care aproximativ 36%-37% este energie producătoare de emisii (EPBD, 2010), s-au dezvoltat

ca sisteme proiectate și implementat diferite tipuri de clădiri eficiente energetic. Cele mai

importante astfel de clădiri sunt următoarele: clădirea verde, casa pasivă, clădirea cu

consum de energie aproape egal de zero, casa cu energie pozitivă și casa triplu zero.

2.3. Sisteme de evaluare a clădirilor eficiente energetic

Sistemele de evaluare pentru clădiri au ca principal scop reflectarea calității generale a

construcției, pornind din stadiul incipient de proiect, astfel încât să poată oferi beneficiarului o

imagine transparentă, comparabilă și măsurabilă asupra clădirii.


5

Așa cum nu poate fi impusă o definiție unitară, în toate țările, pentru implementarea clădirilor

nZEB, la fel nici sistemele de evaluare nu sunt fidele aceluiași tipar. În consecință, la

momentul actual, există numeroase sisteme de evaluare care au metode diferite de abordare și

de monitorizare, în funcție de specificul regional și național, sau în funcție de destinația finală

a clădirii. Pentru utilizarea unor astfel de sisteme sau pentru alegerea optimă a acestora în

evaluarea unei clădiri, mai întâi utilizatorul trebuie să fie familiar cu ele pentru că fiecare

sistem are particularitățile lui care urmăresc scoaterea în evidență a unor caracteristici. La

nivel internațional cele mai folosite sisteme de evaluare sunt următoarele:

„BREEAM - BRE Environmental Assessment Method,” este un sistem de evaluare

voluntară a clădirilor conceput și folosit în general în Marea Britanie de Building

Research Establishment (BRE), (www.breeam.com).

„LEED - Leadership in Energy and Environmental Design”, este un sistem de

evaluare a clădirilor creat de către organizaţia non-profit US Green Building Council –

USGBC din S.U.A., (www.usgbc.org/leed).

„DGNB - Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (Consiliul german pentru

sustenabilitatea clădirilor)”, este un sistem de evaluare a clădirilor (consiliul a fost

înființat în 2007 de către un grup de 16 inițiatori germani), (www.dgnb.de/en).

„HQE - Haute Qualité Environnementale”, reprezintă un standard de eficiență

energetică francez, care a luat naștere în anul 1996 (de atunci fiind îmbunătățit

continuu, (www.assohqe.org).

„Minergie”, este un standard elvețian apărut în anul 1998, dedicat atât construcțiilor

noi cât și pentru renovarea celor existente, fiind dezvoltat și actualizat de Asociației

non-profit Minergie (AMI), (www.minergie.ch).

„CASBEE - Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency”,

este un standard japonez care a apărut în anul 2001 la inițiativa mediului academic și

de afaceri din domeniul construcțiilor și susținut de guvernul japonez, materializându-

se într-un consorțiu național intitulat Japan Sustainable Building Consortium,

(www.ibec.or.jp/CASBEE/english/).

„GREEN STAR” este un sistem de evaluare voluntară a clădirilor din Australia, fiind

lansat în anul 2003 de asociația Green Building Council of Australia,

(www.gbca.org.au).

2.4. Cadrul legislativ

2.4.1. Legislația la nivel european

Primul act legislativ, dar care a rămas și principalul la nivelul Uniunii Europene, care

reglementează dezvoltarea clădirilor eficiente din punct de vedere energetic este „Directiva

pentru Performanța Energetică a Clădirilor (EPBD)”, din anul 2002, (Directiva

2002/91/CE). Această directivă mai este cunoscută ca „legislația U.E. pentru clădiri verzi”,

fiind transpusă în legislațiile naționale ale statelor membre U.E. începând cu anul 2006. Din

anul 2012, a fost abrogată și înlocuită definitiv cu „Directiva 2010/31/CE a Parlamentului

European și a Consiliului din 19 mai 2010 privind performanța energetică a clădirilor”.

În afară de EPBD, la nivelul Uniunii Europene există nenumărate acte legislative cu privire la

eficiența energetică din toate domeniile, dar acte în care să se facă referire la sectorul

construcțiilor sau domeniilor tangente sectorului construcțiilor mai sunt: „Directiva

2009/28/CE a Parlamentului European și a Consiliului din 23 aprilie 2009 privind

promovarea utilizării energiei din surse regenerabile” și „Directiva 2012/27/UE a

Parlamentului European și a Consiliului din 25 octombrie 2012 privind eficiența energetică”.

2.4.2. Legislația națională

Intrarea României în Uniunea Europeană în anul 2007 a impus transpunerea și corelarea

legislației naționale cu principiile și legile de funcționare ale U.E.. Legislația din România cu

privire la eficiența energetică și la clădirile eficiente energetic este formată din Legi,

Ordonanțe de Urgență ale Guvernului (O.U.G.) și Hotărâri de Guvern (H.G.). La nivel

național, principalul organism care se ocupă de domeniul eficienței energetice este Autoritatea

Națională de Reglementare în Domeniul Energiei – ANRE, (www.anre.ro).

Pentru transpunerea în legislația din România a directivelor menționate în cap. 2.4.1,

Guvernul României a aprobat și pus în aplicare următoarele ordonanțe și legi: „O.U.G. nr.

18/2009 privind creșterea performanței energetice a blocurilor de locuințe”, „O.U.G. nr.

69/2010 privind reabilitarea termică a clădirilor de locuit cu finanțare prin credite bancare

cu garanție guvernamentală”, „O.U.G. nr. 63/2012 pentru modificarea și completarea

O.U.G. nr. 18/2009 privind creșterea performanței energetice a blocurilor de locuințe”,

„Legea nr. 372/2005 privind performanța energetică a clădirilor” reactualizată 2009, 2011,

2013, 2014 și 2016, respectiv „Legea nr.121/2014 privind eficiența energetică”.


7

CAPITOLUL 3 – PARTICULARITĂȚI PRIVIND

IMPLEMENTAREA STRUCTURILOR HIBRIDE EFICIENTE

ENERGETIC ÎN ROMÂNIA

3.1. Introducere

Structurile hibride sunt construcții inginerești, alcătuite din subsisteme sau elemente care sunt

realizate prin conlucrarea a cel puțin două materiale diferite cu condiția ca proprietățile fizico-

mecanice să fie apropiate astfel încât să poată conlucra între ele. Clasificare construcțiilor

hibride, în funcție de materialele componente este foarte variată, pentru că, prin definiție

reprezintă o asociere a două sau mai multe materiale. Principalele materiale din care se pot

realiza structuri hibride, eficiente din punct de vedere energetic și în același timp ecologice

sunt: betonul, lemnul, metalul (doar pentru respectarea exigenței privind rezistența mecanică

și de stabilitate), zidăria, respectiv materialele ecologice și locale.

3.2. Cerințe specifice pentru clădiri existente

La sfârșitul anului 2017 a fost elaborată de către „Ministerul Dezvoltării Regionale,

Administraţiei Publice şi Fondurilor Europene”, cea mai recentă versiune a „Strategiei

pentru mobilizarea investiţiilor în renovarea fondului de clădiri rezidenţiale şi comerciale

atât publice cât şi private, existente la nivel național” ca urmare a cerinţelor din „Directiva

2012/27/UE privind eficienţa energetică”.

În prima versiune a strategii din anul 2014, fondul de clădiri rezidențiale existent era alcătuit

din, (Strategia ..., 2014;):

73% clădiri ale căror an de construcție a fost înainte de anul 1980;

21% clădiri construite în perioada 1980-2000;

6% clădiri construite după anul 2000.

Analizând clădirile din România, din punct de vedere al caracteristicilor de performanță

energetică, (Baran et al., 2010; Baran et al., 2013; Baran et al., 2016; Bliuc et al., 2009;

Lepădatu et al., 2010; Moga, 2009), reiese faptul că începând din anul 2000 s-a pus accent din

ce în ce mai mult pe acest aspect, ajungând ca la momentul actual să fie principala condiție pe

care beneficiarul o solicită proiectantului în momentul realizării unei noi clădiri sau în

momentul renovării unei clădiri vechi. Ținând cont de clasificarea clădirilor rezidențiale în

funcție de anul de construcție prezentată mai sus, valoarea consumul de energie finală

(kWh/m2/an), se încadrează în următoarele limite de valori:

Clădirile până în anul 1980 - între 400 și 150 (kWh/m2/an);

Clădirile între anii 1980-2000 - între 350 și 140 (kWh/m2/an);

Clădirile după anul 2000 - între 230 și 0 (kWh/m2/an).

Ținând cont de caracteristicile clădirilor existente în România, precum și de programele

guvernamentale care încurajează renovarea parcului imobiliar existent, este posibilă

implementarea cu succes a conceptului de clădire hibridă eficientă energetic. Pentru atingerea

acestui concept, în momentul renovării trebuie făcută analiza caracteristicilor zonei de

amplasament a clădirii, precum și îndeplinirea unui set de măsuri, astfel, (Petcu, 2009; Calin,

2010; Bliuc et al., 2012; Petrea, 2012; Taranu et al., 2012; Radu et al., 2014; Tundrea et al.,

2014; Bliuc et al., 2016; Dudau, 2018):

Izolarea continuuă a părții opace a anvelopei clădirii cu materiale ecologice/locale (ex.

lână de oaie);

Înlocuirea ușilor și ferestrelor;

Utilizarea sistemelor centralizate de termoficare;

Înlocuirea corpurilor de iluminat;

Minimizarea infiltrațiilor de aer;

Utilizarea sistemelor moderne de tip HVAC (Heat, Ventilation, Aer Conditioning);

Utilizarea recuperatoarelor de căldură;

Monitorizarea energiei utilizate;

Folosirea energiei provenită din surse regenerabile (panouri fotovoltaice, instalații

solare de încălzire a apei, ...);

Folosirea materialelor locale și reutilizarea celor provenite din eventualele demolări.

3.3. Cerințe specifice pentru clădiri noi

Implementarea structurilor eficiente energetic în România la clădirile noi construite, se poate

realiza cu mai multă ușurintă comparativ cu clădirile deja existente. Principala condiție de

care trebuie ținut cont în momentul proiectării noilor clădiri o reprezintă consumul energetic


9

care este influențat de factorii externi, respectiv factorii interni. Factorii externi sunt

reprezentați de parametrii climatici caracteristici ai zonei unde v-a fi amplasată clădirea:

intensitatea seismică; temepratura aerului în sezonul cald, respectiv rece; umiditatea aerului;

viteza și direcția vantului; orientarea față de punctele cardinale. Factorii interni sunt

reprezentați de particularitățile destinației finale ale clădirii.

Proiectarea noilor clădiri și instalațiilor aferente se face folosind valorile statistice medii ale

parametrilor climatici obținute în urma unor înregistrări într-o perioadă de timp relevantă.

Principalele reglementări tehnice despre eficiența energetică a construcțiilor din România fac

referire la criteriile normative de izolare termică individuale pentru elementele de construcție

și la coeficientul global de izolare termică a construcție. Pentru elementele individuale

principala caracteristică privind eficiența energetică o reprezintă conductivitatea termică a

materialului, (, [W/mK]), care este bine reglementată, este dată în fișa tehnică a produsului și

este asumată de producător. O a doua caracteristică a materialelor individuale o reprezintă

rezistența termică care este direct proporțională cu grosimea materialului și invers

proporțională cu conductivitatea termică a acestuia, (R, [m2K/ W]), (C 107/3, 2005). Pentru

clădiri per ansamblu, principala caracteristică reglementată de legislația națională, privind

eficiența energetică o reprezintă coeficientul global de izolare termică, (G, [W/m3K]), care

este o cerință minimă globală și care diferă de la o clădire la alta variind în funcție de numărul

de niveluri și de indicele de compactitate a acesteia, (C 107/3, 2005). Pentru elementele care

intră în alcătuirea anvelopei clădirii, principala caracteristică privind eficiența energetică o

reprezintă rezistența termică unidirecțională, (R, [m2K/ W]), (C 107/3, 2005).

Legislația din România, prevede ca în momentul recepției lucrărilor finale să existe

obligatoriu un certificat de performanță energetică, dar care nu impune o categorie de

performanță energetică minimă în care să fie încadrată noua construcție.

Prin urmare, teoretic este posibilă construirea unor clădiri având performanțe energetice

superioare, dacă se dorește acest lucru, dar în general performanța energetică a clădirilor

rămâne o opțiune voluntară care este înfluențată de costurile de producție, dar și de nivelul de

înțelegere și acceptare a investitorului.

3.4. Metodologie de proiectare și execuție

În literatura de specialitate, (Axinte, 2008; Mihai, 2009; Isopescu & Astanei, 2013, 2015;

Isopescu & Stanila, 2014; Isopescu & Neculai, Ștefănescu, 2014; 2015; Isopescu et al., 2016),

precum și în reglementările tehnice, (Legea 372/2005, 2013); (C107/0, 2002); (C107/1, 2005);

(C107/2, 2005); (C107/3, 2005); (C107/4, 2005); (C107/5, 2005); (C107/6, 2002); (C107/7,

2002); (MC 001/1, 2006); (MC 001/2, 2006); (MC 001/3, 2006); (MC 001/4, 2009); (MC

001/5, 2009); (MC 001/6, 2013), proiectarea și execuția clădirilor eficiente energetic, realizate

sau nu, ca structuri hibride, se face ținând cont de:

Condițiile zonei de amplasament (temperatura convențională a aerului exterior și a

pământului, umiditatea aerului exterior, grade-zile, regimul vânturilor);

Confortul interior (temperatura convențională a aerului interior, umiditatea aerului

interior);

Costul cerințelor de performanță energetică;

Ameliorarea aspectului urbanistic al localității.

La proiectarea unei clădiri eficiente energetic cu structură hibridă trebuie avută în vedere o

analiză complementară referitoare la, (Vasilache, 1997; Radu et al., 2003; Burlacu

&Mateescu, 2006; Maghear, 2011; Păun, 2011; Legea 372/2005, 2013; Untea, 2013; Pasare et

al., 2013; NP 048, 2000; ISO 7345, 1995; SR EN 15251, 2007; SR EN ISO 13790, 2008; SR

EN ISO 13789, 2008; SR EN ISO 13788, 2013; SR 1907-2, 2014; SR EN ISO 6946, 2017;

SR EN ISO 13789, 2017):

Instalațiile de încălzire și alimentare cu apă caldă destinată consumului (înclusiv

izolarea acestora);

Instalațiile de climatizare și ventilare mecanică a aerului interior;

Instalațiile de iluminat;

Sistemele solare (pasive sau active);

Sisteme de încălzire bazate pe energie regenerabilă;

Utilizarea luminii naturale și a ventilației naturale;

Folosirea electricității produsă prin cogenerare/trigenerare și a centralelor de

încălzire/răcire de bloc sau cartier;

Poziționarea și orientarea clădirii în funcție de parametrii climatici exteriori și de

punctele cardinale;

Caracteristicile termotehnice ale elementelor ce compun anvelopa clădirii și

etanșietatea la aer.

