SNCSS 2012

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

INTRODUCERE

Creșterea continuă a nivelului emisilor de gaze cu efect de seră și a prețului carburanților este
principala cauză care determină orientarea spre utilizarea eficientă a anumitor surse de energie
regenerabilă. În multe părți ale lumii, radiția solară directă este considerată a fi una dintre cele mai
de viitor surse de energie. Energia solară este disponibilă numai în timpul zilei, astfel, folosirea ei
necesită o depozitare eficientă a energiei termice pentru ca excesul de caldură colectat în timpul
zilei să fie stocat pentru a putea fi folosit mai apoi în timpul nopții.

Cercetătorii din întreaga lume sunt totuși în căutarea unor noi şi regenerabile surse de energie.
Una dintre opțiuni este dezvoltarea unor dispozitive de stocare care sunt la fel de importante ca și
dezvoltarea unor surse noi de energie. Stocarea energiei în forme potrivite ca să poată fi apoi
transformate într-o formă prestabilită este o provocare a zilelor noastre. Stocarea energiei, pe lângă
faptul că reduce dezechilibrul dintre cerere si cantitatea furnizată, îmbunătățește performanțele și
funcționarea unui sistem de energie și joacă un rol important în conservarea energiei deja existente.
Stocarea pe termen scurt de aproximativ câteva ore are aplicabilitate în multe situații, în timp ce
stocarea pe termen lung, respectiv pe perioada a câteva luni, ar putea fi obligatorie în unele
împrejurări.

Această strategie conduce la economisirea carburanților de calitate și la costuri mai mici prin
reducerea pierderilor energetice. Prin stocarea căldurii latente (latent heat storage=LHS) se poate
dobândi o densitate a energiei stocate mai mare decât o densitate obţinută prin orice altă tehnică de
stocare a căldurii. O parte relativ mică a materialelor de tipul LHS poate furniza o creștere foarte
mare a energiei termice.

Clădirile cu structură masivă de zidărie au un timp mai îndelungat de încălzire sau răcire. Până
în prezent, arhitecții și inginerii în scopul de a concepe clădiri pasive au folosit materiale greoaie,
care au redus din variația temperaturii pe suprafaţa şi în masa elementului. În timp ce aceste
materiale, adică materialele greoaie (căramida) se comportă bine la fluctuațiile temperaturii, ele pot
fi totuși scumpe și pot presupune structură respectiv câțiva metri pătrați în plus, datorită grosimii
pereţilor. Cercetătorii s-au bazat pe acelși principiul stocarii căldurii latente și au dezvoltat aceeași
tehnologie dar la nivel microscopic obținându-se astfel materialele cu schimbare de fază (Phase
Change Materials=PCM). Aceasta este una dintre tehnicile/tehnologiile de perspectivă a stocării
energiei termice Din păcate, înainte de folosirea lor pe scară largă este necesar să se rezolve unele
probleme la nivelul cercetării și al dezvoltării acestora.

2. MATERIALE CU SCHIMBARE DE FAZĂ

2.1 Tipuri de PCM
Un număr mare de materiale cu schimbare de fază de tip organice, anorganice şi eutectice sunt

disponibile pentru orice temperatură solicitată. O clasificare a PCMs este :

i. PCM organice:
a. cu compuşi de parafină;
b. cu compuşi non-parafinici.

ii. .PCM inorganice:
a. cu săruri hidrate;
b. cu compuşi metalici

iii. PCM eutectice:
a. tip organic- organic
b. tip anorganic- anorganic
c. tip anorganic- organic

Există un număr mare de materiale chimice organice și anorganice, care pot fi identificate ca
PCM din punctul de vedere al temperaturii de topire şi al căldurii latente de fuziune. Cu toate

300

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

acestea, cu excepţia punctului de topire în intervalul de exploatare, majoritatea materialelor cu
schimbare de fază nu îndeplinesc criteriile necesare pentru un mediu adecvat de stocare. Așa cum
niciun material nu poate avea toate proprietățiile necesare pentru un mediu termic ideal de stocare,
trebuie să se utilizeze materialele disponibile şi să se încerce să se compenseze proprietățiile fizice

proaste cu ajutorul unui sistem adecvat de proiectare. De exemplu, pot fi utilizate aripioare metalice
pentru a creşte conductivitatea termică a PCMs, suprarăcirea putând fi suprimată prin introducerea
unui agent de cristalizare în materialul de depozitare şi topirea nepotrivită poate fi inhibată prin

utilizarea unei grosimi potrivite.
În general, compuşii anorganici au aproape dublă capacitatea volumetrică de depozitare a

căldurii latente (250-400 kg/dm3) față de compuşi organici (128-200 kg/dm3). Din cauza
comportamentului lor foarte diferit din punct de vedere termic şi chimic (proprietăţile fiecărui
subgrup) care afectează proiectarea sistemelor de stocare a energiei termice latente folosind PCMs
ale acelui subgrup care sunt discutate în detaliu în cele ce urmează:

Fig. 1 Raportul dintre
temperaturi şi PCM

În figura 1 sunt ilustrate

mai multe PCM cu categoriile corespunzătoare de temperatură și caracteristicile de entalpie de

stocare a energiei. Se observă de asemenea zona de temperatură tipică de confort în clădirile de

locuințe. Se observă că parafina și sărurile hidrate sunt materiale cu schimbare de fază folositoare

pentru clădirile de locuințe. Sarea și alcoolii de zahăr sunt folosiți pentru categorii de temperaturi

mai ridicate cum ar fi centralele de energie solară.

Materiale cu schimbare de fază anorganice
În dezvoltarea materialelor cu capacitate de stocare a căldurii latente s-au folosit materiale
anorganice, acestea fiind sărurile hidrate. Avantajele acestora sunt: valori mari ale căldurii latente,
proprietăţi non-inflamabile, prețul scăzut și sunt ușor de procurat. Totuși, dezavantajele materialelor
cu schimbare de fază anorganice au dus la cercetarea celor organice. Câteva dintre aceste
dezavantaje sunt: coroziunea, instabilitatea, resolidificarea nepotrivită și tendința de suprarăcire. De
asemenea densitatea mare de stocare a sărurilor hidrate este dificil de menținut și de obicei
descrește odată cu ciclul care s-a încheiat. Segregarea trebuie prevenită prin schimbarea proprietății
sărurilor hidrate prin adăugarea altor materiale care pot împiedica fazele grele să se scufunde în
partea de jos. Subrăcirea este o altă problemă serioasă asociată sărurilor hidrate, care apare când
sărurile hidrate încep să se solidifice la temperaturi sub temperatura lor de îngheț.

Materiale cu schimbare de fază organice
Acestea au o varietate de caracteristici care le categorizează ca fiind folositoare pentru depozitarea
căldurii latente în anumite elemente ale clădirii. Sunt mai stabile chimic decât materialele
anorganice, se topesc corespunzător și suprarăcirea nu reperezintă o problemă semnificativă. Mai
mult decât atât, sunt compatibile și potrivite pentru absorbție în anumite materiale de construcții. Cu
toate că inițial costurile materialelor cu schimbare de fază organice au fost mai mari decât ale celor

anorganice, costurile încep deja sa fie competitive. Cu toate acestea, PCM organice au anumite
proprietăți nepotrivite. Una dintre cele mai semnificative caracteristici este că sunt inflamabile și ar

301

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

putea produce combustii dăunătoare. Alte probleme care pot apare în cazuri minore sunt reacția cu
produsele de hidratare din beton, mirosuri neplăcute și schimbarea apreciabilă a volumului. O
selecție mai amănunțită a acestora a eliminat multe dintre aceste caracteristici nedorite.

2.2. Propietăţile materialelor cu schimbare de fază

“Creşterea masei termice a clădirilor este una dintre soluţiile cele mai neglijate ale crizei de
energie la nivel global. În acest sens, materiale cu schimbare de fază reprezintă o parte importantă a
viitoarele sisteme termice."

