Casa pasiva

Designul interesant al acestei case pasive, situate intr-un orasel din Polonia, a pornit de la intentia proprietarilor - doi arhitecti - de a exploata potentialul pitoresc al terenului de 1585 mp, situat langa un lac si, totodata, de a reduce interferenta cu mediul natural inconjurator. Casa pasiva indeplineste doua roluri:“ casa de locuit si birou de arhitectura. S-a dorit construirea unei locuinte eficiente energetic si functionale, la un cost relativ scazut. Casa are o

suprafata locuibila de 160 mp si un garaj de 68 mp si a fost construita intre 2007 si 2010.

Arhitectii au urmarit sa izoleze zona intima, privata, de zona publica - biroul, atat in spatiul cladirii, cat si in afara. A fost necesar sa se implementeze toate solutiile moderne, compatibile cu obiectivele dezvoltarii sustenabile si prietenoase cu mediul, din materiale organice si, in consecinta, foarte usor de reciclat. Pentru a respecta criteriile conceptului de Casa Pasiva, a fost necesara limitarea consumului de energie pentru incalzire/racire sub va

loarea de 15 kWh/m2/an, in timp ce o casa obisnuita consuma, in medie, de 15 ori mai mult.

Sursa: kudika.ro, 25.04.2011

Coeficientul de conductivitate termică

Majoritatea materialelor de construcţie, cu excepţia celor compacte (metale, sticlă etc.), au o structură capilar–poroasă, alcătuită din cavităţi şi schelet rigid, ce poate lega apa sub diferite forme, la presiuni mai mici decât cele de saturaţie din afara corpurilor. De asemeni, aerul şi apa migrează prin reţeaua de capilare şi pori. În consecinţă, căldura se transmite concomitent sub mai multe forme:

· conducţie în scheletul solid şi în amestecul aer – apă din cavităţi;

· convecţie locală a aerului şi apei datorită diferenţelor de temperatură între feţele opuse ale pereţilor cavităţii;

· schimburi repetate de fază (evaporări, condensări) în cavităţi.

În aceste condiţii este deosebit de dificilă evaluarea cantitativă a acestor fenomene pe baza unor relaţii simple. Ca urmare, aprecierea coeficientului de conductivitate termică, în aşa fel încât să reflecte complexitatea proceselor de transfer termic, nu se poate efectua decât experimental, determinându-se un coeficient echivalent, ce depinde de o multitudine de factori:

λ_{echiv=f(T,U, gradT, gradU,d...)}

unde:

T – temperatura absolută;

U – umiditatea materialului;

grad T, grad U – gradienţii de temperatură şi de umiditate;

d – grosimea materialului.

Coeficientul de conductivitate termică λ (sau, mai scurt, conductivitatea termică) reprezintă o caracteristică termofizică de bază a fiecărui material şi depinde, în cazul general, de natura şi starea materialului, de temperatură şi de presiune. Pentru materialele de construcţie curent folosite, acest coeficient are valori cuprinse între 0,04...3,0 W/mºC (cu excepţia metalelor).

În Tabelul 1 sunt redate valorile coeficientului de conductivitate termică pentru câteva materiale de construcţii des întâlnite.

Conductivitatea termică variază direct proporţional cu densitatea materialului. Din acest motiv materialele uşoare (polistirenul, vata minerală) au un coeficient λ mai mic şi deci proprietăţi de izolare termică mai bune. De asemeni, coeficientul de conductivitate variază direct proporţional cu umiditatea (deoarece conductivitatea apei este considerabil mai mare – de cca. 20 de ori – decât cea a aerului), deci un material va avea proprietăţi izolatoare mai bune cu cât va fi mai uscat.

Tabel 1. Coeficientul de conductivitate termică

Nr. crt.	Material	λ (W/mºC)
1	Polistiren expandat	0.044
2	Vată minerală	0,042 ... 0,05
3	Lemn	0,17...0,41
4	Zidărie din b.c.a.	0,25...0,34
5	Zidărie din cărămizi cu goluri verticale	0,46...0,75
6	Zidărie din cărămizi pline	0,8
7	Beton armat	1,62...2,03
8	Oţel	58,0
9	Aluminiu	220,0

Transferul termic în construcţii

Fizica construcţiilor are ca obiect studiul proceselor care se desfăşoară între mediul exterior şi cel interior (delimitat de construcţie), în scopul adoptării unor măsuri de protecţie care să conducă la asigurarea condiţiilor optime pentru desfăşurarea activităţilor omului, respectiv a condiţiilor de igienă şi confort, iar pentru clădiri cu alte destinaţii decât cele de locuit, a condiţiilor favorabile unor procese specifice.

