Subcapitolul 4 - 2.4. Rezistenţe termice - Metodologie din 2023 DE CALCUL AL PERFORMANŢEI ENERGETICE A CLĂDIRILOR, INDICATIV Mc 001-2022

M.Of. 46 bis

În vigoare

Versiune de la: 16 Februarie 2023

SUBCAPITOLUL 4:2.4. Rezistenţe termice

SECŢIUNEA 1:2.4.1. Calculul rezistenţei termice şi al transmitanţei termice ale elementelor de clădire opace

Calculul rezistenţei termice şi a transmitanţei termice ale elementelor de clădire opace se face conform prevederilor din normativul C107, cu modificările, precizările şi completările făcute, în continuare, în prezentul subcapitol.

Pentru calculul rezistenţei termice unidirecţionale, documentul recomandat este SR EN ISO 6946.

Rezistenţa termică totală unidirecţională a unui element de clădire alcătuit din unul sau mai multe straturi din materiale omogene, fără punţi termice, inclusiv din eventuale straturi de aer neventilat, dispuse perpendicular pe direcţia fluxului termic, se calculează cu relaţia:

R = R_si + SigmaR_j + SigmaR_a + R_se [m²K/W] (2.6)

Rezistenţele la transfer termic superficial (R_si şi R_se) se consideră în calcule în funcţie de direcţia şi sensul fluxului termic; R_si =1/h_i şi R_se =1/h_e.

Tabel 2.11. Coeficienţi de transfer termic superficial h_i şi h_e [W/(m²K)] şi rezistenţe termice superficiale R_si şi R_se [m²K/W]

Valorile rezistenţelor termice superficiale interioare din tabelul anterior sunt valabile pentru suprafeţele interioare obişnuite şi includ atât convecţia termică cât şi radiaţia termică, ambele aproximate pentru condiţii uzuale la clădirile rezidenţiale şi nerezidenţiale. Ele corespund următoarelor condiţii:

- suprafaţa exterioară netratată, cu un coeficient de emisie epsilon = 0,9

- temperatură interioară evaluată la +20^oC

- temperatura exterioară teta_e = 0^oC

- viteza vântului adiacent suprafeţei exterioare v = 4 m/s

Pentru alte viteze ale vântului, rezistenţa termică superficială exterioară se poate considera orientativ astfel:

Tabel 2.12. Rezistenţa de transfer termic superficial R_se

v	*R_se*
[m/s]	[m²K/W]
1	0,08
2	0,06
3	0,05
5	0,04
7	0,03
10	0,02

Rezistenţele termice ale straturilor de aer neventilat (R_a) se consideră, în funcţie de direcţia şi sensul fluxului termic şi de grosimea stratului de aer (document recomandat SR EN ISO6946), pentru toate elementele de clădire, cu excepţia elementelor de clădire vitrate.

Pentru modul în care se pot considera straturile de aer în calculele termotehnice în care există un oarecare grad de ventilare al spaţiului de aer, deci o comunicare cu mediul exterior, se poate consulta documentul recomandat SR EN ISO 6946.

Relaţia de calcul a rezistenţei termice totale unidirecţionale se utilizează şi pentru determinarea rezistenţei termice în câmp curent, a elementelor de clădire neomogene (cu punţi termice).

Pentru calculul câmpului de temperaturi în vederea verificării temperaturilor superficiale, valoarea rezistenţei la transfer termic superficial interior R_si, în câmpul curent al elementului şi pentru îmbinări 2-D sau 3-D în anvelopă, se consideră diferenţiat (documente recomandate: SR EN ISO 10211).

În calculul unidirecţional, suprafeţele izoterme se consideră că sunt paralele cu suprafaţa elementului de construcţie.

La elementele de construcţie cu straturi de grosime variabilă (de exemplu la planşeele de la terase), rezistenţele termice se pot determina pe baza grosimilor medii ale acestor straturi, aferente suprafeţelor care se calculează.

Transmitanţa termică prin suprafaţă se determină cu relaţia:

U = 1/R [W/(m²K)] (2.7)

Dacă valorile R şi U reprezintă rezultate finale ale calculelor termotehnice, ele pot fi rotunjite la 3 cifre semnificative (2 zecimale).