Dr. Rusty Sutterlin, Cercetător pe PCM, - Fundaţia naţională de ştiinţă din Marea
Britanie

Materialele cu schimbare de fază sunt capabile să reţină şi să elibereze cantităţi mari de
energie. Sistemul depinde de trecerea în faze ale materialului pentru stocarea şi eliberarea de
căldură. De exemplu, procesele precum topirea, întărirea sau evaporarea necesita energie .Căldura
este absorbită sau eliberată atunci când apar modificări semnificative în stările de agregare de
exemplu de la solid la lichid sau invers. Prin urmare, PCMs îşi schimbă cu uşurinţă starea de
agregare cu o anumită energie de intrare, eliberând energia la un moment ulterior.

Spre deosebire de materialele convenţionale termoizolante, atunci când PCMs ajung la
temperatura de schimbare a fazei ,respectiv punctul de topire de, acestea absorb cantităţi mari de
căldură, fără a se înfierbântă. Atunci când temperatura ambiantă în spaţiul înconjurător scade
materialul PCM se solidifică, eliberând căldura latentă stocată. PCMs absorb şi emit căldură în timp
ce menţin o temperatură aproape constantă. În cadrul gamei de confort uman de 293-303 K,
materiale termice de depozitare latentă sunt foarte eficiente. Astfel, unele dintre proprietăţile
importante ale PCMs sunt:

 Căldura latentă de topire mare pe unitatea de masă, astfel că o cantitate mai mică de material oferă o
cantitate de energie dată

 Căldura specifică mare, care oferă un surplus de caldură stocată, rezultând astfel temperaturi scăzute în
locuinţe ;

 Conductivitate termică ridicată, astfel încât gradientul de temperatură necesar pentru încarcarea
materialului este mic

 Densitate mare, astfel că un recipient mai mic volumul deţine materialul
 Un punct de topire în limitele dorite de temperatura de funcţionare
 Non-toxic,non-inflamabil şi non-explosive.
 Nu se descompune chimic, astfel că protejează mediul înconjurător;
 Nu erodează materiale de construcţii
 Ecologic, ca urmare a răcire fără refrigerare şi fără emisii de CO2

PCMs nu s-au resolidificat întotdeauna în mod corespunzător, deoarece unele PCMs s-au
separat şi stratificat în starea lor de lichid. Atunci când temperatura a scăzut, nu s-au solidificat
complet, reducând capacitatea lor de a stoca căldura latentă. Aceste probleme sunt depăşite prin
ambalarea în containere şi prin adăugarea de agenţ de îngroşare.

Pentru a rezolva unele dintre problemele moştenite ale PCMs anorganice, a apărut un interes
major pentru a dezvolta o nouă clasă de materiale cu volatilitate scăzută, de tipul substanţelor
organice, cum ar fi anhidră de parafină, acizi graşi şi de polietilenglicol. Aceste materiale au fost
mai costisitoare decât hidraţi de sare având ceva mai mică capacitate de stocare de căldură pe
unitatea de volum. S-a realizat faptul că unele dintre aceste materiale au o bună stabilitate fizică şi
chimică, un comportament bun termic şi zona de tranziţie reglabilă.

În cazul când sunt folosiţi hidraţii de sare ca PCM, aceştia au tendinţa de a se răcii puternic
şi nu se topesc corespunzător, astfel încât rezultă segregarea. Chiar dacă s-au făcut progrese au

302

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

rămas unele obstacole în calea dezvoltării de sisteme de stocare fiabile şi practice utilizând
sărurile hidrate şi substanţe similare anorganice.

Sărurile hidratate sunt materiale atractive pentru a le utiliza în stocarea energiei termice din
cauza înaltei densităţi de stocare volumetrică, conductivitate termică relativ mare şi costuri
moderate, comparativ cu ceara de parafină.

Selecţia de astfel de materiale de tip PCM ar trebui să se facă bazându-se pe o aplicaţie
specifică, pe proprietăţile termodinamice, proprietăţile cinetice şi proprietăţile chimice. Pentru
aplicaţii de temperatură scăzută variind de la 00C la 990C, hidraţii de sare ar putea fi cea mai bună
opţiune pentru disponibilitatea lor într-un interval de temperatură mai mic, cu o capacitate
rezonabilă, având o căldura specifică de 133.4 (CAL/deg.mol), conductivitatea termică de 0.987
WmK, densitatea de 1552 kg/m3, în fazele solide şi, respectiv în fază de transfer de temperatură
variind de la 350C - 390C.

Caracteristica care exprimă cel mai important aspect care trebuie luat în considerare pentru

un PCMs este principiul tehnologic în sine, respectiv faptul ca acesta poate fi aplicat pe orice
structură. Climatele care au schimbări majore de răcire şi încălzire sunt potrivite pentru PCM.
Diferenţele mari între zi şi noapte sunt deosebit de potrivite pentru PCM, deoarece PCM ar fi în
măsură să uşureze şi să simplifice diferenţele de temperatură pe parcursul zilei şi, prin urmare, să
reducă semnificativ consumul de energie pentru răcire şi încălzire.

2.3 Utilizarea la clădiri a materialelor cu schimbare de fază

Există trei modalități diferite de a folosi materialele cu schimbare de fază pentru încălzirea sau
răcirea clădirilor, respectiv:

- PCM în pereți;

- PCM în componente ale clădirii altele decât pereți (ex.:tavane sau podele);

- PCM în depozite separate de caldură sau temperatură scăzută.

Primele două sunt sisteme pasive constau în faptul că ceea ce este stocat este apoi eliberat

automat când temperaturile interioare sau exterioare cresc sau scad dincolo de punctul de topire. Al
treilea sistem este unul activ, în care căldura și răcirea sunt reținute termic separat de clădire prin
izolare. Așadar, acestea sunt folosite doar când este nevoie și nu în mod automat. În proiectarea
clădirilor se folosesc doar materialele cu schimbare de fază care au o fază de tranziție apropiată de

cea a temperaturii de confort pentru om (20-28 ºC).
Pe parcursul ultimilor ani s-au realizat mai multe studii şi cercetării privind utilizarea PCM in

clădiri. Hawes and Feldman au considerat că materialele cu schimbare de fază se pot încorpora în
clădire prin trei modalități: încorporare directă, imersiune și încasetare (capsulare) iar Peippo et al a
consideră că o placă de gips-carton impregnată cu PCM poate fi utilizată ca şi componentă de
depozitare într-o casă pasivă, cu structură uşoară, cu izolaţie bună . Casa ar putea astfel economisi

peste 3GJ într-un an sau 15% din costul de energie anual.
Stetiu şi Feustel au folosit un program de simulare a unei clădiri termice bazat pe abordarea

diferenţelor finite pentru a evalua numeric performanţa stocării căldurii latente a unei plăci de fibră
cu PCM într-o clădire. Aceştia au cercetat deasemenea folosirea unei plăci duble de fibră cu PCM
pentru o creştere mai mare a capacităţii de stocare a clădirii pentru ca temperatura camerei să poată
fi păstrată aproape de limita superioară de confort fără a utiliza mijloace mecanice de răcire. Neeper
a examinat dinamica termică a unei plăci de gips impregnată cu acizi graşi şi prafină ca şi materiale
cu schimbare de fază care sunt supuse la variaţile de peste zi ale temperaturii camerei dar nu sunt
supuse direct la lumina soarelui. Lee et al. au studiat şi au prezentat rezultatele unor teste care
compară performanţa stocării energiei termice din blocuri obişnuite de beton cu acelea care au fost
impregnate cu două tipuri de materiale cu schimbare de fază.

In continuare se va face o enumerare a principalelor sisteme constructive sudiate în ultimii ani:

1. Perete solar cu stocare de căldură pentru ventilarea clădirii

303

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Un perete compus din materiale cu schimbare de fază este capabil să capteze o mare parte din
radiaţia solară incidentă pe pereţi sau pe acoperişul unei clădiri. Din cauza cantităţii mari de
căldură din pereţii cu PCM aceştia sunt capabili să minimizeze efectul unor mari fluctuaţii ale
temperaturii ambientale, putând fi foarte eficienţi în a deplasa-comuta cantitatea de temperatură
scăzută în perioada de uz maxim a energiei electrice. Arkar and Medved au proiectat și au testat
un sistem de stocare a căldurii latente (LHS) folosit pentru a asigura ventilarea clădirii. Sistemul
se bazează pe plasarea într-un canal al sistemului de ventilaţie al clădirii, a unor sfere cu
polietilenă care acţionează ca medii poroase capabile de absorbţia sau stocarea căldurii. Căldura
absorbită a fost folosită pentru a preîncălzi aerul ambiental.

