10:24 AM

1AUTHOR: INSTITUTION:

ASPECTE SPECIFICE ÎN CAZUL ANALIZEI HIGROTERMICE A FAŢADELOR LA CLĂDIRILE DIN

PANOURI MARISpecific aspects of the large panel facades

hygrothermal analyses

Mihaela Stela Georgescu1, Irina Bliuc2, Viorica Demir3

1Universitatea de Arhitectură şi Urbanism Ion Mincu Bucureşti – UAUIM2Universitatea Tehnică Gh. Asachi Iasi

3Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

10:24 AM

2

Clădirile din panouri mari reprezintă un procent important dinfondul existent de locuinţe din România, supus în prezentacţiunilor de modernizare energetică.Evaluarea cât mai exactă a performanţei termice a anvelopeiclădirilor are o importanţă deosebită în emiterea unor certificatede performanţă energetică corecte.La acest tip de clădiri, faţadele se caracterizează printr-unprocent mare de punţi termice, nu numai în zona îmbinărilor, darşi în câmp curent – punţi termice impuse, în această zonă, dediversele tehnologii de fabricare a panourilor pentru pereţiiexteriori.Pe baza unui studiu de caz reprezentativ, lucrarea îşi propune săatragă atenţia asupra unor aspecte specifice care trebuie avute învedere la calculul rezistenţelor termice corectate la aceastăcategorie de clădiri.

Mai mult de 60 % din totalul locuinţelor din blocuri,executate în România, au structura integral prefabricată.

Nivelul scăzut al protecţiei termice – corespunzătorcerinţelor impuse de reglementările tehnice în vigoare înmomentul proiectării lor dar insuficient în raport cucerinţele actuale - este determinat mai ales de pondereaimportantă cu care intervin punţile termice generate denervuri şi îmbinări.

Influenţa punţilor termice asupra performanţei energetice aclădirii este semnificativă datorită numărului acestora, dar şisuprapunerii de efecte a două punţi termice vecine,apropiate.

Experienţa acumulată atât în proiectarea antiseismică cât şiîn conformarea şi evaluarea higrotermică, precum şiutilizarea rezultatelor experimentărilor s-au concretizat înprogresul continuu al structurilor din panouri mari prevăzutecu îmbinări cu un grad ridicat de siguranţă dar şi cu oevoluţie continuă pentru realizarea unui procent tot mai micde punţi termice pe conturul panourilor, al golurilor defereastră şi al nervurilor din câmp curent.

De mare importanţă pentru auditorii energetici estecunoşterea caracteristicilor diverselor generaţii deprefabricate pentru faţadele clădirilor şi prin aceastaidentificarea corectă a datelor culese în cadrul investigării in-situ a clădirilor analizate.

Scurt istoric. Evolutia sistemelor de realizare a clădirilor de locuit din panouri mari prefabricate

1956 - Prima clădire de locuit din panouri mari prefabricate, cucaracter experimental - blocul cu P+3E din Bucureşti, şos. Giurgiului.Proiectant - Institutului de Proiectare pentru Construcţii Tipizateînfiinţat în 1956.

- pereţii structurali: beton cu zgură expandată, interiori 20 cm,exteriori 32 cm;

- planşeele - de dimensiunile unei celule constructive - de tipul “cugoluri rotunde”, de 15 cm grosime.

1959 - Clădire experimentală, cu P+4E, s-a executat în acelaşi cuartal,- pereţii interiori din beton obişnuit de 12 şi 14 cm grosime, pereţii

exteriori, din beton de granulit, în grosime de 28 cm;- planşeele, rezemate pe contur, au fost realizate din panouri pline

de 9 cm grosime.

1959-1962 - primele ansambluri de locuinţe cu P+4E din panouri mari:- ansamblul Steagul Roşu - Braşov (intre 1959 si 1961 - cca 2000

apartamente, conform proiectului nr. 3017) şi- cartierul Nicolina Iaşi (intre 1960 si 1962 - cca 2500 apartamente,

conform proiectului nr. 4117).