Punţile termice la clădiri determină o modificare a fluxurilor termice şi a temperaturilor superficiale în comparaţie cu cele corespunzătoare unei structuri fără punţi termice. Aceste fluxuri termice şi temperaturi pot fi determinate prin calcule numerice (document recomandat SR EN ISO 10211).

Pentru punţile termice liniare este mai operativ să se utilizeze metode simplificate pentru estimarea transmitanţelor termice liniare (document recomandat SR EN ISO 14683).

Rezistenţa termică corectată (cu influenţa punţilor termice) se determină la elementele de clădire cu alcătuire neomogenă; ea ţine seama de influenţa punţilor termice asupra valorii rezistenţei termice determinate pe baza unui calcul unidirecţional în câmp curent, respectiv în zona cu alcătuirea predominantă.

Rezistenţa termică corectatăR' şi respectiv transmitanţa termică corectatăU' se calculează cu relaţia generală:

U' = 1/R' = 1/R + [Sigma(psi * l)/A] + [Sigma hi/A] [W/(m²K)] (2.8)

în care:

- R rezistenţa termică totală, unidirecţională, aferentă ariei A

- l lungimea punţilor liniare de acelaşi fel, din cadrul suprafeţei A

- psi transmitanţa termică liniară a tuturor punţilor termice liniare din cadrul suprafeţei A

- hi transmitanţa termică punctuală a tuturor punţilor termice liniare din cadrul suprafeţei A.

Rezistenţa termică corectată se mai poate exprima prin relaţia:

R' = r * R [m²K/W] (2.9)

în care r reprezintă coeficientul de reducere a rezistenţei termice totale, unidirecţionale:

r = 1 / {1 + [R * Sigma(psi * l) + Sigma hi] / A} [-] (2.10)

Transmitanţele termice liniare psi şi punctualehi aduc o corecţie a calcului unidirecţional, ţinând seama atât de prezenţa punţilor termice constructive, cât şi de comportarea reală, bidimensională, respectiv tridimensională, a fluxului termic, în zonele de neomogenitate a elementelor de construcţie.

Punţile termice punctuale rezultate la intersecţia unor punţi termice liniare, de regulă, se neglijează în calcule.

Transmitanţele termice liniare psi şi punctuale hi nu diferă în funcţie de zonele climatice; ele se determină pe baza calculului numeric automat al câmpurilor de temperaturi. Pentru detalii uzuale se pot folosi valorile precalculate din tabelele cuprinse în Cataloage cu valori precalculate ale transmitanţelor termice liniare şi punctuale (Anexa la Ordinul ministrului dezvoltării regionale şi turismului nr. 1590/24.08.2015 şi normativul C107).

Notă: Pentru zidăriile din blocuri de BCA, la clădirile noi, se va opera în calculele termotehnice cu valorile corectate ale conductivităţii termice, conform prevederilor din metodologia MP022-2002.

Documentarea calculelor valorilor transmitanţelor termice liniare şi punctuale aferente tuturor punţilor termice semnificative, psi şi hi se face prin prezentarea analizei tuturor detaliilor reprezentative anexat la raportul de calcul pentru îndeplinirea cerinţelor minime de performanţă energetică.

Rezistenţele termice corectate cu efectul punţilor termice, R', respectiv inversul acestora - transmitanţele termice, U', se utilizează pentru determinarea coeficientul de transfer termic prin transmisie prin elementele clădirii care separă spaţiul condiţionat de aerul exterior, H_d.

Clădirile pot avea punţi termice semnificative, unul dintre efecte fiind cel de creştere a fluxurilor termice disipate prin anvelopa clădirilor. În acest caz, pentru a se obţine un coeficient de cuplaj termic corect, este necesară adăugarea unor termeni de corecţie prin transmitanţele termice liniare şi punctuale, astfel coeficientul de transfer termic direct se calculează cu relaţia:

H_d = SigmaU_jA_j + Sigma psi_k l_k + Sigma hi_j [W/K] (2.11)

unde:

H_d este coeficientul de transfer termic direct (cuplaj termic), în [W/K];;

U_j este transmitanţa termică unidimensională a părţii j de anvelopă a clădirii, în [W/(m²K)];