Fig. 2 Componentele unui perete solar de tip PCM

Stritih şi Novak au proiectat un „perete experimental” care conţinea ceară de parafină neagră ca
agent de stocare a căldurii. Căldura stocată era folosită pentru încălzirea şi răcirea casei.(fig.2.).
fiind alcătuit din şase materiale/ componente principale după cum se observă în figura 2.
Radiaţiile trec printr-o sticlă cu material izolator transparent (1,2). Aceste radiaţii sunt apoi
preluate de statul de material cu schimbare de fază (3) aşezat într-un înveliş de plastic
transparent, strat cu rol de absorbţie şi stocare a energiei. Aerul necesar pentru ventilarea casei
este încălzit într-un canal special (4) şi eliberat apoi în spaţiul de locuit. Izolaţia (5) şi tencuiala

(6) sunt elemente standard.

2. PCM înglobat în beton cu agregat de lemn

Betonul (usor) cu agregat de lemn este un amestec de ciment cu aşchii de lemn care nu trebuie

să depăşească 15% din greutate, apă si aditivi. Acest amestec poate fi folosit pentru interiorul
clădirilor sau exteriorul pereţilor construcţiei. Pentru integrarea în betonul uşor cu agregat de
lemn au fost folosite două tipuri de materiale cu schimbare de fază, respectiv Rubitherm GR 40

and GR 50. S-a dovedit că acestea pot fi combinate cu betonul de acest tip şi că nu afectează

proprietăţile mecanice în mod semnificativ. Astfel, s-au observat următoarele avantaje:
- Conductivitatea termică λ cu o valoare între : 0.15 W/m K şi 0.75 W/m K;

- Izolare fonică;

- Proprietăţi mecanice, respectiv o densitate aparentă între 600 şi 1700 3;

kg/m

- Capacitate calorică/ Căldura specifică c între 0.39 kJ/kg K şi 0.48 kJ/kg K pentru o

p

densitate ρ =1300 kg/m3;

- Valoarea densităţii cam 60 până la 70% din valoare betonului pur (0.67 kJ / kg K la o
densitate ρ = 2400 kg / m3)
Inglobarea materialelor cu schimbare de fază au două motive adiţionale:
1. creşterea capacităţii de inmagazinare termică;
2. obţinerea unor pereţi mai uşori şi mai subţiri dar cu performanţă termică ridicată.

3. Ferestre eficiente termic cu perdele mobile din PCM

304

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Ismail et al.(2001) au propus un concept diferit pentru ferestrele eficiente din punct de vedere
termic folosind perdele mobile din PCM (Fig.3).Fereastra este compusă din două straturi cu un
spaţiu gol între ele şi un ventil de aerisire la colţul de sus.

Fig. 3

Fig. 4
Pereţii şi partea de jos sunt sigilate, cu excepţia a două găuri în partea de jos, care sunt conectate
printr-un tub de plastic la o pompa şi la rezervorul de PCM. Pompa este conectată la rândul său,
la rezervorul care conţine PCM, care este în fază lichidă. Funcţionarea pompei este controlată de
un senzor de temperatură. Când diferenţa de temperatură atinge o valoare înregistrată pompa este
acţionată şi PCM sub formă lichidă este pompat din rezervor pentru a umple golul dintre
geamuri. Din cauza temperaturii mai mici de la suprafaţa exterioară, PCM începe să îngheţe
formând un strat solid care creşte în grosime cu timpul şi împiedică, prin urmare, temperatura
mediului ambiant intern să scadă. Acest proces continuă până când PCM devine solid. Acest
sistem este bine conceput dacă se va asigura că temperatura exterioară va începe să crească
înainte de solidificarea completă a PCM.
Conceptul propus al sistemelor de ferestre umplute cu PCM este viabil şi eficient termic. Este de
asemenea confirmat de către specialişti că umplerea cu PCM duce la filtrarea radiaţiei termice şi
reduce pierderile de căldură deoarece cea mai mare parte din energia transferată este absorbită în
timpul schimbării de fază a PCM. Geamul dublu umplut cu PCM este mai eficient termic decât
aceeaşi fereastră umplută cu aer. PCM colorat este mult mai eficient în reducerea cantităţii
radiate de căldură şi culoarea verde care este cea mai eficientă dintre toate.
4. Sistem de încălzire în acoperiş

305

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP
UNISA (Universitatea din Australia de Sud) [1997] a dezvoltat un acoperiş cu încălzire solară a
aerului / sistem de stocare, care utilizează foi ondulate de fier deja existente pe acoperiş ca şi
colector solar pentru încălzirea aerului. O unitate de stocare termică a PCM este folosită pentru a
stoca căldură în timpul zilei, astfel încât căldura să poată fi furnizată noaptea sau atunci când nu
este soare.Sistemul funcţionează în trei moduri. În timpul expunerii la soare şi atunci când este
necesară încălzirea, aerul este trecut prin colector şi ulterior în casă. Atunci când încălzirea nu
este necesară aerul este pompat în depozitul termic, topind PCM şi încărcându-l pentru o
utilizare ulterioară. Când nu este soare, aerul din cameră este trecut prin instalaţia de stocare,
încălzit şi apoi împins în casă. Atunci când instalaţia de depozitare este îngheţată, un încălzitor
de gaz auxiliar este utilizat pentru a încalzi casa. Cantităţi adecvate de aer proaspăt sunt
introduse atunci când sistemul de încălzire solară transmite caldură în casă aşa cum se arată în
Fig 5.

Fig. 5 Schema sistemului de încălzire solar

Fig. 6
5. Sistem de încălzire electric pe bază de PCM sub pardoseală
Kunping Lin et al [2005] au prezentat un nou tip de sistem de încălzire electric sub pardoseală,
cu plăci din materiale cu schimbare de fază de formă fixă. Faţă de convenţionalul PCM, forma
stabilizată a PCM îşi poate menţine forma neschimbată în timpul procesului de schimbare de
fază. Prin urmare, pericolul de scurgere PCM poate fi evitat. Acest sistem se poate încărca cu
căldură prin utilizarea de energie electrică ieftină pe timp de noapte şi descărca căldura stocată în
timpul zilei. În scopul de a investiga performanţa termică a sistemului de încălzire electric prin
pardoseală cu plăci de formă stabilizată a PCM, a fost înfiinţată o casă experimentală cu acest

306

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

sistem în Universitatea Tsinghua, din Beijing, China (fig.8). Fig. 7 ilustrează structura sistemului
de încălzire.

Fig. 7 Schema sistemului de încălzire prin pardoseală

Fig. 8 Schema camerei de testare

307

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Fig. 9

2.4 Avantaje si dezavantaje
Avantajele principale ale PCM asupra tehnicilor convenţionale de stocare a energie solare sunt :
1. Capacitate de stocare a energiei termice mai mare, faţă de cea a apei. Aceasta duce la un
spaţiu mai restrans de stocare.
2. Temperatură relativ constantă în timpul de încărcare şi descărcare.
3. Reducerea emisiilor de CO2.
4. Flexibilitatea de a stoca energie, atunci când temperatura de colectare este mai mare decât
temperatura proiectată.
5. PCM este singura tehnologie capabilă să reducă creşterea temperaturii la interior, fără să
provoce cheltuieli de energie.
6. În timpul iernii reduce pierderile de căldură prin pereţi iar în timpul verii intră mai multă
energie prin fereastră.
7. În peste 10.000 de cicluri efectuate materialul nu şi-a schimbat constituţia, capacitatea de
căldură de topire a rămas la nivelul de început, estimând o durată de viaţă de peste 30 de ani.

Principalele dezavantajele ale PCMs comparativ cu tehnicile convecţionale de stocare a
energiei sunt:

1. Costuri de investiţie mai ridicate.
2. Putere de vârf în timpul de descărcare este limitată din cauza conducţie termice în starea

solidă a PCMs. Aceasta este limita principală pentru determinarea dimensinunii acceptabile
pentru moleculele de stocare.
3. Experienţă limitată de funcţionare pe termen lung a mii de descãrcari şi încărcari.
4. Riscuri de pierderea a stabilitaţii, a soluţiei şi deteriorarea materialului aflat în capsulă.

