HIGROTERMICA CLĂDIRILOR
Capitolul 1 INTRODUCERE
1.1. Relaţia om-construcţie-mediu
Omul, fiinţă înzestrată cu inteligenţă superioară, a manifestat o preocupare constantă pentru crearea unui mediu artificial care să-i solicite cât mai puţin capacitatea de adaptare. Astfel, dacă iniţial adăpostul adăpostul avea rolul exclusiv de protecţie la agresivitatea mediului, în timp s-a ajuns la realizarea unor clădiri judicios concepute, dotate cu insta instala laţii ţii şi ecip ecipame amente nte compl complex exe, e, capa! capa!ile ile să anii aniilez lezee sau să atenueze acţiunea factorilor exteriori şi să ofere un mediu interior sănătos, în acord cu destinaţia spaţiului. "n accepţiunea accepţiunea modernă privind calitatea clădirilor, clădirilor, se cons consid ider erăă că un medi mediuu sănă sănăto toss este este cara caract cter eriz izat at nu numa numaii prin prin a!se a!senţ nţaa cauz cauzel elor or de îm!o îm!oln lnăv ăvir iree ci şi prin rin confort refle reflecta ctatt în existenţa unor condiţii de desfăşurare a activităţii individuale fără o!oseală exagerată şi fără a solicita în mod deose!it sistemul nervos, sau sau un anum anumitit orga organn al corp corpul ului ui.. Acest cestee cond condiţiţiiii se refe referă ră la comp compoz oziţiţia ia aeru aerulu lui,i, lumi lumină nă,, temp temper erat atur ură, ă, umid umidititat atee şi vite viteză ză de mişcare a aerului, intensitatea zgomotului, a!senţa vi!raţiilor, nivelul de radioactivitate #fig.$.$%. &mpe &mpera ratitivu vull redu reduce ceri riii cons consum umur urililor or ener energe getitice ce în toat toatee sect sectoa oare rele le vie vieţii ţii econ econom omic icee şi soci social ale, e, în legă legătu tură ră dire direct ctăă cu pro!lemele de protecţie a mediului #efectul de seră la nivel planetar%, adaugă o constrângere activităţii de concepţie, proiectare şi execuţie a clădirilor. '
Irina Bliuc
Fig. 1.1 Rolul clădirii de anihilare/atenuare a acţiunii agresive a factorilor de mediu şi de realizare a unui microclimat confortabil şi sănătos
(ealiza (eal izarea rea unor unor clădir clădirii sănăto sănătoase ase,, confor conforta! ta!ile ile şi eficie eficiente nte energetic, în relaţie armonioasă cu mediul am!iant devine astfel unul din dezideratele majore ale aritecturii moderne, a cărui realizare este este posi posi!i !ilă lă numa numaii util utiliz izân ândd în depl deplin inăă cuno cunoşt ştin inţă ţă de cauz cauzăă instrumentele teoretice şi conceptuale indispensa!ile unei a!ordări ştiinţifice a actului de a construi. 1.2. 1.2. Aplic plicar area ea anal anali iei ei de perf perfor orma manţ nţ! ! "n apre apreci cier erea ea calit!ţii cl!dirilor
)ivelul de calitate al unei clădiri poate fi apreciat prin măsura în care proprietăţile proprietăţile acesteia, la darea darea în exploatare exploatare #sau la un anumit moment al exploatării%, corespund exigenţelor specifice, determinate de dest destin inaţ aţie ie şi coma comand ndăă soci social ală. ă. O!ie O!iect ctiv ivititat atea ea eval evaluă uări riii este este asigurată de cadrul oferit de analiza de performanţă, care implică o $*
HIGROTERMICA CLĂDIRILOR
meto metodo dolo logi giee de apre apreci cier eree simi simila lară ră cu cea cea apli aplica cată tă prod produs usel elor or industriale. Aceasta se traduce prin formularea unor exigenţe, criterii şi nivelu niveluriri de perfo performa rmanţă nţă norma normate, te, precu precum m şi a unor unor posi! posi!ili ilităţ tăţii practice de evaluare a nivelului de performanţă efectiv, respectiv a gradului de satisfacere a exigenţelor. &n principiu, aplicarea analizei de performanţă în construcţii necesită parcurgerea următoarelor următoarelor etape + Identificarea e#i$enţelor utiliatorilor su! su! forma condiţiilor pe care tre!uie să le îndeplinească o clădire pentru a răspunde destinaţiei. Aceste exigenţe sunt formulate independent de condiţiile exterioare şi de posi!ilităţile tenice de realizare a clădirii.
