Dacă locuiești într-o casă convențională, cu siguranță știi ce înseamnă disconfortul termic. În timpul zilelor caniculare de vară, clădirea se încălzește atât de tare încât nici pe timpul nopții nu se răcește suficient, iar ambianța nu devine confortabilă. Folosirea aerului condiționat implică un consum suplimentar de energie electrică și costuri mai mari. Creșterea prețurilor la energie ne determină să analizăm diverse soluții atunci când ne construim o casă nouă și putem selecta materialele care ne vor asigura un nivel sporit de confort.
Cercetările în domeniul construcțiilor arată cât de mult contează aspectul proiectării unei locuințe pentru a evita pe cât posibil consumul inutil de energie pentru climatizare. Dat fiind că efectele încălzirii globale se vor accentua pe parcursul acestui secol, folosirea unor materiale izolante cu performanțe tehnice ridicate va deveni esențială în edificarea unor clădiri durabile și confortabile pentru ocupanți.
Conceptul de casă pasivă a fost definit de Institutul Passive House din Darmstadt, o organizație independentă care oferă îndrumare pentru proiectarea caselor pasive. În cele ce urmează vă vom prezenta o serie de informații publicate în ghidul intitulat Summer confort guidelines in passive house buildings, elaborat și publicat de această instituție în anul 2022.
"Odată cu încălzirea condițiilor climatice, subiectul rezistenței la supraîncălzire câștigă din ce în ce mai multă importanță, mai ales că temperaturile ridicate din interior nu sunt doar o chestiune de confort, ci sunt și în mare măsură legate de sănătate. Temperaturile de vară din interiorul unei clădiri sunt influențate în mare măsură de încărcările solare, sursele interne de căldură și de strategia de ventilație.
Optimizarea proiectării adecvate condițiilor climatice locale influențează fundamental:
confortul termic de vară atins și
robustețea clădirii la riscul de supraîncălzire în circumstanțe nefavorabile.
Dovada unui confort ridicat pe tot parcursul anului se află în centrul conceptului de casă pasivă.
Percepția și măsurarea confortului termic este un subiect complex în sine, deoarece este influențat de multe aspecte, de ex. temperatura și umiditatea, mișcarea aerului, nivelurile de îmbrăcăminte, activitate și chiar preferințele personale. Un indicator semnificativ pentru confortul de vară - care s-a dovedit în practică - este temperatura, care nu ar trebui să depășească nivelul de confort pentru perioade lungi de timp. Ca parte a măsurilor de asigurare a calității pentru asigurarea unui confort termic ridicat vara, frecvența de supraîncălzire este limitată pentru clădirile Casei Pasive. Mai precis, temperaturile interioare ale unei clădiri de casă pasivă nu trebuie să depășească 25 °C pentru mai mult de 10% din ore dintr-un an și se recomandă să fie sub 5%.
O analiză a riscurilor prin testarea de stres al designului este absolut esențială pentru o strategie robustă de confort de vară. Dacă nu se poate limita în mod fiabil riscul de supraîncălzire, răcirea activă este esențială pentru a menține un confort ridicat de vară. În acest caz, cererea de energie pentru răcirea activă trebuie menținută sub un anumit prag.
Acest ghid pentru confortul de vară a fost scris pentru a crește gradul de conștientizare și pentru a ajuta proiectanții de clădiri în dezvoltarea unei strategii robuste pentru a asigura confortul termic pe tot parcursul anului. Ajutorul de proiectare furnizat ajută la identificarea tehnicilor eficiente de răcire pasivă și la analiza potențialelor riscuri legate de confortul de vară ale unui proiect.
Clădirile care pot fi menținute confortabile bazându-se doar pe mecanismul de răcire pasiv în condițiile climatice actuale, ar putea avea nevoie de răcire activă până la mijlocul secolului. În mod ideal, în timpul proiectării ar trebui să se țină cont de o posibilă modernizare viitoare a răcirii, pentru a se asigura că clădirea este proiectată pentru o sarcină de răcire scăzută. În cele din urmă, este important să le oferim rezidenților informații relevante și instrucțiuni de operare, de ex. sub forma unui manual de utilizare pentru confortul estival.
