Mikko Iivonen, Director de Cercetare şi Dezvoltare, Rettig ICC

În 2008, Departamentul de Cercetare și Dezvoltare din cadrul companiei Rettig ICC a demarat un nou proiect. Obiectivul său: clarificarea afirmaţiilor incorecte care persistă în industria sistemelor de încălzire. Pro Radiator Programme - cum este intitulat proiectul - a durat doi ani. În acești doi ani am adunat trei tipuri de argumente: “în favoarea încălzirii cu radiatoare”, “împotriva încălzirii cu radiatoare” și “în favoarea competiţiei / altor sisteme de încălzire”.

În total am identificat 140 de argumente și contraargumente. După ce am clasificat și grupat toate aceste argumente, am rămas cu 41 de situaţii concrete de analizat, testat și tras concluzii. Pentru a ajunge la rezultate de cercetare imparţială și independentă, am cerut sprijinul unor experţi externi pentru acest studiu amplu. Mai mulţi experţi renumiţi la nivel internaţional, universităţi și institute de cercetare au colaborat cu noi. Rezultatul îl constituie un număr impresionant de informaţii, recomandări și concluzii.

Am descoperit de asemenea că industria este plină de mituri și iluzii. Deși acestea dominau argumentările din piaţă, ele se dovedesc a fi irelevante până la neadevărate. Cea mai mare noutate pentru noi a fost totuși aceea că toate rezultatele cercetării arată cât de util și eficient funcţionează radiatoarele în clădirile moderne bine izolate.

Am selectat prin urmare trei rezultate și am demarat în cadrul cercetării noastre un nou program pentru a examina mai multe sisteme de încălzire în colaborare cu Laboratorul de Încălzire, Ventilaţie și Aer Condiţionat din cadrul Universităţii Tehnice din Helsinki. Simulările precise și comparaţiile operaţionale ale acestor sisteme diferite de încălzire au arătat și verificat că rezultatele și concluziile anterioare despre radiatoare erau corecte.

Date concrete

Am făcut deja referire în acest Ghid la rezultatele cercetărilor noastre. Pentru tine este important totuși să înţelegi că aceste concluzii nu se bazează doar pe teorii știinţifice, ci și pe date concrete culese din clădirile cu consum mic de energie, nou construite în regiunea nordică. În contextul în care ţări precum Suedia, Finlanda, Norvegia și Danemarca s-au concentrat pe reducerea consumului de energie și izolaţie îmbunătăţită de mai mulţi ani. Acest aspect, alături de colaborarea cu personalităţi academice precum Prof. Leen Peeters (Universitatea din Bruxelles, Belgia) și Prof. Dr. Schmidt (Institutul Fraunhofer din Germania), ne permite să spunem cu încredere că rezultatele și concluziile noastre se aplică pentru marea majoritate a ţărilor din Europa.

Cooperare academică

Pe lângă economisirea teoretică prezentată în capitolele anterioare, mai multe studii realizate în aceeași perioadă au măsurat eficienţa sistemelor moderne de încălzire și au comparat energia folosită de mai multe tipuri de emiţătoare de încălzire. Atât Prof. Jarek Kurnitski, cât și Prof. Christer Harrysson dezvăluie cele mai importante descoperiri ale acestor studii în acest capitol.

Toate aceste studii la care am făcut referire în acest Ghid arată că eficienţa energetică poate fi sporită cu cel puţin 15% în cazul folosirii sistemelor de radiatoare de joasă temperatură. Aceasta este o cifră ponderată - unele studii arată un procent mai mare. Motivul cel mai frecvent este reprezentat de comportamentul locatarilor, temperaturi mai mari în încăpere, perioade mai mari de folosire a sistemelor de încălzire etc.

Prof. Jarek Kurnitski: Masa termică și încălzirea eficientă energetic

Cercetarea Profesorului Jarek Kurnitski arată că masa termică a emiţătoarelor de încălzire are o influenţă puternică asupra performanţei sistemelor de încălzire. Chiar și în zilele cele mai reci de iarnă este necesar un răspuns rapid la schimbările de temperatură pentru a menţine un confort optim într-o încăpere.