Transf ransform ormare area a e#i$e e#i$enţe nţelor lor utili utiliato atoril rilor or "n e#i$e e#i$enţe nţe de
performanţ! pentru clădiri, unităţi funcţionale sau încăperi această
sarcină revine specialiştilor care tre!uie să ţină seama de acţiunile exte exteri rioa oare re,, de răsp răspun unsu sull clăd clădir iriiii la aces aceste te acţiu acţiuni ni,, prec precum um şi de răspunsul organismului uman la solicitările mediului. %ta&ilire %ta&ilirea a criteriilo criteriilorr de performanţ performanţ! ! pentru pentru clădiri, clădiri, unităţi unităţi funcţionale sau încăperi, dar şi pentru su!ansam!lurile şi elementele de construcţie participante la satisfacerea exigenţei de performanţă constă în identificarea unor mărimi fizice care definesc comportarea unui spaţiu construit, a unui su!ansam!lu sau element de construcţie dintr-un anumit punct de vedere şi care pot fi evaluate prin calcul sau experimentări. experimentări. e regulă, unei exigenţe îi corespund mai multe criterii de performanţă. %ta&ilirea ni'elurilor de performanţ! reprezintă concr concreti etizar zarea ea cantit cantitati ativă vă şi numer numerică ică a crite criterii riilo lorr de perfo performa rmanţă nţă pentru a putea fi utilizate în aprecierea unei soluţii constructive se operează cu mai multe valori ale nivelului de performanţă+
$$
Irina Bliuc
- )ivel de performanţă necesar #impus sau normat% specificat în prescripţiile prescripţiile tenice # n% - )ivel de performanţă prevăzut în proiect care tre!uie să fie egal sau superior celui normat # c% - )ivel de performanţă efectiv # ef % realizat prin execuţie, care depinde de variaţia aleatorie a unui număr foarte mare de factori. constau în metodologii (etodele de e'aluare a performanţelor constau de calcul, simulări numerice sau experimentări de la!orator în faza de proiectare ori tenici experimentale la clădiri în exploatare.
)erifi rifica care rea a m!su m!suri riii "n care care sunt sunt satis satisf! f!cu cute te crit criter erii iile le de
performanţ! în faza de proiectare, după execuţie sau în diferite
momente ale exploatării prin compararea nivelului de performanţă rezultat din calcul sau măsurători, cu valoarea normată a acestuia. /inte ntetic tic, prin rincip cipalel alelee etap tape de apl aplica icare a anal nalizei izei de performanţă sunt prezentate în scema din fig. $.0. 1.*. De'oltarea dura&il! "n construcţii
1onceptul de 2dezvoltare dura!ilă3, a apărut ca urmare a conş conştitien entitiză zări riii fapt faptul ului ui că pro! pro!le leme mele le dezv dezvol oltă tări riii şi ale ale creş creşte teri riii econ econom omic icee nu mai mai pot pot fi trat tratat atee sepa separa ratt de cele cele ecol ecolog ogic ice. e. /e defineşte astfel acel tip de dezvoltare economică prin care se asigură satis satisfac facere ereaa neces necesită ităţil ţilor or gene generaţi raţiei ei prezen prezente te fără fără a compr compromi omite te aspir aspiraţi aţiile ile genera generaţii ţiilor lor viitoa viitoare re de a-şi a-şi satis satisfac facee propri propriililee cerin cerinţe. ţe. efinirea termenului de 2dezvoltare dura!ilă în construcţii3 a cunoscut a!or a!ordă dări ri dist distin inct ctee în dife diferi rite te ţări ţări cu dife difere renţ nţee pron pronun unţa ţate te între între economiile de piaţă dezvoltate, economiile de tranziţie şi economiile în curs de dezvoltare.