Performanța energetică a clădirilor cu structuri hibride reprezintă energia consumată/estimată

pentru necesitățile utilizării în condiții normale raportată la valori limită impuse de normele de

reglementare aflate în vigoare. Necesitățile legate de utilizarea normală a unei clădiri includ:

iluminatul, prepararea apei calde de consum, încălzirea, răcirea și ventilatul. Performanța


11

energetică a clădirilor cu structuri hibride se determină conform metodologiei de calcul aflate

în vigoare și poate fi verificată prin audit sau expertiză termică (Cocora, 2004; Bliuc et al.,

2007; Mone, 2013), exprimându-se prin unul sau mai mulți indicatori numerici care sunt

calculați țind cont de aspectele enumerate mai sus. Principalii indicatori ai performanței

energetice sunt, (Legea 372/2005, 2013):

Clasa energetică;

Consumul total specific de energie;

Indicele de emisii echivalent CO2.

La nivel național, indicatorii de performanță energetică au valori diferite în funcție de zona

climatică unde este amplasată clădirea. Pentru ca o clădire cu structură hibridă să fie

proiectată conform indicatorilor de performanță energetică, care să răspundă conceptului de

„clădire cu consum de energie aproape egal cu zero”, necesarul de energie primară, în

funcție de destinația finală și de zona climatică unde este amplasată, trebuie să se încadreze în

anumite limitele (Recomandarea U.E. 1318, 2016; Plan de creștere ..., 2014).

De asemenea, pentru ca o clădire cu structură hibridă să fie proiectată conform conceptului de

„clădire cu consum de energie aproape egal cu zero”, emisiile de CO2, în funcție de

destinația finală și de zona climatică unde este amplasată, trebuie să se încadreze în limitele

trasate de Uniunea Europeană (Recomandarea U.E. 1318, 2016; Plan de creștere ..., 2014).

Din analiza literaturii de specialite, (Recomandarea U.E. 1318, 2016; Plan de creștere ...,

2014; Implementarea clădirilor ..., 2014; Legea 372/2005, 2013), reiese faptul că în România

se pot construi clădiri cu structură hibridă eficiente energetic care să respecte principiile

dezvoltării durabile, (Ciupagea et al., 2006; Ungureanu et al., 2010; Szitar et al., 2010;

Maximeasa, 2013; Maximeasa et al., 2014). Pentru îndeplinirea acestui lucru nu sunt necesare

schimbări majore în formele uzuale ale construcțiilor, dar trebuie acordată o atenție mai mare

la punerea în operă și disponibilitatea acceptării și implementării unor noi materiale. Prin

urmare, capitolele următoare ale tezei vor cuprinde analiza unor structuri hibride eficiente

energetic, ținând cont de legislația în vigoare la nivel național și european și particularizând

pentru fiecare zonă climatică din România.

CAPITOLUL 4 – EVALUAREA PERFORMANȚEI TERMICE

A ELEMENTELOR HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC –

MOD DE ALCĂTUIRE ȘI PROIECTARE

4.1. Introducere

Elementele de închidere ale unei clădiri reprezintă una din cele mai importante părți ale

clădirii, asigurând confortul termic în interiorul clădirii prin constituirea unor bariere asupra

transferului de căldură, umiditate, iluminare sau zgomot. Elementele de închidere ale unei

clădiri se pot grupa în elemente de închidere opace, respectiv elemente de închidere utilizate

pentru transmiterea luminii. Pentru alegerea structurii elementelor de închidere se iau în

considerare două regimuri termice extreme, și anume, primul regim de iarnă (caracterizat de

transferul căldurii de la interior spre exterior) și al doilea regim de vară (caracterizat de

transferul căldurii de la exterior spre interior). De asemenea, în alegerea elementelor de

închidere trebuie ținut cont de următoarele cerințe:

Consum minim de energie în procesul de fabricație;

Rezistență termică ridicată;

Izolarea fonică;

Rezistență împotriva efracției;

Transparență optimă (pentru elementele care asigură iluminatul natural).

4.2. Identificarea elementelor hibride eficiente energetic

În domeniul construcțiilor, cele mai utilizate materiale pentru alcătuirea structurilor hibride

sunt betonul și metalul. Acest lucru se datorează faptului că legătura dintre cele două tipuri de

materiale se realizează simplu și rapid. Analizând aceste materiale din punct de vedere al

rezistenței termice, se constată faptul că nu sunt cele mai potrivite pentru noi structuri hibride

eficiente energetic. Din acest motiv, trebuie găsite soluții noi care să poată îndeplini simultan

atât condițiile structurale cât și condițiile de eficiență energetică și sustenabilitate.


13

Clasificare elementelor hibride, în funcție de materialele componente este foarte variată,

pentru că, prin definiție reprezintă o asociere a două sau mai multe materiale. Ținând cont de

aceste aspecte, împreună cu obiectivele Uniunii Europene din „Programul Orizont 2020”

(Zăpodeanu, 2014), respectiv de creștere a eficienței energetice din sectorul construcțiilor, de

scădere a emisiilor de CO2 și de folosire din ce în ce mai mult a surselor de energie

regenerabilă se vor identifica noi structuri hibride eficiente energetic, care se vor putea utiliza

pe teritoriul României. România fiind o țară seismică, identificarea structurilor hibride

eficiente energetic se v-a face ținând cont și de acest aspect care poate condiționa regimul de

înălțime a clădirilor proiectate, (Zăpodeanu & Isopescu, 2017).

În prima etapă, pentru identificarea celor mai bune soluții hibride eficiente energetic utilizate

pentru elementele de închidere se vor analiza un numar de soluții de structuri hibride realizate

din câte doua materiale structurale de construcții, după cum urmează: Lemn și Cărămidă;

Lemn și BCA; Lemn și Chirpic; Cărămidă și BCA; Cărămidă și Chirpic; BCA și Chirpic.

4.3. Analiza rezistenței termice

Soluțiile hibride propuse mai sus, pot îndeplini cu succes condițiile structurale impuse pentru

un perete portant, în schimb din punct de vedere al rezestenței termice acest lucru trebuie

verificat. Conform „Anexei nr. 1: Cerinţe minime de performanţă energetică pentru clădiri şi

elemente de anvelopă ale acestora” din „Ordinului nr. 2641 din 4 aprilie 2017 privind

modificarea şi completarea reglementării tehnice "Metodologie de calcul al performanţei

energetice a clădirilor", aprobată prin Ordinul ministrului transporturilor, construcţiilor şi

turismului nr. 157/2007”, rezistența termică corectată a pereților exteriori trebuie să fie mai

mare de 1,80 m2K/W, (Ordin 2641, 2017). Cu cât această valoare va fi mai mare, cu atât mai

mult se vor putea îndeplini valorile limite sugerate de Uniunea Europeană cu privire la

definirea clădirilor nZEB în România prezentate în capitolul precedent.

Aceste limite sunt semnificativ mai puţin ambiţioase decât cele stabilite de alte ţări din

Europa de Vest care încearcă să realizeze până în anul 2020 clădiri noi care să fie neutre la

climat, independente de combustibili fosili sau chiar clădiri producătoare de energie. Prin

urmare, pe termen lung, trebuie să se asigure îmbunătăţirea activităţilor de proiectare a

clădirilor pentru a se atinge valorile minime impuse de Uniunea Europeană cuprinse între 30-

50 [kWh/m²an] consum de energie primară, (Atanasiu & Petran, 2012), pentru respectarea

țintelor stabilite pentru anul 2020. Suprafața pereților exteriori are ponderea cea mai mare din

anvelopa unei clădiri și locul prin care se realizează transferul de căldură de la interior spre

exterior în sezonul rece. Îmbunătățirea performanțelor energetice ale pereților exteriori poate

fi un prim pas în îndeplinirea cerințelor impuse de clădirile nZEB pentru România.

4.3.1. Analiza rezistenței termice prin metode analitice

4.3.1.1. Solutii de elemente hibride fara izolatie termica

Rezistenţa termică a unui element de construcție compus din mai multe straturi de materiale

omogene (inclusiv straturi de aer neventilat) și care sunt dispuse perpendicular pe direcţia

fluxului termic, se calculează cu relaţia, (C107, 2005):

∑ ∑ [m2K/W] (4.1)

Calcul valorilor rezistențelor termice ale soluțiilor hibride menționate în subcapitoulul 4.2, se

face ținând cont de valorile conductivității de calcul „” și de valorile densității materialelor

„”, extrase din Normativul C107/2005, având o valoare a umidității constantă care să nu

afecteze proprietățile termice ale materialelor:

Lemn (OSB) – d = 2,2 cm; =0,216 W/mK; ( = 600 kg/m3);

Cărămidă – d = 24 cm; =0,460 W/mK; ( = 950 kg/m3);

BCA (GBN 35) – d = 25 cm; =0,270 W/mK; ( = 675 kg/m3);

Chirpic – d = 25 cm; =0,500 W/mK; ( = 1000 kg/m3);

Valorile rezistențelor termice pentru elementele hibride identificate sunt următoarele:

1. Lemn și Cărămidă

2. Lemn și BCA

3. Lemn și Chirpic


15

4. Cărămidă și BCA

5. Cărămidă și Chirpic

6. BCA și Chirpic

Analizând primul set de elemente hibride, se constată faptul că toate elementele hibride

analizate au valoarea rezistenței termice mai mică sau cel mult egală cu valoarea de 1,60

m2K/W. Această valoare trebuie să fie semnificativ mai mare, pentru ca, în momentul în care

v-a fi afectată din cauza punților termice, (SR EN ISO 10211, 2008; Moga & Moga, 2013),

trebuie să rămână peste valoarea rezistenței minime corectate (valoare normată) de 1,80

m2K/W impuse de reglementările în vigoare. Pentru îmbunătățirea valorii rezistenței termice a

elementelor hibride prezentate, se va dispune un strat de izolație termică cu grosimea de 5 cm

între cele doua materiale structurale, iar noile soluții cu izolație termică vor fi analizate în

subcapitolul următor. Grosimea materialelor izolatoare folosite este limitată la 5 cm din

considerente impuse de condițiile de încercare în laborator. Pentru validarea rezultatelor

obținute în urma analizei rezistenței termice prin metode analitice, configurația geometrică a

elementului hibrid analizat analitic trebuie să fie identică cu configurația geometrică a

elementului încercat în camera climatică aflată în laboratorul Facultății de Construcții și

Instalații din Iași, unde va fi determinată și experimental valoarea rezistenței termice.

Pentru că, în literatura de specialitate au fost identificate mai multe studii care au ca principal

obiectiv analiza caracteristicilor termice a materialelor provenite din deșeuri sau a comportării

materialelor izolatoare clasice în difirete situații și în urma cărora au fost obținute rezultate

remarcabile, (Pruteanu, 2010, 2011; Pruteanu et al., 2010; Vasilache et al., 2011, Latif et al.,

2011), în lucrare de față pentru îmbunătățirea valorii rezistenței termice a elementelor hibride

sunt propuse următoarele soluții: plăcile de paie, rumegușul, lână de oaie și un strat de aer.

4.3.1.2. Soluții de elemente hibride cu izolație termică

Materialele izolatoare ecologice propuse pentru îmbunătățirea valorii rezistenței termice a

elementelor hibride identificate, au următoarele caracteristici:

Plăci din paie - d = 5 cm; =0,0500 W/mK; ( = 120 kg/m3);

Rumeguș - d = 5 cm; =0,0900 W/mK; ( = 250 kg/m3);

Lână de oaie - d = 5 cm; =0,0356 W/mK; ( = 70 kg/m3);

Strat de aer - d = 5 cm; =0,2770 W/mK; ( = 1,2 kg/m3).

Pornind de la caracteristicile materialelor structurale enumerate mai sus și caracteristicile

materialelor izolatoare propuse, prin calcul analitic s-au obținut următoarele valori ale

rezistențelor termice inițiale pentru noile elementele hibride:

Cazul I – Elementele hibride cu izolație din plăci de paie

I.1. Lemn, placă de paie și cărămidă

I.2. Lemn, placă de paie și BCA

I.3. Lemn, placă de paie și chirpic

I.4. Cărămidă, placă de paie și BCA


17

I.5. Cărămidă, placă de paie și chirpic

I.6. BCA, placă de paie și chirpic

Cazul II – Elementele hibride cu izolație din rumeguș

II.1. Lemn, rumeguș și cărămidă

II.2. Lemn, rumeguș și BCA

II.3. Lemn, rumeguș și chirpic

II.4. Cărămidă, rumeguș și BCA

II.5. Cărămidă, rumeguș și chirpic

II.6. BCA, rumeguș și chirpic

Cazul III – Elementele hibride cu izolație din lână de oaie

III.1. Lemn, lână de oaie și cărămidă

III.2. Lemn, lână de oaie și BCA

III.3. Lemn, lână de oaie și chirpic

,

III.4. Cărămidă, lână de oaie și BCA


19

III.5. Cărămidă, lână de oaie și Chirpic

III.6. BCA, lână de oaie și Chirpic

Cazul IV – Elementele hibride cu un strat de aer

IV.1. Lemn, strat de aer și cărămidă

IV.2. Lemn, strat de aer și BCA

IV.3. Lemn, strat de aer și chirpic

IV.4. Cărămidă, strat de aer și BCA

IV.5. Cărămidă, strat de aer și chirpic

IV.6. BCA, strat de aer și chirpic

După îmbunătățirea valorii rezistenței termice prin adăugarea unui strat de izolație între cele

două materiale structurale, analizând rezultatele, se constată următoarele aspecte:

Dintr-un total de 24 de elemente hibride analizate, 50% au valoarea rezistenței

termice peste 2,1 [m2K/W], considerând această valoare ca o valoare rezonabilă

pentru o bază de plecare în obținerea într-o structură reală a valorii minime pentru

rezistența termică corectată;

În cazul IV, cazul în care între materialele structurale a fost introdus un strat de 5

cm de aer, elementele hibride rezultate nu pot reprezenta o soluție care poate fi

implementată în realitate din cauza valorilor mici ale rezistențelor termice;

În cazul III, cazul în care s-a folosit izolația termică din lână de oaie, pentru toate

cele 6 elemente hibride propuse, s-au obținut valori ale rezistențelor termice mai

mari de 2,1 [m2K/W] și oricare din aceste elemente pot reprezenta o soluție pentru

pereți structurali eficienți energetic;

De asemenea se constată că în toate cazurile analizate combinația 4 (cărămidă și

BCA) și combinația 6 (BCA și chirpic) au condus la obținerea celor mai bune

rezultate, valorile maxime înregistrându-se în cazul utilizării saltelei de lână de

oaie ca izolație termică ecologică.

Pentru cele mai performante elemente hibride identificate, se v-a face în subcapitolul următor

o analiză asupra riscului de apariție a condensului atât la exteriorul elementului cât și în

interiorul acestora.


21

4.4. Calculul la condens

4.4.1. Verificarea la condens pe suprafaţa interioară a elementului pentru cele mai

performante soluțiile hibride identificate

Valoarea temperaturii pe suprafaţa interioară a elementelor hibride identificate fără punţi

termice se determină cu relaţia, (C107, 2005):

[

oC], (4.2)

, [oC], (4.3)

(4.4)

Pentru împiedicarea apariției condensului pe suprafața interioară a elementelor hibride,

indiferent de zona climatică în care sunt amplasate clădirile, valoarea temperaturii la suprafața

interioară trebuie menținută mai mare decât valoarea temperaturii punctului de rouă „r”.

Valoarea temperaturii punctului de rouă, este o valoare normată care se regăsește în Anexa B

din Partea 3 a Normativului C107/2005, actualizat, și este influențată de caracteristicile

climatului interior: umiditate respectiv temperatură interioară.

;r i if T

(4.5)

Determinarea apariției condensului pe suprafața elementelor hibride identificate, se va calcula

ținând cont de:

Valorile rezistențelor termice calculate anterior;

Temperatura interioară a aerului: ;

Umiditatea relativăa aerului din interior: ;

Umiditatea relativă a aerului din exterior: ;

Temperatura aerului din exterior în funcție de zona climatică:

.