2.5 Cerinţele financiare şi costurile
Există o serie de factori care influenţează costurile tehnologiei de producţie ale materialelor cu

schimbare de fază. Depozitare acestora tinde să fie o aplicaţie specifică cercetarii şi, prin urmare,
costurile (şi beneficiile) pot varia foarte mult. Una dintre complicaţii majore în estimarea detaliată a
costurilor de producţie, a tehnologiei şi a metodeleor materialelor cu schimbare de fază, folosirea
stocării în general, este că aceste costuri ale unei tehnologii date, sunt foarte mult influenţate de
cererea specială în care tehnologia este implementată. Astfel, orice costuri generalizate estimate
sunt de o valoare îndoielnică.

Cu toate acestea, unele aspecte generale pot fi menţionate pentru aplicaţii de stocare, şi pentru
aplicaţii cu PCM, în special. Pentru cererile de stocare, în general, costul de instalare variază în
funcţie de două dimensiuni de putere (care este cantitatea de energie electrică, căldură sau frig, care
pot fi evacuate la un moment dat) şi energie (cantitatea de ore în care cererea se poate îndeplini în
mod continuu). Aceste două dimensiuni influenţează foarte mult dimensiunea sistemului şi, prin
urmare, costul instalaţiei. În plus, costurile sistemului sunt influenţate de eficienţa sistemului şi
frecvenţa de utilizare. Eficienţa sistemului este determinată prin măsurarea numărului de utilizări în
kWh sau GJ comparativ cu suma percepută. Frecvenţa de utilizare reprezintă cât de des şi cât de
mult este utilizat sistemul. Toţi aceşti factorii (dimensiunea, eficienţa şi frecvenţa) înseamna că
costurile unei tehnologii nu pot fii estimate în mod semnificativ independent de modul în care este
utilizat.

Costurile de exploatare şi întreţinere (Operating & Maintenance) sunt un alt aspect financiar
principal într-un sistem de stocare. Costurile astfel estimate includ şi preţul de cumpărare a energiei
pentru încărcarea sistemului (atunci când este un sistem activ; când este un sistem pasiv acestea
utilizează fluctuaţiile naturale de temperatură), costurile fixe care nu depind de cât de mult sitemul
este utilizat şi costurile variabile reprezentând costurile de înlocuire.

308

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3. STUDII DE CAZ PRIVIND MATERIALELE UTILIZATE ÎN MOD CURENT

3.1 StoSolar
Laboratorul de cercetare Sto, a reuşit să intregreze folosirea energiei solare în sistemele de

termoizolaţie al faţadelor reuşind să transforme lumina solară în energie termică. Pentru aceasta, au
fost distinşi cu premiul pentru inovaţie în anul 1996.

Elementele de faţadă transparente StoSolar transformă lumina de la soare în energie termică
reducând astfel consumul de energie şi asigurând un aport energetic suplimentar, în baza
principiului panourilor solare. StoSolar foloseşte soarele, respectiv energia solară, acest lucru
reducând consumul de petrol şi gaze naturale.

Modul de lucru al acestor materiale este dupa cum urmează : iarna la o temperatură de -10
grade elementul de faţadă StoSolar poate acumula sigur o cantitate de caldura suplimentara de până
la 70 grade, temperatura suprafeţei creşte creând un flux de temperatură spre interior, prin
intermediul căruia peretele funcţionează ca un acumulator termic. In timpul perioadei calde din an,
din suprafata sistemului se reflectă o mare parte din radiaţia solară la exterior astfel putem evita

temperaturile ridicate.
Instalarea sistemului StoSolar se face pe faţada de sud a clădirii cu scopul de a se atinge cea

mai bună eficienţă a sitemului. Se poate aplica pe orice tip de perete: zidărie sau beton. Zidăria
masivă stochează această caldură şi o eliberează continuu spre interior.

Avantajele sistemului StoSolar sunt următoarele :
1. costuri mai mici pentru încălzire
2. protejeză mediul înconjurător
3. micşoreză infulenţa de CO2

In prezent există următoarele dimensiuni disponibile pentru
elementul de faţadă StoSolar:200 x 200, 100 x 120, 50 x 120,

200 x 60, 100 x 60

Fig. 10 straturi componente sistem StoSolar: 1- Perete de
zidărie, 2- adeziv pentru construcţii, 3- StoSolar element de

faţadă, 4- Strat final (de finisaj)

Fig. 11 Stocare şi cedarea căldurii la interior

3.2 Panouri solare

309

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Panourile solare sunt de două feluri: panouri solare fotovoltaice, care transformă energia
solară în energie electrică și panouri solare termice, care transformă energia solară în apă caldă.
Inovațiile în domeniu sunt țigla solară și Solar Ivy, adică iedera fotovoltaică.

Panourile solare fotovoltaice sunt dispozitive capabile să transforme energia solară în
energie electrică. Iniţial acestea au fost folosite pentru a asigura energia în locurie unde nu exista
altă posibilitate de a o produce : staţii experimentale, sateliţi. In prezent acestea sunt folosite pentru
a produce curent electirc necesar locuinţelor individual izolate, în cadrul centrelor solare de mare
capacitate, dispozitivelor mobile precum taxiurile electrice sau alimentatoarelor mobile. Panourile
solare se utilizează separat sau legate în baterii pentru alimentarea consumatorilor independenți sau
pentru generarea de curent electric ce se livrează în rețeaua publică.

In Olmedilla de Alarcon din Spania există cel mai mare parc de energie solară care poartă
numele de Olmedilla Photovoltaic Park. In cadrul acestui parc exista peste 160 000 de panouri
solare ce generează aproximativ 60 de megawati de electricitate.

Fig. 12 1.- Lumina (fotoni),
2- Suprafata frontala,
3- Strat negativ,
4- Strat izolator,
5- Strat pozitiv,
6- Suprafaţa posterioară

Panourile solare sunt alcătuite din celule solare. Deoarece o celulă fotovoltaică nu produce
suficienta suficientă energie ca sa poata fi folosită eficient, este nevoie de mai multe celule, acestea
fiind legate in serie - paralel, formând astfel un panou fotovoltaic. Panourile solare fotovoltaice sunt
produse în diferite dimensiuni având puteri variate. Cele mai folosite panouri în gama rezidenţială
sunt cele de 50 şi 75 W, iar pentru centrale fotovoltaice de puteri mari, panouri solare de 220W.
Panourile solare disponibile în comerţ au o eficienţă cuprinsă între 5 - 15%. Acest lucru înseamnă
că 5-15% din energia luminoasă va fi transformată în energie electrică.

Fig. 13 Tiputri de panouri solare
Un panou solar produce energie electrică chiar şi când nu există radiaţie directă. Asadar,
chiar dacă este înnorat afară, un sistem solar va produce energie electrică. Totusi, cele mai bune
condiţii de obţinere a energiei electrice sunt în zilele însorite, panoul fiind îndreptat direct spre
Soare. Pentru zonele ce se află în emisfera nodică, panourile se vor orienta spre sud iar pentru cele
din emisfera sudică, se vor orienta spre nord.

310

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

În ceea ce privește utilizarea panourilor solare, acestea nu numai că folosesc energie
regenerabilă, dar durează până la 30 de ani, pierzând aprox. 0,5% din eficiența lor în fiecare an Pe
lângă acestea, panourile solare adăuga un plus costului de vânzare al unei proprietăți.

3.2.1 Panourile solare cu tuburi vidate
Sunt sisteme solare folosite pentru producerea apei calde menajere pe toata perioada anului.

Acest tip de panouri solare sunt dotate cu tuburi vidate superconductoare, fapt care le face să fie
alegerea ideală pentru obţinerea unei performanţe maxime la încalzirea apei menajere.

Principiul de funcţionare se bazează pe conversia radiaţiei solare în căldură şi utilizarea
acesteia pentru încalzirea apei. Apa caldă obţinută poate fi utilizată ca atare, sub formă de apă caldă
menajeră sau ca agent termic primar pentru prepararea apei calde menajere într-un acumulator. În
unele cazuri se poate utiliza şi ca agent termic pentru încalzire.

