Mediul construit este responsabil pentru aproximativ 40% din emisiile anuale de CO2 la nivel mondial. Prin implementarea tehnologiilor nZEB (nearly Zero Energy Building), potențialul de a reduce aceste emisii este uriaș. Dar cum se pot proiecta astfel de clădiri? Ce provocări trebuie depășite? Și ce rol joacă legislația în acest context? Poți afla răspunsurile la aceste întrebări în rândurile de mai jos. [1]
Ce este o clădire nZEB?
Clădirile cu energie aproape zero (nZEB) sunt acele structuri care, prin designul lor inovator și eficient, fac un pas semnificativ spre reducerea amprentei de carbon. Acestea au o cerere extrem de redusă de energie, pe care și-o satisfac în mare parte sau în totalitate prin intermediul resurselor regenerabile. Sunt construite astfel încât să nu fie dependente de combustibilii fosili sau de infrastructura electrică existentă.
Clădirile nZEB pot fi de diferite tipuri, în funcție de modul în care generează și folosesc energia. Unele dintre acestea generează toată energia necesară prin resurse regenerabile, altele produc la fața locului aceeași cantitate de energie pe care o utilizează, în timp ce unele clădiri nZEB generează electricitate la fața locului pentru a o vinde furnizorului de utilități. Exista și clădiri care compensează cantitatea de carbon produsă prin utilizarea resurselor regenerabile, care nu produc carbon la fața locului.
Impactul clădirilor nZEB asupra mediului este unul semnificativ. Acestea contribuie la reducerea dependenței de combustibilii fosili și sunt considerate o soluție viabilă pe termen lung la criza energetică actuală. Prin reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, clădirile nZEB promovează un stil de viață mai durabil și mai ecologic.
Cum poate o clădire să atingă un consum de energie aproape egal cu zero?
O clădire nZEB se bazează pe principiul eficienței energetice maxime. Aceasta înseamnă că trebuie să se asigure un consum minim de energie prin implementarea mai multor măsuri.
Alegerea locației potrivite
În primul rând, trebuie să cauți o zonă care să favorizeze producția de energie regenerabilă, precum o locație cu expunere adecvată la soare pentru panourile solare sau o zonă cu vânturi constante pentru turbinele eoliene. De asemenea, este important să ai în vedere proximitatea clădirii față de rețeaua electrică și de infrastructura necesară.
În al doilea rând, analizează condițiile climatice ale locației. Acestea pot influența eficiența energetică a clădirii. În zonele cu temperaturi extreme, clădirea va trebui să fie proiectată pentru a minimiza necesitatea de încălzire sau de răcire.
În al treilea rând, ține cont de expunerea la soare. Clădirea ar trebui să fie proiectată astfel încât să beneficieze de un număr maxim de ore de soare pe zi, pentru a maximiza producția de energie solară. În acest context, trebuie să te gândești cât mai practic la adoptarea energiei solare în mediul construit. Îți pot fi utile datele din Atlasul Solar European, care oferă informații detaliate despre radiația solară pe întreg continentul.
Orientarea clădirii
Orientarea corectă a clădirii tale poate avea un impact major asupra eficienței energetice.
Expunerea la soare
Prin poziționarea strategică a clădirii, poți optimiza utilizarea luminii solare, ceea ce nu doar că va crește confortul, dar va ajuta și la economisirea energiei. Pentru a maximiza expunerea la soare, trebuie să alegi cu atenție orientarea clădirii, dar și să beneficiezi de umbrirea naturală. Aceasta poate fi realizată prin amplasarea clădirii în funcție de cursul soarelui și a umbrelor create de vegetația sau clădirile înconjurătoare.
Proiectele clădirilor variază în funcție de contextul locației și climei sale. Cu toate acestea, principiul de bază rămâne același, maximizând cantitatea de radiație solară iarna și minimizând cantitatea în timpul verii. De exemplu, pentru climatele reci, este favorizată orientarea ușor la est de sud, expunând unitatea la soarele de dimineață și după-amiază și permițând clădirii să se încălzească în timpul zilei.
Iluminatul natural
O proiectare inteligentă a ferestrelor și utilizarea luminatoarelor poate permite o mai bună utilizare a luminii naturale, reducând astfel nevoia de iluminat artificial. Pentru a maximiza iluminarea naturală, este recomandat să optezi pentru ferestre mari, care să permită luminii să pătrundă în interior, dar să alegi cu atenție și tipul de sticlă utilizată.