Valoarea temperaturii punctului de rouă, conform C107/2005, care corespunde valorilor

temperaturii și umidității interioare a aerului stabilite mai sus este: r = 12 oC.

Pornind de la valorile stabilite și ținând cont de zonarea climatică a României, în urma

calcului analitic au rezultat următoarele valori ale temepraturii pe suprafața interioară a

elementelor hibride, valori ce sunt prezentate în Tabelul 4.1.

Tabelul 4. 1 – Valorile temperaturii pe suprafața elementelor hibride

Elementul hibrid identificat

Zona climatică

Temperatura [oC]

I II III IV V

III.4. Cărămidă, lână de oaie și BCA 18,67 18,55 18,42 18,30 18,17

III.6. BCA, lână de oaie și Chirpic 18,66 18,54 18,41 18,28 18,16

I.4. Cărămidă, placă de paie și BCA 18,46 18,32 18,18 18,03 17,89

III.2. Lemn, lână de oaie și BCA 18,46 18,31 18,17 18,02 17,88

I.6. BCA, placă de paie și Chirpic 18,45 18,31 18,16 18,02 17,87

III.5. Cărămidă, lână de oaie și Chirpic 18,45 18,31 18,16 18,02 17,87

III.1. Lemn, lână de oaie și cărămidă 18,18 18,01 17,84 17,67 17,50

III.3. Lemn, lână de oaie și Chirpic 18,18 18,01 17,84 17,67 17,50

I.2. Lemn, placă de paie și BCA 18,17 18,00 17,83 17,66 17,49

I.5. Cărămidă, placă de paie și Chirpic 18,17 18,00 17,82 17,65 17,48

II.4. Cărămidă, rumeguș și BCA 18,15 17,98 17,81 17,63 17,46

II.6. BCA, rumeguș și Chirpic 18,13 17,96 17,78 17,61 17,44

Analizând valorile din Tabelului 4.1, se observă că indiferent de zona climatică unde este

amplasată clădirea, valoarea temperaturii pe suprafața interioară a elementului hibrid este mai

mare în comparație cu valoarea temperaturii punctului de rouă stabilită de normativ.

Având în vedere ipotezele și modelul de calcul se poate formula concluzia că pe suprafața

interioară a elementelor hibride nu va apărea condensul.

4.4.2. Verificarea la condens în structura elementului prin metoda grafică

Glasser

Prin metoda Grafică Glasser se determină dacă în interiorul elementului hibrid analizat există

posibilitatea apariției condensului. Pentru identificarea apariției acestui fenomen trebuie

parcurse următoarele etape:

I. Determinarea valorilor temperaturilor la limita straturilor;

II. Stabilirea presiunilor de saturație a vaporilor de apă;

III. Determinarea presiunilor parțiale ale vaporilor;

IV. Determinarea rezistenței la permeabilitate la vaporii de apă;

V. Reprezentarea grafică a elementelor.


23

Verificarea apariției condensului în elementele hibride, se va face conform principiilor

metodei grafice Glasser în subcapitolele 4.4.2.1. – 4.4.2.5, în funcție de zona climatică.

4.4.2.6. Concluzii

Analizând valorile și graficele obținute, se constată că există posibilitatea apariției unei zone

de condens în toate elementele hibride indentificate, indiferent de zona climatică unde sunt

amplasate. De asemeanea, se mai constată că toate graficele au aproximativ aceeași aliură ca

în Figura 4.12.

Figura 4. 12 – Grafic reprezentativ pentru elementele hibride identificate din punct de vedere al

apariției condensului în interiorul elementului

Apariția condensului în interiorul elementelor hibride identificate, nu reprezintă o condiție

restrictivă pentru proiectarea și execuția acestor tipuri de structuri. În această situație se

verifică dacă cantitatea de apă care condensează în timpul sezonului rece este mai mică decât

cantitatea de apă care se evaporă în sezonul cald. Dacă în urma acestei verificări se constată

ca această condiție este îndeplinită, atunci apariția condensului în timpul sezonului rece în

interiorul elementelor poate fi acceptată. Pentru acest concept de element hibrid verificarea

acestei condiții se v-a face în subcapitolul următor, respectiv subcapitolul 4.5.

4.5. Calculul transferului de masă (umiditate)

Pentru calculul transferului de masă (umiditate), s-a optat pentru analiza elementului hibrid

alcătuit din cărămidă, izolație din lână de oaie și BCA. A fost ales acest element hibrid pentru

că din calculele analitice efectuate în capitolele anterioare a rezultat faptul că are cea mai

mare rezistență termică și poate reprezenta o soluție care să fie implementată pe întreg

teritoriul României pentru că materialele din care este alcătuit sunt accesibile și certificate.

Calculul umidității s-a efectuat conform Normativului C107/2005, folosind acceleași valori

ale parametrilor de climat interior și exterior, ca și în cazul calcului de determinare a apariției

zonei de condes în interiorul elementului hibrid sau la suprafața acestuia, respectiv acceleași

caracteristici ale materialelor din structura elementui hibrid, adăugând la fețele elementului

câte un strat de mortar pentru a simula situația reală.

Prima etapă pentru a verifica dacă cantitatea de apă acumulată iarna în interiorul elementului

este mai mică decât cantitatea de apă care se poate evapora vara, constă în reluarea verificării

la condes în interiorul elementului hibrid cu metoda grafică Glasser în funcție de temperatura

medie anuală (Tem) a fiecărei zone climatice. Identificarea valorilor temeperaturilor la

suprafața straturilor componente ale elementului hibrid pentru stabilirea presiunile parțiale ale

vaporilor de apă din interior și exterior necesare trasării curbelor carecterisice, s-a făcut

analitic conform Normativului C 107/2005 și numeric cu ajutorul programului de calcul

ANSYS.

Calculul valorii cantității de apă care se acumulează în interiorul elementului hibrid în

perioada sezonului rece, respectiv calculul valoarii cantității de apă care se evapora în timpul

sezonului cald, se efectuează ținând cont de valoarea temperaturii de la care începe să apară

condensul (în cazul de față 1 oC), de zonarea climatică a României în timpul sezonului

rece/cald și de coeficienții identificați în Tabelul B.2-Anexa B, respectiv în Tabelul B.3-

Anexa B. Valorile cantității de apă care se acumulează în timpul sezonului rece (mw) și

valorile cantității de apă care se evaporă în timpul sezonului cald (mv), pentru elementul

hibrid compus din cărămidă, izolație de lână de oaie și BCA, se regăsesc în Tabelul 4.5 și sunt

influențate de zona climatică în care este amplasată clădirea.

Tabelul 4.5 – Valorile cantității de apă care se acumulează iarna (mw) și care se evapora vara (mv)

Tes

[oC]

Nw

[h]

mw

[kg/m2]

T’es

[oC]

Nv

[h]

mv

[kg/m2]

Zona I -4 1500 0,232 12 7260 5,838

Zona II -5 2000 0,364 11 6760 4,95

Zona III -6 2550 0,547 11 6210 4,546

Zona IV -7 3150 0,763 12 5610 4,51

Zona V -8 3800 1,01 12 4960 3,99

Se constată că, indiferent de zona climatică unde este amplasată clădirea cu structură hibridă

analizată, nu există riscul acumulării de apă de la an la an în structura sa, deoarece conform

calculelor efectuate, cantitatea de apă care se acumulează în timpul sezonului rece (mw) este

mai mică decât cantitatea de apă care se poate evapora în timpul sezonului cald (mv).


25

4.6. Concluzii

Conform, rezultatelor obținute în urma analizelor, prin metode analitice, efectuate se constată

că elementul hibrid compus din cărămidă, izolație din lână de oaie și BCA, este eficient din

punct de vedere energetic, nu există posibilitatea acumulării de apă de la an la an în structura

sa și poate fi proiectat și executat în orice zonă din România.

În literatura de specialitate se identifică diferite lucrării științifice în care izolația termică din

lână de oaie este prezentată ca o alternativă ecologică și sustenabilă comparativ cu izolațiile

clasice compuse din fibre sintetice. De exemplu, Kenny Corscadden de la Universitatea

Dalhousie din Canada, în lucrarea sa din anul 2014, analizează izolația din lână de oaie ca

fiind o alternativă regenerabilă și durabilă, (Corscadden et al., 2014). De asemenea, în anul

2012, o echipă de cercetători formată din specialiști de la Universitatea de Tehnologie din

Brno, Cehia, și de la Universitatea Tehnică din Viena, Austria, au ajuns la concluzia că

izolația din lână de oaie are caracteristici comparabile cu cele ale izolației de vată minerală, ba

chiar la unele teste depășind performanțele vatei minerale, (Zach et al., 2012). Pe lângă

performanțele asemănătoare, aceștia au ajuns și la concluzia că izolația din lână de oaie, pe

lângă faptul că este ecologicî, produce daune asupra sănătății omului mai mici decât în cazul

folosirii izolației din vată minerală.

Un alt studiu, realizat de data aceasta la Universitatea „Transilvania“ din Braşov, de către

Gheorghe-Cosmin Spirchez și Liviu Gaceu, relevă faptul că materialele naturale

termoizolante sunt la fel de eficiente ca și materialele sintetice termoizolante. Aceștia definesc

izolația de lână de oaie: „ ... un material higroscopic, ceea ce înseamnă că acesta este gândit

pentru a absorbi până la 30%-40% din propria greutate în umiditate ...”; de asemenea au

mai specificat despre izolația de lână de oaie: „ ... când fibrele de lână absorb umiditatea, ele

generează cantități mici de căldură ...”, iar ca valoare a conductivității termice: „...

conductivitatea termică a izolației din lână este cuprinsă între 0,0356 W/mK și 0,040 W/mK

...”, (Spirchez & Gaceu, 2014).

Pornind de la rezultatele obținute analitic și de la studiile existente în literatura de specialitate

enumerate mai sus, în capitolele următoare se va face o analiză comparativă privind

performanța energetică, între elementul hibrid alcătuit din cărămidă și BCA cu izolație din

lână de oaie și elemente hibride alcătuite structural în aceași compoziție (cărămidă și BCA) cu

izolație din polistiren extrudat și izolație din vată minerală.

Pentru analiza comparativă a performanței energetice, în capitolul următor, se vor determina

valorile caracteristicilor termice ale materialelor componente din structura elementelelor

hibride, cât și valorile caracteristicilor termice pe ansamblul structural al elementelor hibride.

CAPITOLUL 5 – DETERMINAREA CARACTERISTICILOR

TERMICE A ELEMENTELOR HIBRIDE

5.1. Determinarea caracteristicilor termice ale materialelor (straturilor)

componente ale elementelor hibride

Determinarea caracteristicilor termice s-a făcut, conform metodologiilor standardizate, în

laboratoarele din Facultatea de Construcții și Instalații. Pentru validare și certificare s-au făcut

încercări și în cadrul în laboratoarelor „Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în

Construcții și Economia Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași”.

În cadrul laboratoarelor Facultății de Construcții și Instalații din Iași, există în dotare o cameră

climatică dublă, Figura 5.1, care este fabricată de Freutron Klimasimulation GmbH din

Germania. Acest dispozitiv de testare oferă utilizatorilor posibilitatea de a crea două medii

diferite în cele două încăperi independente ale sale, Figura 5.2, caracterizate prin temperatură

și umiditate. Astfel, în camera rece se poate reproduce un mediu cu temperaturi ce pot varia

între -45 ↔ +100 oC, iar umiditatea între 15 - 95% și în camera caldă se poate creea un mediu

cu temperaturi cuprinse între +5 ↔ +100 oC, iar umiditatea între 10 - 95%, (www.feutron.de).

Figura 5.1 - Dispozitiv testare - cameră Figura 5.2 - Încăperile camerei

climatică dublă climatice duble

Pentru determinarea rezistenței termice a materialelor componente ale elementelor hibride

identificate și prezentate mai jos, s-a folosit fluxmetrul tip TRSYS01 existent în dotarea

laboratoarelor facultății, Figura 5.3, fabricat de către Hukseflux, (TRSYS01 Manual v1721,


27

www.hukseflux.com), care poate fi utilizat pentru aplicarea metodelor de testare din

standardele: „ISO 9869 : 2014 - Thermal insulation - Building elements - In-situ measurement

of thermal resistance and thermal transmittance”, „ASTM C 1155-95 Standard Practice for

Determining Thermal Resistance of Building Envelope Components from the In Situ Data” și

„ASTM 1046-95 Standard Practice for In Situ Measurement of Heat Flux and Temperature

on Building Envelope Components”, (ISO 9869, 2014; ASTM C 1155-95, 2013; ASTM

1046-95, 2013; Gavrilă, 2000; Badea, 2004). Sistemul TRSYS01, Figura 5.4, este alcătuit din

două seturi de termocupluri TC (4) pentru determinarea diferenței de temperatură și doi

senzori de flux HFP01 (5), rezultatele fiind înregistrate cu ajutorul unității de măsurare și

control (1). Pentru preluarea rezultatelor măsurătorilor, sistemul trebuie conectat la un PC (3)

pe care trebuie instalat un software specific de interpretare a rezultatelor de tip Loggernet sau

PC208W (2).

Figura 5.3 - Fluxmetrul TRSYS01 Figura 5.4 - Componente Fluxmetru TRSYS01

Elementele hibride pentru care se determină rezistența termică în acest capitol sunt compuse

din:

Cărămidă, polistiren (placă) și BCA;

Cărămidă, vată minerală (saltea) și BCA;

Cărămidă, lână de oaie (saltea) și BCA.

Figura 5.6 - Epruvete din cărămidă

Figura 5.7 - Epruvete din BCA

Figura 5.8 - Epruvete din izolație termică din polistiren, vată minerală și lână de oaie

Pentru evaluarea rezistenței termice a materialelor componente ale structurilor hibride

analizate s-au confecționat următoarele epruvete: pentru zidărie prezentate în Figura 5.6,

pentru BCA prezentate în Figura 5.7 și pentru izolația termică din polistiren, vată minerală și

lână de oaie prezentate în Figura 5.8.

După confecționarea epruvetelor, acestea au fost testate în camera climatică dublă într-un

mediu controlat. Astfel, în camera rece temperatura a fost de -20 oC având umiditatea relativa

de 45 %, iar în camera caldă temperatura a fost de +40 oC cu umiditate de 45%. De asemenea

senzorii de flux ai fluxmetrului și termocuplurile pentru temperatură au fost poziționați pe

ambele fețe ale epruvetei. Pentru a se obține valori concludente s-au testat câte 3 epruvete din

fiecare material component al structurii hibride, de asemenea durata de testare pentru

materialele structurale a fost de aproximativ 48 ore în condițiile prezentate mai sus, iar pentru

materialele izolatoare a fost aproximativ 24 ore.

5.1.1. Determinarea rezistenței termice a cărămizii

Pentru determinarea rezistenței termice a cărămizii din structura elementelor hibride s-au

confecționat 3 epruvete formate din 2 cărămizi zidite, având dimensiunile de 29 cm lungime,

48 cm înălțime și 24 cm grosime, Figurile 5.9, 5.11, 5.13 și au fost testate în camera climatică.


