O solutie eficienta pentru imbunatatirea performantei energetice a cladirilor nZEB
La nivel urban, acoperisurile si peretii verzi sustin ecosistemele prin atenuarea efectului de insula de caldura, gestionarea apelor, reducerea zgomotului si imbunatatirea calitatii aerului
In decursul ultimilor ani, urbanizarea accelerata, sursele poluante si industriile au generat fenomenul cunoscut sub denumirea de Insula de Caldura Urbana (UHI), contribuind la incalzirea globala. Aceasta insula de caldura reprezinta o crestere a temperaturilor in zonele urbane, dens populate, comparativ cu mediul rural inconjurator. Impactul negativ al UHI poate fi cuantificat pentru proiectarea adecvata a instalatiilor si evaluarea consumului de energie al cladirilor, si evaluarea consumului de energie al cladirilor, si necesita interventii eficiente pentru atenuarea si reducerea consecintelor asupra mediului si sanatatii umane.
Deoarece UHI conduce la o majorare a consumului de energie al cladirilor, in special in timpul verii, controlul temperaturilor interioare devine crucial. Totusi, mediul extern este greu de gestionat, iar solutiile se orienteaza catre interventii care sa diminueze efectele poluarii si sa stabileasca conditii climatice confortabile. Temperaturile ridicate din mediul urban, in special in perioada estivala, pot avea consecinte semnificative asupra sanatatii si vietii de zi cu zi, si evidentiaza necesitatea luarii unor masuri adecvate.
Decarbonizarea sectorului energetic reprezinta o prioritate in atingerea obiectivelor climatice si energetice. Directiva privind performanta energetica a cladirilor stabileste ca toate cladirile noi din Europa trebuie sa aiba o performanta energetica foarte ridicata, in care necesarul de energie este aproape zero (nZEB) incepand cu anul 2021. Aceasta se incadreaza in contextul politicilor europene care promoveaza eficienta energetica si sursele regenerabile pentru a realiza un continent neutru din punct de vedere climatic pana in 2050, conform European Green Deal (Pactul Verde European).
Sectorul constructiilor are o pondere semnificativa in consumul total de energie si in emisiile de carbon din Europa, responsabil fiind pentru 40%, respectiv 32% din acestea. Imbunatatirea performantei energetice a cladirilor reprezinta un obiectiv important al Uniunii Europene, etapizat pentru 2020 si 2030, urmarind reducerea consumului de energie cu 20%, diminuarea emisiilor de carbon cu 20%, si cresterea utilizarii energiei regenerabile cu 20%. Obiectivele pentru 2030 vizeaza reducerea emisiilor interne de carbon cu 40% si scaderea consumului de energie cu 25%.
Legislatia europeana privind performanta energetica a cladirilor a fost consolidata prin reformarea Directivei privind energia din surse regenerabile. Aceste acte normative au impus statelor membre sa se asigure ca toate cladirile noi devin nZEB pana la sfarsitul anului 2020. In acelasi context, Comisia Europeana propune ca cel putin 27% din consumul de energie al UE sa provina din surse regenerabile pana in 2030.
In concordanta cu reglementarile europene, in Romania, Legea nr. 372/2005 privind performanta energetica a cladirilor prevede ca noile constructii trebuie sa atinga niveluri aproape zero de consum de energie din surse conventionale pana la sfarsitul anului 2020. Pentru cladirile noi din proprietatea / administrarea autoritatilor publice, receptionate dupa 31 decembrie 2018, este valabila aceeasi cerinta. Aceasta reglementare evidentiaza angajamentul Romaniei de a contribui la obiectivele europene de eficienta energetica si reducere a emisiilor de carbon.
Construirea de cladiri nZEB, integrate cu tehnologii regenerabile, joaca un rol esential in atingerea obiectivelor europene de eficienta energetica si reducere a emisiilor de carbon. Acestea nu doar indeplinesc cerintele legislative, ci si contribuie semnificativ la crearea unui mediu urban sanatos si sustenabil. Implementarea acestor standarde si practici in constructii este vitala pentru asigurarea unui viitor mai curat si mai sanatos pentru generatiile viitoare.
Beneficiile acoperisurilor verzi pe cladirile nZEB
Acoperisurile verzi au devenit o solutie inovatoare si ecologica in contextul realizarii cladirilor cu un consum aproape zero de energie (nZEB). Acest tip de infrastructura verde aduce numeroase beneficii, influentand atat performanta la nivel de constructie, cat si impactul urban. In ceea ce priveste modelul constructiv al acoperisurilor verzi, acestea pot fi clasificate in diferite categorii: extensiv, semi-intensiv si intensiv, in functie de adancimea solului si, implicit, de tipul de vegetatie utilizata.
