Izolaţia

Căldura din încăperi se pierde în două moduri: pierderi prin Izolaţia structura de rezistenţă a clădirii, prin ferestre, pereţi, tavan etc către exterior (pierderi prin transmisie). Pe de altă parte, prin curenţii de aer către exterior: pierderi prin ventilaţie și canale de scurgere. Îmbunătăţirea izolaţiei are ca scop minimizarea pierderilor prin transmisie în cel mai eficient mod.

Corpul uman emite în jur de 20 l/h CO₂ și circa 50 g/h de vapori de apă. În plus, activităţile casnice și dușul adaugă câţiva litri de vapori de apă în aerul din cameră în fiecare zi. Din această cauză ventilaţia fluxului de aer este esenţială; fără ventilaţie oamenii s-ar îmbolnăvi și clădirea ar fi contaminată (cu mucegai etc).

O problemă în îmbunătăţirea izolării clădirii este etanșeizarea acesteia. O ventilaţie proastă, umiditate
crescută în încăperi, nivel ridicat de CO₂, condensaţia clădirii, toate pot fi un rezultat al etanșeizării. De aceea, o clădire izolată corect trebuie să fie echipată și cu ventilaţie mecanică. Din fericire, căldura recuperată prin evacuarea aerului din sistemul de ventilaţie constituie o importantă sursă de salvare a energiei.

Izolaţia a jucat întotdeauna un rol important în menţinerea caselor calde şi uscate

Izolaţia a jucat întotdeauna un rol important în menţinerea caselor calde și uscate, de la primele materiale utilizate - paie, rumeguș și plută. Alternativele moderne de astăzi, cum sunt vata de sticlă, vata minerală, plăcile și spuma din polistiren și poliuretan, au contribuit la schimbarea practicilor în construcţii, încurajând astfel renunţarea la proprietăţile termice ale pereţilor groși și radiatoarelor de temperatură ridicată.

86.000 de euro economisiţi după 20 de ani

Bineînţeles că o casă bine izolată poate fi încălzită mai ușor decât una similară fără izolaţie. Pierde mai puţină căldură, deci folosește mai puţină energie. Fig. 2.1 compară costurile estimative de încălzire a două case familiale - una renovată corect, iar cealaltă fără izolaţie. Diferenţa majoră dintre cele două case devine și mai pregnantă cu trecerea anilor, cu o uimitoare economie de 86.000 de euro în 20 de ani.

În concordanţă cu noile metode de izolaţie termică și eficienţa acestora, legislaţia a fost adaptată pentru a asigura construcţia de noi locuinţe și renovarea celor vechi în conformitate cu reglementările din ce în ce mai stricte. Din 1977 aceste reglementări au stabilit pentru Germania niveluri în continuă scădere ale pierderilor de căldură acceptate spre exterior.

În 1977, normele stabileau o temperatură de 90/70 (tur/retur), aproape dublă faţă de nivelul prevăzut de EnEV 2009

Pentru locuinţele a căror încălzire este asigurată prin sisteme centralizate de încălzire bazate pe agent termic apă caldă, una dintre cele mai importante îmbunătăţiri se observă la nivelul temperaturilor de tur şi retur a agentului termic. În 1977, normele stabileau o temperatură de 90/70 (tur/ retur), aproape dublu faţă de nivelul prevăzut de EnEV 2009. Bineînţeles, această schimbare către sistemele de  încălzire de joasă temperatură este posibilă datorită creșterii eficienţei energetice prin renovarea clădirilor.

Impactul pozitiv al schimbării legislaţiei

Pe lângă economisirea de energie şi reducerea costurilor, beneficiul imediat al unei mai bune izolaţii a fost un climat interior mai confortabil

Economisirea energiei și reducerea costurilor nu au fost singurele efecte ale reglementărilor tot mai stricte. Beneficiul imediat al unei izolaţii mai bune a fost crearea unui climat interior mult mai confortabil Fig. 2.3 – 2.5 (pe partea cealaltă a paginii) arată climatul interior al unei încăperi pe măsura schimbărilor legislative privind izolaţia. Așa cum se poate observa, singura valoare constantă în toate exemplele este temperatura exterioară, de -14^oC. Temperatura de la nivelul ferestrei din Fig. 2.3 este 0oC, fereastra având un singur rând de geam. Pentru a avea o temperatură optimă de 20^oC în încăpere, casele izolate conform standardelor WSVO 1977 trebuiau să folosească sisteme de încălzire cu radiatoare și având agent termic la o temperatură de 80^oC. Chiar și cu această temperatură foarte ridicată, pereţii ar ajunge abia la 12^oC, creând o mare diferenţă de temperatură și astfel multe locuri foarte reci.