$0
HIGROTERMICA CLĂDIRILOR
Fig. 1.2 Schemă bloc privind aplicarea conceptului de performanţă n aprecierea calităţii clădirilor
$4
Irina Bliuc
1u ocazia primei 1onferinţe 1onferinţe &nternaţionale privind ezvoltarea ura!ilă a 1onstrucţiilor a fost definit acest concept în felul următor+ 2cre 2crear area ea şi mana manage geme ment ntul ul resp respon onsa sa!i !ill al unui unui medi mediuu cons constru truitit sănă sănăto tos, s, !aza !azatt pe util utiliz izar area ea efic eficie ient ntăă a resu resurs rsel elor or şi prin princi cipi piii ecologice3 #5ampa $''6%. A!ordarea dezvoltării dura!ile în construcţii implică luarea în considerare a tuturor factorilor care pot afecta mediul natural sau sănătatea umană, urmărind în principal+ - consumul de resurse r esurse #energie, materiale, apă, teren% - impactul asupra mediului înconjurător #deşeuri solide, ape uzate, emisii gazoase 7 1O 0, /O0, )Ox, pul!eri, )8 6, 191% - calitatea mediului interior #calitatea aerului şi ventilarea, confortul igrotermic, iluminarea, zgomotul şi acustica spaţiilor%. :val :valua uare reaa cali calită tăţii ţii cons constr truc ucţiţiililor or din din punc punctt de vede vedere re al armonizării cu mediul reprezintă încă o pro!lemă, datorită multitudinii de fact factor orii care care inte interv rvin in şi a rela relaţiţiililor or de inte interc rcon ondi diţio ţiona nare re dint dintre re aceşt aceştia ia.. /pecia /pecialiş liştii tii franc francezi ezi au defin definitit 2calit 2calitate ateaa ecolo ecologic gicăă a unei unei const construc rucţii ţii33 ca fiind fiind 2capa 2capacit citate ateaa aceste acesteia ia de a protej protejaa resurs resursele ele naturale şi de a satisface cerinţele de confort, de sănătate şi calitate a vieţ vieţiiii ocup ocupan anţil ţilor or în fiec fiecar aree fază fază a exis existe tenţ nţei ei sale sale++ prog progra rama mare re,, conce concepţi pţie, e, execu execuţie ţie,, expl exploa oatar taree şi eventu eventual al rea!il rea!ilita itare, re, renov renovare are,, demolare3. "n a!ordarea implicaţiilor de mediu asupra unei construcţii, nu tre! tre!ui uiee negl neglijijat atăă nici nici una una din din faze fazele le cicl ciclul ului ui său său de viaţ viaţă, ă, de la extragerea materiilor materiilor prime şi până la demolare şi reutilizare #fig. $.4%. :la!orarea rea unui standard glo!al pentru evaluarea rea performanţelor de mediu şi eticetarea clădirilor din acest punct de vedere constituie o preocupare importantă la nivel european.
$6
HIGROTERMICA CLĂDIRILOR
Fig. 1.! "iclul de viaţă al unei construcţii /!!/
1.+. 1.+. %istem %istemul ul calit! calit!ţii ţii "n const construc rucţii ţii.. ,e$ea ,e$ea nr. nr. 11/ 11//0 /0 pri'ind calitatea
/ist /istem emul ul cali calită tăţii ţii în cons constr truc ucţiţiii repr reprez ezin intă tă ansa ansam! m!lu lull de structuri structuri organiza organizatoric torice, e, respons responsa!il a!ilităţi ităţi,, regulame regulamente, nte, procedu proceduriri şi mijlo mijloace ace care care concu concură ră la realiz realizare areaa calită calităţii ţii const construc rucţii ţiilo lorr în toate toate etapele de concepţie, realizare, exploatare şi postutilizare a acestora şi se referă la+ reglementările tenice, calitatea produselor folosite, agrem agremen entel telee ten tenice ice pentr pentruu noi noi produ produse se şi proce procede dee, e, verif verifica icarea rea calităţii proiectelor şi a execuţiei lucrărilor, expertizarea proiectelor şi a construcţiilor, autorizarea şi acreditarea la!oratoarelor de analize şi încercări, activitatea activitatea metrologică, metrologică, recepţia construcţiilor construcţiilor şi controlul de stat stat al activi activităţ tăţiiii în const construc rucţii ţii.. Aceste ceste compo compone nente nte ale sistem sistemulu uluii calităţii oferă un cadru general care permite crearea unor instrumente de lucru specifice dezvoltării dura!ile, cum ar fi+ metode de concepţie concepţie a proiectelor 2fără regrete3, eticetarea ecologică a produselor de construcţii, metode de evaluare a calităţii produselor din punct de vedere al mediului etc. 1ele ; exigenţe esenţiale formulate în
Irina Bliuc
A 7 rezistenţă şi sta!ilitate sta!ilitate > 7 siguranţă în exploatare 1 7 siguranţă la foc 7 igienă, sănătatea oamenilor, refacerea şi protecţia mediului : 7 izolaţie termică, idrofugă şi economie de energie 9 7 protecţie împotriva zgomotului.
1.0 Cl!direa ca sistem
(elaţia clădire-mediu su! aspectul fenomenelor de transfer de căldură şi masă poate fi analizată în cadrul a!ordărilor specifice teoriei sistemelor, care permit integrarea comportării clădirii sau a unei părţi din aceasta într-o viziune glo!ală. 9izic, 9izic, @siste @sistemul mul clădi clădire3 re3 este este alcătu alcătuitit dintrdintr-un un ansa ansam!l m!luu de elemente de construcţii şi volume interconectate între ele şi cu mediul printr-o multitudine de legături, prin care se transmit @semnale3 ?4*?, ? * ?.