Acoperisurile extensive se adapteaza la diferite contexte si cerinte, fiind structuri usoare, ce sunt potrivite pentru cladiri cu incarcari mai reduse. Acoperisurile intensive si semi-intensive au o inaltime de substrat mai mare, si necesita structuri cu capacitate portanta mai mare pentru a sustine greutatile impuse de straturi si vegetatie.
La nivelul constructiilor, acoperisurile verzi aduc economii semnificative de energie, reduc transmiterea sunetului in cladiri, contribuie la tratarea apelor gri si maresc durata de viata a acoperisului. Nu in ultimul rand, acoperisurile verzi pot imbunatati performanta panourilor fotovoltaice, oferind astfel o abordare sinergica intre solutiile ecologice.
La nivel urban, acoperisurile si peretii verzi demonstreaza un potential impresionant in sustinerea ecosistemelor. Prin atenuarea efectului de insula de caldura urbana, gestionarea apelor, reducerea zgomotului si imbunatatirea calitatii aerului, aceste amenajari contribuie semnificativ la crearea unui mediu urban durabil si sanatos. Implementarea lor la scara larga poate aduce beneficii suplimentare, precum imbunatatirea esteticii, utilizarea recreativa a spatiilor publice si promovarea biodiversitatii.
Izolare termica
Acoperisurile verzi ofera izolare termica suplimentara, reducand astfel nevoia de energie pentru incalzire si racire. Substratul si vegetatia actioneaza ca o bariera termica naturala, contribuind la reglarea temperaturilor interioare si sporind eficienta energetica a cladirilor. studiile si cercetarile in domeniu arata ca acoperisurile vegetale reprezinta un controler flexibil al patrunderii radiatiilor solare si vantului in cladiri, avand un impact semnificativ asupra eficientei energetice si confortului termic.
Acoperisurile verzi asigura o reducere a transferului de caldura cu 25% pana la 60%, fata de acoperisurile conventionale.
Reducerea temperaturii
Vegetatia acoperisurilor verzi influenteaza microclimatul zonei din jur, avand un impact semnificativ asupra temperaturilor de suprafata. Evapotranspiratia generata de plante contribuie la racirea mediului inconjurator, astfel temperatura la nivelul cladirilor scade, indiferent de radiatiile solare intense din timpul verii. Efectul de racire al vegetatiei de pe acoperisurile verzi contribuie la reducerea insulei de caldura urbana. Acest lucru se realizeaza prin absorbtia si blocarea radiatiilor solare, evapotranspiratie si reflectarea luminii solare. Efectul de racire se manifesta printr-un transfer de caldura mai redus intre exteriorul si interiorul cladirii.
Prin utilizarea acoperisurilor verzi, temperatura maxima de suprafata pe timpul zilei, in perioada de vara, poate fi redusa cu 15 - 45°C, iar temperatura maxima a aerului, cu pana la 5°C.
Contributia la tratarea apelor gri
Pe langa beneficiile termice, acoperisurile verzi joaca un rol esential in gestionarea apelor pluviale. Ele absorb si retin apa de ploaie, au rol major in prevenirea inundatiilor, eroziunii solului si suprasolicitarii sistemelor de canalizare urbana in timpul ploilor abundente. Un acoperis verde, in general, poate absorbi si retine intre 50% si 90% din volumul percipitatiilor. Apa absorbita de vegetatie si substrat trece printr-un proces de filtrare natural. Radacinile plantelor si substratul retin particulele de impuritati, precum poluarea atmosferica sau alte substante nocive din aer.
Astfel, apa care se evacueaza din sistemul de acoperis verde este mai curata, contribuind la imbunatatirea calitatii generale a apei. Apa captata de acoperisurile verzi poate fi valorificata in diferite scopuri non-potabile, apele gri pot fi folosite la irigarea acoperisurilor intensive si astfel ele sunt curatate complet, de pe acoperis e evacuata apa curata.