Funcţie de parametrul de confort avut în vedere în mod preponderent, fizica construcţiilor cuprinde o serie de capitole de bază: higrotermica, ventilarea naturală, acustica, iluminatul natural.

Deşi toate laturile fizicii construcţiilor sunt importante, higrotermica necesită o atenţie deosebită, deoarece se ocupă de aspecte esenţiale privind condiţiile de muncă, destindere sau odihnă ale oamenilor.

Higrotermica este o ramură a fizicii construcţiilor în cadrul căreia sunt studiate acele fenomene şi caracteristici ale clădirilor ce au în vedere satisfacerea cerinţelor de viaţă ale oamenilor şi în special protecţia contra agenţilor climatici: variaţii de temperatură şi de umiditate, vânt, ploaie, zăpadă etc. Astfel, sunt investigate procesele de transfer de masă şi căldură în construcţii, respectiv transmisia vaporilor de apă (higro) şi a căldurii (termo) prin elementele de construcţii, precum şi efectele pe care aceste procese le au asupra condiţiilor de microclimat interior, a condiţiilor de igienă şi confort, a durabilităţii şi a caracteristicilor fizice ale elementelor.

Prin transfer de căldură se înţelege procesul spontan, ireversibil de propagare a căldurii în spaţiu, reprezentând schimbul de energie termică între corpuri, sau regiuni ale aceluiaşi corp, ca rezultat al diferenţei de temperatură dintre acestea. Transferul de căldură este un transfer de energie între sisteme fizico–chimice sau între diferitele părţi ale aceluiaşi sistem, în cadrul unei transformări în care nu se efectuează lucru mecanic.

Ştiinţa transferului de căldură are ca preocupare procesele în care energia termică la parametri mai ridicaţi este transformată în energie termică la parametri mai coborâţi. În mod curent, parametrul cu care se apreciază calitatea căldurii este temperatura, privită ca o măsură globală a intensităţii proceselor care determină energia internă a unui corp.

Schimbul de căldură respectă cele două principii fundamentale ale termodinamicii.

· Principiul I al termodinamicii, care exprimă legea conservării energiei:

„Dacă într-un sistem izolat termic, schimburile de căldură se desfăşoară fără reacţii chimice, fără fenomene electromagnetice sau de disociere şi fără deplasări de mase, cantitatea de căldură a sistemului rămâne constantă, oricare ar fi schimburile termice dintre părţile sale componente.”

• Principiul al II-lea al termodinamicii, care stabileşte sensul natural al propagării căldurii, întotdeauna de la zona cu temperatură mai ridicată către zona cu temperatură mai coborâtă:

„Dacă într-un sistem izolat termic, distribuţia temperaturilor este neuniformă, vor avea loc schimburi de căldură, aceasta scurgându-se din regiunile cu temperatură ridicată spre cele cu temperatură joasă, până la completa nivelare a temperaturilor sistemului.”

Practic, transferul de căldură este prezent într-o măsură mai mare sau mai mică în majoritatea domeniilor tehnicii actuale, iar importanţa lui este în continuă creştere. Legile transferului termic controlează modul în care căldura se transmite prin elementele exterioare ale clădirilor (anvelopa), proiectarea şi funcţionarea unei extrem de mari varietăţi de aparate şi instalaţii industriale etc.

Se poate afirma că obiectivele generale ale studiului transferului de căldură sunt constituite de găsirea metodelor şi procedeelor de frânare a acestui fenomen în cazul elementelor de izolare termică, sau de intensificare în cazul unor instalaţii de diverse tipuri.

Clădirile trebuie să satisfacă anumite cerinţe de confort, pentru îndeplinirea cărora mărimile fizice ce caracterizează microclimatul încăperilor nu trebuie să depăşească anumite limite. De exemplu, temperatura interioară în clădirile de locuit trebuie să fie minim 20 ºC iarna şi maxim 26 ºC vara, umiditatea relativă cca. 35...70% iarna şi 60% vara, viteza maximă de mişcare a aerului interior 0.2 m/s.