$;
HIGROTERMICA CLĂDIRILOR
cu respectarea principiului cauzalităţii, efectele nu preced cauzele, #fig. $.6%. INTRARI
acţiuni exterioare solicitări
/&/5:C 1
IE%IRI
- răspunsuri
Fig. 1.& "lădirea ca sistem
Analog cu sistemele automate, clădirea prelucrează prelucrează în elementele sale şi transmite de la un element la altul informaţii su! formă de fluxuri de energie şi masă. entru analiza acestor fluxuri, siste istemu mulu luii clăd lădire şi su!ansa nsam!lu m!luri rillor comp compoonente #pe #pereţi reţi,, acop acoper eriş işur uri,i, fere ferest stre re etc. etc.%% le sunt sunt asoc asocia iate te mode modele le mate matema matitice ce.. Operaţia de ela!orare a modelelor matematice poartă numele de identificare.
O altă etapă de studiu a sistemului o constituie analia care constă în determinarea mărimilor de ieşire, în condiţiile în care sunt cunoscut cunoscutee intrările, intrările, structura structura funcţion funcţională ală şi modelul modelul matemati matematic. c. "n cazul sistemului clădire, solicitările de natură termo-igro-energetică provin provin din exterior exterior #variaţia #variaţia temperatu temperaturii rii aerului, aerului, insolaţia insolaţia,, regimul regimul vânturilor% sau din interior #sursa de încălzire, degajări de vapori, aporturi de căldură rezultate din utilizare%. Baria!i aria!ilele lele de ieşire, ieşire, răspunsu răspunsurile, rile, sunt mărimi mărimi măsura!i măsura!ile, le, fluxuri de căldură şi masă, câmpuri de temperatură sau presiune. e !aza !aza aces acesto tora ra poat poatee fi real realiz izat atăă anal analiz izaa de perf perfor orma mannţă, ţă, prin prin eval evalua uare reaa crit criter eriiiilo lorr priv privin indd cons consum umul ul de ener energi gie, e, sati satisf sfac acer erea ea condiţiilor condiţiilor de confort, riscul de condens superficial sau în structură.
$
Irina Bliuc
/tructura funcţională a sistemului este dată de configuraţia volumetrică a clădirii, poziţia, geometria şi alcătuirea elementelor de încidere, încidere, caracteristicile caracteristicile materialelor, materialelor, regimul regimul de exploatare. exploatare. Drad Dradul ul de comp comple lexi xita tate te a mode modelu lulu luii mate matema matiticc adop adopta tatt depinde de ceea ce se urmăreşte prin analiza de performanţă. /tudiul sistemului implică descompunerea în su!sisteme şi analiza fiecăruia, urmată apoi de cuplajul acestora respectând relaţiile reciproce existente. existente. Operaţia de cuplaj exprimă faptul că evoluţia unei componente componente su! influenţa solicitărilor solicitărilor nu poate fi disociată de evoluţia celorlalte. e !aza rezultatelor analizei de performanţă poate fi realizată core corecţ cţia ia atât în ce priveşte caracteristicile modelului fizic cât şi a celui matematic. 1oncret, corecţia poate fi utilă pentru optimizarea proiectului proiectului - în cazul clădirilor noi - sau pentru adoptarea unei strategii strategii de rea!ilitare - în cazul clădirilor existente. 1orecţia modelului modelului matematic apare necesară în cazul în care răsp răspun unsu suri rile le,, o!ţi o!ţinu nute te prin prin apli aplica care reaa unui unui alt alt mode modell sau sau prin prin măsurători, nu sunt concordante. ro!lema apare în special în cazul clădirilor existente, pentru care procesul de identificare constă în ajustarea parametrilor parametrilor unui model în scopul ameliorării unui criteriu. Aplicarea a!ordărilor a!ordărilor specifice teoriei sistemelor în analiza fen fenomen menelor lor de tra transfe sfer de căl căldură şi mas masă în clăd lădiri oferă feră posi!ilitatea studierii comportării clădirii în ansam!lu, cu luarea în considerare a factorilor de mediu exterior şi interior şi a condiţiilor reale reale de explo exploata atare. re. O sintez sintezăă a modul modului ui de anal analiză iză a compo comportă rtării rii clăd clădir iriiii su! su! acţi acţiun unea ea soli solici cită tări rilo lorr exte exteri rioa oare re de ordi ordinn fizi fizicc este este prezentată în figura $.=.
$E
HIGROTERMICA CLĂDIRILOR
Fig. 1.' (bordarea sistemică a relaţiei clădire)mediu
$'
