Principiile reabilitarii termofizice

Principiile reabilitarii termofizice

Pierderea totala de caldura a unei cladiri este constituita din suma pierderilor de caldura prin transmisie directa prin elementele care alcatuiesc anvelopa, respectiv prin: peretii exteriori, cu componentele corespunzatoare zonelor opace si zonelor vitrate, prin acoperisul-terasa, prin planseul de la parter sau/si prin peretii de subsol sau de soclu.

La acestea se adauga caldura cedata spre mediul exterior odata cu aerul viciat evacuat in cursul procesului de ventilare.

Analiza cailor si a modului de transfer de caldura din incaperi spre exterior in perioadele reci scoate in evidenta principalele directii de actiune pentru reducerea pierderilor de caldura din cladiri, care in principiu sunt:

w sporirea rezistentei termice a elementelor anvelopei;

w micsorarea suprafetelor vitrate, pana la limita admisa de celelalte functiuni;

w micsorarea schimbului de aer, pana la valoarea permisa de cerintele de igiena.

a. in cazul peretilor exteriori diminuarea debitului de caldura care trece prin zonele opace ale peretilor exteriori apare posibila pe doua cai:

w prin tratarea portiunilor curente, ceea ce inseamna sporirea grosimii straturilor si utilizarea de materiale cu valori reduse ale conductivitatii termice;

w prin interventii asupra puntilor termice, respectiv prin reducerea suprafetelor aferente si a permeabilitatii termice (prin masuri de corectare).

Particularitatile de alcatuire a elementelor vitrate curente limiteaza posibilitatile de interventie pentru reducerea pierderilor de caldura aferente: ingrosarea geamurilor nu constituie o solutie eficienta datorita efectelor termice reduse, ca urmare a conductivitatii termice ridicate a sticlei (l_s = 0,75 W/mK).

In acest caz solutiile sunt: geamurile termoizolante sau geamurile obisnuite multiple, pe cercevelele existente, cu efect favorabil prin straturile de aer suplimentare.

b. In cazul acoperisului-terasa imbunatatirea termica este posibila daca se mentine vechea structura, numai prin majorarea rezistentei la transfer termic (R_a), pe baza unei termoizolatii suplimentare, aditionale; refacerea integrala a structurii, intr-o varianta mai performanta sub aspect termic constituie, de asemenea, o posibilitate de reabilitare.

c.     planseul de peste subsol poate fi imbunatatit din punct de vedere termic prin micsorarea coeficientului de transfer termic, printr-o alcatuire corespunzatoare.

In cazul cladirilor aflate in exploatare, acest obiectiv se poate realiza practic numai prin suplimentarea rezistentei termice a planseului si/sau a peretilor subsolului.

d. Transferul termic datorita schimbului de aer poate fi diminuat prin masuri de limitare a schimbului de aer excesiv al incaperilor cu exteriorul, sau pe baza compensarii pierderilor de caldura aferente acestuia printr-o majorare corespunzatoare a rezistentei termice a unora dintre elementele anvelopei, de exemplu a peretilor exteriori.

Principiul de baza al reabilitarii higrotermice a elementelor anvelopei unei cladiri consta in majorarea rezistentei lor termice, corespunzator exigentelor de performanta avute in vedere (actuale, sau de perspectiva), prin aplicarea de straturi termoizolante suplimentare, de mare eficienta termica, cu durabilitate ridicata.

Pentru zonele cu alcatuire particulara din cadrul anvelopei (zone vitrate, zone cu rosturi neetanse etc.) reabilitarea higrotermica se poate realiza si pe baza altor principii, urmarindu-se insa tot conservarea caldurii, prin sporirea gradului de izolare termica, prin compensarea cu energie recuperata sau prin captarea caldurii.

Adoptarea acestor solutii se poate face cuplat, in cadrul reabilitarii generale, sau diferentiat, functie de amploarea actiunii de modernizare care se are in vedere.