Protecţia termică a anvelopei clădirilor

Anvelopa clădirii este alcătuită din elementele de închidere care, prin proprietăţile lor, au un rol hotărâtor în realizarea confortului. Elementele de închidere a unei clădiri sunt caracterizate prin dimensiuni geometrice finite şi prin anumite caracteristici termofizice cum ar fi conductivitatea termică, permeabilitatea la aer şi vapori, etc. Din punct de vedere al protecţiei termice, aceste elemente este important să asigure :

• realizarea unui climat interior confortabil (în conformitate cu destinaţia clădirii) în condiţiile reducerii pierderilor de căldură către exterior;
• evitarea condensării vaporilor de apă atât la suprafaţa interioară a elementelor de construcţie, cât şi în interiorul acestora;
• realizarea unei stabilităţi termice necesare limitării oscilaţiilor temperaturii aerului interior şi pe suprafaţa interioară a elementelor de construcţie;
• realizarea unei rezistenţe la infiltraţiile de aer pentru reducerea pierderilor de căldură corespunzătoare încălzirii acestora.

Elementele de închidere ale clădirilor sunt acoperişul şi pereţii exteriori. Acestea se realizează din elemente opace şi elemente vitrate. Elementele vitrate, care asigură iluminatul natural, oferă o protecţie termică mult mai redusă decât cele opace, de aceea ponderea lor în întregul ansamblu de închidere se rezumă la strictul necesar asigurării iluminatului natural.

Pentru asigurarea unei protecţii termice eficiente se folosesc materiale termoizolante. Grosimea stratului de material termoizolant influenţează direct protecţia termică. Creşterea grosimii duce la reducerea pierderilor de căldură şi implicit la reducerea puterii necesare a instalaţiei de încălzire şi, deci, a consumului de combustibil. În acelaşi timp, mărirea izolaţiei termice conduce la creşterea costului acesteia. Cel mai important principiu al clădirilor eficiente energetic este să aibă o anvelopă izolată continuu, fără întreruperi astfel încât să se minimizeze pierderile de căldură. Adiţional, anvelopa izolată termic trebuie sa aibă un strat de etanşeizare deoarece majoritatea materialelor nu sunt etanşe. De asemenea, este deosebit de important ca punţile termice sa fie prevenite sau reduse la minim. Pierderile de căldură prin pereţii exteriori şi acoperiş reprezintă peste 70% din totalul pierderilor energetice din clădirile existente. Astfel, îmbunătăţirea gradului de izolare termică este metoda cea mai eficientă pentru a minimiza pierderile de energie din clădiri.Deoarece conceperea unei case pasive este o muncă foarte pretenţioasă, care necesită un proiect elaborat şi metode de execuţie de calitate ridicată, bine controlate, realizarea devine mai uşoară. Pentru a diminua costul construirii unei case de tip pasiv, se recomandă alegerea unui proiect simplu, compact. Fiecare parte expusă sau proeminenţă a clădirii sporeşte necesarul de căldură pentru încălzire. Din punct de vedere al geometriei clădirii, este avantajos să se minimizeze suprafaţa anvelopei care delimiteaza volumul incalzit. Reducerea acestei suprafeţe diminueaza pierderile de căldură şi costul construcţiei.În plus faţă de forma clădirii, amplasarea poate avea un impact pozitiv asupra consumului de energie. Casa pasivă trebuie orientate către sud. Anvelopa clădirii este foarte importantă în faza de proiectare a casei pasive. Raportul V/A trebuie să fie între 1 şi 4 iar raportul A/V trebuie să se situeze între 1 şi 0,2. Deoarece căldura se pierde prin transmisie prin anvelopa clădirii o formă compactă a acesteia asigură o performanţă energetică superioară datorită unei suprafeţe reduse.

Punţile termice

Puţile termice pot creşte semnificativ pierderile de căldură prin transmisie prin anvelopa clădirii. La o valoare U= 0.15 W/(m2K), un metru de proemineţă a balconului cu o punte termică liniară al carei coeficient este 0.6 W/(m2K) (cf. e.g. [Schulz 2007]) este echivalent cu 4 mp de zid exterior. În mod similar, punţile termice pot transfera căldura nedorită în clădire, pe parcursul verii. Când izolaţia faţadei prezintă discontinuităţi, există posibilitatea de formare a punţilor termice, mai ales in zone caracterizate printr-o notabilă conductivitate termică în raport cu celelalte zone ale zidului. Punţile termice sunt o problemă aflată în strânsă legătură cu construcţiile moderne, deoarece materialele folosite în vechiile clădiri monostrat au un comportament termic mult mai uniform. Prezenţa unei perne de aer (sau chiar a unui strat izolant) în interiorul zidului, poate genera un comportament diferit în punctele în care intervalul este intrerupt – de exemplu, în raport cu planşeele sau stâlpii.

