Scolile si Gradinitele pot deveni si ele, Cladiri Pasive!

Copiii isi desfasoara de multe ori, cea mai mare parte a zilei, in interiorul unor astfel de cladiri, intre 4 si 6 ore in cazul scolarilor si al liceenilor si intre 8 si 10 ore in cazul prescolarilor si anteprescolarilor, un motiv in plus pentru a le oferi spatii de calitate.

De calitatea spatiilor educationale depinde sanatatea copiilor nostri, in special sanatatea sistemului respirator dar si randamentul intelectual, de acesta depinzand rezultatele bune la teste, la examene. S-a demonstrat ca elevii care studiaza in spatii improprii din punct de vedere al calitatii aerului, au rezultate cu 20-30% mai slabe in comparatie cu elevii care studiaza in spatii ventilate adecvat. Iar rata bolilor respiratorii este mult mai ridicata in cazul copiilor ce studiaza in sali neventilate corespunzator.

Odata cu procesul de reabilitare termica prin care au trecut un numar mare de Scoli si Gradinite si licee din tara, procesul de imbunatatire a performantei energetice al acestor cladiri,  a fost realizat in detrimentul confortului resimtit de copii si de cadrele didactice. Caracteristicile privind confortul au fost afectate chiar de procesul de reabilitare termica: confortul termic, temperatura aerului interior, cantitatea de lumina naturala si nivelul de zgomot din salile de curs, puritatea aerului, umiditatea, aceste caracteristici alterandu-se in mod evident. Unele dintre actiunile din faza de reabilitare termica, care au dus la diminuarea confortului termic si a calitatii aerului din salile de clasa, pot fi:

-                 nenumaratele detalii responsabile de aparitia puntilor termice, negestionate corect atat in faza de proiectare dar si in faza de executie, au dus la aparitia de zone expuse aparitiei condensului, al dezvoltarii fungilor si mucegaiului, ai caror spori se gasesc in aerul inspirat de elevi si prescolari.

-                 odata cu termoizolarea peretilor exteriori si a montarii de ferestre ‚termopan’, spatiile de curs au devenit spatii cu un grad ridicat de etanseitate, schimburile de aer pe ora micsorandu-se cu mult fata de situatia initiala, iar inexistenta unei ventilari controlate a salilor de curs, a dus la un aer interior viciat, cu concentratii ridicate de C02, de compusi organici volatili, de formaldehide dar si de bacterii si cu o umiditate ridicata, pe toata durata orelor de curs, ventilarea naturala prin deschiderea ferestrelor in pauzele de cate 10 min, nefiind suficienta pentru a imbunatati calitatea aerului

-                 inexistenta unor sisteme de umbrire a ferestrelor orientate est, sud si vest, duce la o supraincalzire a salilor de curs, incepand de la jumatatea lunii aprilie pana la mijlocul lunii octombrie.  Pastrarea ferestrelor deschise in orele de curs pentru a miscora disconfortul copiilor pe parcursul orelor, dat de supraincalzirea aerului din interiorul cladirilor, le afecteaza randamentul, ei fiind distrasi de zgomotele din exterior. Deasemenea, calitatea aerului din interior va fi afectat de noxele din exterior, in special in cazul salilor orientate catre strazi circulate sau catre parcaje.

Hilar, desi peformanta energetica a acestui segment de cladiri a fost imbunatatita prin acest proces de reabilitare termica, consumul de energie finala al cladirilor educationale, ramane cel mai ridicat in comparatie cu celelalte categorii de cladiri nerezidentiale.

Acest aspect, calitatea aerului, de care depinde atat sanatatea copiilor nostri, dar si randamentul lor intelectual, este din pacate neconstientizat.

Un studiu realizat in cadrul Programului National de Cercetare PN-II-RU-TE-2012-3-0108 cu titlul „Optimization of Indoor Environmental Quality & Energy Efficiency in educational facilities using a multi-criteria decision approach” (EDU-Quality), Raport stiintific ANUL 2013-2014, dr.ing. Tiberiu Catalina, ne exemplifica prin masuratori realizate la nivelul scolilor din Romania, modul in care concentratia de C02 din salile de curs creste pe parcursul orelor de studiu, depasind nu o data sau de doua ori, ci de sase ori, limita admisibila de C02 in aerul din interior, ajungand la o concentratie de pana la 4800 ppm. Aceste concentratii ridicate de C02 duc la stari de somnolenta, la scaderea capacitatii de concentrare, randament intelectual scazut, dar si la dureri de cap si stare generala de disconfort.