Aplicarea principiului general de reabilitare termica enuntat mai sus, prin sporirea gradului de izolare termica, conduce la o serie de rezolvari specifice pentru diferitele elemente ale unei cladiri existente, dupa cum urmeaza

1 Zona opaca a peretilor exteriori

Cu exceptia frontoanelor sau a peretilor exteriori alcatuiti din doua straturi, la care accesul la termoizolatia existenta, in vederea inlocuirii, este posibil prin desfacerea sistemului exterior de protectie, in celelalte cazuri interventiile la termoizolatie sunt dificile, fiind neindicate sub aspect tehnic si economic.

Ameliorarea termica a zonelor opace ale peretilor exteriori este rational sa se realizeze prin atasarea unui strat termoizolant suplimentar, fixat prin lipire cu adeziv sau prindere mecanica, finisat corespunzator solicitarilor din cursul exploatarii.

Aplicarea stratului de izolatie termica este posibila pe oricare din fetele peretelui, teoretic chiar si pe ambele fete, cu efect echivalent din punct de vedere higrotermic.

Varianta cea mai indicata de dispunere a izolatiei este determinata de numeroase considerente: higrotermice, mecanice, tehnologice, estetice, economice, sociale etc.

Aplicarea izolatiei pe fata exterioara este preferata si are cea mai mare raspandire datorita unor avantaje in comparatie cu celelalte variante constructive.

Aplicarea stratului termoizolant suplimentar pentru reabilitarea peretilor exteriori in zonele opace: a - pe fata interioara; b - pe fata exterioara; c - pe ambele fete. 1 - structura existenta, slab izolata; 2 - termoizolatie suplimentara; 3 - finisaj.

w Aplicarea pe fata interioara este indicata in cazul cladirilor cu perioade lungi sau mai dese de absenta a utilizatorilor (camine, hoteluri, scoli, birouri etc.), la cladirile cu dimensiuni reduse, sau in cazul in care se aplica reabilitari zonale.

Avantajele reabilitarii cu izolatie pe fata interioara sunt:

w        executie relativ usoara, pe portiunile peretilor exteriori aferente incaperilor;

w asigurarii continuitatii lucrarilor, indiferent de conditiile climatice;

w consum de materiale si manopera mai reduse cu cota parte a fatadei aferente planseelor si peretilor dintre incaperi;

w nu necesita schele, utilaje de ridicat sau amenajari deosebite.

Dezavantajele aplicarii izolatiei pe fata interioara sunt:

w diminuarea spatiului interior al incaperilor cu ca urmare a ingrosarii peretilor, greu de acceptat de catre proprietari;

w necesitatea interventiei la instalatii, pentru montarea la alte distante a corpurilor de incalzire, modificari ale coloanelor si sistemelor de fixare;

w necesitatea aplicarii unui finisaj etans la vapori pe fata interioara a noii termoizolatii, pentru a se preveni condensarea vaporilor de apa infiltrati pe fata calda a peretelui existent, a carei temperatura scade simtitor dupa tratarea termica prin interior;

w cresterea riscului de condens in zonele de colt, favorizat de etanseitatea mai redusa la marginea finisajului, ceea ce permite infiltrarea vaporilor de apa;

w necesitatea mutarii temporare a locatarilor.

Reabilitarea termica prin interior a peretilor poate fi o solutie cu rezultate bune, daca se acorda o atentie deosebita calitatii materialelor si executiei, in special etanseitatii la vapori de apa a finisajului de protectie si mai ales in zonele sale marginale.

Unele efecte secundare ca: pete de umezeala si mucegai, care pot aparea ca urmare a condensului la marginile izolatiei suplimentare, desprinderi locale, tot ca efect al umezirii din condens, precum si sensibilitatea stratului de izolatie la socuri mecanice, au micsorat interesul pentru aceasta varianta, limitandu-i utilizarea doar la situatii izolate.

w Aplicarea izolatiei suplimentare pe fata exterioara a peretilor exteriori (fig. 10 b) este mai indicata, datorita unor avantaje higrotermice, tehnologice si sociale, fiind potrivita cladiri caracterizate prin fatade relativ monotone si suprafete importante.