1962 - prima serie de proiecte tip de clădiri de locuit cu P+4 etaje dinpanouri mari – seria din proiectul nr. 1013 - completată ulterior cu seriadin proiectul nr. 1168. 1963-1970 - peste 40.000 apartamente în diverselocalităţi din ţară, precum şi în municipiul Bucureşti.

1971 - seriile de cladiri cuprinse in proiectele nr. 1615 si nr. 744,

1977 - seria de foarte largă utilizare – din proiectul nr. 770, cuprinzândun număr de 12 secţiuni tip, cu variante pentru utilizare în zone seismicede grad 6, 7 şi 8.

1973 - Bucureşti, clădirile din panouri mari prefabricate cuP + 8 etaje, seria 141-21 şi apoi după 1978 seria 772.

Sistem constructiv - ansamblu de profile tubulare curigiditate spaţială.

Pereţii exteriori trei straturi, cu grosimea stratului portantde 13 cm. Pereţii interiori 16 cm.Planşeele plăci pline, 16 cm, rezemate pe trei sau patrulaturi prin intermediul unor dinţi de rezemare.

Cladirile supuse severului test reprezentat de cutremuruldin 4 martie 1977, au răspuns foarte bine.

1978 - prima aplicare a procedeului de construcţii cupanouri mari în condiţiile zonei seismice de grad 9, la clădiricu P+3E - seria de cladiri cuprinse in proiectul nr. 944.

1981 - seria de cladiri cuprinse in proiectul nr. 771,principiile unei prefabricări deschise, folosind modululmărit de 60 cm.

1985 seria de cladiri cuprinse in proiectele nr. 1340 şi1340/B, în cadrul cărora se face trecerea de la soluţia cucelule constructive mici (sistem “fagure”) la o soluţie cucelule constructive de dimensiuni sporite (sistem “celular”).

1986-1988 seria de clădiri de locuit cu 9 niveluri (proiect IPCT nr.1402), grade de sesmicitate 6, 7 şi 8.

Pereţii exteriori 30 cm, 3 straturi (15 cm în interior, 8 cm vatăminerală, 7 cm în exterior), cu procent redus de nervuri – sub 5%.Pereţii interiori 16 cm. Pereţii interiori şi exteriori aveau marginiprofilate şi bucle orizontale pe laturile verticale.Planşeele 14 cm, dinţi de rezemare şi bucle de legătură. Imbinările verticale prin betonare, cu bucle nesuprapusecontinuate prin etrieri. Imbinările orizontale prin “subbetonare”.Ambele tipuri de îmbinări au fost testate experimetal la sarcinimonoton crescătoare şi alternante, dovedind o bună comportare.

Aplicarea acestor soluţii la Iasi si Ploiesti, a evidenţiat o mareproductivitate şi asigurarea condiţiilor pentru creşterea calităţiilucrărilor.

Aspecte specifice care intervin în analizahigrotermică/evaluarea peformanţei energetice

O analiză higrotermică realistă şi corectă presupune - înafară de identificarea configuraţiei planimetrice şi spaţialea clădirii şi a factorilor legaţi de amplasament -cunoaşterea alcătuirii constructive a elementelor deanvelopă şi a caracteristicilor materialelor componente.

Clădirile de locuit din panouri mari, construite în diferiteperioade, prezintă o mare diversitate din acest punct devedere din următoarele considerente:

a. Natura stratului termoizolant - şi implicit caracteristiciletermotehnice ale acestuia - a fost modificată la unmoment dat din considerente politico-economice,înlocuindu-se vata minerală sau polistirenul expandat,considerate energointensive, cu betonul celularautoclavizat; aceasta a condus la creşterea grosimiipanoului de faţadă şi la modificarea în sens negativ acaracteristicilor legate de capacitatea de protecţie termică.

b. Pentru creşterea capacităţii de izolare termică a panourilor de faţadă s-a acţionat în 2 direcţii:

-reducerea conductivităţii termice a betonului armat dinstratul de rezistenţă şi de protecţie prin folosirea unorbetoane cu agregate uşoare, în special a betonului cugranulit;

- optimizarea geometriei panoului prin reducerea grosimii şia numărului de nervuri care fac legătura intre cele 2 straturide beton necesare din motive tehnologice la execuţia înfabrică precum şi pentru a evita bombarea stratului deprotecţie, expus radiaţiei solare şi diferenţelor accentuatede temperatură (şocuri termice).