Există doua feluri de punţi termice : structurale şi geometrice.

Puntea termică structurală rezultă din instalaţii sau materiale cu conductivitate de căldură înaltă sau care nu sunt izolate termic, de exemplu elemente de beton armat care străpung un zid exterior izolat.

Puntea termică geometrică rezultă de exemplu din colţurile unei unităţi de construcţie omogenă, dacă o suprafata exterioară mare, care transportă căldură, este opusă suprafeţei interne. În zona punţii teremice, temperatura suprafeţei unităţilor de construcţie scade iarna. Când scade sub punctul de rouă, apare apa condensată. La punţile termice există mereu riscul apariţiei condensului.

Resedinta Martin-Lancaster

Resedinta Martin-Lancaster este o casa cu o curte, de 3000 m2, situata pe coasta accidentata a Atlanticului, din Nova Scotia, Canada. Aceasta consta in patru componente principale: un garaj cu acoperisul in doua ape, ce are si rolul de casa de oaspeti, un pavilion, al carui acoperis urmeaza forma celui a garajului, un bar de serviciu, orientat spre nord si, nu in ultimul rand, un spatiu exterior de primire, ce face legatura intre celelalte componente. Ansamblul realizat de cei de la MacKay-Lyons Sweetapple Architects reprezinta echilibrul perfect intre arhitectura contemporana, cea arhetipala si traditia materialelor locale, modul in care este interpretat contextul reprezentand un exemplu pentru arhitectura zilelor noastre.

Sursa: Kudika.ro

Prima casa pasiva din Seattle

Reducerea necesarului de energie pentru incalzire cu 70 pana la 90% poate fi atinsa prin 3 ingrediente simple

• Pereti si ferestre foarte bine izolate termic
• O anvelopa cat mai etansa
• Sistem de ventilatie cu recuperator de energie

Nu este nimic complicat sau savant ci doar aplicarea cu strictete a principiului ‘’eficienta primeaza’’.

Acestea sunt cele trei componente de baza a proiectarii in standardul casei pasive, standard de o inalta eficienta energetica in constructii care a fost aplicat cu succes la peste 25000 de cladiri in intreaga Europa. Pana acum, doar cateva au fost construite in SUA insa procesul este in plina expansiune.

Cladirea din poza reprezinta Courtland Place Passive Project, prima cladire construita in standard pasiv din Seattle. Constructia este locuita de peste doua luni si conform arhitectului Whitmore, proiectantul acestei case, sistemul de incalzire a fost pornit o singura data pentru CINCI minute intr-o dimineata foarte friguroasa de martie.Exceptand aceasta intamplare, excesul de caldura generata de ocupantii casei si de radiatiile solare primite prin intermediul ferestrelor, a fost suficient pentru a mentine o temperatura interioara confortabila. Sistemul de ventilatie a fost pornit 24x7 in perioada rece cand ferestrele au fost inchise dar consumul nu-l depaseste pe cel al unui bec de 50W. In perioada rece, cladirea poate fi incalzita cu doua radiatoare mici care pot asigura o temperatura confortabila in toata casa.

Constructia acestei casa a costat cu 10% mai mult decat constructia in standard obisnuit.

Conferinta Internationala pentru Casa Pasiva

Se apropie Conferinta Internationala pentru Case Pasive care are loc anul acesta la Innsbruck, Austria in perioada 27-28 mai 2011 la Congress Innsbruck.

Programul detaliat al conferintei il gasiti aici:

http://www.passivhaustagung.de/fuenfzehnte/englisch/download/15PHC_flyertagung_en.pdf

Informatii detaliate despre eveniment se gasesc la: http://www.passivhaustagung.de/fuenfzehnte/englisch/index_eng.html

Sistemul de ventilatie

În prezent populaţia Europei Centrale petrece peste 90% din timpul său în spaţii interioare unde de regulă calitatea aerului este mult mai proastă decât cea a aerului exterior. În plus, acesta conţine prea multă umiditate şi este contaminat cu poluanţi, mirosuri şi altele. Remediul consistă în schimbul permanent cu aer exterior care corespunde cerinţelor de igienă. Marele neajuns constă în faptul că atunci când ventilarea se face prin deschiderea ferestrelor(ventilare naturală) rata de schimb a aerului nu poate fi reglată cu precizie. Aceasta prezintă mari varaiţii, în funcţie de temperatura exterioară, direcţia vântului şi obiceiurile personale de aerisire.