Stabilirea numărului de panouri solare necesare pentru producerea apei calde menajere şi a
agentului termic pentru încălzirea locuinţei trebuie să ţină seama de mai mulți factori: suprafaţa
locuinţei, numărul mediu de zile însorite şi temperaturile medii anuale din zona respectivă, precum
şi numărul de persoane care vor locui în respectiva casă. Panourile solare vor furniza apa caldă
menajeră şi agent termic inclusiv în lunile reci ale anului.

Panourile solare sunt construite astfel încât funcționarea lor nu este influențată de către
temperatura exterioară. Un panou solar va încălzi apa în fiecare anotimp, însă în timpul iernii,
pentru că ziua este mai scurtă și perioada de absorbție a razelor solare este mai mică, temperatura la
care va ajunge apa se va limita la 15 - 45°C. În comparație, temperatura apei în lunile de vară poate
ajunge la peste 90°C. Pentru a fi cât mai eficiente, panourile solare se montează pe acoperișul casei
în direcția S sau S-V, la un unghi de 45°. Important este ca locul să fie însorit cât mai mult timp, să
nu fie umbrit de vegetație sau de alte clădiri.

Avantajele panourilor solare cu tuburi vidate asupra colectoarelor solare sunt evidente, cu
toate acestea, preţurile mult mai mari le fac mai puţin utilizate, datorită unui raport preţ-performanţă
final mai scăzut. Panourile solare, chiar dacă la prima vedere pot părea relativ costisitoare, îşi
amortizează costurile extraordinar de repede.

Fig.14 Panou solar cu tub vidat

3.2.2 Ţigla solară
Ţigla solara este un modul fotovoltaic încapsulat într-o formă de tip ţiglă, turnată din materiale

clasice şi la dimensiunile standard. Practic, este vorba de un mini-panou fotoeletric inclus într-o
ramă din ceramică, obiectul rezultat având formă şi dimensiunile unei ţigle clasice. Menirea
acestora este de a înlocui panourile fotovoltaice obişnuite instalate pe acoperiş considerate
inestetice.

Materialele din care este confecţionată ţigla solară îi asigura acesteia o rezistenţă mare la
impactul cu grindina şi la tensiunile produse de stratul de zăpadă. Deasemenea, peste această ţiglă,
ca şi peste una clasică, se poate circula, atunci când se impun operaţiuni de întreţinere. Acestea au
aceleaşi dimensiuni ca şi ţigla clasică deoarece scopul acestora este de a înveli casa şi de a produce
concomitent energie electrică. Montarea acestora se face identic montării ţiglelor obişnuite.

311

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Avantajul ţiglelor solare, pe lânga conversia energiei soalre în energie electrică, este acela
din punct de vedere estetic, instalaţia solară este mult mai bine intregrată în acoperiş. Dezavantajul
acetora este, din păcate, raportul dintre preţ şi performanţa pe unitatea de suprafaţă, raportată la
modelele solare clasice. Ţigla solara costă mai mult si produce mai puţtin curent electric decât un

panou solar standard cu aceeaşi dimensiune.
Fig. 14 Ţiglă solara

3.2.3 Solar Ivy
Cu toate că sunt foarte utile ca sursă de energie alternativă, estetic vorbind, panourile solare

nu produc vreun soi de emoție. Solar Ivy este o soluție interesantă prin comparație. “Frunzele
fotovoltaice” funcţionează pe bază de energia eoliană şi solară, putând fi uşor integrate pe partea
laterală a unei clădiri cu scopul de a produce energie. Energia nepoluantă nu a fost vreodată pusă
într-o formă mai bună.

Solar Ivy este un sistem spectaculos de subţire, care transformă energia solară în energie
electrică. Sursă de inspirație a fost creșterea iederelor pe pereții caselor, iedera o plantă cățărătoare
se mulează perfect pe tencuiala exterioară în căutarea luminii. Nu deranjează pe nimeni și, chiar
dacă o face, poate fi ajustată, tăiată, înlăturată din zonele în care stă în cale. Compania care îl
produce (Sustainably Minded Interactive Technology) utilizează materiale reciclate asigurându-se
astfel că parţile sale componente pot fi reciclate si recuperate astfel.

Acestea reprezintă un sistem în care fiecare frunză este înlocuită de un panou de dimensiuni
reduse, foarte subțire și complet reciclabil. „Frunzele fotovoltaice“ sunt susținute de un cablu din
aluminiu, iar ideea vine cu o serie de avantaje incontestabile, chiar dacă față de o rețea obișnuitp de
panouri prețul este ceva mai mare. Solar ivy se aplică pe o structura din oţel inoxidabil care se poate
întinde, îndoi şi curba cu uşurinta putând fi modelată pe orice suprafaţă, inclusiv faţadele clădirilor.
Aceasta „crește“ oriunde, putând să ia aproape orice formă, se dă la o parte în dreptul ferestrelor,
acoperă cu succes acoperișul fără să se așeze peste horn și, la nevoie, ține și umbră. Conform
producătorului, sistemul este la fel de eficient ca unul tradițional. Acestea se poate folosi
concomintent cu sistemele solare tradiţionale sau independente, pe faţadele clădirilor, astfel încât să
producă mai multă energie.

312

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig. 16 Solar Ivy
“Frunzele fotovoltaice” pot fi colorate fiecare într-o nuanță diferită, astfel devin parte a
designului clădirii, pot să se confunde cu tencuiala sau dimpotrivă, să adauge un accent diferit de
culoare. Amenajarea este mult mai ușoară pentru că celulele permit aranjarea oricum, la orice
distanță unele de altele și în orice densitate, ținând cont evident de nevoile energetice ale locuinței
sau biroului. Fiecare „frunză“ poate fi orientată individual pentru a capta mai bine lumina solară, iar
greutatea lor nu apasă excesiv pe structura casei. Exista două versiuni de iedera solară - una cu un
generator piezoelectric şi cealaltă fără.

3.3 BioPCM
Există şi alte aplicabilități ale materialelor cu schimbare de fază pe lângă introducerea lor în

pereți de gips-carton, beton, izolații sau ferestre. În sectorul industriei construcțiilor se urmărește a
se încorpora PCM ată în materiale cât și în produse.

BioPCM este un material brevetat care absoarbe și eliberează căldură la temperaturi
prestabilite. Este proiectat pe baza unei proprietăți fundaemnetale a naturii: tendința naturală a
materialelor de a absorbi căldură când se topesc și de a o elibera când se solidifică. BioPCM™
folosește o metodă de fabricație patentată care permite materialelor bio low-cost să atingă
economisiri de energie fără PCM bazate pe petrol. BioPCM este încasetat într-o folie ignifugă.
putând fi tăiat cu ușurință pentru a se potrivi prizelor din pereți sau ușilor. Acesta se amplasează de-
a lungul peretelui interior direct în spatele gips-cartonului.

Spre exemplu instalarea acestuia în pod, este cu siguranță o metodă ușoară de a câștiga
energie pe loc. Acest design inovator permite constructorilor să instaleze în orice mod BioPCM
într-o construcție complet nouă, într-o renovare sau într-o construcție temporară. Faptul că se
instalează ușor permite amplasarea lor în clădiri comerciale pentru a fi remodelate fără
tradiționalele cheltuieli de remodelare și permite chiar și constructorilor novie să fie ”green”.Printr-
o simplă desfacere a sulului se poate atașa produsul în pod sau se poate prinde de un perete prin
capsare.Acest proces rapid este econom pentru următorii ani.

Fig. 17 BioPCM
BioPCM nu este izolație ci acesta este proiectat să completeze izolația termică.O izolație
crește rezistența termică a clădirii, scăzând pierderile de căldură în afara clădirii. Toată energia
economisită este în plus față de energia economisită de izolație. BioPCM crește cantitatea de
energie termică a clădirii prin creșterea timpului în care clădirea se încălzește sau se răcește. Acesta
este făcut din boabe extra rafinate de soia si uleiuri de palmier. Învelișul este făcut din 14 straturi de
folie pentru a asigura mulți ani de folosință.