Un număr mare de nervuri de legătură, determinând un procent ridicatde punţi termice, conduce la scăderea rezistenţei specifice lapermeabilitate termică a elementului, chiar dacă există zone foarte bineizolate.

Astfel, pentru un panou mare de perete exterior, cu structurăstratificată şi rezistenţa termică în câmp curent R = 2.51 m2K/W,rezistenţa termică corectată a panoului poate fi modificată de la simplula dublu, dacă se reduce lungimea nervurilor, respectiv procentulpunţilor termice, p, scade de la 14% la 7% .

O etapă superioară în procesul de optimizare a structuriipanourilor de faţadă în scopul creşterii capacităţii deprotecţie termică a constituit-o renunţarea la nervurile delegătură pe 3 laturi - pe conturul panourilor.

Acest lucru influenţează semnificativ valorile coeficienţilorlineari de transfer termic corespunzător acestor tipuri depunţi termice.

Astfel, coeficientul de transfer termic linear, Ψ,corespunzător îmbinării în rost vertical între 2 panouri defaţadă cu termoizolaţie din vată minerală se reduce de cca100 ori în cazul eliminării nervurii de pe contur, asociată cucreşterea grosimii stratului de izolare termică din rost.Practic, efectul punţii termice este anihilat.

Ψ =0,549 Ψ=0,006

Ψ1 =0,359 Ψ1=0,04Ψ2 =0,429 Ψ2 =0,06

Documentaţia existentă şi/sau releveele făcute cu ocazia audituluienergetic oferă informaţiile necesare legate de arhitectura clădirii, darstructura panourilor şi mai ales prezenţa şi traseul nervurilor delegătură rămâne la aprecierea auditorului. Relativ la cel de al doileaaspect, pot fi obţinute unele precizări dacă se apelează la examinareaclădirii cu ajutorul termografiei IR .

Cu ajutorul imaginilor obţinute prin analiza termografică a unei clădiridin panouri mari prefabricate reabilitate termic parţial, poate fiapreciată şi măsura în care este ameliorat efectul punţilor termice caurmare a aplicării termoizolaţiei prin exterior .

Prezentarea unui studiu de caz - bloc de locuinţedin panouri mari - proiect tip 770/78 IPCT

Rezistenţe termice corectate calculate pentru elementele de anvelopă ale clădirii existente :Rmed = 0,763 m2K/WR’med = 0,524 m2K/Wrmed = 0,687

Rezistenţe termice corectate calculate pentru elementele de anvelopă ale clădirii modernizate:Rmed = 2,208 m2K/WR’med= 1,566 m2K/Wr med = 0,709

Rezistenţa termică corectată medie a anvelopei clădiriiexistente este: R’M = 0,630 m2K/W

Rezultă, pentru clădirea existentă:G = = 0,630 + 0,238 = 0,868 W/(m3K)

Pentru comparaţie, se stabileşte valoarea coeficientuluiglobal normat pentru clădiri(pentru N = 5 şi A/V = 0,397 m-1) GN = 0,42 W/(m3K)

Valoarea normată este depăşită cu: 106,7 %

Rezistenţa termică corectată medie a anvelopei clădiriimodernizate este: R’M = 1,707 m2K/W.

Rezultă, pentru clădirea modernizată:G = 0,233 + 0,170 = 0,403 W/(m3K)

Valoarea G = 0,403 W/(m3K) reprezintă 46,4 % din valoareainiţială G = 0,868 W/(m3K) şi este puţin mai mică decâtvaloarea normată GN = 0,42 W/(m3K)

1. Influenţa punţilor termice, la clădirile din panourimari, izolate termic bine în câmp curent, face carezistenţele termice corectate să scadă mult faţă decele unidirecţionale atât în situaţia existentă cât siîn cea modernizată.