Durata de viata extinsa a hidroizolatiei
Structura acoperisului vegetal actioneaza ca un strat protector, oferind o bariera de protectie impotriva elementelor exterioare, cum ar fi radiatiile ultraviolete, ploaia, caldura si frigul. Acest aspect este deosebit de important pentru membranele hidroizolante, care pot fi sensibile la factori externi si, in absenta unui strat protector, pot suferi degradari premature. Acoperisurile verzi reprezinta o investitie valoroasa in constructii, prelungind de 2-3 ori durata de viata a membranelor hidroizolante. Ele pot reduce costurile asociate renovarilor frecvente ale acoperisurilor si pot contribui la atingerea obiectivelor de sustenabilitate in constructii.
Pe plan legislativ, unele regiuni ofera stimulente, certificari sau credite pentru constructiile durabile, inclusiv pentru acoperisurile verzi.
Contributia la obtinerea certificatelor
In unele cazuri se ofera stimulente, certificari sau credite pentru practicile de construire sustenabila. Astfel, implementarea acoperisurilor verzi poate aduce beneficii suplimentare si recunoastere in cadrul programelor de reglementare si certificare pentru constructii sustenabile, de exemplu poate contribui la obtinerea punctajelor BREEM si LEED. Un acoperis biosolar, care combina caracteristicile verzi cu energia solara, poate maximiza aceste beneficii.
Pe langa beneficiile adaugate la functionalitatea cladirii, acoperisurile verzi au si o valoare estetica deosebita. Ele contribuie la atractivitatea vizuala a cladirii si promoveaza biodiversitatea. Vegetatia de pe acoperis creeaza un aspect armonios si prietenos cu mediul, fiind deosebit de atragatoare in mediile urbane. Potrivit studiilor, utilizarea acoperisurilor verzi poate face proprietatea mai atractiva pentru potentialii cumparatori si poate contribui la o crestere a valorii acesteia cu 6 - 15%.
In plus, acoperisurile verzi contribuie la imbunatatirea calitatii aerului, captand particulele poluante si CO₂ din atmosfera, un aspect esential in zonele urbane afectate de poluare intensa. Un acoperis verde de 93 m² are capacitatea de a indeparta 18 kilograme de particule poluante din aer, echivalentul emisiilor generate de 15 masini conduse timp de un an. De asemenea, aceste acoperisuri actioneaza ca izolatoare fonice, reducand nivelul de zgomot extern si contribuind astfel la crearea unui mediu interior mai linistit si confortabil.
Avantajele sistemului biosolar fata de modulele PV instalate pe acoperisurile conventionale
In era tehnologiei solare in continua evolutie, problema spatiului si eficientei energetice devine tot mai relevanta in contextul constructiilor. Construirea unei case cu mansarda, orientate spre sud, poate intampina dificultati in obtinerea unei inclinari potrivite pentru panourile solare sau poate implica costuri semnificative, din cauza necesitatii unui zid suplimentar. Instalarea clasica a sistemelor fotovoltaice se confrunta cu problema spatiului insuficient pe acoperisurile traditionale, incapabile sa gazduiasca numarul necesar de panouri pentru a satisface cerintele energetice ale cladirii. O abordare eficienta consta in dezvoltarea unor strategii rentabile pentru maximizarea eficientei energetice si a utilizarii surselor regenerabile.
In cazul in care legislatia impune instalarea de panouri solare pe cladiri, alegerea optima devine un acoperis verde tip terasa cu sistem Biosolar, o solutie inovatoare si care combina productia de energie solara cu beneficiile oferite de un acoperis verde. Aceasta inovatie aduce un aport semnificativ la eficienta energetica generala a cladirii, actionand simultan ca generator de energie electrica si izolare termica.
Integrarea inteligenta a tehnologiilor solare si a acoperisurilor verzi intr-un singur sistem aduce beneficii multiple, cum ar fi eficienta energetica crescuta, utilizarea la maximum a spatiului disponibil, reducerea costurilor de intretinere a cladirii si impactul pozitiv asupra mediului. Cercetarile actuale se concentreaza pe optimizarea sistemelor fotovoltaice prin integrarea acestora in acoperisurile verzi.
Un aspect esential al sistemului este datorat evapotranspiratiei plantelor, care exercita un efect de racire a mediului inconjurator, cu impact pozitiv implicit asupra panourilor fotovoltaice. Excesul de caldura poate afecta negativ eficienta panourilor, insa racirea generata de vegetatie contribuie la mentinerea unei temperaturi optime pentru functionare si la imbunatatirea performantei sistemului fotovoltaic.