A_j este aria pentru care se calculează U_j, în [m²];

psi_k este transmitanţa termică liniară a punţii termice liniare k, în [W/(mK)];

l_k este lungimea pe care se aplică psi_k, în m;

hi_j este transmitanţa termică punctuală a punţii termice punctuale j, în [W/K].

sau, acelaşi lucru exprimat utilizând transmitanţa termică corectată U'_j:

H_d = SigmaU'_jA_j [W/K] (2.12)

unde:

U'_j este transmitanţa termică corectată cu efectul punţilor termice, a părţii j de anvelopă a clădirii, în [W/(m²K)];

Valorile transmitanţelor termice liniare depind de sistemul de dimensiuni ale clădirii utilizat în calculul ariilor, efectuat pentru fluxurile unidimensionale.

Transmitanţa termică liniară, psi, se calculează cu relaţia:

psi_j = 1/l_j (L^2D -SigmaU_jA_j) [W/(mK)] (2.13)

unde:

L^2D este coeficientul liniar de cuplaj termic obţinut printr-un calcul bidimensional al componentei care separă cele două medii considerate, în [W/K];

U_j este transmitanţa termică unidimensională prin suprafaţa componentei j care separă mediile considerate, în [W/(m²K)];

A_j este aria pentru care se calculează U_j, în [m²];

l_j este lungimea din modelul geometric bidimensional pe care se aplică valoarea U_j, în metri.

Se defineşte fluxul termic disipat prin transmisie prin anvelopa clădirii, Fi_tr, între mediile interior şi exterior, având ca temperaturi teta_i şi teta_e, prin relaţia:

Fi_tr= H_tr (teta_i - teta_e) [W] (2.14)

Conform SR EN ISO 13789, coeficientul de transfer termic prin transmisie H_tr, se calculează cu relaţia:

H_tr = H_d + H_g + H_u + H_a [W/K] (2.15)

unde:

H_d este coeficientul de transfer termic direct (coeficientul de cuplaj termic) între spaţiile încălzite/răcite şi exterior, prin anvelopa clădirii, definit prin relaţia 2.12 în [W/K];

H_g este coeficientul de transfer termic (cuplaj termic) prin sol, (documente recomandate: SR EN ISO 13370, SR EN ISO 12631) şi care se admite a fi calculat în regim staţionar (document recomandat: SR EN ISO 13789), în [W/K];

H_u coeficientul de transfer termic prin transmisie prin spaţii neîncălzite (document recomandat: SR EN ISO 13789), în [W/K];

H_a coeficientul de transfer termic prin transmisie, către clădirile adiacente, în [W/K].

Coeficientul de transfer termic direct prin transmisie între mediile interior şi exterior, reprezintă un flux de căldură datorită transmisiei termice printr-un element de clădire împărţit la diferenţa dintre temperaturile mediilor de pe fiecare faţă a construcţiei. Prin convenţie, atunci când transferul de căldură se face între un spaţiu climatizat şi mediul exterior, semnul este pozitiv dacă transferul se face dinspre spaţiu către exterior (pierdere de căldură).

Se defineşte coeficientul de transfer termic prin ventilare H_v [W/K] ca raport între fluxul de căldură necesar încălzirii/răcirii aerului care intră prin infiltrare sau ventilare într-un spaţiu încălzit/răcit, şi diferenţa dintre temperatura aerului interior şi temperatura aerului pătruns în interior. Temperatura aerului infiltrat este egală cu temperatura aerului exterior:

Fi_v = H_v - (teta_int - teta_ext) [W] (2.15bis)

Înainte de calcul, trebuie definit în mod clar spaţiul climatizat al clădirii considerate. Elementele clădirii care se iau în considerare în calcule sunt cele care delimitează spaţiile încălzite sau răcite (în mod direct sau indirect).

Anvelopa supraterană a clădirii se modelează prin elemente plane şi liniare. Limitele dintre partea subterană a clădirii, care implică transferul termic prin pământ şi partea supraterană a clădirii, care are transfer termic direct către mediul exterior sau către spaţiile neclimatizate, se consideră, următoarele:

- pentru clădiri cu planşee pe sol, planşee suspendate şi subsoluri neîncălzite: nivelul suprafeţei interioare a parterului (excluzând orice formă de acoperire a planşeului, cum ar fi covoarele);

- pentru clădiri cu subsolul încălzit: nivelul exterior al solului.