Măsuri pasive de răcire
Creșterea temperaturii în interiorul unei clădiri este determinată de câștigurile nete de căldură. Primul principiu al răcirii pasive este, prin urmare, reducerea oricărei surse potențiale de căldură, de ex. câștigurile solare și căldura generată în interiorul clădirii. Când temperaturile cresc peste nivelul de confort, singura modalitate eficientă de a elimina pasiv excesul de căldură este prin ventilație, în momentele în care temperaturile exterioare sunt suficient de scăzute.
Surse de căldură din clădire
Sursele de căldură din interiorul clădirii afectează sarcina internă vara și trebuie menținute cât mai scăzut posibil. Prin urmare, următoarele două aspecte ar trebui proiectate cu atenție.
Un sistem de apă caldă menajeră (ACM) cu pierderi reduse de căldură, de ex. conducte scurte, izolare bună, temperatură scăzută de distribuție.
Conductele de ACM trebuie să fie scurte și bine izolate (inclusiv supape și elemente de fixare) pentru a reduce pierderile de căldură. Un „standard bun de izolare termică” înseamnă o grosime a izolației de cel puțin două ori diametrul nominal al conductei (2 x DN)
Sistemele centrale de ACM au de obicei pierderi de căldură mai mari datorită rețelei lungi de distribuție și circulației apei. Temperaturile scăzute de distribuție și strategiile de control bazate pe cerere pot ajuta la reducerea pierderilor. Soluțiile tehnice trebuie să fie fără probleme din punct de vedere igienic, de ex. ultra-filtrare.
Rezervoarele de stocare trebuie să fie suficient izolate și să funcționeze la temperaturi scăzute.
Echipamente și aparate eficiente energetic
Sarcinile termice interioare sunt determinate de înșiși ocupanții clădiri, precum și de orice echipament tehnic din clădire, de ex. iluminat, aparate de uz casnic sau de birou si energie electrica auxiliara. În timpul proiectării clădirii, acești parametri trebuie luați în considerare cu atenție în bilanțul energetic. În plus, încărcările interne de căldură ar trebui menținute la un nivel scăzut prin instalarea de iluminat și echipamente eficiente din punct de vedere energetic.
Nivelul de izolare
În general, izolația îmbunătățită reduce schimbul de căldură printr-o suprafață. Astfel, protejează, de asemenea, un volum interior rece de împrejurimile fierbinți, așa cum este cazul unei cutii frigorifice. Dacă temperaturile exterioare sunt mai mari decât în interiorul clădirii, sarcinile de transmisie prin componentele clădirii (de exemplu, perete, acoperiș sau fereastră) sunt reduse atunci când sunt construite la nivelul îmbunătățit de izolare a casei pasive. Izolarea îmbunătățită înseamnă, de asemenea, că pierderile de transmisie potențial benefice sunt reduse în perioadele de vară, când este mai răcoare afară decât în interior (de exemplu, noaptea).
În astfel de perioade însă, ventilația este în orice caz o modalitate mult mai eficientă de reducere a temperaturii interioare. Împreună cu un concept adecvat de ventilație și umbrire, nivelul de izolație ajută la menținerea răcoroasă a condițiilor interioare. De asemenea, poate fi considerată o măsură de rezistență împotriva condițiilor climatice de încălzire, deoarece izolarea îmbunătățită este o măsură importantă pentru menținerea cererii de răcire activă la un nivel scăzut.
Ventilație de noapte
Creșterea ratei de ventilație în momentele în care afară este mai rece decât în interior ajută la răcirea pasivă a clădirii. De exemplu, noaptea aerul rece poate fi folosit pentru a disipa excesul de căldură acumulat în timpul zilei. Există două strategii principale: ventilație suplimentară a ferestrelor sau ventilație mecanică suplimentară (cu ocolire a recuperării căldurii) în momentele în care temperatura și umiditatea exterioară sunt mai scăzute decât în interior (adică în special în timpul nopții și dimineața devreme).