29

Figura 5.9. - Epruveta 1

(cărămidă) - Vedere camera caldă





Pentru cărămida folosită în componența elementelor hibride analizate, s-au obținut

următoarele valori pentru parametrii termici, Tabelul 5.2:

Tabelul 5.2 - Caracteristicilele termice ale cărămizii analizate

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

R=t/F

[Km2/W]

=d/R

[W/mK]

Grosimea Temperatura medie

înregistrată în camera

rece pe suprafața

elementului

Temperatura medie


caldă pe suprafața

elementului

Valoarea medie

a fluxului Rezistența

termică a

elementului

Conductivitatea

termică a

elementului

Epruveta 1 0,24 21,7195 39,2905 17,1260 1,0259 0,2339

Epruveta 2 0,24 22,0225 39,1320 18,2185 0,9391 0,2555

Epruveta 3 0,24 21,3660 38,9405 18,9290 0,9284 0,2584

5.1.2. Determinarea rezistenței termice a BCA-ului

Pentru determinarea rezistenței termice a blocurilor de BCA utilizate în componența

elementelor hibride, s-au confecționat 3 epruvete cu dimensiunile de 29 x 48 x 10 cm (L x h x

l), Figurile 5.21, 5.23, 5.25. În urma încercărilor efectuate au rezultat următoarele

caracteristici termice ale blocurilor de BCA, prezentate în Tabelul 5.4.

Tabelul 5.4 - Caracteristicilele termice ale BCA-ului

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

R=t/F

[Km2/W]

=d/R

[W/mK]



rece pe suprafața

elementului

Temperatura medie



elementului

Valoarea

medie a

fluxului

Rezistența termică

a elementului Conductivitatea

termică a

elementului

Epruveta 1 0,10 22,2885 39,4155 19,5685 0,8752 0,1142

Epruveta 2 0,10 21,7840 38,5690 19,5570 0,8582 0,1165

Epruveta 3 0,10 21,9525 39,2395 18,8370 0,9177 0,1089

Figura 5.21. - Epruveta 1 (BCA) -

Vedere camera caldă





5.1.3. Determinarea rezistenței termice a izolației din polistiren

5.1.3.1. Determinarea rezistenței termice a izolației din polistiren cu

ajutorul fluxmetrului și camerei cliamtice

Pentru determinarea rezistenței termice a plăcilor de polistiren s-au confecționat 3 epruvete cu

dimensiuniile 46 x 73 x 5 cm, Figurile 5.33, 5.35, 5.37. Având în vedere că grosimea

epruvetelor de polistiren este mai mică decât a epruvetelor din cărămidă și BCA, precum și

datorită faptului că sunt mai omogene, acestea au fost testate timp de aproximativ 24 ore.


(polistiren) - Vedere camera caldă





În urma testării epruvetelor de polistiren, s-au obținut caracteristicile termice prezentate în

Tabelul 5.6.


31

Tabelul 5.6 - Caracteristicilele termice ale polistirenului

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

R=t/F

[Km2/W]

=d/R

[W/mK]



rece pe suprafața

elementului

Temperatura medie



elementului

Valoarea

medie a

fluxului


a elementului Conductivitatea

termică a

elementului

Epruveta 1 0,05 21,5175 39,8050 16,2885 1,1227 0,0445

Epruveta 2 0,05 21,5790 39,9455 15,8915 1,1557 0,0432

Epruveta 3 0,05 21,4810 39,8780 16,2990 1,1287 0,0442

5.1.3.2. Determinarea rezistenței termice a izolației din polistiren conform

EN 12667:2001

Pentru determinarea conductivității termice a izolației din polistiren, s-au confecționat, din

acelasi lot de produs, 4 epruvete având dimensiunile 29 x 29 cm, după care au fost testate

conform standardului european „EN 12667:2001 - Thermal performance of building materials

and products - Determination of thermal resistance by means of guarded hot plate and heat

flow meter methods - Products of high and medium thermal resistance” în laboratoarele

„Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții și Economia Construcțiilor -

URBAN INCD INCERC din Iași”, (EN 12667, 2001).

Rezultatele obținute în urma testării epruvetelor sunt prezentate în buletinele de încercare,

ANEXA 1, ANEXA 2, ANEXA 3, iar valorile rezistenței termice, respectiv conductivității

termice, sunt centralizate în Tabelul 5.7.

Tabelul 5.7 - Caracteristici termice polistiren conform EN 12667:2001


R [Km2/W]

Conductivitatea termică

[W/mK]

Grosimea

d [m]

Epruveta 1 1,15 0,0436 0,05

Epruveta 2 1,15 0,0436 0,05

Epruveta 3 1,15 0,0436 0,05

În concluzie, se constată că diferența dintre valoarea conductivității termice a plăcilor de

polistiren, de 0,0436 [W/mK], determinată conform EN 12667:2001 în laboratoarele

„Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții și Economia Construcțiilor -

URBAN INCD INCERC din Iași” și valoarea conductivității termice de 0,0439 [W/mK],

obținută în laboratoarele „Facultății de Construcții și Instalații”, Iași este sub 1%, iar acest

aspect validează rezultatele obținute experimental.

5.1.4. Determinarea rezistenței termice a izolației din vată minerală

5.1.4.1. Determinarea rezistenței termice a izolației din vată minerală cu

ajutorul fluxmetrului și camerei cliamtice

Datorită instabilității în poziție verticală și imposibilității fixării corect a senzorilor de flux și

temperatură pe suprafața epruvetelor din vată minerală, Figurile 5.46↔5.48, s-au montat la

fețelele epruvetelor două foi de tablă din oțel laminat având grosimea de 2 mm, menite să

rezolve aceste inconveniente. Conform, „Normativ C 107/3–2005”, ANEXA A,

conductivitatea termică a oțelului de construcții este 58 [W/mK], ceea ce înseamnă că foile de

tablă folosite opun o rezistență termică de 0,0000344827 [Km2/W], valoare de care se va ține

cont la determinarea finală a rezistenței plăcilor de vată minerală. Poziționarea în camera

climatică a celor trei epruvete din vată minerală este ilustrată în Figurile 5.49 și 5.50.

Determinarea rezistenței termice a plăcilor de vată minerală s-a făcut prin aceași metodologie

folosită la plăcile din polistiren, epruvetele având aceleași dimensiuni de 46x73x5 cm,

Fig.5.46↔5.48. În urma măsurătorilor efectuate asupra epruvetelor din vată minerală, s-au

obținut următoarele valori medii ale caracteristicilor termice, valori prezentate în Tabelul 5.9.

Tabelul 5.9 - Caracteristicilele termice ale epruvetelor din vată minerală

d [m]

t1med [oC]

t2med [oC]

Fmed [W/m2]

R’=t/F [Km2/W]

R’’ [Km2/W]

R= R’- 2*R’’

[Km2/W] =d/R [W/mK]

Grosimea Temperatura

medie

înregistrată în

camera rece

pe suprafața

elementului

Temperatura

medie

înregistrată în

camera caldă pe

suprafața

elementului

Valoarea medie

a fluxului Rezistența termică

a ansamblului Rezistența

termică a unei

foi de tablă

Rezistența termică a

epruvetei de vată

minerală

Conductivitat

ea termică a

epruvetei de

vată minerală

Epruveta 1 0,05 21,9787 39,5841 13,3819 1,31562 3,448E-05

1,31554 0,0380

Epruveta 2 0,05 21,9000 39,6029 13,8016 1,28266 3,448E-05

1,28260 0,0389

Epruveta 3 0,05 21,9825 39,7358 13,3508 1,32975 3,448E-05

1,32968 0,0376

Figura 5.46. - Epruveta 1 - vată

minerală Figura 5.47. - Epruveta 2 - vată

minerală Figura 5.48. - Epruveta 3 - vată

minerală


33

Figura 5.49. - Epruvete vată minerală - Figura 5.50. - Epruvete vată minerală -

Vedere camera caldă Vedere camera rece

5.1.4.2. Determinarea rezistenței termice a izolației din vată minerală

conform EN 12667:2001

Determinarea rezistenței termice a epruvetelor de vată minerală avănd dimensiunile de

29x29x5 cm, s-a făcut în aceleași condiții ca și în cazul epruvetelor de polistiren.

După efectuarea măsurătorilor, s-a constatat faptul că din cauza nerigidității epruvetelor de

vată minerală, grosimea acestora determinată automat de către dispozitivul de măsurare a

variat de la o epruvetă la alta fiind mai mică de 5 cm, conform rezultatelor prezentate în

buletinele de încercări, ANEXA 4, ANEXA 5, ANEXA 6.

Prin urmare, valorile rezistenței termice, respectiv ale conductivității termice, prezentate în

Tabelul 5.10, au fost determinate automat de către dispozitiv pe baza metodologiei de calcul

standardizate, unde în formula de calcul, valoarea pentru parametrul de calcul „grosimea

epruvetei” fiind valoarea determinată de acesta (experimental).

Tabelul 5.10 - Caracteristicile termice ale epruvetelor din vată minerală conform EN 12667:2001


R [Km2/W]


[W/mK]

Grosimea

d [m]

Epruveta 1 1,28 0,0329 0,0420

Epruveta 2 1,24 0,0339 0,0420

Epruveta 3 0,92 0,0328 0,0302

Chiar dacă grosimea epruvetelor din vată minerală determinată experimental a fost variabilă

în timpul măsurătorilor, fiind diferită de la o epruvetă la alta, se observă că valorile măsurate

ale conductivității termice au abateri de 1÷2% în jurul valorii medii de 0,033 [W/mK].

5.1.5. Determinarea rezistenței termice a izolației din lână de oaie

5.1.5.1. Determinarea rezistenței termice a izolației din lână de oaie cu

ajutorul fluxmetrului și camerei climatice

Determinarea rezistenței termice a epruvetelor din lână de oaie, Figurile 5.58↔5.60, prin

metodologia specifică fluxmetrului și camerei cliamtice, s-a realizat experimental la fel ca și

în cazul izolație de vată minerală, utilizând cele două foi de tablă din oțel laminat, rolul

acestora fiind să asigure stabilitate pe verticală și suportul pentru prinderea senzorilor de flux

și temperatură, Figurile 5.61 și 5.62.

Figura 5.58. - Epruveta 1 - lână

de oaie Figura 5.59. - Epruveta 2 - lână

de oaie Figura 5.60. - Epruveta 3 - lână

de oaie

Figura 5.61. - Epruvete lână de oaie - Figura 5.62. - Epruvete lână de oaie -

Vedere camera caldă Vedere camera rece

În urma măsurătorilor efectuate au rezultat valorile medii ale caracteristicilor termice

prezentate în Tabelul 5.12.


35

Tabelul 5.12 - Caracteristicilele termice ale epruvetelor din lână de oaie

d [m]

t1med [oC]

t2med [oC]

Fmed [W/m2]

R’=t/F [Km2/W]

R’’ [Km2/W]

R= R’- 2*R’’

[Km2/W] =d/R [W/mK]


medie

înregistrată în

camera rece

pe suprafața

elementului

Temperatura

medie

înregistrată în

camera caldă pe

suprafața

elementului

Valoarea medie

a fluxului Rezistența termică

a ansamblului Rezistența

termică a unei

foi de tablă

Rezistența termică a

epruvetei de lână de

oaie

Conductivitat

ea termică a

epruvetei de

lână de oaie

Epruveta 1 0,05 22,0867 39,4780 14,5787 1,19292 3,448E-05

1,19285 0,0419

Epruveta 2 0,05 21,9980 39,5864 14,6467 1,20083 3,448E-05

1,20076 0,0416

Epruveta 3 0,05 21,9722 39,5690 14,6854 1,19824 3,448E-05

1,19817 0,0417

5.1.5.2. Determinarea rezistenței termice a izolației din lână de oaie

conform EN 12667:2001

Determinarea rezistenței termice a epruvetelor realizate din lână de oaie, conform EN

12667:2001, avănd dimensiunile de 29 x 29 x 5 cm, s-a făcut respectându-se aceleași condiții

ca și în cazul epruvetelor de polistiren și vată minerală. Valorile măsurate experimental sunt

prezentate în ANEXA 7, ANEXA 8 si ANEXA 9. La fel ca și în cazul izolației din vată

minerală, dispozitivul a comprimat epruvetele de lână de oaie pentru a putea determina corect

caracteristicilele termice ale acestora. În Tabelul 5.13 sunt prezentate rezultatele obținute în

urma testării epruvetelor din lână de oaie, valori determinate pe baza măsurătorilor efectiv

realizate pentru parametrul geometric „grosime epruvetă”.

Tabelul 5.13 - Caracteristicile termice ale epruvetelor din lână de oaie conform EN 12667:2001


R [Km2/W]


[W/mK]

Grosimea

d [m]

Epruveta 1 1,10 0,0383 0,0420

Epruveta 2 1,08 0,0389 0,0420

Epruveta 3 1,09 0,0385 0,0420

5.1.6. Concluzii

Determinarea caracteristicilor termice a materialelor componente ale elementelor hibride, s-a

efectuat atât în laboratoarele „Facultății de Construcții și Instalații din Iași”, cât și în

laboratoarele „Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții și Economia

Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași”, prin folosirea unor metode diferite pentru

a putea compara și valida rezultatele obținute.

Pentru determinarea rezistenței termice a materialelor structurale din componența elementelor

hibride, cărămidă, respectiv BCA, încercările au fost efectuate doar în cadrul Facultății de

Construcții, prin metoda descrisă la începutul subcapitolului 5.1, iar în urmă încercărilor

efectuate au rezultat valorile prezentate în Tabelul 5.14.

Tabelul 5.14 - Valorile caracteristicilor termice ale materialelor structurale încercate

Cărămidă 1 Cărămidă 2 Cărămidă 3 BCA 1 BCA 2 BCA 3

R [Km2/W]

Rezistența termică 1,0259 0,9391 0,9284 0,8752 0,8582 0,9177

[W/mK]


0,2339 0,2555 0,2584 0,1142 0,1165 0,1089

Valoarea medie a conductivității termice a celor 3 epruvete din cărămidă încercate este de

0,2492 [W/mK], iar a celor 3 epruvete din BCA este de 0,11 [W/mK].

Determinarea caracteristicilor termice a materialelor izolatoare, din componența structurilor

hibride a fost realizată prin două metode diferite, în două instituții de cercetare diferite, în

urma cărora s-au obținut valorile prezentate Tabelul 5.15.

Tabelul 5.15 - Valorile caracteristicilor termice ale materialelor izolatoare încercate

R [Km2/W]

Rezistența termică [W/mK]

Conductivitatea termică FCI INCERC FCI INCERC

Valori

măsurate

Valori

medii

Valori

măsurate

Valori

medii

Valori

măsurat

e

Valori

medii

Valori

măsurate

Valori

medii

Polistiren 1 1,1227

1,1357

1,15

1,15

0,0445

0,04396

0,0436

0,0436 Polistiren 2 1,1557 1,15 0,0432 0,0436

Polistiren 3 1,1287 1,15 0,0442 0,0436

Vată minerală 1 1,3155

1,3092

1,28

1,1466

0,0380

0,03816

0,0329

0,0332 Vată minerală 2 1,2826 1,24 0,0389 0,0339

Vată minerală 3 1,3296 0,92 0,0376 0,0328

Lână de oaie 1 1,1928

1,1972

1,10

1,09

0,0419

0,04173

0,0383

0,0385 Lână de oaie 2 1,2007 1,08 0,0416 0,0389

Lână de oaie 3 1,1981 1,09 0,0417 0,0385 FCI - Valori obținute în cadrul Facultății de Construcții Iași

INCERC - Valori obținute în cadrul Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții și Economia Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași

Pentru toate epruvetele din materiale izolatoare s-au obținut valori ale caractersticele termice

apropiate indiferent de metoda de testare folosită. În concluzie, metoda de testare folosită în

laboratoarele „Facultății de Construcții și Instalații”, Iași, cu ajutorul fluxmetrului și a camerei

climatice s-a dovedit a fi corectă, dat fiind faptul ca pentru toate materiale încercate

(structurale și izolatoare) s-au obținut valori ale caracteristicilor termice apropiate cu cele

determinate în cadrul „URBAN INCERC din Iași”.