Pe scurt, aerul din interiorul cladirilor educationale, din punct de vedere al calitatii, al puritatii si al igienei, este foarte slab calitativ, punand chiar in pericol sanatatea copiiilor dar si randamentul lor intelectual.

Aceste probleme apar datorita negestionarii ventilarii controlate a acestor cladiri, inca din faza de proiectare. Ventilarea naturala sporadica, prin deschiderea ferestrelor in aceste spatii, pentru perioade scurte de timp, este total insuficienta pentru a pastra o calitate a aerului optima pe intreaga durata a orei de curs.

EXEMPLE DE BUNE PRACTICI

STANDARDUL PASSIVE HOUSE PENTRU SCOLI SI GRADINITE

Standardul Passive House sau Standardul pentru Cladiri Pasiveeste Standardul pentru cladirile cu eficienta energetica cea mai ridicata, la ora actuala, pe glob. Acesta impune cerinte exigente in privinta performantei energetice a cladirii dar si in privinta confortului termic resimtit de utilizatorii unor astfel de cladiri si a calitatii aerului din spatiile interioare.

Standardul Passive House reprezinta o alternativa viabila si pentru tara noastra, atat din punct de vedere al adaptabilitatii acestui Standard la particularitatile climatice de pe teritoriul tarii noastre, dar si in privinta economiilor de energie pe care le aduce acest tip de cladiri, in privinta confortului termic ridicat si a calitatii superioare a aerului interior.

Acest Standard pentru cladiri, nu se refera doar la cladirile rezidentiale ci si la cele nerezidentiale, iar exemplele de cladiri construite sau reabilitate termic ce respecta acest Standard, confirma aplicabilitatea si functionarea lor cu succes si pentru cladirile educationale, gradinite, scoli, pentru cladirile de birouri, pentru hoteluri, muzee sau cladiri de retail. 

AVANTAJELE CLADIRILOR DE TIP SCOLI SI GRADINITE PASIVE

Un numar mare de scoli si gradinite au fost construite sau au fost reabilitate, in special in Europa Centrala. Economiile de energie masurate pentru acest tip de cladiri, sunt cu circa 75 % mai mici, in comparatie cu cladirile educationale construite/reabilitate in mod conventional, cladiri ce respecta cerintele minime nationale privind performanta energetica a cladirilor. Extrainvestitia in componente si detalii specifice cladirilor pasive ramane in limite rezonabile, cu o proiectare atenta aceasta amortizandu-se in primii 7-10 ani de functionare a cladirii, prin economiile majore pentru energie.

CALITATEA AERULUI

Calitatea superioara a aerului din interiorul Cladirilor Pasive este datorata unui sistem de ventilare mecanica cu recuperator de caldura, sistem care introduce pe toata durata orelor de curs, aer proaspat din exterior, filtrat de noxe, praf, polen. In acelasi timp, aerul viciat din interior este extras si evacuat la exterior, nu inainte ca acesta din urma sa cedeze caldura aerului proaspat introdus la interior, astfel preincalzindu-l. Rata de recuperare a caldurii din aerul evacuat este de minim 80% iar consumul specific de energie pentru aerul transferat este de doar 0,4 Wh/m³.

Scolile si Gradinitele pasive sunt incalzite respectiv racite, tot prin intermediul acestui sistem de ventilare controlata, cu recuperare de caldura, acest tip de cladiri nemaiavand nevoie de un sistem conventional de incalzire si deci de consumui suplimentare de energie.