313

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Pentru a funcționa la capacitate maximă BioPCM trebuie dispus pe o suprafaţă de minim 25%
din pereți și tavan. De asemenea, BioPCM este sigur, biodegradabil și poate fi curățat cu apă și
săpun. Testările de laborator au arătat că acesta rezistă la cicluri de-a lungul a 85 de ani. Avantajele
utilizării materialului BioPCM sunt:

 Reduce fultuațiile interioare de temperatură
 Reduce necesitatea de încălzire sau răcire
 Reduce emisiile de gaze cu efect de seră
 Îmbunătățește siguranța și reduce riscul de foc
 Reduce consumul de energie per total.
Un avantaj major al BioPCM ™ este faptul că aceasta pe lângă faptul că asigură economii
financiare importante pe perioade mari de timp, asigură și un strat suplimentar de securitate la orice
structură. Stratul surpresor de foc acţionează ca un scut pentru a stinge cele mai multe incendii mici
şi adaugă minute critice suplimentare pentru a permite ocupanţilor să părăsească structura pentru a
scăpa de incendii mari mai periculoase.

Fig. 18 Modul de funcţionare Bio PCM

3.4 Kingspan Lighthouse- Level 6 Net-Zero Carbon House
Guvernul Marii Britanii a indicat intenţia sa de a folosi codul locuinţelor sustenabile ca bază a

viitorului (Regulament de constructii Partea L (1a) modificări), propunându-l ca pe o hartă a rutelor
pentru case noi care devin net-zero carbon până în 2016.

Codul locuinţelor sustenabile este o măsură principală la nivel mondial cu privire la
sustenabilitatea mediului înconjurător, asigurând faptul că noile locuinţe vor îndeplini condiţii
precum reducerea emisiilor de CO2 şi a consumului de apă.

Codul este structurat pe 6 nivele, nivelul 1 fiind cel mai slab performant energetic, iar nivelul 6
fiind cel de performanţă maximă. Un număr semnificativ de credite este necesar pentru a satisface
fiecare din cele şase nivele, din care un rol important îl joacă criteriul energetic şi criteriul utilizării
apei, acest lucru reflectând faptul ca este important să ținem cont de schimbările climatice și de
disponibilitatea apei potabile.

Nivelul 1 a fost stabilit pe baza reglementărilor din construcții din 2006. Nivelul 6 face referire
la ”net-Zero Carbon” pentru clădiri locuite, incluzând folosirea energiei de către locuitorii si de
către instalaţiile şi aparatele din acea clădire ,respectiv emisiile de carbon ale clădirii să fie zero și
să se îndeplinească o serie de pași pentru atingerea acestui deziderat. Unul dintre acești pași este
folosirea tehnologiei de generare a unei energii regenerabile. Printre acestea se numară: panourile
solare termice, panouri fotovoltaice, ventilația, încălzirea, reducerea radiațiilor şi alimentarea cu

314

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

apă. Pentru nivelul 6, parametrul standard obligatoriu al pierderii de căldură (adică rezistenţa
termică a anvelopei clădirii), este foarte ridicată. Acest lucru impune eforturi mai mare pe parte de
anvelopare a clădiri cum ar fi izolația termică, suprafeţele vitrate și umbrirea, precum si un mod
eficient de funcționare a acestora cu sistemele tehnologice din casă

În ceea ce priveşte performanţa energetică a clădirii de nivel 6, trebuie îndeplinite
următoarele cerinţe:

 Pereți, acoperișuri şi planşee cu o transmitanţă termică U de 0.11 W/m2K
 Ferestre cu U de 0.7 W/m2K
 Permeabilitatea aerului 1m3/h/m2 la 50Pa
 Punţile termice să reprezinte doar 4,5% din suprafaţa clădirii
 Ventilare mecanică cu recuperare de căldură 88%
 Ventilator cu putere de 0.92 W/I/S
 Iluminare fluorescentă -100%
 Aparate electrice de clasă A++
 2kW boiler cu peleți de lemn
 4kW fotovoltaice

Fig. 19
Clădirea Lighthouse Kingspan

Lighthouse, asa cum se numește casa de nivel 6, este proiectată pentru a se adapta viitoarelor
schimbări climatice şi supraîncălzirii din timpul verii. Aceasta testează exemple de tavane ”termic
grele” într-un sistem structural ușor. S-au folosit doua tipuri suprafețe în conceperea acesteia:

 Gips-cartonul BASF PCM ( material cu schimbare de fază BASF)
 Placa densă din fibre de ciment
Aceste suprafețe ajută la absorbția căldurii
în timpul zilei pe care apoi o cedeaza la
interior cu ajutorul ventilării pe timpl
nopţilor mai reci.

315

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Fig. 20 Modificarea temperaturii camerei cu
ajutorul materialelor cu schimbare de fază

Abordarea reducerii la minim a supraîncălzirii vara
S-A REALIZAT astfel:

1. Deschideri de ventilare de dimensiuni mari care
sunt complet sigure, oferindu-le ocupanților
posibilitatea să le lase deschise atunci când
pleacă de acasă;

2. Ferestre de dimensiuni medii;
3. Modalitate de umbrire, cu modificări în viitor

pentru a putea opri 90% din aportul solară
directă;
4. Aparate cu consum redus de energie (prin urmare
cu emisie mică de căldură)
5. Camere cu suprafeţe ”termice grele” care să absoarbă căldura din timpul zilei și să asigure răcirea pe
timpul nopţii;
6. Sistem de ventilație care să elimine noaptea căldura stocată de cameră pe timpul zilei.

Fig.21 Albastru-confortul camerei;
Roșu- temperatura aerului exterior

Materialele cu schimbare de fază din
tavan absorb căldura din cameră schimbându-se
din solid în lichid în capsule microscopice
înglobate în placă. Acest proces este inversat
când camera este răcită noaptea cu aer rece, care
comunică cu sistemul pasiv de ventilație.

Ventilația pasivă, localizată pe acoperiș
deasupra spațiului gol peste casa scărilor, asigură răcire pasivă și ventilarea. Când este deschisă,
acesta captează aerul rece forțându-l să patrundă în casă în spațiul de locuit și în cel de dormit,
dispersând aerul cald în încăperi. Acest sistem permite deasemenea luminii naturale să pătrundă în
toată casa şi asigură ventilarea necesară în spaţiul de dormit pe timpul nopţii.

In ceea ce priveşte aportul solar şi umbrirea, la nivelul 6 este obligatoriu un coeficient de
pierdere a căldurii care să solicite valori mari ale transmitanţei termice a materialelor clădirii: 0.8
W/m2K pentru ferestre și 0.11W/m2K pentru pereți. Ca rezultat raportul de suprafeţe vitrate în
comparaţie cu cea a suprafeţelor opace ale pereţilor într-o casă de tip Lighthouse este de 18%, față
de 25-30% în casele tradiţionale. Acest lucru a condus la stabilirea spațiului de locuit la etajul întâi
acesta permițând maximizarea luminii și volumului. Umbrirea la partea vestică a elevației este
asigurată de jaluzele retractabile care opresc lumina directă, minimizând acumularea de căldură din
timpul verii. Acestea pot fi trase când nu este nevoie de umbră. Modelul pasiv al casei trebuie să
mențină în echilibru considerațiile tehnice cu așteptările ocupanților care sunt mult mai obișnuiți cu
un mod de trai mai aerisit si luminos.

316

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

4. CONCLUZII

Câteva cercetări promițătoare au loc în domeniul stocării termice folosind materiale cu
schimbare
de fază în clădiri. În lucrarea de faţă s-a tratat în detaliu înglobarea materialelor cu schimbare de
fază în materialele de construcții, integrarea lor în arhitectura clădirii pentru încălzirea spațiului sau
răcirea lui. S-a putut constata că este evidentă obţinerea unei îmbunătățiri din punct de vedere
termic a clădirii datorită incluziunii şi utilizării materialelor cu schimbare de fază, îmbunătăţire care
depinde de punctul de topire al acestora, tipul lor, procentajul de PCM amestecat cu material
obișnuit, clima, designul și orientarea construcției. Este fundamentală optimizarea acestor
parametrii pentru a demonstra posibilitățile de succes ale PCM în clădiri.