Potrivit studiilor, utilizarea sistemului poate duce la o crestere de pana la 15% a productiei de energie electrica, in comparatie cu acoperisurile conventionale. Temperaturile de suprafata pe acoperisurile verzi sunt semnificativ mai scazute cu pana la 45°C fata de hidroizolatiile clasice de culoare inchisa, ceea ce se concretizeaza intr-o productie suplimentara de energie electrica.
In functie de factori, precum tipurile de plante, performanta acoperisului si conditiile climatice, acoperisurile verzi fotovoltaice pot contribui cu pana la 8,3% din consumul total de energie al unei cladiri. De asemenea, panourile fotovoltaice asigura o umbrire pentru vegetatie, imbunatatesc rezistenta la seceta si contribuie la un impact pozitiv asupra biodiversitatii.
Ca urmare, sistemul biosolar se impune ca o solutie viabila si eficienta, in raport cu acoperisurile traditionale, dotate cu panouri fotovoltaice. Acest sistem poate fi implementat atat pe cladiri noi, cat si pe cele renovate, acoperind intreaga suprafata a acoperisului. Se instaleaza fara penetrarea hidroizolatiei, lestat prin balastul substratului si vegetatiei. Efectele pozitive ale acestei combinatii intre panouri fotovoltaice si vegetatie includ o imbunatatire a eficientei energetice, o mai buna filtrare a apelor pluviale, o izolare termica eficienta si o crestere semnificativa a biodiversitatii.
Studii privind eficienta sporita a acoperisului verde asupra cladirilor nZEB
Studiile recente demonstreaza ca sistemele de acoperisuri verzi reprezinta o solutie viabila pentru economisirea de energie si reducerea fenomenului de insula de caldura urbana. Pentru a obtine rezultate masurabile, s-a desfasurat o monitorizare a acoperisului verde instalat pe o cladire in Aprilia, in apropierea orasului Roma, Italia.
Pe o parte a acoperisului a fost instalat gazon natural, iar cealalta parte a ramas in starea initiala, cu acoperis conventional. In sezonul de toamna, masuratorile arata ca acoperisul verde mentine o stabilitate termica notabila. Temperaturile de suprafata exterioara si interioara ale acoperisului verde sunt bine diferentiate, fara suprapuneri. Acoperisul conventional, cu tigle, pe de alta parte, prezinta fluctuatii termice ridicate, sugerand o inertie termica redusa. Prin analizarea temperaturilor exterioare ale celor doua tipuri de acoperis si temperaturii aerului exterior, se observa ca temperaturile acoperisului conventional oscileaza in concordanta cu temperatura aerului, spre deosebire de acoperisul verde, care nu prezinta aceasta corelatie.
| Conductivitatea termica [W/m²K] |
Rezistenta termica [W/m²K] |
Transmitanta termica [W/m²K] |
Diferenta procentuala de rezistenta termica intre acoperisuri | |
|---|---|---|---|---|
| Acoperis verde | 1,291 | 0,775 | 1,965 | -50% |
| Acoperis conventional | 2,587 | 0,387 | 3,776 | - |
In concluzie, investigatia experimentala asupra sistemului de acoperis verde a dezvaluit beneficii semnificative. Sistemul a prezentat o inertie termica mai mare, transmisie termica mai mica si conditii interioare mai favorabile. Diferenta procentuala de rezistenta termica intre acoperisul verde si cel clasic a fost de aproximativ 50%.
Acoperisul verde se dovedeste a fi o solutie eficienta pentru imbunatatirea performantei energetice a cladirilor nZEB. Acest sistem pasiv nu doar optimizeaza inertia termica, ci si contribuie la reducerea consumului de energie si la imbunatatirea confortului interior. In plus, in zonele urbanizate, poate contribui la combaterea fenomenului de insula de caldura urbana (UHI) si la captarea poluantilor atmosferici. Astfel, impactul pozitiv al acoperisurilor verzi devine evident, atat din perspectiva economica, cat si din cea a protejarii mediului inconjurator.
Desi acoperisurile verzi pot implica costuri initiale mai mari, economiile pe termen lung in consumul de energie, impactul redus asupra mediului si performanta imbunatatita a cladirii le pot face o componenta valoroasa a strategiilor nZEB. Acoperisurile vegetale reprezinta nu doar o optiune viabila pentru cladiri, ci si o solutie eficienta la nivel urban, avand un impact pozitiv asupra mediului si calitatii vietii. Prin implementarea acestor sisteme, se deschide calea catre un viitor construit sustenabil si ecologic.