Avantajele aplicarii la exterior a izolatiei suplimentare sunt:

w        executia lucrarilor in proces unitar, pe zone mari de fatada;

w        nu este perturbata functionalitatea spatiilor interioare ale cladirii;

w        nu este afectata, datorita lucrarilor, suprafata utila a incaperilor;

w        se asigura continuitatea stratului termoizolant suplimentar, ceea ce reduce efectele puntilor termice existente in peretii exteriori;

w        se elimina socurile termice si de umiditate asupra peretilor exteriori si ca urmare se diminueaza variatiile dimensionale mari;

w solutia permite imbunatatirea aspectului estetic al cladirii tratate.

Dezavantajele principale ale reabilitarii pe la exterior sunt:

w        necesitatea sistemelor de fixare sigure si durabile ale structurii suplimentare, avand in vedere solicitarile fizico-mecanice ciclice sau accidentale;

w necesitatea unor sisteme de protectie eficiente a izolatiei termice suplimentare, rezistente si durabile la actiuni;

w        cresterea semnificativa a costului lucrarilor datorita schelelor, precum si unor elemente tehnice specifice lucrului la inaltime;

w incarcarea suplimentara a peretilor, mai ales a stratului exterior, cu posibile efecte mecanice negative in timpul cutremurelor.

Zonele vitrate ale peretilor exteriori

Diminuarea transferului termic excesiv prin zonele vitrate ale peretilor exteriori se poate face prin: micsorarea transmisiei termice directe aferente portiunilor transparente si prin elementele opace (cercevele etc.) si prin diminuarea schimbului de aer cu exteriorul prin rosturile neetanse ale tamplariei.

w Imbunatatirea termica a zonei transparente a tamplariei din peretii exteriori este absolut necesara in cadrul reabilitarii higrotermice a unei cladiri, datorita ponderii importante a pierderilor de caldura ce au loc prin aceste zone in totalul caldurii transmise spre exterior in perioadele reci (in jur de 25%).

Posibilitatile de imbunatatire a performantelor higrotermice ale tamplariei vitrate sunt insa limitate si relativ reduse ca eficienta in comparatie cu zonele opace, datorita particularitatilor functionale si de alcatuire a vitrajelor din pereti.

Pentru ferestrele obisnuite rezultatele cele mai bune se pot obtine pe baza sporirii numarului de straturi de aer de grosime redusa (15 cm), inchise intre foi subtiri de geam, pe cercevelele existente sau pe cercevele suplimentare; folosirea foilor de geam mai groase pe ramele existente are efect termic nesemnificativ, fiind neindicata.

w Solutia cea mai simpla de imbunatatire a izolarii termice a ferestrelor obisnuite o constituie atasarea unui geam subtire (23 mm) pe una din cercevelele existente, ceea ce determina sporirea rezistentei termice cu circa 40%.

w dublarea geamurilor pe ambele cercevele poate avea ca efect o majorare a rezistentei termice cu cca. 80% fata de fereastra dubla obisnuita,

w iar prin atasarea la fereastra astfel tratata inca a unui geam pe cercevea proprie suplimentara, respectiv a unei ferestre simple suplimentare s-ar putea obtine o imbunatatire cu 125% a performantelor de izolatie termica fata de valorile initiale.

Solutii de reabilitare termica a zonei vitrate a ferestrelor: a - fereastra dubla cuplata; b - fereastra cu un geam suplimentar pe una din cercevele; c - idem, pe ambele cercevele; d - cu geamuri suplimentare pe cercevelele existente si un geam pe cercevea proprie, atasata. 1 - toc; 2 - cercevele existente; 2' - cercevea suplimentara; 3 - geamuri existente; 3' - geamuri suplimentare; 4 - sipci-distantier.