Ventilația de noapte este cea mai eficientă dacă este aplicată pe o perioadă mai lungă de timp, de ex. pe parcursul întregii nopți în loc de doar orele de seară sau dimineața. Perioadele scurte de ventilație răcesc aerul și îmbunătățesc senzația imediată de temperatură, dar căldura stocată în materialele de construcție (masa termică) poate fi disipată doar cu perioade mai lungi de ventilație.
O rată mare de schimbare a aerului ferestrelor ar putea indica faptul că strategia de răcire depinde prea mult de fluxul de aer de la deschiderea ferestrelor noaptea sau în timpul zilei, care la rândul său este supus comportamentului ocupantului. Motive practice (de exemplu, constrângeri de zgomot sau poluare) sau preferințele personale pot duce la implementarea unei ventilații mai scăzute de către ocupanți, ceea ce impune un risc asupra performanței de vară a clădirii. Din acest motiv, o analiză a riscurilor este foarte importantă pentru a identifica cât de sensibil este confortul de vară la comportamentul utilizatorului și pentru a ghida spre alegeri de design mai robuste și mai rezistente.
Măsuri suplimentare pentru un confort ridicat de vară
Sunt disponibile măsuri suplimentare pentru a ajuta la creșterea confortului termic al ocupanților vara sau pentru a reduce sarcinile de răcire în cazul răcirii active. Câteva exemple sunt descrise în secțiunea următoare. În ce măsură un anumit aspect poate fi exploatat pentru un proiect specific trebuie evaluată în contextul clădirii și al utilizării acesteia.
Ventilație crescută de vară: este necesară o rată de ventilație de bază în fiecare clădire din motive de igienă, care poate fi furnizată fie de sistemul de ventilație mecanică, prin aer extras, prin ventilație prin fereastră sau o combinație a celor trei. Dacă condițiile medii de exterior sunt mai reci decât pragul de confort de 25 °C, o rată de ventilație de bază mai mare de vară poate fi benefică pentru a menține clădirea răcoroasă. Eficacitatea unei rate mai mari de ventilație și impactul acesteia asupra confortului depind de clima locală, adică de condițiile de temperatură și umiditate.
Bypass de recuperare de căldură: Sistemul de ventilație mecanică trebuie să aibă o funcție de bypass. Ori de câte ori temperatura exterioară este mai mică decât condițiile interioare, recuperarea căldurii ar trebui să fie ocolită, astfel încât aerul rece să poată pătrunde direct în clădire. Multe sisteme de ventilație din zilele noastre includ o funcție de bypass automată, care este controlată în funcție de temperatura exterioară. Dacă temperatura exterioară depășește temperatura interioară, recuperarea căldurii a ventilației mecanice poate ajuta la pre-răcirea aerului de alimentare care intra.
Masa termică: masa termică adaugă inerție clădirii, adică clădirea se va încălzi și se va răci mai lent. Absorbția sarcinilor solare sau interne în masa termică a clădirii are ca efect reducerea vârfurilor de temperatură în perioadele însorite sau perioadele de ocupare ridicată. Pentru a menține condiții de interior confortabile, este esențial să eliminați în mod eficient această căldură în exces absorbită. Singurul mijloc pasiv de „reîncărcare” a masei termice este prin ventilarea nocturnă pe perioade mai lungi de timp (întreaga noapte). Prin urmare, masa termică ar trebui optimizată pentru proiectele specifice care au în vedere profilul de încărcare și potențialul de ventilație nocturnă.