În cazul sistemelor de încălzire cu reacţie rapidă prin folosirea radiatoarelor cu masă termică redusă, aporturile de căldură cresc temperatura
camerei cu mai puţin de 0,5^oC

Principiul răspunsului temperaturii camerei la aporturile sau pierderile de căldură este prezentat în Fig. 4.1 unde sunt comparate două sisteme de încălzire. În cazul sistemului de încălzire cu reacţie rapidă prin folosirea radiatoarelor cu masă termică redusă, aporturile de căldură cresc temperatura camerei cu mai puţin de 0,5^oC, menţinând temperatura din încăpere aproape de cea presetată la 21^oC. Sistemul tradiţional de încălzire prin pardoseală cu masă termică mare nu reușește să menţină o temperatură constantă în încăpere. Cercetările arată că temperatura presetată pentru interior a trebuit să fie ridicată la 21.5^oC pentru a menţine temperatura camerei peste limita minimă de confort de 21^oC. Randamentul aferent dimensiunii corecte a emiţătorului de încălzire a rămas în urma necesarului de căldură din încăpere, determinând fluctuaţii mari de temperatură în interior și consum inutil de energie.

Maximizarea aporturilor de căldură în imobile moderne

Situaţia prezentată în Fig. 4.1 se bazează pe simularea detaliată și dinamică a unei case moderne din Germania. Temperaturile interioare rezultate în prima săptămână din luna ianuarie sunt prezentate în Fig. 4.2. Din cauza aporturilor neprevăzute de căldură interioară și solară, performanţa încălzirii prin pardoseală nu poate fi îmbunătăţită prin strategii de predicţie și control. Aporturile de căldură opresc încălzirea prin pardoseală dar continuă să emită căldură în zonele exterioare cu suprafeţe mai reci, așa cum sunt ferestrele și pereţii exteriori, pentru o perioadă de timp considerabilă. Ceea ce duce la supraîncălzirea camerei.

În timpul nopţii, când temperatura din cameră scade sub temperatura presetată de 21.5^oC, este nevoie de mai multe ore pentru ca temperatura să înceapă să crească, chiar dacă sistemul de încălzire prin pardoseală este pornit. De fapt, cercetările au arătat că temperatura camerei continuă să scadă, ceea ce înseamnă că este nevoie de ridicarea valorii temperaturii presetate în sistem.

Programul avansat de simulare a clădirilor, numit IDA-ICE, a fost folosit pentru a obţine rezultatele descrise mai sus. Acest program a fost atent verificat și s-a dovedit că oferă informaţii foarte precise de calcul comparativ între sisteme.

Primăvara și toamna, aporturile de căldură sunt apropiate de necesarul de căldură, ceea ce îngreunează controlul temperaturii din încăpere. Fig. 4.3 arată performanţa timp de două zile în luna martie. Aporturile de căldură solară sunt semnificative și temperatura exterioară înregistrează fluctuaţii mari. Încă o dată, încălzirea cu radiatoare a determinat o temperatură interioară mai stabilă și o utilizare mai bună a aporturilor de căldură.

Concluzii

Răspunsul rapid la aporturile de căldură și pierderile reduse din sistem sunt elementele cheie ale unui sistem de încălzire eficient energetic. Controlul individual în fiecare cameră este la fel de important, pentru că necesarul de căldură este foarte diferit de la o încăpere la alta. Controlul centralizat poate duce la supraîncălzirea unor camere și folosirea inutilă a unor surse de energie. De aceea, cercetările mele recomandă folosirea sistemelor de joasă temperatură pentru reducerea pierderilor din sistem și emiţătoare de încălzire cu răspuns rapid și cu control individual pe fiecare cameră.

Din această perspectivă, putem spune că încălzirea prin pardoseală este mai puţin practică și mai puţin eficientă energetic, în comparaţie cu rezultatele măsurate în sistemele cu radiatoare. De fapt concluziile generale ale cercetărilor mele arată că radiatoarele sunt cu aproximativ 15% mai eficiente într-o casă cu un singur etaj și cu până la 10% mai eficiente în clădirile cu mai multe etaje.