37

În continuare, în subcapitolul 5.2, vor fi prezentate valorile caracteristicilor termice măsurate

experimental pentru structurile hibride propuse pentru analiză la începutul capitolului.

5.2. Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride

Elementele hibride pentru care au fost determinate caracteristicilele termice sunt prezentate în

Figura 5.73, Figura 5.74 și Figura 5.75:

Figura 5.73 - Element hibrid

alcătuit din cărămidă, polistiren

și BCA


alcătuit din cărămidă, vată

minerală și BCA


alcătuit din cărămidă, lână de

oaie și BCA

Caracteristicilele termice ale elementelor hibride au fost determinate în laboratoarele

Facultății de Construcții și Instalații din Iași, cu ajutorul fluxmetrului și al camerei climatice

duble, la fel ca și în cazul materialelor individuale. În încercarile de laborator au fost parcurse

urmatoarele etape:

Confecționarea epruvetelor (câte 5 pentru fiecare element hibrid);

Pentru că epruvetele construite aveau dimensiunile mai mici decât spațiu destinat

poziționării epruvetelor în interiorul camerei climatice, s-au etanșat golurile rămase cu

polistiren, Figura 5.76↔5.79;

După așezarea epruvetelor pe poziție, au fost lipiți senzorii de flux și temperatură,

după care au fost setați parametrii climatici din cele două camere după cum urmează:

în camera caldă temperatura a fost de 40 oC cu umiditate de 45%, Figura 5.80, iar în

camera rece temperatura a fost de 20 oC având umiditatea relativa de 45 %, Figura

5.81.

Înregistrarea valorilor timp de aproximativ 2 zile (48 ore) s-a realizat cu ajutorul

fluxmetrului. Senzorii au fost poziționați astfel:

o 4 senzori de temperatură dispuși după cum urmează: primul pe suprafața

epruvetelor expusă în camera caldă, al doilea pe suprafața epruvetelor expusă

în camera rece, al treilea între stratul de cărămidă și stratul de izolație, iar al

patrulea între stratul de izolație și stratul de BCA;

o 2 senzori de flux dispuși pe fețele exterioare ale epruvetelor.

Figura 5.76 - Etanșarea conturului

rămas gol cu polistiren - vedere

camera caldă

Figura 5.77 - Etanșarea conturului

rămas gol cu polistiren - vedere

camera rece

Figura 5.78 - Contur polistiren

final - vedere camera caldă

Figura 5.79 - Contur polistiren

final - vedere camera rece Figura 5.80 - Parametrii climatici

setați în camera caldă Figura 5.81 - Parametrii climatici

setați în camera rece

5.2.1. Determinarea caracteristicilor termice ale elementulelor hibride

alcătuite din cărămidă, polistiren și BCA

Pentru determinarea caracteristicilor termice au fost confecționate 5 epruvete, Figurile

5.82↔5.91, cu dimensiunile finale de 48 cm înălțime, 29 cm lungime și 39 cm grosime,

alcătuite din:


39

Două cărămizi zidite de 4 8x29x24 cm, (h x L x g);

O placă de polistiren de 48x29x5 cm, (h x L x g);

Două bucăți de BCA zidite de 48x29x10 cm, (h x L x g).

Figura 5.82 - Epruveta 1 (cărămidă, polistiren și

BCA) - Vedere camera caldă - stânga


BCA) - Vedere camera rece - dreapta










BCA) - Vedere camera caldă- stânga



Figura 5.90 - Epruveta 5 (cărămidă, polistiren și BCA) - Vedere camera caldă- stânga

Figura 5.91 - Epruveta 5 (cărămidă, polistiren și BCA) - Vedere camera rece - dreapta

În urma încercărilor efecuate, s-au obținut următoarele valori medii a caracteristicilor termice

ale elementelor hibride, aceste valori sunt prezentate în Tabelul 5.21.

Tabelul 5.21 - Caracteristicilele termice ale elementului hibrid cu izolație din polistiren

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

t3med

[oC] t4med

[oC] R=t/F

[Km2/W]


medie înregistrată

în camera rece pe

suprafața

elementului

Temperatura


în camera caldă pe

suprafața

elementului

Valoarea

medie a

fluxului

Temperatura


între cărămidă și

polistiren

Temperatura

medie

înregistrată

între polistiren

și BCA

Rezistența

termică a

elementului

hibrid

Epruveta 1 0,39 20,8770 40,1055 5,7136 33,1511 25,6027 3,3653

Epruveta 2 0,39 20,8550 40,1200 5,6433 33,1470 25,6011 3,4137

Epruveta 3 0,39 20,9065 40,1580 5,8443 33,6968 26,0214 3,2940

Epruveta 4 0,39 20,9110 40,2520 5,6137 33,8229 26,0864 3,4452

Epruveta 5 0,39 20,8575 40,2100 6,1389 33,7305 25,9301 3,1524

Media Valorilor 0,39 20,8814 40,1691 5,7907 33,5096 25,8483 3,3341

5.2.2. Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride

alcătuite din cărămidă, vată minerală și BCA

La fel ca și în cazul elementelor hibride cu izolație termică din polistiren, pentru

determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride alcătuite din cărămidă, vată

minerală și BCA au fost confecționate 5 epruvete, Figurile 5.102↔5.111, cu dimensiunile

finale de 48 cm înălțime, 29 cm lungime și 39 cm grosime, alcătuite din:

Două cărămizi zidite de 48x29x24 cm, (h x L x g);

O placă din vată minerală de 48x29x5 cm, (h x L x g);


După terminarea încercărilor, se constată că valorile medii ale caracteristicilor termice au

valori prezentate în Tabelul 5.27.

Figura 5.102 - Epruveta 1 (cărămidă, vată

minerală și BCA) - Vedere camera caldă - stânga


minerală și BCA) - Vedere camera rece - dreapta






41









Figura 5.110 - Epruveta 5 (cărămidă, vată minerală și BCA) - Vedere camera caldă - stânga

Figura 5.111 - Epruveta 5 (cărămidă, vată minerală și BCA) - Vedere camera rece - dreapta

Tabelul 5.27 - Caracteristicilele termice ale elementului hibrid cu izolație din vată minerală

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

t3med

[oC] t4med

[oC] R=t/F

[Km2/W]



în camera rece pe

suprafața

elementului

Temperatura



suprafața

elementului

Valoarea

medie a

fluxului

Temperatura



vată minerală

Temperatura

medie înregi-

strată între vată

minerală și

BCA

Rezistența

termică a

elementului

hibrid

Epruveta 1 0,39 20,8923 40,1761 5,8604 33,5418 25,8972 3,2904

Epruveta 2 0,39 20,9705 40,1080 5,6579 33,2556 25,9802 3,3824

Epruveta 3 0,39 20,9431 40,1341 6,1582 33,7797 26,3914 3,1163

Epruveta 4 0,39 20,9725 40,1695 6,0957 33,9559 26,4083 3,1492

Epruveta 5 0,39 20,9165 40,2205 6,3558 33,8454 26,4112 3,0372

Media Valorilor 0,39 20,9389 40,1616 6,0256 33,6756 26,2176 3,1951

5.2.3. Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride

alcătuite din cărămidă, lână de oaie și BCA

La fel ca și în cazul elementelor hibride cu izolație din polistiren și vată minerală analizate

anterior, pentru determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride alcătuite din

cărămidă, lână de oaie și BCA au fost confecționate 5 epruvete, Figurile 5.122↔5.131, cu

dimensiunile finale de 48 cm înălțime, 29 cm lungime și 39 cm grosime, alcătuite din:

Două cărămizi zidite de 48x29x24 cm, (h x L x g);

O placă din lână de oaie de 48x29x5 cm, (h x L x g);


Figura 5.122 - Epruveta 1 (cărămidă, lână de oaie

și BCA) - Vedere camera caldă - stânga


și BCA) - Vedere camera rece - dreapta


șiBCA) - Vedere camera caldă - stânga











Figura 5.130 - Epruveta 5 (cărămidă, lână de oaie și BCA) - Vedere camera caldă - stânga

Figura 5.131 - Epruveta 5 (cărămidă, lână de oaie și BCA) - Vedere camera rece - dreapta

Valorile medii rezultate pentru fiecare parametru sunt, Tabelul 5.33:

Temperatura înregistrată pe suprafața epruvetelor expusă în camera caldă: 40,14 oC;

Temperatura înregistrată pe suprafața epruvetelor expusă în camera rece: 20,96 oC;

Valorea medie a fluxului: 5,97 [W/m2];


43

Temperatura înregistrată între cărămidă și lâna de oaie: 33,66 oC;

Temperatura înregistrată între lâna de oaie și BCA: 26,55 oC.

Tabelul 5.33 - Caracteristicilele termice ale elementului hibrid cu izolație din lână de oaie

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

t3med

[oC] t4med

[oC] R=t/F

[Km2/W]



în camera rece pe

suprafața

elementului

Temperatura



suprafața

elementului

Valoarea

medie a

fluxului

Temperatura



lâna de oaie

Temperatura

medie înregi-

strată între lâna

de oaie și BCA

Rezistența

termică a

elementului

hibrid

Epruveta 1 0,39 20,9480 40,2166 5,9415 33,5463 26,2523 3,2430

Epruveta 2 0,39 21,0140 40,1465 5,7631 33,2946 26,5895 3,3197

Epruveta 3 0,39 20,8934 40,2268 6,1090 33,8285 26,2531 3,1647

Epruveta 4 0,39 20,9925 40,2270 6,1067 33,9014 26,8488 3,1497

Epruveta 5 0,39 20,9680 40,3185 5,9641 33,7312 26,8136 3,2444

Media Valorilor 0,39 20,9631 40,1465 5,9768 33,6604 26,5514 3,2243

5.2.4. Concluzii

Pentru determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride cu izolație din polistiren,

vată minerală și lână de oaie, au fost confecționate un număr de 5 epruvete pentru fiecare

element. Epruvetele au fost alcătuite din două cărămizi zidite, o placă/saltea de izolație

(polistiren, vată minerală, lână de oaie) și două bucăți de BCA zidite. Pentru toate elementele

hibride analizate s-au folosit aceleași epruvete de cărămidă și BCA, înlocuindu-se pe rând

doar placa/salteaua de izolație. S-a optat pentru această variantă pentru a minimiza erorile și

pentru a se putea realiza o comparație a rezultatelor finale.

Parametrii climatici setați în camera climatică au fost identici pentru toate încercările

efectuate, astfel: în camera caldă temperatura setată a fost de 40 oC având umiditatea de 45%,

iar în camera rece temperatura a fost de 20 oC având umiditatea relativa de 45 %. Cu ajutorul

fluxmetrului au fost înregistrate valorile pentru temperatura de pe suprafața epruvetelor

expuse în camera caldă, respectiv camera rece, a fluxului și a temperaturilor dintre cărămidă

și izolație, respectiv izolație și BCA, timp de aproximativ 2 zile. În Tabelul 5.34 sunt

înregistrate valorile medii ale parametrilor pentru cele trei tipuri de elemente hibride.

Analizând valorile din tabelul de mai jos, se constată că în urma încercărilor standardizate din

laborator, pentru toate elementele hibride s-au obținut valori pentru parametrii termici

identificați care conduc la următoarele concluzii:

deși temperaturile medii înregistrate pe suprafața elementelor în camera rece și în

camera caldă sunt identice pentru toate cele trei tipuri de izolație termică folosite,

valorile medii ale fluxului variaza, cea mai mica valoare obținîndu-se la izolația

termică din polistiren;

temperatura medie înregistrată la limita straturilor de cărămidă și izolația termică este

aceeași pentru toate tipurile de izolație termică folosite;

temperatura medie înregistrată la limita straturilor de izolație termică și BCA este mai

ridicată pentru cazurile cand se utilizează saltele din vată minerală sau saltele din lână

de oaie, în legătură directă cu valorile fluxului termic masurat;

valorile obținute evidențiază capacitatea foarte bună de izolare termică a celor trei

materiale studiate, rezistențele termice ale elementelor hibride fiind în intervalul de

valori (3,2512 ± 8%) Km2/W;

rezultatele obținute demonstrează faptul că izolația din lână de oaie poate fi un

înlocuitor de succes pentru izolațiile clasice.

Tabelul 5.34 - Valorile medii înregistrate pentru elementele hibride analizate

d [m]

t1med

[oC]

t2med

[oC]

Fmed

[W/m2]

t3med

[oC] t4med

[oC] R=t/F

[Km2/W]

Grosime

a Temperatura


în camera rece pe

suprafața

elementului

Temperatura



suprafața

elementului

Valoarea

medie a

fluxului

Temperatura



izolația termică

Temperatura

medie înregi-

strată între

izolația termică

și BCA

Rezistența

termică a

elementului

hibrid

Elemente hibride cu

izolație de polistiren 0,39 20,8814 40,1691 5,7907 33,5096 25,8483 3,3341

Elemente hibride cu

izolație din vată minerală 0,39 20,9389 40,1616 6,0256 33,6756 26,2176 3,1951

Elemente hibride cu

izolație din lână de oaie 0,39 20,9631 40,1465 5,9768 33,6604 26,5514 3,2243

În concluzie, din punct de vedere al caracteristicilor termice, izolația din lână de oaie

analizată atât individual în subcapitolul anterior, cât și în componența elementelor

hibride analizată în acest subcapitol, reprezintă o alternativă competitivă pentru

izolațiile actuale, aceasta având spre deosebire de cele clasice avantajul obținerii dintr-o

resursă ecologică și regenerabilă.


45

CAPITOLUL 6 – STUDIU DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA

IZOLAȚIILOR TERMICE ÎN STRUCTURA ELEMENTELOR

HIBRIDE EFICIENTE ENERGETIC

6.1 Analiza comportarii în condiții de laborator a izolațiilor termice

utilizate în structura elementelor hibride eficiente energetic

În acest capitol se v-a analiza comportarea izolațiilor termice utilizate în structura elementelor

hibride eficiente energetic în condiții de laborator, considerând elementul hibrid ca fiind un

perete exterior și cu ajutorul camerei climatice duble simulând condițiile de climat interior și

exterior pentru toate zonele climatice din România. Spre deosebire de capitolul 5, în care s-au

determinat caracteristicile termice ale straturilor componenete ale elementelor hibride și ale

elementelor hibride propriu-zise, în acest capitol se pune accentul pe valorile temperaturilor la

suprafața fiecărui strat component și pe acumularea vaporilor de apă la finalizarea ciclurilor

setate în camera climatică.