Aplicarea pe scara larga a reabilitarii cu geamuri multiple intampina retineri datorita cresterii greutatii ferestrelor si a accesului dificil intre geamuri, pentru intretinere.

w O solutie care elimina si aceste neajunsuri, chiar daca aportul suplimentar la izolarea termica este de numai 3040%, o reprezinta atasarea la fereastra obisnuita existenta a unui singur geam, pe cercevea proprie (fereastra suplimentara cu geam simplu).

w O solutie de rezolvare sigura, cu efecte termice foarte bune, o constituie inlocuirea tamplariei existente, de cele mai mjulte ori compromisa in mare masura datorita vechimii, cu tamplarie moderna, cu geam termopan, pe cercevele metalice, din material plastic sau din lemn stratificat, al carui cost de investitie se amortizeaza in scurt timp prin economia de energie pe care o aduce in exploatare.

w Imbunatatirea termica a cercevelelor este mai greu de realizat in cazul ferestrelor obisnuite din lemn, iar efectele care s-ar putea obtine prin aplicarea unor solutii tehnice mai simple sunt reduse si nu justifica practic eforturile depuse in aceasta directie.

Teoretic, solutiile de reabilitare a acestor componente ale elementelor vitrate din peretii exteriori ar fi: atasarea pe cercevele a unor elemente suplimentare de acoperire, din materiale moderne, cu calitati de izolare si mecanice foarte bune si/sau conformarea acestora cu goluri de aer sau cu spatii umplute cu izolatie termica

Deoarece la cladirile existente mai vechi tamplaria din lemn prezinta unele degradari si deformatii datorita modului de utilizare, precum si a actiunii factorilor de mediu din perioadele de exploatare, reabilitarea lor termica trebuie sa aiba in vedere in primul rand remedierea sau inlocuirea tuturor elementelor afectate.

w Diminuarea schimbului de aer prin rosturile tamplariei reprezinta una din caile importante de reducere a pierderilor de caldura ale cladirilor aflate in exploatare.

Reabilitarea higrotermica a unei cladiri trebuie sa cuprinda obligatoriu si masuri tehnice menite sa micsoreze schimbul de aer prin neetanseitatile ferestrelor si usilor exterioare, devenit, adesea, mai intens decat cel necesar din cerinte de igiena si sanatate, in urma largirii rosturilor datorita degradarii si deformarii in timp a materialului lemnos si a sistemelor de etansare, precum si a uzurii sistemelor de inchidere.

S-a aratat ca in mod obisnuit schimbul natural de aer al incaperilor cu exteriorul determina cca 50% din totalul pierderilor de caldura, astfel ca o crestere a permeabilitatii la aer a tamplariei datorita uzurii in exploatare va majora si mai mult aceste pierderi.

O prima masura in aceasta directie o constituie revizuirea tamplariei, in scopul remedierii elementelor degradate, prin completare cu sipci, prelucrare mecanica sau inlocuirea unor componente si a sistemelor de etansare afectate de actiunea climatica (cordoanele de chit, baghetele, garniturile, sistemele si mecanismele de fixare etc.).

Sisteme de etansare a rosturilor dintre elementele ferestrelor existente:

a - cu sipci din lemn (1); b - cu garnituri tip banda (2); c - cu garnituri tubulare (3).

w Daca astfel de masuri determina un grad de etansare prea mare, o solutie pentru ventilarea naturala organizata o constituie ochiurile mobile prevazute la partea superioara a ferestrelor, a caror deschidere periodica este mai usor de acceptat intrucat determina o racire controlabila a incaperilor, prin reglarea aerisirii dupa necesitati.