Metodele de reducere a câștigului de căldură prin ferestre sunt:
- Orientarea și dimensiunea.
- Geamul.
- Dispozitivele de umbrire internă (jaluzele, perdele).
- Dispozitivele de umbrire exterioară.
Iată câteva recomandări:
Profile PVC:
- coeficient de transfer termic: 1,12 – 0.80 W/m2K (pierderi de căldură minime);
- etanșeitate: izolări cu garnituri și sisteme de feronerie pentru ferestre și eliminarea punților termice.
Ferestre:
- 6 camere de aer la interior;
- adâncime profile: peste 74 mm.
Sticla:
- pachete de sticlă cu 3 foi;
- sticlă pentru control solar: lumină naturală și căldură în interior.
Pozitionarea clădirii în funcție de vânturile dominante
Vânturile pot fi utilizate pentru a ventila și a răci clădirea în mod natural, reducând astfel necesitatea de răcire artificială și, implicit, consumul de energie. În acest sens, este important să iei în considerare direcția și intensitatea vânturilor în zona în care urmează să construiești.
Clădirea poate fi orientată de la 0° la 30° față de direcția predominantă a vântului, iar ferestrele ar trebui să fie mai degrabă intercalate decât aliniate. Reține că raportul ferestre-pereți nu trebuie să depășească 60%! Poți să folosești ferestre batante pentru a capta și devia direcția vântului din diferite unghiuri. [2]
Proiectarea unei clădiri nZEB
Atunci când proiectezi o clădire nZEB, primul pas este alegerea materialelor de izolație. Alege materiale de înaltă calitate, cu o valoare R ridicată, care să mențină căldura în interior iarna și să păstreze aerul rece vara. Tipurile de izolație includ:
- fibra de sticla;
- lână;
- plăci sau blocuri din spumă;
- celuloză;
- polistiren;
- poliizocianurat;
- poliuretan.
Urmează adoptarea tehnicilor pasive. Obiectivele lor sunt de a maximiza performanța energetică, scăzând în același timp consumul de energie. Iată câteva exemple:
- aparatele de înaltă eficiență: necesită mai puțină energie și ușurează sarcina totală de energie;
- sistemele HVAC cu consum redus de energie;
- etanșarea cu aer: previne evacuarea aerului răcit sau încălzit prin fisuri, adesea în jurul ferestrelor și ușilor. Acest lucru duce la o nevoie mai mică de aer condiționat sau încălzire pentru a menține controlul climatului;
- izolația.
Ventilația este deosebit de importantă. Trebuie introdus aer proaspăt pentru a înlocui aerul viciat. Acest lucru poate reduce acumularea de umiditate care poate duce la creșterea mucegaiului și a mirosurilor neplăcute, ajutând în același timp la reglarea temperaturii interioare. Prin utilizarea metodelor naturale, energia necesară pentru a menține o ventilație adecvată, cum ar fi ventilatoarele electrice, poate fi redusă foarte mult.
Ghidurile de proiectare a clădirilor au fost stabilite de ASHRAE. [3]
Energii regenerabile
În proiectarea clădirilor nZEB, poți alege dintr-o diversitate impresionantă de surse de energie regenerabilă:
- panourile fotovoltaice pot fi utilizate pentru producerea de energie electrică. Proiectarea și dimensionarea sistemului fotovoltaic reprezintă cheia;
- turbinele eoliene pentru generarea de electricitate prin vânt;
- centralele hidroelectrice pot transforma energia apei în cădere în electricitate;
- biomasa stochează energia chimică a soarelui și o transformă în căldură și energie electrică;
- energia geotermică utilizează aburul pentru a genera electricitate;
- energia solară termică folosește oglinzi pentru a direcționa și a concentra lumina soarelui.
Provocări în proiectarea clădirilor al căror consum de energie este aproape egal cu zero
Proiectarea clădirilor nZEB
Proiectarea unei clădiri nZEB reprezintă o provocare semnificativă, dar și o oportunitate de a contribui la eforturile globale de reducere a emisiilor de carbon. Atingerea acestui obiectiv necesită o abordare strategică și metodică, iar utilizarea unui software sofisticat de modelare a energiei este vitală în acest proces. Aceste instrumente pot simula și evalua performanța energetică a clădirii pe parcursul unui an întreg, luând în considerare variabilele precum climatul, orientarea clădirii, materialele utilizate și eficiența sistemelor HVAC.