Climat interior

De-a lungul timpului, pe măsură ce reglementările privind construcţiile s-au schimbat, climatul interior a devenit considerabil mai plăcut, așa cum se observă în fig. 2.4 Prin folosirea extinsă a ferestrelor duble, au dispărut geamurile extrem de reci și s-a creat o protecţie în calea temperaturilor sub 0^oC. Pentru a atinge o temperatură ideală în încăpere, acum radiatoarele trebuiau să primească agent termic de numai 50^oC (temperatura medie), pereţii ajungând acum la 18^oC, un nivel mai apropiat de media dintre temperatura de 14^oC a ferestrelor și temperatura aerului din încăpere de 20^oC. Situaţia continuă să se îmbunătăţească în cazul clădirilor izolate conform normei EnEV 2009 către standardele EnEV 2012.

Diferenţa de temperatură dintre suprafaţa de mijloc a încăperii şi colţurile opuse nu depăşeşte 5°C

În Fig. 2.5 pereţii sunt aproape la aceeași temperatură cu aerul din cameră și chiar și ferestrele sunt calde, în ciuda gerului de afară. Se observă că agentul termic din instalaţia de încălzire cu radiatoare trebuie să atingă numai 40oC pentru a obţine această situaţie ideală - 100% mai puţin decât aceeași clădire izolată conform standardelor din Fig. 2.3. 

Mărimea radiatoarelor

Diferenţa de temperatură dintre suprafaţa de mijloc a încăperii şi colţurile opuse nu depăşeşte 5°C

Eficienţa energetică sporită a clădirilor din ultimele decenii a făcut posibilă scăderea temperaturii termice proiectate a agentului termic. În imaginea alăturată, ambele radiatoare au dimensiuni aproape egale. Temperatura ideală în încăpere este în ambele cazuri aceeași. Așa cum se poate observa, într-o casă neizolată pentru a obţine temperatura interioară dorită, temperatura de tur și retur a agentului termic din instalaţie trebuie să fie mult mai mare decât în cazul unei case bine izolate. Avantajul este că radiatorul din camera modernă poate avea aceeași dimensiune ca în vechea încăpere întrucât necesarul termic este mai mic după izolaţie.

Aport de căldură și pierderi de căldură

Necesarul energetic al oamenilor dintr-o locuinţă include și cererile sistemului de încălzire. Fig. 2.8 arată întregul traseu prin care energia ajunge în case de la punctul de pornire, după care este generată ca energie primară.

Când sunt luate în considerare toate
pierderile şi aporturile de căldură, poate fi calculată energia folosită efectiv.

Energia folosită de o clădire depinde de cerinţele oamenilor din clădire. Pentru a răspunde nevoilor acestora și a crea un climat interior confortabil, sistemul lor de încălzire trebuie să genereze căldură din energia furnizată clădirii. Când sunt luate în considerare și aportul și pierderile de căldură, poate fi calculată energia folosită efectiv. Modul în care energia este folosită depinde de eficienţa sistemului de încălzire și, așa cum am văzut, de nivelul de izolaţie al clădirii.

Influenţa aportului de căldură în clădirile moderne

Aporturile de căldură sunt de multe ori trecute cu vederea când se discută despre energie eficientă. Când aparatele electrice sunt pornite, când alţi oameni intră în imobil, când razele soarelui pătrund în încăpere, toate acestea ridică temperatura din interior.

Eficienţa energetică depinde foarte mult de două lucruri: cât de bine poate sistemul de încălzire să folosească aportul de căldură și prin urmare să reducă consumul de energie și cât de mici sunt pierderile de căldură din sistem.

Este important ca sistemul de încălzire să reacţioneze rapid la aporturile de căldură neprevăzute

Întrucât clădirile moderne sunt mai sensibile termic, este important ca sistemul de încălzire să reacţioneze rapid la aporturile de căldură neprevăzute. Altfel, climatul interior poate deveni inconfortabil pentru ocupanţi (ceea ce poate afecta negativ productivitatea dintr-un birou).