În privinţa pereţilor exteriori la clădiri cu pereţi cortină în vederea elaborării CPE sau auditului energetic, se menţionează următoarele (document de referinţă SR EN ISO 12631):

Aspecte specifice

- Stabilirea rezistenţei termice corectate, R'/ transmitanţei termice corectate, U', pentru zonele de faţadă cu pereţi cortină;

- Stabilirea transmitanţelor termice liniare psi pentru îmbinări în colţ ieşind, perete - acoperiş, perete - soclu sau perete cortină - faţadă tradiţională, dacă este cazul.

Situaţii posibile

1.Există proiectul clădirii, inclusiv a peretelui cortină şi informaţii certe privind caracteristicile termice ale peretelui cortină, puse la dispoziţie de către furnizor:

Este situaţia cea mai simplă, în care datele oferite de furnizor sunt introduse în calculul anvelopei.

Este necesară stabilirea transmitanţelor termice liniare psi pentru îmbinări în colţ ieşind, perete - acoperiş, perete - soclu sau perete cortină - faţadă tradiţională, dacă este cazul

2.Există proiectul clădirii inclusiv al faţadei cortină din care rezultă:

- geometria faţadei, respectiv distribuţia montanţilor, traverselor, părţilor opace, vitrate, mobile sau fixe;

- caracteristicile geometrice ale elementelor metalice;

- detalii de îmbinări;

- caracteristicile termice ale părţii opace/vitrate;

- transmitanţele termice liniare y pentru îmbinări.

Se stabileşte performanţa termică a faţadei cortină conform SR EN ISO 12631.

Pentru determinarea rezistenţei termice medii pe întreaga clădire, este necesară stabilirea coeficienţilor liniari de transfer termic pentru îmbinări în colţ ieşind, perete - acoperiş, perete - soclu sau perete cortină - faţadă tradiţională, dacă este cazul.

3.Nu există proiectul clădirii sau există dar nu conţine informaţiile referitoare la faţada cortină care să justifice încadrarea în situaţia 1 sau 2.

Etape:

- Releveul faţadei cortină cu precizarea poziţiei zonelor opace/vitrate, mobile sau fixe;

- Stabilirea prin măsurători a procentului de suprafaţă metalică (îmbinări) în raport cu întreaga suprafaţă a faţadei;

- Stabilirea/adoptarea valorii U_g, caracteristica termică a vitrajului pe baza observaţiilor directe corelate cu date din documentaţii făcute publice de firme producătoare;

- Stabilirea/adoptarea valorii U_p, pentru partea opacă, funcţie de grosime, considerând conductivitatea termică a materialului termoizolant de 0,04 W/m.K;

- Determinarea transmitanţei termice a panoului de perete cortină, U_cw, ca o medie ponderată cu suprafeţele opace/vitrate;

- Determinarea transmitanţei termice corectate a panoului de perete cortină prin aplicarea unei reduceri de 25...35%, funcţie de ponderea suprafeţelor metalice faţă de aria totală.

Pentru determinarea rezistenţei termice medii pe întreaga clădire, este necesară stabilirea transmitanţelor termice liniare psi pentru îmbinări în colţ ieşind, perete - acoperiş, perete - soclu sau perete cortină - faţadă tradiţională, dacă este cazul.

SECŢIUNEA 2:2.4.2. Transmitanţa termică a elementelor vitrate (ferestre şi uşi)

Transmitanţa termică a elementelor vitrate se va calcula fie utilizând metoda simplificată (document recomandat SR EN ISO 10077-1), fie metoda numerică bidimensională (document recomandat SR EN ISO 10077-2).

Calculul acestor elemente de clădire se face conform prevederilor din normativul C107.

Pentru pereţii cortină documentul de referinţă este SR EN ISO 12631. Pentru a trata atât transferul de căldură cât şi aporturile solare, pentru ferestre combinate cu un oblon şi pentru elemente dinamice (vitrate) de clădire, transmitanţele termice sunt detaliate la paragraful 2.7.3.1.