Așadar, informațiile precum categoria operațională și limitele implicate într-un proiect in
care sunt utilizate materialele de tip PCM precum transportul de căldură și calculele elaborate într-
un program de simulare, sunt cu siguranță semnificative în decizia de a utiliza PCM. Un sistem
pasiv de stocare a energiei termice bazat pe materiale cu schimbare de fază poate face față
problemelor dacă se ia în considerare și spațiul căruia i se adresează. Prin urmare următoarele
direcții ale cercetării se îndreaptă spre dezvoltarea unui sistem activ bazat pe PCM care folosește
PCM în materialele de construcții sau chiar în structură. Dezvoltarea acestor tipuri de sisteme sunt
foarte promițătoare pentru atât pentru clădirile rezidențiale cât şi pentru cele comerciale.

1. INTRODUCERE

317

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

Topografia inginerească reprezintă acea parte a topografiei care cuprinde toate măsurătorile tehnice
necesare elaborării și aplicării pe teren a proiectelor pentru construcții, executării lucrărilor topografo-
inginerești pe parcursul edificării și exploatării acestora, efectuarea observațiilor și urmăririi lor în timp.

Problemele principale ale topografiei inginerești sunt:
1) Întocmirea studiilor tehnico-topografice, care presupune realizarea de rețele de sprijin cât și de
documentații topografice pe baza ridicărilor efectuate.
2) Proiectarea topografo-inginerească, realizată în faza de elaborare a proiectului, și care constă în :
- întocmirea documentației topografice (la scări mari și foarte mari) necesare proiectării;
- proiectarea rețelei de trasare, alegerea metodelor și instrumentelor de trasare;
- calculul elementelor de trasare.
Astfel, una dintre etapele definitorii care stau la baza execuției corespunzătoare a construcțiilor,
respectiv la aplicarea pe teren a proiectelor pentru construcții, o reprezintă trasarea cu precizie a acestora.
Aceasta etapă de aplicare pe teren a elementelor topografice cum sunt: puncte, unghiuri, distanțe, axe, cote,
pante, constituie problema topografică indirectă sau inversă. În toate aceste operațiuni, se poate afirma că
rolul preciziei atinse în cadrul unui program de trasare (respectiv, de materializare a punctelor caracteristice)
pe teren a unei construcții reprezintă un factor decisiv.
În etapa de exploatare a construcțiilor trebuie realizate diverse lucrări topografice inginerești de
ridicare, de trasare și de urmărire a comportării în timp a acestora.
Satisfacerea exigențelor impuse de atingerea unei precizii cât mai ridicate, solicitate în cadrul
lucrărilor topografo-inginerești, la toate categoriile de construcții, atât clădiri cât și construcții speciale,
conduce la introducerea de noi metode și instrumente de măsurare și totodată la promovarea cercetărilor
experimentale legate de măsurătorile cu caracter special.
Lucrarea de față își propune să evidențieze rolul preciziei lucrărilor topografice la trasarea
construcţiilor inginereşti, cu referință la studiul de caz asupra unei construcții speciale reprezentate printr-o
piscină olimpică acoperită, ca factor decisiv în edificarea și exploatarea la parametrii proiectați a
obiectivului.

2. MIJLOACE DE MĂSURARE

În sens tehnic topografic, noțiunea de trasare reprezintă aplicarea pe teren a elementelor topografice
cunoscute/date sau extrase prin calcul din proiectele de construcții, elemente topografice care definesc un
subansamblu sau un element/detaliu de construcții proiectat care urmează a fi transpus respectiv executat în
teren.

Noțiunea de trasare se referă în fapt la materializarea pe teren a punctelor proiecate ale construcțiilor
și totodată la metodele și mijloacele de trasare care sunt aceleași cu metodele și mijloacele de măsurare în
topografie. Cu toate acestea, există unele deosebiri care constau în faptul că la trasarea unor construcții
proiectate sunt impuse metodele și performanțele tehnice ale mijloacelor de măsurare înca din faza de
proiectare topografică inginerească. Astfel, scopul impunerii metodelor și performanțelor tehnice ale
mijloacelor de măsurare are ca punct principal calculul preciziei necesare care trebuie respectată/aplicată în
timpul operațiilor de trasare.

3. PREGĂTIREA TOPOGRAFICĂ A PROIECTELOR PENTRU TRASARE

După finalizarea proiectului pe specialități, etape de proiectare elaborate de către ingineri
constructori, arhitecţi, structuriști, etc., care alcătuiesc colectivul de proiectare, proiectul unui obiectiv
ingineresc trece în faza de execuție.

Pentru aceasta, proiectul trebuie să suporte o prelucrare din punct de vedere topografic, operațiune
denumită, în general pregătirea topografică a proiectului de construcții pentru trasare.

Acesta cuprinde următoarele faze:
a. Alegerea rețelei topografice de trasare, alcatuită din puncte marcate pe teren prin țăruși sau borne, de
coordonate X, Y, H cunoscute (determinate).

b. Alegerea metodelor de trasare în plan a punctelor din proiect
Alegerea metodei de trasare se face în funcție de condițiile existente de măsurare (accidentația

terenului, zone construite, măsurători în subteran, hale industriale), dimensiunile și forma în plan a

318

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti

Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

construcțiilor, precizia solicitată la aplicarea pe teren a construcțiilor, modul de realizare al rețelei de trasare,
dotarea cu aparatură, etc.
c. Alegerea instrumentelor și accesoriilor topografice pentru trasare și a tehnologiilor de măsurare, în
funcție de preciziile impuse de beneficiar și de performanțele aparaturii din dotare.

Pornind de la elemntele măsurate și de la metodele utilizate, se poate propune o clasificare a
instrumentelor topografice și geodezice după cum urmează:

Măsurarea distanțelor:
- ruleta și panglici topografice, firul de invar, mira Bala, instrumente electrono-optice, instrumente laser,

interferometrie;
- rigle, micrometre (de interior, de exterior), șublere, contor de măsurare, laser-interferometru;

Măsurări de unghiuri și modificari de unghiuri:

- teodolite;

- luneta autocolimatoare, laser-interferometrul;
Măsurări de cote și diferente de nivel:

- instrumente de nivelment, teodolite, micronivelul, nivelul hidrostatic, G.P.S.;
- mijloace de măsurare electrice (traductori);

Aliniamente:

- teodolite, fire, instrumente de aliniament cu laser, instrumente de alinament clasice;

- luneta de aliniament, luneta autoclimatoare, metode electrice (traductori inductivi), laser automat;
Transmiteri pe verticală:

- teodolite, lunete zenitale, dispozitive optice de proiectare pe verticală, dispozitive laser;
- nivela electronică;

Măsurarea înclinărilor:
- interferometrie, nivela electronică;
- interferometrie, nivela electronică, traductori, înclinometre;

Măsurarea întinderilor, variațiilor de lungimi:
- benzi de măsurare, extensometrul cu fir, deflectometru;
- tensometrul, distometrul, extensometrul cu fir, interferometrie, benzi de măsurare, traductori;

Măsurarea curburilor:

- cistometrul;
Măsurarea formei și a poziției spațiale:

- fotogrammetrie industrială, G.P.S.;
- instrumente statice de măsurare a coordonatelor, fotogrammetrie industrială, Sisteme de Măsurare

Industriale.
d. Calculul elementelor de trasat (în plan orizontal și pe verticală) a punctelor din proiect

Determinarea elementelor topografice ale proiectului constă în transformarea elementelor geometrice
date în proiect în elemente topografice (coordonate, cote, distanțe, unghiuri, diferențe de nivel, pante, etc.)

prin procedee numerice de calcul.

e. Calcului preciziei necesare de trasare în plan a punctelor din proiect
Precizia de trasare pe teren a punctelor proiectate ale construcțiilor se poate exprima, în general, prin

intermediul relației:

 2   2   2   2
C t f di

unde: σt este abaterea standard de trasare;
σf este abaterea standard de fixare;
σdi este abaterea standard a datelor inițiale;

4. PRECIZIA GENERALĂ A LUCRĂRILOR DE TRASARE

Aplicarea pe teren a proiectelor de construcții are ca scop asigurarea respectării formei și
dimensiunilor proiectate ale construcțiilor, în poziția reciprocă a construcțiilor și elementelor componente ale
acestora, precum și poziția absolută, într-un sistem de coordonate diferit de rețeaua de trasare.