3. Reabilitarea acoperisurilor - terasa:

Majoritatea cladirilor aflate in exploatare, care necesita lucrari de reabilitare termofizica, sunt prevazute cu acoperisuri terasa compacte, avand in alcatuire un strat de izolatie termica si invelitoare bituminoasa.

Interventiile se fac pe la partea superioara, in urmatoarele variante:

Variante de reabilitare a acoperisului-terasa compact: a - structura initiala (existenta); b - structura refacuta integral; c - reabilitare cu termoizolatie suplimentara pe structura existenta; d - cu izolatie termica suplimentara si invelitoare noua, distantata.

w Inlocuirea intregii structuri existente pe ultimul planseu al cladirii cu o structura noua, care sa cuprinda un strat de izolatie termica dimensionat corespunzator exigentelor de protectie termica care se considera normale in perioada executiei;

Daca la un acoperis-terasa existent se constata numai degradarea hidroizolatiei si insuficienta sau deprecierea izolatiei termice, restul structurii fiind in stare fizica normala, reabilitarea poate consta doar in inlocuirea acestor straturi, cu altele de calitate buna.

Inlocuirea integrala sau cel putin a complexului termo-hidroizolant constituie solutia radicala, care permite utilizarea de materiale si structuri moderne si o executie corespunzatoare, pentru realizarea unui acoperis cu performante higrotermice superioare. Solutia este costisitoare, dar se impune atunci cand structura veche este foarte degradata sau permite acumularea apei din condens, cu efecte negative frecvente la ultimul nivel.

w Pastrarea structurii vechi si majorarea rezistentei termice a acoperisului prin prevederea unui strat suplimentar de izolatie termica, direct peste hidroizolatia veche a acoperisului, care in acest fel devine o bariera de vapori suplimentara.

Aceasta varianta de reabilitare este indicata atunci cand se constata o conservare buna a calitatilor fizico-mecanice a materialelor acoperisului existent si cand fenomenul de condens din perioadele reci este lent si nu determina acumulari de apa peste capacitatea de evacuare din perioada calda, sau umezirea izolatiei peste valorile admise.

Asemenea conditii sunt intrunite la peste 50% din cladirile aflate in exploatare, care sunt izolate, in cea mai mare parte cu materiale anorganice putin sensibile la apa

Solutia se caracterizeaza printr-o o serie de avantaje, care o fac sa prezinte interes pentru reabilitarea higrotermica pe scara larga a cladirilor cu probleme termofizice:

cost relativ redus, reprezentand doar pretul materialelor si a manoperei pentru executia structurii suplimentare;

. intreaga structura veche urmeaza a se plasa in zona calda a acoperisului reabilitat, ceea ce determina eliminarea fenomenului de condens si asigura evacuarea lenta, in timp, a apei acumulate;

. hidroizolatia noua, executata din materiale eficiente, sporeste rezistenta la apa, iar vechea hidroizolatie devine bariera de vapori suplimentara pentru termoizolatia noua;

solutia face posibila mentinerea neschimbata a aspectului cladirii.

w Realizarea unui acoperis cu pod de inaltime redusa, cu sarpanta usoara si invelitoare continua sau din placi etanse, avand rol preponderent de protectie hidrofuga, peste structura imbunatatita termic cu strat de termoizolatie aditionala.

Acesta varianta de reabilitare elimina practic toate neajunsurile acoperisurilor terasa compacte, in primul rand riscul de condens in structura si efectele negative ale factorilor climatici, datorita spatiului de aer, care faciliteaza evacuarea vaporilor de apa.

Dezavantajele solutiei sunt:

w        costul mai ridicat, datorita sarpantei suplimentare si a noii invelitori,

w        greutatea aditionala destul de mare,

w        necesitatea unor accesorii noi pentru evacuarea apei din precipitatii

w modificarea aspectului cladirii.