Etapele parcurse în timpul încercărilor din laborator, încercari prin care s-a urmărit simularea

condițiilor de climat interior și exterior din perioada rece a anului, sunt următoarele:

Pregătirea epruvetelor;

Cântărirea straturilor componente ale epruvetei înainte de încercare;

Introducerea elementului hibrid în camera climatică;

Poziționarea senzorilor de flux și temperatură;

Pornirea camerei climatice și setarea condițiilor de climat: în camera caldă 20 oC cu

umiditate 55%, Figura 6.1, (reprezentând condițiile optime din interiorul clădirilor pe

timpul sezonului rece), iar în camera rece temperaturi de -12 oC, -15

oC, -18

oC, -21

oC

și -25 oC, Figurile 6.2↔6.6, (reprezentând valorile medii ale temperaturilor

înregistrate iarna în funcție de fiecare zonă climatică a Romaniei), cu umiditate

selectată automat de către dispozitiv;

Crearea unui program automat care să regleze temperatura dorită în camera rece astfel:

timp de 2 ore să scadă temperatura la valoarea dorită și apoi 48 de ore să mențină

temperatura constantă, acest ciclu s-a repetat continuu de 5 ori în funcție de

temperatura caracteristică a fiecărei zone climatice în parte;

Oprirea dispozitivelor, scoterea epruvetei și cântărirea straturilor componente.

Figura 6.1 - Valorile temperaturii

și umidității setate în camera caldă Figura 6.2 - Valorile temperaturii

și umidității setate în camera rece

aferente zonei I climatice



aferente zonei II climatice



aferente zonei III climatice



aferente zonei IV climatice



aferente zonei V climatice

6.1.1. Elemente hibride cu izolație din polistiren

Pentru a vedea comportarea izolației din polistiren în structura elementelor hibride, s-a folosit

una din epruvetele utilizate pentru determinarea caracteristicilor termice din capitolul anterior.

Înainte de începerea experimentului, straturile componente ale elementului hibrid au fost

cântărite cu ajutorul unui cântar electronic cu verificare metrologică valabilă, având

capacitatea maxima de 30 kg și precizie de 0,2 grame. În urma măsurătorilor realizate, au fost

înregistrate următoarele valori, Figurile 6.7↔6.9, Tabelul 6.1:

Tabelul 6.1 - Caracteristicile straturilor elementului hibrid cu izolație de polistiren înainte de

experiment

Înălțime [cm] Lățime [cm] Lungime [cm] Greutate [g]

Cărămidă 48 24 29 23249

Polistiren 48 5 29 90

BCA 48 10 29 6226,6


47

Figura 6.7 - Cântărirea stratului de

cărămidă înaintea experimentului


polistiren înaintea experimentului


BCA înaintea experimentului

După efectuarea măsurătorilor, epruveta cu izolație din polistiren a fost introdusă în camera

climatică, pe ea au fost lipiți senzorii de temeperatura (pe suprafața epruvetei expusă în

camera caldă, pe suprafața epruvetei expusă în camera rece, între stratul de cărămidă și stratul

de izolație și între stratul de izolație și stratul de BCA). Timp de aproximativ 11 zile cât a

durat experimentul, au fost înregistrate următoarele valorile temperaturilor pe suprafața

straturilor componente ale elementului hibrid, media acestor valori fiind prezentată în Tabelul

6.2.

Tabelul 6.2 - Valoarea medie a temperaturilor pe suprafața straturilor elementului hibrid cu izolație din

polistiren în funcție de zona climatică simulată

Temperatura înregi-

strată pe suprafața

elementului hibrid

expusă în camera caldă

[oC]


strată între stratul de

cărămidă și stratul de

izolație

[oC]

Temperatura

înregistrată între

stratul de izolație și

stratul de BCA

[oC]



elementului hibrid

expusă în camera rece

[oC]

Zona Climatică I 22,40 17,96 0,98 -10,32

Zona Climatică II 22,15 14,91 -2,73 -13,40

Zona Climatică III 21,57 9,59 -7,53 -16,75

Zona Climatică IV 21,37 7,68 -10,44 -19,95

Zona Climatică V 21,16 5,52 -14,01 -23,97

După terminarea ciclurilor simulate în camera climatică pentru fiecare zonă climatică a

României, epruveta a fost scoasă și cântărită din nou pe straturi, Tabelul 6.3. și Figurile 6.14-

6.16.

Tabelul 6.3 - Caracteristicile straturilor elementului hibrid cu izolație din polistiren

după experiment

Înălțime

[cm]

Lățime

[cm]

Lungime

[cm]

Greutate

[g]

Diferențe

[g]

Cărămidă 48 24 29 23258 +9

Polistiren 48 5 29 90,2 +0,2

BCA 48 10 29 6240,6 +14,0


cărămidă după experiment


polistiren după experiment


BCA după experiment

6.1.2. Elemente hibride cu izolație din vata minerală

La fel ca și în cazul izolației de polistiren, pentru a vedea comportarea izolației din vată

minerală în structura elementelor hibride, s-a folosit una din epruvetele utilizate pentru

determinarea caracteristicilor termice din capitolul anterior. În urma măsurătorilor realizate

înainte de începerea experimentului au fost înregistrate următoarele valori, Figurile

6.17↔6.19, Tabelul 6.4:

Tabelul 6.4 - Caracteristicile straturilor elementului hibrid cu vată minerală înainte de experiment


Cărămidă 48 24 29 23214

Vată minerală 48 5 29 225

BCA 48 10 29 6261,4


49


cărămidă înaintea experimentului Figura 6.18 - Cântărirea stratului de

vată minerală înaintea

experimentului



Media valorilor temperaturilor înregistrate pe suprafața straturilor componente ale elementului

hibrid în timpul ciclului de încercare este prezentată în Tabelul 6.5.


vată minerală în funcție de zona climatică simulată



elementului hibrid


[oC]




izolație

[oC]

Temperatura



stratul de BCA

[oC]



elementului hibrid


[oC]

Zona Climatică I 23,20 19,04 4,98 -9,49

Zona Climatică II 23,11 18,08 2,68 -12,51

Zona Climatică III 22,97 17,14 0,55 -15,50


Zona Climatică V 22,66 14,64 -4,77 -22,96

La finalul încercării, epruveta a fost scoasă și cântărită din nou pe straturi, diferențele de greutate

putându-se observa în Tabelul 6.6 și Figurile 6.24-6.26.

Tabelul 6.6 - Caracteristicile straturilor elementului hibrid cu izolație de vată minerală analizat după

terminarea experimentului

Înălțime

[cm]

Lățime

[cm]

Lungime

[cm]

Greutate

[g]

Diferențe

[g]

Cărămidă 48 24 29 23224 +10

Vată minerală 48 5 29 225,4 +0,4

BCA 48 10 29 6273,2 +11,8


cărămidă după experiment Figura 6.25 - Cântărirea stratului de

BCA după experiment


vată minerală după experiment

6.1.3. Elemente hibride cu izolație din lână de oaie

Pentru a vedea comportarea izolației din lână de oaie în structura elementelor hibride s-a

procedat identic ca și în cazurile anterioare, în urma măsurătorilor realizate înainte de

începerea experimentului fiind înregistrate valorile din Figurile 6.27↔6.29 și din Tabelul 6.7:


lână de oaie înaintea experimentului


cărămidă înaintea experimentului Figura 6.29 - Cântărirea stratului de



51

Tabelul 6.7 - Caracteristicile straturilor elementului hibrid cu lână de oaie înainte de experiment


Cărămidă 48 24 29 23193

Lâna de oaie 48 5 29 219,4

BCA 48 10 29 6259

Pe durata experimentului au fost înregistrate valorile temperaturilor pe suprafața straturilor

componente ale elementului hibrid din 10 în 10 minute, în Tabelul 6.8 fiind prezentate media

acestora.


lână de oaie în funcție de zona climatică simulată



elementului hibrid


[oC]




izolație

[oC]

Temperatura



stratul de BCA

[oC]



elementului hibrid


[oC]

Zona Climatică I 21,95 15,00 -0,27 -10,29

Zona Climatică II 21,62 12,18 -3,53 -13,34

Zona Climatică III 21,47 10,49 -6,28 -16,43


Zona Climatică V 21,40 9,42 -11,18 -23,59

După terminarea ciclurilor simulate în camera climatică pentru fiecare zonă climatică a

României, epruveta a fost scoasă și cântărită din nou pe straturi, valorile înregistrate fiind

prezentate în Tabelul 6.9 și Figurile 6.34-6.36.


cărămidă după experiment

Figura 6.35 - Cântărirea stratului

de BCA după experiment


lână de oaie după experiment

Tabelul 6.9 - Caracteristicile straturilor elementului hibrid cu izolație de lână de oaie analizat după

terminarea experimentului

Înălțime

[cm]

Lățime

[cm]

Lungime

[cm]

Greutate

[g]

Diferențe

[g]

Cărămidă 48 24 29 23192 -1

Lână de oaie 48 5 29 217,6 -1,8

BCA 48 10 29 6264,2 +5,4

6.1.4. Concluzii

În concluzie, în urma verificărilor efectuate în laborator, s-a constatat că izolația de lână de

oaie prezintă același comportament în structura elementelor hibride ca și izolațiile termice

clasice. De asemenea, s-a mai constat că izolația din lână de oaie a absorbit umiditatea,

moment în care conform studiilor de specialitate existente prezentate în capitolul 4, aceasta a

generat cantități mici de căldura, ceea ce justifică faptul că în urma experimentului izolația din

lână de oaie din structura elementului hibrid a fost mai ușoară cu cateva grame, la fel și stratul

de cărămidă.

6.2 Studiu de caz

În acest studiu de caz se v-a determina grosimea izolației termice necesare obținerii valorii

minime impuse de „Metodologia de calcul al Performanţei Energetice a clădirilor aprobată

prin OMTCTnr. 157/2007, cu completările şi modificările ulterioare, elaborată în aplicarea

prevederilor Legii nr. 372/2005 privind performanţa energetică a clădirilor”, în funcție de

natura izolației folosite (polistiren, vată minerală sau lână de oaie), pentru pereții exteriori ce

aparțin unui apartament amplasat în Mun. Iași și care în urma certificării energetice, după

realizarea unei izolări termice la care s-a folosit polistiren, a obținut clasa energetică A cu

maxim de puncte, respectiv 100, Anexa 10.

Apartamentul care face obiectul studiului de caz este un apartament cu 3 camere, situat la un

etaj intermediar, fiind poziționat pe mijloc, într-un bloc având regimul de înălțime parter și 8

etaje, construit în anul 1971. Acesta este orientat către nord, având o suprafață utilă de 58,97

m2 și un volumul încălzit de 164,50 m

3. În urma evaluării performanței energetice a

apartamentului, indicele de emisii echivalent CO2 are valoarea de 16,54 [kgCO2/m²an], iar


53

consumul anual specific de energie primară de 75,13 [kWh/m²an], încadrându-se în clasa

energetică A. Consumul anual specific de energie este alcătuit după cum urmează:

Încălzire - 51,56 [kWh/m²an] - Clasa energetică A;

Apă caldă de consum - 11,46 [kWh/m²an] - Clasa energetică A;

Iluminat artificial - 12,10 [kWh/m²an] - Clasa energetică A.

Obținerea unui consum anual de energie de 51,56 [kWh/m²an] pentru încălzire se realizează

prin reducerea pierderilor de căldură. Având în vedere amplasarea apartamentului, pierderile

cele mai mari de căldură se realizează prin peretele exterior. Pentru obținerea cerințelor

minime privind performanța energetică a pereților exterior conform „ORDIN nr. 2641 din 4

aprilie 2017 privind modificarea şi completarea reglementării tehnice "Metodologie de calcul

al performanţei energetice a clădirilor", aprobată prin Ordinul ministrului transporturilor,

construcţiilor şi turismului nr. 157/2007”, rezistența termică corectată minimă trebuie să fie

mai mare de 1,8 [m2K/W].

Pentru peretele exterior existent s-a determinat rezistența termică corectată în funcție de tipul

de izolație și de grosimea acesteia. În calcul au fost folosite valorile conductivității termice a

izolațiilor termice din subcapitolul 5.1, determinte în laboratorul Facultății de Cosntrucții și

Instalații, pentru că probele încercate au fost ținute și încercate în condiții de exploatare

normală și nu în stare uscată. Valorile obținute sunt prezentate în Tabelul 6.14 și reprezentate

grafic în Figura 6.57.

Tabelul 6.14 - Valorile rezistențelor termice corectate în funcție de tipul și grosimea izolației

Gro

sim

ea s

tratu

lui

de

izo

lați

e [

cm]

Valoarea rezistenţelor termice corectate R’ [m2K/W]

Polistiren Vata minerală Lână de oaie

1 0,76 0,78 0,77

2 0,9 0,94 0,92

3 1,03 1,09 1,05

4 1,15 1,22 1,18

5 1,26 1,34 1,29

6 1,37 1,45 1,4

7 1,46 1,56 1,49

8 1,55 1,65 1,59

9 1,63 1,74 1,67

10 1,71 1,82 1,75

11 1,78 1,89 1,82

12 1,85 1,96 1,89

13 1,91 2,03 1,95

14 1,97 2,09 2,02

15 2,03 2,15 2,07

16 2,08 2,2 2,13

17 2,13 2,25 2,18

18 2,18 2,3 2,23

19 2,23 2,35 2,27

20 2,27 2,39 2,32

Pentru îndeplinirea condiției impuse de metodologia de calcul, respectiv ca valoarea

rezistenței termice corectate să fie mai mare de 1,8 [m2K/W], grosimea izolației termice

utilizate pentru studiul de caz analizat, în funcție de tipul izolației termice, este următoarea:

12 cm în cazul izolației termice din polistiren;

11 cm în cazul izolațieie termice din lână de oaie;

10 cm în cazul izolației termice din vată minerală.

Analizând comparativ cele trei tipuri de izolație termică în funcție de materia primă folosită,

de procesul tehnologic, de conductivitatea termică, de punerea în operă și de costul pe metru

pătrat, se pot evidenția parametrii tehnici și economici pentru ficare tip de izolației termică

prezentați în Tabelul 6.15.

6.57 - Grafic comparativ în funcție de tipul și grosimea izolației pentru obținerea rezistenței termice

corectate minime

Tabelul 6.15 - Criterii de evaluare a izolațiilor termice

Izolația termică

Criteriul analizat Polistiren Vată minerală Lână de oaie

Materia primă Petrol Roci minerale Lâna de oaie

Proces tehnologic Expandare Topire Țesere

Conductivitate

termică determinată 0,04396 [W/mK] 0,03816 [W/mK] 0,04173 [W/mK]

Punere în operă Fixare cu dibluri Cadre de susținere Cadre de susținere

Preț/m2/grosime 5 cm 8 Lei 15 Lei 48 Lei


55

CAPITOLUL 7 – CONCLUZII, CONTRIBUȚII PERSONALE

ȘI VALORIFICAREA REZULTATELOR OBȚINUTE

7.1. Concluzii

Principalele concluzii care se desprind în urma tezei de doctorat sunt prezentate în cele ce

urmează.

Capitolul 2. În urma analizei literaturii de specialitate se constată faptul că, principalele

concepte de case și clădiri eficiente energetic apărute în lume sunt clădirile verzi, casele

pasive, clădirile cu consum de energie aproape egal de zero, casele cu energie pozitivă și

casele triplu zero, care aduc multiple avantaje tehnice, tehnologice și economice. Astfel, pe

lângă eficiență energetică, aceste soluții sunt posibil de implementat având la dispoziție

produse degradabile, prietenoase cu mediul, produse care răspund favorabil principiilor

economiei circulare. Soluțiile analizate, deși au dezavantajul costurilor inițiale mari, prezintă

avantaje financiare pe termen lung.