Tabel 2.13. Mărimi relative la transmisia energiei solare

Coeficient de transmisie a energiei solare totale la o incidenţa normală, g_gl,n, pentru tipurile obişnuite de sticlă, geam necolorat şi nedifuzant, pentru un unghi de înălţime solară de 45°
Tip	g_gl,n
Vitraj simplu	0,85
Vitraj dublu	0,75
Fereastra dublă	0,75
Vitraj triplu	0,70
Vitraj dublu, cu emisivitate redusă pe faţa 3	0,65
Vitraj dublu, tratare cu funcţie multiplă (emisivitate redusă + control solar)	0,21 / 0,55 (*)
Vitraj triplu, cu emisivitate redusă pe 2 feţe (2 şi 5)	0,50
Vitraj triplu, tratare pe o faţă (2) cu funcţie multiplă (emisivitate redusă + control solar) şi tratare pe cea de-a doua faţă (5) cu emisivitate redusă	0,19 / 0,45 (*)
(*) - în funcţie de tipul acoperirii cu funcţie multiplă

SECŢIUNEA 3:2.4.3. Stabilirea prin calcul a parametrilor de performanţa termica a elementelor de anvelopă aflate în contact cu solul

Pentru stabilirea prin calcul a parametrilor de performanţă termică a elementelor de anvelopă aflate în contact cu solul se recomandă documentele: normativul C107/5-2005, SR EN ISO 13370, SR EN 12831-1.

Coeficientul de transfer termic prin sol, H_g, se poate calcula conform SR EN ISO 13370. În cazul în care există spaţii necondiţionate, H_g se calculează ca şi cum nu ar exista spaţiile necondiţionate.

SR EN ISO 13370 stabileşte metode de calculul ale coeficientului de transfer termic prin transmisie pe bază lunară, H_g;an,m, luând în considerare inerţia termică a solului.

SECŢIUNEA 4:2.4.4. Rezistenţa termică/transmitanţa termică medie a anvelopei clădirii

Rezistenţa termică corectată medie (R'_m) a unui element de clădire al anvelopei clădirii/transmitanţa termică corectată medie a unui element de clădire al anvelopei clădirii, se calculează cu relaţia:

R'_m = 1/U'_m = Sigma A_j / [Sigama (A_j * U'_j)] [m²K/W] (2.16)

în care:

U'_j transmitanţe termice corectate [W/(m²K)] aferente suprafeţelor Aj.

Relaţia de calcul este valabilă şi pentru determinarea rezistenţelor termice medii ale unor elemente de clădire alcătuite din două sau din mai multe zone cu alcătuire omogenă; în această situaţie în această relaţie, în loc de U'_j se introduce transmitanţa termică unidirecţională U_j, obţinându-se rezistenţa termică medie R_m = 1/U_m.

Rezistenţa termică corectată medie a anvelopei clădirii (R'_M)/transmitanţa termică medie a anvelopei clădirii (U'_clădire), se calculează cu relaţia:

R'_M = 1 / U'_clădire = Sigma A_k / [Sigma (A_k * U'_k)] [ m²K/W] (2.17)

Coeficientul de cuplaj termic (L), aferent unui element de clădire se calculează cu relaţia generală: L_j = A_j * U'_j = A_j / R'_j [ W/K] (2.18)

în care indicele j se poate referi la o suprafaţă a elementului de construcţie, la o încăpere, la un nivel sau la ansamblul clădirii.

Pentru ansamblul mai multor elemente de construcţie, valorile L se pot însuma.

Fluxul termic Fi aferent unui element de clădire se calculează cu relaţia generală:

Fi = L_j * Delta teta [W] (2.19)

În cazul elementelor de construcţie care separa spaţiul interior încălzit de un spaţiu neîncălzit, în locul valorii Delta teta = teta_i - teta_e se utilizează diferenţa de temperatură (teta_i - teta_e) în care teta_u reprezintă temperatura din spaţiul neîncălzit, determinată pe baza unui calcul de bilanţ termic.

Pentru ansamblul mai multor elemente de construcţie, valorile Fi se pot însuma.