In ultima perioada aceasta solutie s-a aplicat la numeroase blocuri de locuinte, in diferite variante, chiar la initiativa locatarilor, obiectivul principal fiind refacerea etanseitatii la apa a acoperisurilor terasa existente. In multe cazuri s-a suplimentat si izolatia termica, prin plasarea unui strat de izolatie direct peste terasa existenta, cea ce a detarminat imbunatatirea conditiilor de microclimat din incaperile de la ultimul etaj.

4. Reabilitarea planseului peste subsol:

La cele mai multe cladiri obisnuite executate in perioada anilor 19601980, planseul de peste subsol nu este prevazut cu izolatie termica, iar subsolul este neincalzit, ceea ce permite pierderi de caldura importante din incaperile de la parter catre spatiile din subsol si de aici spre sol sau spre exterior.

Imbunatatirea calitatilor termice ale acestor elemente pana la nivelul prescris, este posibila prin prevederea de termoizolatie sub planseu sau sub pardoseala.

Deoarece pierderile de caldura prin planseul de la parter sunt mai mici decat prin pereti sau prin acoperis, imbunatatirea termica se poate face si cu materiale izolante cu calitati medii, cum sunt: placile de b.c.a., sau din betoane usoare, vata minerala semirigida etc., iar in solutia (b) chiar cu material izolant granular (granulit, perlit etc.).

Reabilitarea higrotermica a planseului de peste subsol: a - prin izolare temica la partea inferioara a planseului; b - cu izolatie termica dispusa sub pardoseala.

w Prima varianta consta in atasarea prin lipire, cu pasta adeziva, sau prin suspendarea cu mustati din sarma zincata, pe fata inferioara a planseului de peste subsol, a unor placi din material termoizolant, finisate apoi prin tencuire. In cazul subsolurilor cu rol tehnic, fara pretentii deosebite, stratul de tencuiala poate lipsi.

w In varianta a doua, cu izolare termica suplimentara la partea superioara, este necesara desfacerea intregii pardoseli, ceea ce deranjeaza temporar locatarii.

Un dezavantaj important al solutiei il constituie ridicarea nivelului noii pardoseli, datorita ingrosarii ansamblului.

Sub acest aspect sunt indicate materialele termoizolante de mare eficienta, care permit utilizarea unor straturi de izolatie termica mai subtiri, acceptabile sub pardoseala.

5. Reabilitarea peretilor de subsol:

Ca si planseul de la parter, peretii exteriori de subsol ai cladirilor existente nu sunt prevazuti cu izolatie termica.

Deoarece temperatura aerului din subsol este determinanta pentru pierderile de caldura de la parter prin planseul de la acest nivel, este rational sa se asigure un transfer termic cat mai redus prin elementele subsolului, printr-o izolare cat mai buna.

O solutie radicala de reabilitare a peretilor de subsol exteriori o constituie placarea lor cu izolatie termica pe fata interiora, pe toata inaltimea.

Pe langa consumul mare de materiale, un dezavantaj important al acestei solutii il constituie riscul de aparitie a fenomenului de condens sub stratul aditional de izolatie termica, cel putin pe portiunea supraterana a peretelui, datorita infiltrarii vaporilor de apa pe la marginile ansamblului termo-hidroizolant aplicat pentru reabilitare.

Reabilitarea higrotermica a peretilor exteriori de subsol:

a - pe la interior; b - prin exterior, pe portiunea supraterana

Aplicarea unei protectii etanse la vapori pe fata interioara a termoizolatiei ar scumpi si mai mult lucrarile, fara ca efectul obtinut sa le justifice, deoarece asigurarea etanseitatii la vapori de apa a zonelor marginale prezinta mari dificultati.

O varianta mai economica si mai rationala sub aspect higrotermic o constituie placarea peretelui de subsol prin exterior, pe portiunea sa supraterana, cu termoizolatie adecvata (rigida, stabila la actiuni climatice), protejata corespunzator, avand in vedere solicitarile specifice acestor zone ale peretilor de subsol.