CERINTE TEHNICE

Pentru a realiza Scoli si Gradinite ce corespund Standardului Passive House, pentru care se obtin economii de energie atat de mari, in comparatie cu cladirile conventionale, si in cazul carora Confortul termic resimtit de copii sa fie ridicat iar Calitatea si igiena aerului sa fie una superioara, potrivita unui spatiu in care isi desfasoara activitatea copii, acest segment al populatiei mult mai predispus la probleme de sanatate, se impun o serie de criterii:

-        Toate cladirile educationale trebuie sa aiba implementate sisteme de ventilare mecanica cu recuperator de caldura iar aceste sisteme sa intruneasca cerintele privind calitatea aerului furnizat la interior; fara un sistem de ventilare controlata implementat in cladirile educationale, nu se poate obtine o calitate si o igiena buna a aerului inspirat de copii;

-        Sistemul de ventilare trebuie sa fie proiectat avand ca principiu de baza satisfacerea nevoii de sanatate si a obiectivelor educationale ale copiilor, indiferent de varsta. Nivelul maxim de C02 la nivelul salilor de clasa nu trebuie sa depaseasca limita de 1200-1500 ppm iar volumul de aer introdus trebuie sa fie intre 15-20 m³/persoana/h

-        Pentru a pastra costurile operationale la un nivel cat mai redus, sistemul de ventilare va functiona doar in orele in care cladirea este ocupata de copii, functionarea acestuia fiind cu intermitenta, cu masuri specifice luate in acest sens, la inceputul zilei si la sfarsitul orelor de studiu a copiilor

-        Pentru ca incalzirea sa se poata realiza doar prin sistemul de ventilare cu recuperator de caldura, performanta anvelopei trebuie sa fie cat mai ridicata (gradul de termoizolare cu un coefcient de transfer termic U

-        Anvelopa cladirii trebuie sa fie foarte etansa, n50

-        Strategie privind protectia solara pe timpul verii dar si privind ventilarea naturala nocturna, pentru a pastra o temperatura de confort in clase, aceasta insemnand ca se permit temperaturi interioare de peste 25° doar in maxim 10% din perioada de utilizare a cladirii.

STUDIU DE CAZ

Optimizarea Energetica a Scolii gimnaziale, Baesweiler, Germania

[arhitectura: Rongen Architekten]

Acest exemplu de bune practici exemplifica modul in care o cladire existenta apartinand unei scoli din regiunea vestica a Germaniei, cu o vechime de circa 40 de ani, trecand printr-un proces de optimizare energetica corect aplicat, respectand criteriile impuse de Standardul Passive House, obtinandu-se o cladire cu o performanta energetica deosebit de ridicata dar si cu un confort termic si o calitate a aerului superioara, aceasta reflectandu-se si in rezultatele obtinute si in gradul de multumire ridicat atat al elevilor cat si al cadrelor didactice.

Cladirea este formata din mai multe cladiri, fiecare pentru fiecare dintre ele, rezultand dupa procesul de optimizare energetica, un necesar de energie pentru incalzire mai mic de 15 kWh/m²an, o imbunatatire cu 90,7% fata de consumul de energie pentru incalzire dinainte de reabilitare, care era de 220 kWh/m²an.

Incalzirea este realizata prin intermediul unui sistem centralizat de ventilare mecanica, cu recuperator de caldura, ce functioneaza impreuna cu o pompa de caldura.

In cazul racirii, in lunile cu temperaturi ridicate, au fost adoptate diverse strategii privind racirea pasiva, prin implementarea de sisteme de protectie solara, ventilare naturala nocturna prin intermediul unor ferestre a caror deschidere este controlata automat. Masa termica ridicata a anvelopei joca un rol important, cladirea avand astfel capacitatea de a-si pastra temperatura obtinuta in timpul noptii. Sistemul de ventilare care functioneaza cu functia bypass pe timpul lunilor calde, furnizeaza aer la o temperatura de confort, in jur de 25 °C, sistemul fiind sustinut si de aerul preracit prin intermediul unor tuburi geotermale.

Exemplele de bune practici ce implementeaza cu succes conceptul specific Cladirilor Pasive,  in cazul Scolilor si al Gradinitelor, reprezinta o sursa valoroasa de inspiratie si in cazul cladirilor educationale de pe teritoriul Romaniei, pentru a obtine cladiri, nu doar cu performante energetice mai ridicate, ci cladiri mai sanatoase, in care copiii nostri sa fie in siguranta.

Autor: arh. Norana PETRE, Certified Passive House Designer