De asemnea, au fost identificate și prezentate principalele sisteme/standarde de evaluare

voluntară a clădirilor efciente energetic, acestea fiind cele apărute în țări precum Marea

Britanie (BREEAM), SUA (LEED), Germania (DGNB), Franța (HQE), Elveția

(MINERGIE), Japonia (CASBEE) și Australia (GREEN STAR). Principalul rol al acestor

sisteme de evaluare este reflectarea calității generale a construției din fază incipientă de

proiect până la stadiul final, oferind beneficiarului o imagine transparentă, comparabilă și

măsurabilă asupra clădirii. Toate aceste sisteme de evaluare sunt opţionale, în nici o țară

nefiind obligatorii.

În ceea ce privește cadrul legislativ cu privire la dezvoltarea durabilă și eficientizarea

energetică din domeniul construcțiilor, s-a constatat faptul că, la nivelul Uniunii Europene,

principalul act legislativ este „Directiva 2010/31/CE a Parlamentului European și a

Consiliului din 19 mai 2010 privind performanța energetică a clădirilor - EPBD”, iar la nivel

național principala lege care reglementează acest sector este „Legea nr. 121/2014 privind

eficienţa energetică”, rezultată din transpunerea în legislația națională a directivei Uniunii

Europene mai sus menționată.

Capitolul 3. Plecând de la faptul că structurile hibride sunt definite ca fiind construcții

inginerești, alcătuite din subsisteme sau elemente cu proprietăți fizico-mecanice diferite care

conlucrează astfel încât elementul hibrid rezultat să beneficieze de proprietățile pozitive

maximizate ale acestora, s-a constatat faptul că, clădirile cu structuri hibride sunt clădiri

alcătuite din elemente care pot fi realizate din materiale precum: betonul, lemnul, metalul,

zidăria sau oricare alt material sintetic sau natural, ecologic și/sau realizat local.

De asemnea, s-a mai constatat faptul că, principalele particularități privind implementarea

structurilor hibride eficiente energetic în România pot fi puternic influențate de următoarele

aspecte:

Perioada de construcție a clădirilor (în cazul celor existente);

Destinația finală a clădirii (rezidențială sau nerezindențială);

Caracteristicile zonei de amplasament (presiunea dinamică a vântului, zonarea

climatică pentru anotimpul cald și rece, zonarea seismică);

Folosirea materialelor locale și ecologice.

Capitolul 4. Pornind de la aspectele identificate în capitolul 3, aplicând și respectând

principiile și obiectivele din directivele Uniunii Europene, în capitolul 4 s-a analizat și, prin

evaluare analitică, au fost identificate pentru elementele de închidere ale unei clădiri, soluțiile

care au prezentat performanțe sub aspectul rezistenței termice, astfel au fost identificate

următoarele soluții pentru elementele hibride: lemn și cărămidă, lemn și BCA, lemn și chirpic,

cărămidă și BCA, cărămidă și chirpic și BCA și chirpic.

În urma analizei proprietăților termice a soluțiilor hibride propuse inițial a rezultat o valoare a

rezistenței termice nesatisfăcătoare pentru a avea aplicabilitate în România, prin urmare s-a

hotărât introducerea unui strat de izolație termică cu grosimea de 5 cm (plăci de paie,

rumeguș, lână de oaie și aer) între cele doua materiale structurale. Limitarea grosimii stratului

de izolație la 5 cm este rezultată din geometria camerei climatice aflată laboratorul Facultății

de Construcții și Instalații din Iași, dispozitiv cu ajutorul căruia s-au determinat experimental

proprietățile termice ale elementelor hibride.

Prin introducerea stratului de izolație între materialele structurale au rezultat un număr de 24

de elemente hibride. După analiză și evaluarea analitică a acestora, s-a constat că 50% din

noile elemente pot avea aplicabilitate pe teritoriul României, având o rezistență termică

inițială cu o valoare suficient de mare care să poată scădea în momentul corectării datorită

punților termice, dar care să rămână peste limita de 1,8 [m2K/W], impusă de Normativul C107


57

pentru pereți exteriori. Dintre aceste elemente hibride s-au remarcat următoarele asocieri:

Cărămidă, lână de oaie și BCA; BCA, lână de oaie și chirpic; Cărămidă, placă de paie și

BCA; Lemn, lână de oaie și BCA; BCA, placă de paie și chirpic; Cărămidă, lână de oaie și

chirpic.

Pentru soluțiile hibride identificate s-a constat că indiferent de zona climatică unde este

amplasată clădirea, valoarea temperaturii pe suprafața interioară a elementului este mai mare

decât valoarea temperaturii punctului de rouă, în consecință pe suprafața elementelor hibride

nu există posibilitatea apariției condensului.

Folosind metode analitice (metoda grafică Glasser), în urma verificării posibilității apariției

condensului în structura elementelor hibride, s-a constat că există posibilitatea apariției unei

zone de condens în toate elementele, indiferent de zona climatică unde a fost simulată

amplasarea clădirii. De asemeanea, s-a mai constat că, zona cu posibilitatea de acumulare a

condensului este aproximativ de la jumătatea stratului de izolație până spre exteriorul stratului

din materialul II, Figura 7.1.

Figura 7.1 – Zona cu posibilitate de acumulare a condensului în interiorul elementelor hibride

identificate

Apariția condensului în interiorul elementelor hibride identificate conform Normativului

C107/6, nu reprezintă o condiție restrictivă pentru proiectarea și execuția acestor tipuri de

structuri, dacă cantitatea de apă acumulată în timpul sezonului rece este mai mică decât

cantitatea de apă care se evapora în timpul sezonului cald.

Pornind de la necesitatea de a folosi materiale ecologice biodegradabile, așa cum este lâna de

oaie, s-a constatat că elementul hibrid alcătuit din: cărămidă, izolație de lână de oaie și BCA,

poate reprezenta o soluție ecologică pentru elementele de închidere opace ale clădirilor din

România datorită folosirii saltelelor din lână de oaie. Pentru argumentarea acestei decizii, s-au

efectuat cercetări analitice, numerice și experimentale.

În urma analizei prin metode analitice și numerice s-a constat faptul că, elementul hibrid

alcătuit din cărămidă, izolație de lână de oaie și BCA are cea mai mare rezistența termică

inițială în comparație cu celelalte elemente hibride analizate și nu există riscul acumulării de

apă de la an la an în structura sa, deoarece conform calculelor efectuate, cantitatea de apă care

se acumulează în timpul sezonului rece este mult mai mică decât cantitatea de apă care se

poate evapora în timpul sezonului cald, prin urmare poate fi proiectat și executat în orice zonă

climatică din România.

Capitolul 5. Pornind de la rezultatele obținute analitic și numeric în capitolul 4, în acest

capitol s-a făcut o comparație a caracteristicilor termice obținute în laborator pentru elementul

hibrid alcătuit cu izolație din lână de oaie cu caracteristicile termice obținute pentru același tip

de elemente hibrid dar cu izolație clasică (polistiren și vată minerală).

În primul subcapitol au fost determinate caracteristicile termice ale materialelor componente

ale elementelor hibride. Pentru elementele structurale caracterisiticile termice au fost

determinate în laboratoarele „Facultății de Construcții și Instalații din Iași”, prin aplicarea

metodelor de testare din standardele: „ISO 9869 : 2014 - Thermal insulation - Building

elements - In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance”, „ASTM C

1155-95 Standard Practice for Determining Thermal Resistance of Building Envelope

Components from the In Situ Data” și „ASTM 1046-95 Standard Practice for In Situ

Measurement of Heat Flux and Temperature on Building Envelope Components”, iar pentru

materialele izolatoare determinarea caracteristicilor s-a efectuat prin metodele de testare din

standardele enumerate mai sus, în laboratoarele „Facultății de Construcții și Instalații din

Iași”, cât și prin aplicarea metodei de testare din standardul „EN 12667 Thermal performance

of building materials and products - Determination of thermal resistance by means of

guarded hot plate and heat flow meter methods - Products of high and medium thermal

resistance”, în laboratoarele „Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții și

Economia Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași.

În cazul materialelor structurale, s-a constat faptul că, valoarea medie a conductivității termice

și a rezistenței termice a celor 3 epruvete din cărămidă încercate este de 0,2492 [W/mK],

respectiv 0,9644 [Km2/W], iar a celor 3 epruvete din BCA este de 0,11 [W/mK], respectiv

0,8837 [Km2/W].

În urma determinării caracteristicilor termice a materialelor izolatoare din componența

structurilor hibride, realizată prin două metode diferite, în două instituții de cercetare diferite,

s-a constatat că, valorile caractersticilor termice prezentate în Tabelul 7.1 sunt apropiate,

indiferent de metoda de testare. Prin urmare, metoda de testare folosită în laboratoarele

„Facultății de Construcții și Instalații”, Iași, cu ajutorul fluxmetrului și a camerei climatice s-

a dovedit a fi corectă, dat fiind faptul că, pentru toate materiale încercate (structurale și


59

izolatoare) s-au obținut valori ale caracteristicilor termice apropiate cu cele declarate și cu

cele determinate în cadrul „Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții și

Economia Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași”.

Tabelul 7.1 - Valorile medii ale caracteristicilor termice ale materialelor izolatoare încercate

R [Km2/W]

Rezistența termică [W/mK]

Conductivitatea termică FCI INCERC FCI INCERC

Epruvete

polistiren 1,1357 1,15

0,04396

0,0436

Epruvete

vată minerală

1,3092

1,1466

0,03816

0,0332

Epruvete

lână de oaie

1,1972

1,09

0,04173

0,0385

FCI - Valori obținute în cadrul Facultății de Construcții Iași

INCERC - Valori obținute în cadrul Institutului Național de Cercetare - Dezvoltare în Construcții

și Economia Construcțiilor - URBAN INCD INCERC din Iași

În subcapitolul 5.2, au fost determinate caracteristicile termice ale elementelor hibride cu

izolație din polistiren, vată minerală și lână de oaie. Pentru determinarea caracteristicilor au

fost confecționate câte 5 epruvete pentru fiecare tip, acestea fiind alcătuite din două cărămizi

zidite, o placa de izolație (polistiren, vată minerală, lână de oaie) și două bucăți de BCA

zidite. Pentru înlăturarea erorilor posibile și pentru a se putea compara rezultatele finale s-au

folosit aceleași epruvete de cărămidă și BCA pentru toate elementele hibride analizate,

înlocuindu-se doar placa de izolație.

În urma înregistrării valorilor cu ajutorul fluxmetrului, s-a constat faptul că valorile medii

prezentate în Tabelul 7.2, ale rezistenței termice pentru elementele hibride analizate sunt

asemănătoare, remarcându-se faptul că, elementul hibrid cu izolație din lână de oaie a obținut

o valoare medie a rezistenței termice peste valoarea medie a rezistenței termice a elementului

hibrid cu vată minerală.

Tabelul 7.2 - Valorile medii înregistrate pentru elementele hibride analizate

R [Km2/W]

Elemente hibride cu izolație de polistiren 3,3341

Elemente hibride cu izolație din vată minerală 3,1951

Elemente hibride cu izolație din lână de oaie 3,2243

În urma analizei experimentale prezentată în acest capitol, se remarcă faptul că, din punct de

vedere al caracteristicilor termice, izolația din lână de oaie analizată în condiții de laborator

atât individual, cât și în componența elementelor hibride, reprezintă o alternativă competitivă

pentru izolațiile actuale.

Capitolul 6. În primul subcapitol s-a analizat comportarea izolațiilor termice utilizate în

structura elementelor hibride eficiente energetic în condiții de laborator, considerând

elementul hibrid ca fiind un perete exterior și cu ajutorul camerei climatice duble s-au simulat

condițiile de climat interior și exterior pentru toate zonele climatice din România în timpul

sezonului rece. Spre deosebire de capitolul 5, în care s-au determinat caracteristicile termice

ale straturilor componenete ale elementelor hibride și ale elementelor hibride propriu-zise, în

acest capitol se pune accentul pe valorile temperaturilor la suprafața fiecărui strat component

și pe acumularea apei la finalizarea ciclurilor setate în camera climatică. În urma acestei

analize se desprind următoarele concluzii:

Indiferent de parametrii climatici simulații pentru zonele climatice din România,

rezultatele valorilor temperaturilor obținute pe suprafața oricărui strat de către

elementul hibrid cu izolație din vată minerală sunt cele mai mari;

Elementul hibrid cu izolație din lână de oaie a înregistrat valori mai mari ale

temperaturilor pe suprafața straturilor componente comparativ cu elementul hibrid cu

izolație din polistiren în 13 cazuri din 20 posibile și a fost aproximativ egal în alte 2

cazuri; prin urmare, s-a constatat faptul că elementul hibrid cu izolație din lână de oaie

a obținut valori mai bune în comparație cu elementul hibrid cu izolație din polistiren;

În urma inspecției vizuale efectuate ca urmare a scoaterii epruvetei cu polistiren după

finalizarea ciclului setat în camera climatică, s-a observat pe suprafețele stratului de

polistiren condens datorită permeabilităţii reduse la vapori. Nu același lucru s-a

observat în cazul celorlalte tipuri de izolație termică utilizate;

În cazurile când au fost încercate elementele hibride cu izolație din polistiren și

izolație din vată minerală, s-a constatat faptul că, în toate straturile componente au fost

acumulări de apă datorită faptului că au fost simulate condițiile climatice din sezonul

rece. Cele mai mari cantități de apă s-au acumulat în elementul hibrid cu izolație din

polistiren. În cazul unei situații reale, aceste cantități de apă condensate în straturile

elementului hibrid vor dispărea prin evaporare în timpul sezonului cald.

În cazul când a fost încercat elementul hibrid cu izolație din lână de oaie, s-a constatat

faptul că stratul de BCA a absorbit cu peste 50% mai puțină apă, iar din stratul de

izolație de lână de oaie și din stratul de cărămidă s-au evaporat mici cantități de apă.


61

În subcapitolul 6.2 s-a făcut evaluarea energetică a unui apartament amplasat în mun. Iași,

care în prezent are izolație din polistiren, apoi s-a analizat analitic rezultatul care se obține

dacă izolația termică ar fi realizată din saltele din vată minerală și saltele din lână de oaie. S-a

constatat faptul că, pentru a se putea certifica energetic un apartament amplasat în mun. Iași în

clasa energetică A cu punctaj 100, este necesar 11 cm de izolație din lână de oaie comparativ

cu 12 cm de polistiren. Acest lucru, certifică faptul că izolația din lână de oaie poate avea

aplicabilitate la fel ca izolațiile clasice, având avantaje și dezavantaje. La momentul actual din

lipsa producătorilor autohtoni de izolație de lână de oaie, aceasta este comercializată în

România la un preț de aproximativ 48 lei/m2, fiind adusă în general din Germania sau Austria

sub formă de saltele cu grosimea de 2 cm, 5 cm și 10 cm. Acest dezavantaj economic poate fi

diminuat de existența unei piețe de desfacere și a unei cereri crescute, precum și de procesul

tehnologic de realizare. În momentul de față deși lâna este considerată deșeu în România, iar

procesul tehnologic pentru obținere a izolației de lână este relativ simplu, industria specifică

nu este dezvoltată din lipsa investițiilor de capital necesare.

În concluzie, în urma analizelor făcute, prin metode analitice, numerice și experimentale,

izolația din lână de oaie reprezintă o soluție performantă sub toate aspectele, care se

încadrează principiilor dezvoltării durabile. Prin folosirea izolației din lână de oaie,

obiectivele impuse de către Uniunea Europeană precum: scăderea consumului de energie,

diminuarea emisiilor de gaze cu efect de seră și folosirea resurselor regenerabile, pot fi

realizate.