Un alt aspect negativ este reprezentat de faptul că nu se poate recupera căldura care se pierde cu aerul care iese în exterior. Sistemele de ventilare forţată, în schimb, asigură o rată de schimb preselectată şi constantă, pot recupera căldura din aerul evacuat şi asigură o distribuţie eficientă a acesteia. O casă pasivă nu are nevoie de o încăpere separată pentru amplasarea sistemul de ventilaţie. O unitate de ventilaţie compactă de dimensiunea unui frigider este întru totul suficientă pentru a aproviziona continuu toate camerele cu aer proaspăt şi căldură, eliminând în acelaşi timp aerul viciat. Unitatea centrală cuprinde un schimbător de

căldură, ventilatoare, filtre şi-dacă se doreşte- preîncălzitor de aer, răcitor de aer şi umidificator sau uscător. Aerul viciat din bucătărie, baie şi WC este aspirat prin sistemul de evacuare. Înainte de a fi evacuat spre exterior, el cedează căldură într-un schimbător şi încălzeşte astfel aerul proaspăt admis de afară. Acesta din urmă va ajunge la o temperatură apropiată de cea a camerei. În prezent este posibilă recuperarea în proporţie de 90% a căldurii conţinute de aerul viciat evacuat.

Sursa ISOVER Multi-Comfort house

Sursa poze PAUL Ventilation

Politica industriala eco a japonezilor

Cutremurul din Japonia, tsunami si criza nucleară au sters un sfert din capacitatea de generare de energie in Tokyo si regiunea Kanto. Pe masura ce guvernul cere întreprinderilor şi gospodăriilor sa conserve energie electrica în aceasta vara, se au in vedere, de asemenea, stimulente pentru tehnologiile de economisire a energiei. Se spera ca o politică industrială verde ar ajuta nu numai lipsa de alimentare cu energie electrica, dar ar stimula, de asemenea, lupta intre firmele producatoare de energie regenerabila din Japonia.

• O idee este aceea de a promova energie solară prin plata întreprinderilor şi proprietarilor de case pentru a alimenta energie în reţea, mai degrabă decât doar cumpararea de energia în exces, aşa cum se întâmplă acum. Cele mai multe locuinte noi au panouri solare montate, dar există încă posibilitatea creşterii utilizarii acestora. Acest lucru ar putea da producatorilor japonezi de panouri impulsul de care acestia au nevoie să recâştige piaţa pe care au pierdut-o in fata rivalilor chinezi si americani.
• O alta propunere este de a subvenţiona costul de instalare a iluminatului cu LED-uri in loc de lampi cu incandescenta si fluorescente, ceea ce ar insemna economii de energie de 80% si respectiv 50%. Cu toate acestea, schimbarea corpurilor de iluminat este scump: un bec cu incandescenta costa mai putin de $ 1, dar echivalentul LED este de $ 60, desi durata de viata a ultimului este de 40 de ori mai mare. Acest lucru ar putea stimula firmele japoneze, care ar comercializa tehnologia cu LED-uri, si care acum se lupta impotriva producatorilor low-cost din China si Coreea deSud.
• O sugestie suplimentara este de a subventiona baterii mari, reincarcabile pentru locuinta. Acestea vor trage peste noapte energia de la retea , apoi vor fi utilizate pentru a reduce cererea de energie la orele de vârf din timpul zilei. Toshiba se grabeste cu o astfel de baterie, vanzarea ei fiind planificata initial sa inceapa abia peste doi ani pentru a satisface cererea preconizata din partea proprietarilor de masini electrice. Panasonic grabeste, de asemenea, lansarea unei astfel de baterii.

Pentru moment, toate acestea sunt doar niste propuneri. Daca, insa, guvernul Japoniei va subventiona producerea de energie verde, impulsul celorlalte companii va fi unul similar, indreptandu-se catre guverne pentru a cere subventii. Un lucru cu care toata lumea este de acord, este faptul ca astfel de sisteme de economisire vor fi insuficiente, pe termen scurt, pentru a compensa capacitatea de generare pierduta de japonezi.

Sursa: The Economist