Găsirea locației și orientării potrivite
Un alt aspect important este alegerea locației și a orientării corecte. Locația și orientarea clădirii sunt cheia pentru a maximiza utilizarea energiei solare sau eoliene și pentru a minimiza necesitatea de încălzire și răcire. Acest lucru necesită o înțelegere aprofundată a condițiilor climatice locale, a modelului solar și a modelului de vânt.
Bariere în calea integrării lor
Mulți constructori și cumpărători nu sunt conștienți de avantajele clădirilor nZEB. Este necesar un efort de educare pentru a crește înțelegerea beneficiilor acestor tipuri de clădiri, precum și a tehnologiilor și strategiilor necesare pentru a le realiza. În acest sens, pot fi utilizate diverse resurse educaționale, inclusiv cursuri de formare, webinarii, materiale de instruire și studii de caz.
Costul clădirilor nZEB
În final, deși clădirile al căror consum de energie este aproape egal cu zero pot avea costuri inițiale mai mari decât clădirile tradiționale, pe termen lung aduc economii semnificative prin reducerea costurilor operaționale. Este important să realizezi o analiză cost-beneficiu și să explorezi diverse surse de finanțare sau de stimulente fiscale. În acest sens, ar trebui să știi că poți obține finanțare nerambursabilă de până la 150,000 Euro pentru instalarea de sisteme fotovoltaice și stații electrice de încărcare prin programul Electric Up 2. În cazul în care nu dorești să aștepți un program de finanțare oferit de către stat, 4Envigo te poate ajuta să obții finanțări cu avans de până la 0% pentru instalarea și operarea de sisteme fotovoltaice comerciale sau industriale, de la scrierea și depunerea dosarului și până la livrarea proiectului la cheie.
Legislația privind construirea clădirilor nZEB
Potrivit Legii nr. 372/2005, începând cu 31 decembrie 2020, toate clădirile noi ar trebui să fie clădiri cu consum de energie aproape zero. Acest lucru se aplică și clădirilor noi din proprietatea sau administrarea autorităților administrației publice.
În ceea ce privește sursele de energie regenerabile, acestea trebuie să acopere minimum 10% din energia primară totală calculată a clădirii. Nu este vorba doar de a fi „verde”, ci și de a fi practică și economică. Alegerea surselor de energie regenerabilă trebuie să țină cont de fezabilitatea lor din punct de vedere tehnic, economic și de mediu.
Dacă te gândești să renovezi o clădire existentă, lucrurile sunt puțin diferite. Pentru clădirile existente la care se execută lucrări de renovare majoră, nivelul de energie primară din surse convenționale trebuie să fie respectat atât cât permit investițiile tehnico-economice. [4]
Clădirile nZEB pot contribui semnificativ la atingerea obiectivelor de diminuare a amprentei de carbon. Obiectivul acestora este de a fi nu doar eficiente din punct de vedere energetic, dar și de a produce aceeași cantitate de energie regenerabilă pe care o consumă. În acest fel, bilanțul energetic al clădirii se apropie de zero, ceea ce înseamnă că aceasta nu contribuie aproape deloc la emisiile de gaze cu efect de seră.
În trecut, realizarea unei clădiri cu un consum de energie aproape zero era considerată un obiectiv final. Astăzi, aceasta reprezintă doar punctul de plecare pentru dezvoltarea durabilă a orașelor. Deci, ești pregătit pentru această provocare? La 4Envigo, suntem dedicați să oferim servicii integrate de decarbonizare a clădirilor. Contactează-ne și descoperă cum te putem ajuta!
Surse
[1] “Why the Built Environment – Architecture 2030.” Architecture2030.org, 2020, www.architecture2030.org/why-the-built-environment/. Accessed 4 Apr. 2024.
[2]“Natural Ventilation – NZEB.” NZEB, 20 Oct. 2023, nzeb.in/knowledge-centre/passive-design/natural-ventilation/#:~:text=Total%20area%20of%20openings%20should,deflect%20wind%20from%20varying%20angles. Accessed 9 Apr. 2024.
[3] “Zero Energy AEDG Free Download.” Ashrae.org, 2024, www.ashrae.org/technical-resources/aedgs/zero-energy-aedg-free-download. Accessed 4 Apr. 2024.
[4] “LEGE 372 13/12/2005 – Portal Legislativ.” Just.ro, 2023, legislatie.just.ro/Public/DetaliiDocument/66970. Accessed 4 Apr. 2024.