CONCLUZII

Astfel,

- la pereţii exteriori, pentru clădirea existentă, de la R = 1,844 m2K/Wla R’ = 0,575 m2K/W (r = 0,312), iar pentru clădirea modernizată dela R = 4,384 m2K/W la R’ = 1,090 m2K/W (r = 0,439),

- la terasă, pentru clădirea existentă, de la R = 1,140 m2K/W laR’ = 1,003 m2K/W (r = 0,880), iar pentru clădirea modernizată de laR = 4,669 m2K/W la R’ = 3,320 m2K/W (r = 0,711),

- la planşeul peste subsol, pentru clădirea existentă, de la R = 0,378m2K/W la R’ = 0,368 m2K/W (r = 0,973), iar pentru clădireamodernizată de la R = 3,045 m2K/W la R’ = 2,004 m2K/W(r = 0,658),

- pe ansamblul anvelopei clădirii, rezistenţa medie corectată scade,pentru clădirea existentă - de la R’ = 0,763 m2K/W la R’ = 0,524m2K/W (r = 0,687), iar pentru clădirea modernizată - de laR’ = 2,208 m2K/W la R’ = 1,566 m2K/W (r = 0,709).

2. La clădirile din panouri mari este necesară şi evaluareariscului de apariţie a condensului pe suprafaţa interioarăprecum, în unele cazuri a condensului interstiţial.

3. Calculul coeficientului global de izolare termică Greprezintă un instrument preţios, singurul cu care se potidentifica, încă din fazele preliminare de evaluare,suprafeţele prin care se disipează fluxurile termice majore şicu care se pot stabili grosimile straturilor suplimentare determoizolaţie care conduc la obţinerea unor performanţe câtmai apropiate de cele ale clădirii de referinţă.

4. Aplicarea metodei termografice pentru investigareafaţadelor clădirilor din panouri mari existente este deosebitde utilă pentru aprecierea procentului de punţi termice caretrebuie corectate dar utilizarea acestei metode nu trebuiefăcută la întâmplare ci pe baza unor cunoştinţe dobânditeprin specializare şi studiu, iar interpretarea imaginilortermografice trebuie făcută cu grijă şi cu ştiinţă pentru a nuconduce la concluzii eronate.

5. Clădirile de locuit din panouri mari prezintă o marediversitate din punct de vedere a alcătuirii panourilor defaţadă, funcţie de perioada în care au fost construite,caracterizată printr-o anumită etapă în evoluţia acestuisistem constructiv.

6. Clădirile din panouri mari, pe lângă punţile termice dindreptul îmbinărilor, au un procent mare de punţi termice îninteriorul panourilor prefabricate care nu pot fi corectapreciate decât printr-o cunoaştere aprofundată aprincipiilor de proiectare, alcătuire şi execuţie a acestora.

7. Documentaţia existentă nu oferă informaţiile necesarepentru o analiză higrotermică a anvelopei în conformitatecu realitatea, multe aspecte esenţiale rămânând laaprecierea auditorului energetic. Aceasta poate conduce ladiferenţe semnificative între performanţa energetică aunor apartamente sau clădiri similare, dacă evaluarea afost făcută de persoane diferite.

8. Termografia IR aduce un plus de precizie relativ laponderea punţilor termice, dar nu poate fi utilizată pentrufiecare certificat de apartament, dacă luăm în considerarenumai faptul că ar trebui să crească semnificativ preţurilecorespunzătoare acestei activităţi (actualmente foartescăzute).

9. Elaborarea unui material unitar, sub forma unui „ghid” sau„îndrumător” care să ofere o serie de criterii precise şi uşorde apreciat, pe baza cărora să poată fi identificat proiectultip după care a fost realizată clădirea şi implicit structurapanourilor de faţadă, ar conduce la eliminareadiscrepanţelor în evaluarea performanţei energetice aapartamentelor şi blocurior de locuinţe similare, constituindun instrument deosebit de util în special auditorilorenergetici care nu sunt arhitecţi sau ingineri constructori.

10. Materialul ar trebui să conţină valorile coeficienţilor detransfer termic linear ψ corespunzători celor maisemnificative tipuri de punţi termice identificate laproiectele de clădiri tip din panouri mari de diverse generatii.