Prof. Dr. Christer Harrysson, Construction and Energy Ltd, Falkenberg și Universitatea Örebro

Obiectivul principal al cercetării mele a fost acela de a crește nivelul de cunoștinţe despre diferitele soluţii de încălzire. Au fost comparate în special sistemele de încălzire prin pardoseală și sistemele cu radiatoare. Proiectul, care a fost iniţiat de AB Kristianstadsbzggen and Peab, a fost finanţat de Delegaţia pentru Furnizarea Energiei din Sudul Suediei și Fondul de Dezvoltare a Industriei Construcţiilor din Suedia.

Diferenţele între obiceiurile de trai între case unifamiliale identice tehnic determină variaţii în consumul total de energie pentru electricitate, apă caldă și încălzire totalizând 10.000 kWh / pe an. Există diferite soluţii tehnice, spre exemplu combinaţia de izolaţie, închideri ermetice, sisteme de încălzire și ventilaţie. Chiar și alegerea unei soluţii tehnice poate determina diferenţe mari în consumul de energie și climatul interior.

Într-un studiu realizat de Consiliul Naţional de Locuinţe, Construcţii și Proiectare din Suedia, zece zone de case locuite, cu încălzire electrică, incluzând 330 unităţi unifamiliale, au fost cercetate folosind diferite soluţii tehnice precum și contoare individuale pentru consumul de apă și electricitate. Studiul a reliefat diferenţe în consumul total de energie de aproximativ 30% între diferite soluţii tehnice.

Datele statistice din Suedia, printre altele (inclusiv studiul Consiliului Naţional de Locuinţe, Construcţii și Proiectare), arată un consum total de energie pentru întreţinerea locuinţei, apă caldă și încălzire în noile case unifamiliale construite în serie de 130 kWh/m² pe an.

Studiul Consiliului Naţional de Locuinţe, Construcţii și Proiectare arată totodată că există soluţii tehnice eficiente energetic și în casele unifamiliale construite în serie, care necesită doar 90-100 kWh/m² pe an, oferind în același timp un climat interior confortabil. Acesta este cel mai mic nivel de energie considerat în prezent sustenabil tehnic și economic.

Designul și amplasarea sistemelor de încălzire pot avea un efect important asupra consumului de energie. Sistemul de încălzire cu radiatoare este un sistem probat și real de încălzire, care permite folosirea și altor tipuri de surse de energie, pe lângă electricitate. Și pentru încălzirea prin pardoseală ar trebui să fie posibilă folosirea mai eficientă a altor surse de energie (ex: sistemele de joasă temperatură), prin utilizarea unor temperaturi de transfer de căldură mai joase. În ultimii ani, au fost numeroase dezbateri despre radiatoare și încălzire prin pardoseală, respectiv care dintre cele două sisteme oferă cel mai înalt grad de confort fiind totodată cel mai eficient din perspectiva costurilor și consumului energetic.

Studiul

Studiul a inclus imobile din șase zone de case unifamiliale din AB Kristianstadsbzggen, cu un total de 130 de apartamente și diferite soluţii tehnice. Fiecare zonă are între 12 și 62 de apartamente. Imobilele sunt majoritatea construcţii cu un singur etaj, ridicate pe fundaţie, și având izolaţie la bază. Din cele șase zone, patru au sisteme de încălzire prin pardoseală și două au sisteme de încălzire cu radiatoare. Imobilele au aerisire sau ventilaţie cu evacuare.

Zonele au fost comparate una cu cealaltă folosind date colectate, informaţii scrise și valori calculate. Consumul contorizat de energie și apă a fost ajustat în concordanţă cu cifrele anuale, suprafaţa pardoselei, nivelul de izolaţie, evacuările prin ventilaţie, recuperare de căldură (dacă a fost cazul), temperatura interioară, consumul de apă, pierderile de distribuţie și regularizare, plasarea centralei electrice sau a unităţii de control, contorizarea individuală sau colectivă, pierderile prin canalul de scurgere, încălzirea clădirilor anexe (dacă au existat) și sursa de energie electrică.

Pe scurt, în condiţiile date, zonele 3 - 6 cu încălzire prin pardoseală au, în medie, un nivel mai mare al consumului de energie cu 15-25% (excluzând alţi consumatori de electricitate existenţi) în comparaţie cu valorile similare din zonele 1 și 2 care au sisteme de încălzire cu radiatoare.