7.2. Contribuții personale

Cu toate că subiectul eficienței energetice în domeniul construcțiilor este foarte bine

dezvoltat, prin tema analizată în programul de cercetare care face obiectul tezei de doctorat

am adus și o serie de contribuții proprii.

Pentru început, s-a realizat o statistică referitoare la conceptele de clădiri eficiente energetic

realizate pe plan național și internațional și s-au prezentat sistemele de evaluare voluntară a

clădirilor eficiente energetic la nivel internațional.

Apoi, s-au realizat două studii documentare foarte relevante în susținerea tezei. Primul dintre

ele face referire la cadrul legislativ din domeniul eficientizării energetice a clădirilor, atât la

nivel național, cât și la nivel european, iar celălalt prezintă particularitățile implementării

structurilor hibride eficiente energetic în România, atât pentru fondul construit, cât și pentru

clădirile noi.

O altă contribuție constă în identificarea și sintetizarea metodologiei de proiectare și execuție

a elementelor hibride eficiente energetic, pentru identificarea elementelor hibride și evaluarea

performanțelor termice ale acestora prin metode analitice, numerice și experimental, dar și

pentru determinarea caracteristicilor termice ale elementelor hibride prin metode analitice.

Referitor la partea practică a lucrării, în prima fază s-au conceput și realizat în laboratorul

facultății epruvetele din: cărămidă, polistiren și BCA; cărămidă, vată minerală și BCA;

cărămidă, lână de oaie și BCA. Ulterior, tot în laborator, s-au realizat încercările

experimentale conform metodei fluxului de căldură în concordanță cu standardul „ISO 9869-

1:2014”, pentru determinarea caracteristicilor termice ale materialelor structurale din

componența elementelor hibride (cărămidă și BCA), ale materialelor izolatoare din

componența elementelor hibride (polistiren, vată minerală și lână de oaie) și ale epruvetelor

elementelor hibride propriu zise.

După finalizarea încercărilor, s-au preluat valorile înregistrate și s-au interpretat rezultatele

obținute.

În finalul tezei de doctorat, s-au realizat două materiale de analiză bazate pe experimentele din

proba practică. În primul rând, s-a realizat o analiză privind comportarea izolațiilor din

polistiren, vată minerală și lână de oaie în structura elementelor hibride în funcție de fiecare

zonă climatică a României. În al doilea rând, s-a conceput un studiu de caz pentru

determinarea grosimii izolației termice necesare obținerii cerințelor minime impuse de

„Metodologia de calcul al Performanţei Energetice a clădirilor aprobată prin OMTCT nr.

157/2007, cu completările şi modificările ulterioare, elaborată în aplicarea prevederilor

Legii nr. 372/2005 privind performanţa energetică a clădirilor”, în funcție de natura izolației

folosite (polistiren, vată minerală sau lână de oaie), pentru peretele exterior ce aparține unui

apartament certificat energetic cu clasa energetică A.

7.3. Valorificarea rezultatelor obținute

Valorificarea rezultatelor obținute în cadrul programului de cercetare care a stat la baza

elaborării tezei de doctorat s-a făcut prin:

Publicarea unui număr de 11 articole științifice în calitate de autor sau coautor, după

cum urmează:

Lucrări științifice în reviste ISI (cu factor de impact) și volume ale

conferințelor indexate ISI, (3):


63

1. Zăpodeanu I.D., Isopescu D., Pruteanu M., Leizeriuc A. – (2015), Advanced thermal

protection solution for construction, SGEM2015 Conference Proceedings, ISBN 978-619-

7105-43-8 / ISSN 1314-2704, June 18-24, 2015, Book6 Vol. 2, 27-34 pp, DOI:

10.5593/SGEM2015/B62/S26.004.

2. Isopescu D.N., Dumitrescu L., Zăpodeanu I.D., Neculai O. – (2016), An environmental

impact assessment of the materials used in buildings located in seismic zones., Romanian

journal of materials, 43(3), 392-398.

3. Zăpodeanu, I. D., Isopescu, D. N. (2017). Structural hybrid elements for construction

energy efficient. Optimal solutions for Romania. International Multidisciplinary Scientific

GeoConference: SGEM: Surveying Geology & mining Ecology Management, 17, 417-424.

Lucrări publicate în reviste B+ incluse în baze de date internaționale (6):

4. Zăpodeanu I.D., Isopescu D. – (2014), Policy towards the building energy efficiency in

Romania, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Constructions, Architechture Section,

Tomul LX (LXIV), Fasc. 4, p. 65-74, ISSN 12243884.

5. Isopescu D.N., Zăpodeanu I.D. – (2016), Local Resources-Key Factors for Energy

Efficiency in North-East Region of Romania, The Bulletin of the Polytechnic Institute of

Jassy, Construction. Architecture Section, 62(4), 61-78.

6. Neculai O., Lanivschi C., Isopescu D. N., Toma I. O., Zăpodeanu I.D., (2017),

Parametric Study of Structural Performance of Innovative Solutions for Hybrid Lintels-Part

1: Input Data for FEM Analysis, Proceedings of the International Conference – Towards a

Sustainable Urban Environment (EBUILT 2016) Iași, România, 2016 , In Advanced

Engineering Forum (Vol. 21), p255-261. 7p.

7. Oprişan, G., Isopescu, D. N., Zapodeanu, I. D., Enţuc, I. S., Butnaru, O., & Maxineasa, S.

G. (2018). Influence of Water Absorption by Capillary on the Mechanical Characteristics of

Concrete Bricks. The Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Construction. Architecture

Section, 64(4), 115-122.

8. Enţuc, I. S., Isopescu, D. N., Bagdasar, L. C., Oprişan, G., Zapodeanu, I. D., &

Maxineasa, S. G. (2018). Performances of the Concrete Masonry with Recycled Wood Chips

(I). The Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Construction. Architecture Section,

64(3), 103-108.

9. Oprişan, G., Isopescu, D. N., Zapodeanu, I. D., Enţuc, I. S., Butnaru, O., & Maxineasa, S.

G. (2018). Behaviour of Concrete Masonry Units in Compression. The Bulletin of the

Polytechnic Institute of Jassy, Construction. Architecture Section, 64(3), 47-52.

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor naţionale (2):

10. Zăpodeanu I.D. – (2015), Resurse de energie regenerabilă la nivelul României - factor

determinant în eficiența energetică, “Creaţii universitare 2015”, Al VIII-lea Simpozion

Naţional, Iaşi, România, 5 iunie 2015.

11. Leizeriuc, T. A., Isopescu, D. N., & Zapodeanu, I. D. (2016). Carving joints for wood

constructions. Calculation models. INTERSECTII/INTERSECTIONS, 13(2), 68-79

Prezentarea în calitate de coautor a unui nou concept de buiandrug hibrid în cadrul

Salonului „Inventica 2017”

1. Isopescu D.N., Neculai O., Toma I.O., Zăpodeanu I.D., – (2017), Poster, Hybrid

“MACON” lintels, Inventica 2017, Iași.

Cereri de brevet de invenție

1. Isopescu D.N., Budescu M., Zăpodeanu I.D. – (2017), Bloc ceramic cu funcțiuni multiple,

Buletinul oficial de proprietate industrială – Sectiunea brevete de invenție, Nr.1/2017, p.31.

2. Oprișan G., Isopescu D. N., Ențuc I.S., Zăpodeanu I. D., Butnaru I. O. - (2018), Produs de

tip bloc de zidărie „EKOBRICK” cu eficiență energetică pentru realizarea elementelor

liniare și de suprafață pentru construcții, Nr. A/00720 din 26.09.2018.

3. Enţuc I.S., Isopescu D. N., Bagdasar L. C., Mihai P., Oprişan G., Pruteanu M., Maxineasa

S. G., Zăpodeanu I. D. - (2018), Bloc de zidărie cu performanţe termice superioare prin

valorificarea deşeului lemnos, Nr. A/00629 din 03.09.2018.

Participarea în calitate de coautor în tehnoredactarea unor seminarii și workshop-uri

prezentate în cadrul proiectului: „PRODUSE ȘI TEHNOLOGII ECOINOVATOARE

PENTRU EFICIENȚĂ ENERGETICĂ ÎN CONSTRUCȚII <EFECON>”

1. Principii de protecția mediului aplicate în construcții - Prof.dr.ing. Carmen Teodosiu,

Prof.dr.ing. Igor Crețescu, Conf.dr.ing. Brîndușa Mihaela Slușer, Sef lcr.dr.ing. Covatariu

Dan, Sef lcr.dr.ing. Vlădoiu Cristina, As.cercet. Maxineasa Sebastian, As.cercet.

Zapodeanu Iulian, 23 februarie 2017.

2. Raport privind implementarea resurselor regenerabile de energie sau de înaltă eficiență

în construcții - Conf dr. ing. Victoria Cotorobai, Șef lucrări dr. ing. Cristina Vlădoiu, Șef

lucrări dr. ing. Daniel Covatariu, Șef lucrări dr. ing. Laura Dumitrescu, Șef lucrări dr. ing.

Marian Pruteanu, Șef lucrări dr. ing. Oana Neculai, As.cercet. drd.ing. Iulian Zapodeanu,

30 mai 2017.

3. Încercări de laborator pentru stabilirea durabilității materialelor de construcții - Prof.

univ. dr. ing. Nicolae Țăranu, As.cercet.drd.ing. Iuliana Dupir (Hudișteanu), As.cercet


65

drd.ing. Dragoș Ungureanu, Ș.l. dr. ing. Ruxandra Cozmanciuc, As.cercet.dr.ing.

Sebastian George Maxineasa, Ș.l. dr. ing. Cătălin Onuțu, Ș.l. dr. ing. Cristina Vlădoiu, Ș.l.

dr. ing. Oana Neculai, Ș.l. dr. ing. Daniel Covatariu, Drd.ing. Iulian Zapodeanu, 19 iunie

2017.

4. Încercări de laborator pentru evaluarea performanței energetice a materialelor de

construcții - Prof. univ. dr. ing. Mihai Budescu, S.l. dr. ing. Ionuț-Ovidiu Toma, conf. dr.

ing. Petru Mihai, prof.dr.ing. Nicolae Țăranu, ș.l. dr. ing. Daniel Covatariu, ș.l. dr. ing.

Mircea Venghiac, as.cercet.dr.ing. Sebastian George Maxineasa, as.cercet.drd.ing. Iulian

Zapodeanu, 6 iulie 2017.

5. Raport privind îmbunătățirea performanței energetice a produselor actuale utilizate în

construcțiile civile, industriale și agricole - Conf. univ. dr.ing. Oprisan Gabriel, S.l.dr.ing.

Entuc Ioana, S.l. dr.ing. Covatariu Dan, S.l. dr.ing. Pruteanu Marian, S.l. dr.ing.

Dumitrescu Laura, S.l. dr.ing. Cozmanciuc Ruxandra, As. univ.arh.dr. Corduban Calin,

As.cerc. dr.ing. Maxineasa Sebastian, As. cerc. drd.ing. Zapodeanu Iulian, 14 iulie

2017.

Participarea în calitate de membru în echipele de cercetare a 4 contracte subsidiare de

tip C din cadrul proiectului: „PRODUSE ȘI TEHNOLOGII ECOINOVATOARE

PENTRU EFICIENȚĂ ENERGETICĂ ÎN CONSTRUCȚII <EFECON>”

1. Cercetări pentru definirea, planificarea și documentarea conceptuală pentru noi procese

tehnologice sau servicii în vederea dezvoltării sistemului integrat de proiectare și execuție a

clădirilor eficiente energetic, prin realizarea de studii de caz pentru clădirile cu structura de

rezistență inovatoare, 2018.

2. Cercetări experimentale pentru dezvoltarea unui material cu performanțe optime care să

permită reciclarea materialului lemnos, 2018.

3. Cercetări de dezvoltare industriala pentru produse ecosustenabile cu eficienta energetica in

constructii de tip bloc de zidărie, pentru realizarea pereților, 2018.

4. Cercetări în vederea îmbunătățirii comportării higrotermice a construcțiilor eficiente

energetic <Ecokit> , 2019.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Atanasiu B., Petran H. - Implementarea clădirilor cu consum de energie aproape

zero (nZEB) în România. Definire și foaie de parcurs, Institutul European pentru

Performanţa Energetică a Clădirilor (BPIE), 2012.

2. Bliuc I, Baran I, Dumitrascu A., I. - „Soluţii architecturale constructive de creştere

a eficienţei energetic la clădiri existente”, Conferința Națională a AAECR „Eficiența

energetică ȋn clădiri. Şoluții cu costuri optime” 26 oct 2012 Craiova, pag 3-14 ISSN

2247-9724, ISSN-L 2247-9724, 2012.

3. Bliuc I., Georgescu M., Baran I. - „Termoizolarea prin interior -posibila optiune

pentru cresterea nivelului de protectie termica la cladiri existente”. Conferința

AAECR “ Eficiența Energetică în clădiri. Realități 2016 și perspective 2030”,

Constanța 13 mai 2016 ISSN 2247-9724 pag.54-61, 2016 .

4. Cristea I. - Eficiența energetică a clădirilor – Modelul Elvețian, Bursa Construcțiilor

nr.7, 2012.

5. Dobrescu F.- Finanțarea clădirilor verzi, Romania Green Building Council, 2009.

6. Dudău R - Energy Policy Group - „Creșterea eficienței energetice în clădiri în

românia: Provocări, oportunități și recomandări de politici”, 2018.

7. Isopescu D., Astanei I. - “Ghid pentru proiectarea clădirilor cu pereți din zidărie cu

elemente din B.C.A.“, Editura Politehnium, 168pp, ISBN 978-973-621-406-6, 2013.

8. Maghear D., - „Romania's Energy Potential of Renewable Energies in the Context of

Sustainable Development”, Annals of Faculty of Economics. 1(2), 176-180, 2011.

9. Maxineasa S.G. - „Conceptul de sustenabilitate. Rolul materialelor tradiționale în

cadrul dezvoltării sustenabile din sectorul construcțiilor”, „Creații Universitare

2013”, Al VI-lea Simpozion Național, Iași, 2013.

10. Moga L. - „Contribuții privind optimizarea termoenergetică a clădirilor noi si

existente (Vol. I)”, Cluj-Napoca: UT CLUJ, 2009.

11. Pruteanu M. - „Soluții neconvenționale de protecție termică”, Editura Politehnium a

Universitații Tehnice „Gh. Asachi”, din Iași, ISBN 978-973-621-362-5, 269 pg. 2011.

12. Spirchez Gh. C., Gaceu L. - Împortanţa izolaţiei pentru realizarea Cconstrucţiilor

ecologice, Buletinul AGIR nr. 1, 2014.

13. Ștefănescu D. – Manual de proiectare higrotermică a clădirilor, Editura Societății

Academice „Matei-Teiu Botez”, Iași, ISBN 978-606-582-015-9, 2012.

14. Vasilache M. - „Contribuţii la modernizarea fondului construit existent prin creşterea

performanţelor higrotermice”, Iaşi, 1997.

15. Wolfgang F. - Das Passivhaus, CF Müller, 1999..

Date post:	03-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	1 times
Download:	0 times

CONTRIBUȚII PRIVIND EFICIENȚA ... - doctorat.tuiasi.ro · omenirea și-a epuizat resursele pe...

Documents