Culorile suprafețelor: suprafețele întunecate au o absorbție solară mai mare decât suprafețele cu culori deschise și, prin urmare, se încălzesc vizibil mai mult atunci când sunt expuse la radiația solară. Utilizarea acoperirilor de suprafață cu absorbție scăzută este o măsură simplă și eficientă de răcire pasivă. Un efect secundar benefic al folosirii culorilor deschise este influența pozitivă asupra reducerii efectului de insulă de căldură urbană. Pe lângă culoarea vizibilă a suprafeței, acoperirile cu așa-numitele „culori reci” contribuie la menținerea suprafețelor reci datorită reflectivității ridicate în spectrul infraroșu.
Plante / copaci / înverzire: Copacii sau alte plante pot fi integrate estetic în conceptul de umbrire pentru confortul verii. În plus, efectele evaporative ale plantelor pot avea o influență pozitivă asupra menținerii răcoroase a microclimatului din jurul clădirilor. Vegetația este o măsură recomandată pentru reducerea efectului de insulă de căldură urbană.
Pre-răcirea admisiei de aer proaspăt: Sunt disponibile diferite tehnici de complexitate diferită pentru a pre-răci aerul de intrare al sistemelor de ventilație mecanică, de ex. schimbătoare de căldură în subsol (direcționarea conductelor de aer proaspăt în subteran înainte de a intra în clădire).
Proiectare adecvată climatului: Dispunerea, zonarea, orientarea și poziția ferestrelor unei clădiri influențează fundamental confortul de vară realizabil prin mijloace pasive. Considerentele de proiectare care sunt bine stabilite și au o tradiție de lungă durată în regiunile cu climă caldă și caldă pot oferi metode rentabile și fiabile pentru a menține o clădire rece. Exemple sunt arhitectura cu balcoane și surplombe pentru a oferi umbrire, curți interioare umbrite sau design optimizat pentru efectul de stivă și ventilație transversală eficientă.
Răcire activă
Dacă în timpul procesului de proiectare devine clar că clădirea (sau camerele individuale) nu poate fi menținută confortabil la rece folosind doar tehnici de răcire pasivă, răcirea activă intră în joc. În acest caz, este important să folosiți măsuri de răcire pasivă și să proiectați clădirea în mod holistic, cu scopul de a menține cererea de răcire scăzută. În funcție de clădire și de utilizarea acesteia, chiar și o cantitate redusă de temperare (de exemplu, prin intermediul aerului de alimentare) poate ajuta la reducerea disconfortului și a problemelor de sănătate.
Sunt disponibile diverse soluții tehnice pentru răcirea activă – de la aer condiționat localizat până la soluții de răcire la scară largă. Pentru proiectarea unui sistem adecvat și eficient, trebuie consultat un inginer de servicii de construcții.
În special în lumina încălzirii climatice, este din ce în ce mai logic să anticipăm răcirea activă, chiar dacă evaluarea indică faptul că pot fi asigurate condiții confortabile de vară în condițiile climatice actuale. Momentele în care este necesară răcirea activă se aliniază de obicei bine cu disponibilitatea energiei solare regenerabile, ceea ce înseamnă că această cerere suplimentară de energie poate fi acoperită din resurse durabile. O condiție prealabilă pentru aceasta este eficiența energetică, adică asigurarea faptului că clădirea este optimizată și proiectată pentru a menține cererea de răcire activă scăzută. Exploatarea tehnicilor de răcire pasivă și a metodologiilor de testare a stresului descrise în acest ghid sunt esențiale pentru construcția eficientă energetic.
Gestionarea temperaturilor interioare vara este o chestiune de confort și sănătate și trebuie luată în considerare în fiecare proiect individual. Înțelegerea clădirii și utilizarea probabilă a acesteia, testarea la stres a designului și a ipotezelor și ajustarea în consecință a principalilor factori de influență sunt fundamentale pentru a obține un design rezistent la supraîncălzire."
Autor al ghidului: Passivhaus Institut ( 2022), Summer confort guidelines in passive house buildings, https://passipedia.org/planning/summer_comfort/summer_comfort_guideline