Noțiunea de proiectare topo-inginerească are în acest sens o componentă foarte importantă, care
include stabilirea corectă a preciziei necesare la trasare, în urma căreia se stabilesc performanțele mijloacelor

319

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP

de măsurare, accesoriile, metodele și tehnologiile care urmează a fi utilizate la trasare. Stabilirea acestor
corelații, este extrem de importantă cu o influență directă asupra aplicării corecte pe teren a proiectelor de
construcții.

O precizie insuficientă la trasare poate conduce la o execuție defectuoasă, implicit la o calitate
necorespunzătoare a realizării obiectivului proiectat iar o precizie exagerat de mare a lucrărilor de trasare
poate conduce la prelungire a duratei de execuție, un volum mai mare de timp la executarea lucrărilor
topografice, mijloace de măsurare și accesorii mai performante decât ar trebui.

4.1 Abateri standard. Toleranțe
Din punct de vedere al statisticii matematice și al tehnicii măsurătorilor inginerești, abaterile

standard σ (teoretice, înainte de măsurare, ale unei valori nominale X0) și valorile abaterilor medii s (care
caracterizează parametrul X – media aritmetică, după măsurare) sunt principalii parametri pentru evaluarea
(estimarea) măsurătorilor, respectiv a controalelor de sondaj.

Calcului abaterii standard necesare într-un proces de măsurare contribuie la verificarea respectării
abaterii maxime admise, având ca urmare alegerea instrumentelor și metodelor de măsurare adecvate.

Dupa normative, valorile (Δ(-) si Δ(+)) minime și maxime ale câmpului de toleranțe al valorii
nominale se pot exprima cu relația:

Δ(-) ≈ Δ(+) ≈ ∆ = λ*σ

La o concordanță între câmpul de dispersie și câmpul de toleranță, valoarea parametrului λ este:
λ = 2 → când valoarea siguranței statistice este 95%
λ = 3 → când valoarea siguranței statistice este 99,73%

Abaterea maximă admisă poate fi dată ca toleranța T = 2∆, care reprezintă limitele admisibile de
variație ale valorilor unei măsurători.

În mod frecvent, în construcții se solicită o precizie a măsurătorilor inginerești, care este stabilită în
proiect fie ca imprecizie a măsurătorilor, fie ca toleranță a măsurătorilor (toleranța de trasare).

Pentru problema practică a preciziei în construcții, abaterea standard σ reprezintă o marime
matematică (teoretică) și relația ei cu sistemul de toleranțe este dată de expresia:

T ≥ 6σ, respectiv ∆ ≥ ± 3σ
la poziții simetrice ale câmpului de toleranță în dimensiunea (valoarea) nominală.

În cazul general, precizia aplicării pe teren a proiectelor și execuția construcțiilor este influențată de
trei factori, care, teoretic pot interveni pe parcursul executării unei construcții:

- precizia calculelor efectuate la elaborarea proiectelor;
- precizia executării elementelor de construcții (elemente prefabricate, module ale elementelor metalice ale
construcției, etc.) în care se include și precizia executării lucrărilor de construcții – montaj.
- precizia efectuării lucrărilor topografice

Aceste trei componente se pot grupa în valoarea abaterii maxime admise (∆) față de dimensiunile
proiectate, care poate fi luată în considerare ca toleranță, valoare prevăzută în general în proiectele de
construcții.

Acest lucru se poate exprima, în general, cu o relație de forma:

2   2   2   2
C pr. CM

în care: σC – reprezintă abaterea standard de poziția a unui punct proiectat al construcției provenită din
influența erorilor efectuării măsurătorilor topografice (trasări de distanțe, cote, etc.);

σpr – reprezintă abaterea standard datorată influenței erorilor de la elaborarea proiectului
σCM – reprezintă abaterea standard provenită din influența erorilor de la lucrările de construcții-
montaj, inclusiv erorile la executarea elementelor prefabricate și a componentelor structurilor metalice.

4.2. Principii de calcul a preciziei necesare
Precizia necesară a lucrărilor topografice care intervin la trasare-montaj se calculează pornind de la

valoarea abaterii standard totale, sau de la valoarea abaterii maxime admise, care în caz:
ΔΔ

σ = ―...........―

320

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

23

în practica proiectării lucrărilor de topografie inginerească se utilizează două criterii care stau la baza

preciziei necesare:
- Principiul influenței egale a surselor independente de erori;
- Principiul influenței diferentiațe a surselor independente de erori.

5. STUDIU DE CAZ

Obiectivul studiat este amplasat într-o zonă montană a judeţului Cluj, comuna Băişoara – staţiunea
Muntele Băişorii în imediata vecinătate a Hotelului Alpin din aceeaşi localitate.

Identificarea parcelei de teren pe care urmează să fie amplasat obiectivul este realizată în
conformitate cu Fişa corpului de proprietate cu nr. cadastral 176 cu viza Oficiului de Cadastru şi Publicitate
Imobiliară obţinută în anul 2004.

Terenul prezintă o panta relativ mare pe directia N-S a proprietăţii. Accesul pietonal şi auto se face

pe latura nordica a parcelei .
Imobilul propus are regim de inălţime D+P+2E, amplasat conform planului de situaţie.
Obiectivul propus reprezintă o construcţie specială, cu destinaţia de piscină acoperită, care se

compune dintr-un corp de clădire alăturat Hotelului Alpin. Legătura dintre cele două corpuri este realizată
prin casa scării.

Forma în plan a clădirii este aproape dreptunghiulară, cu dimensiunile 36,925 m pe latura lungă –
paralelă cu strada – şi 22,325 m latura scurtă.

Pe lângă funcţiunea principală de piscină, deservind atât clienţii hotelului cât şi publicul larg,
construcţia va găzdui la nivelul etajului 2 şi înspre stradă câteva spaţii comerciale – mici magazine profilate
pe diverse categorii de produse, inclusiv pentru plajă şi înot.

Accesul publicului la piscină se face din două direcţii, respectiv direct dinspre stradă - adică la
nivelul etajului 2 şi dinspre articulaţia cu holul hotelului Alpin, bazinul de înot fiind amplasat la parterul
clădirii, la o diferenţă de nivel de cca 6m faţă de cota străzii.

După coborârea unei scări care debuşeză la nivelul etajului 1, clienţii urmează acelaşi traseu, care
porneşte de la un palier comun situat la etajul 1 şi continuă cu o succesiune de spaţii-filtru a căror parcurgere
este obligatorie. Primul dintre acestea este vestiarul, pe sexe, prevăzut cu cabine şi dulapuri pentru
schimbarea din ţinută de stradă în cea de înot şi plajă. Urmează apoi grupurile sanitare pe sexe, zona de
cabine de duş şi apoi saună şi solar. Coborârea se face prin intermediul unei scări situate pe latura opusă
intrării la vestiare. Tot în zona acestei scări, la etaj, se află şi intrarea la un bar având de asemenea vedere
deschisă înspre nivelul inferior. Coborând la parter, în afară de bazinul de înot dispus relativ central (cu
dimensiunile în plan 12,505x25,020m) şi a circulaţiei perimetrale aferente acestuia - cu o lăţime de cca 2m,
sunt prevăzute o zonă de odihnă (zona de şezlonguri – pe latura lungă a clădirii, sub zona de anexe-filtru
enumerate anterior-fâşie cu o lăţime de cca 5m) şi o sală de fitness, închisă cu sticlă faţă de zona de baie.
Aceasta din urmă este vitrată complet pe latura opusă zonei de odihnă şi are două ieşiri dispuse lateral spre
platforma de plajă în aer liber.

Coborârea mai departe la nivelul subsolului tehnic pentru personalul de serviciu al piscinei este
realizată sub legătura dintre parter şi etajul 1, pe o scară în 2 rampe.
Componenta funcţională se citeşte din piesele desenate pe nivele.

Indicatorii globali pe suprafaţe convenţionale pentru întregul obiectiv sunt următorii:

Autilă totală ≈ 1150mp ; Adesfaşurată totală ≈ 1340mp; Aconstruită ≈ 800mp.

Structura de rezistenţă a clădirii în discuţie este alcatuită din următoarele subansamble şi elemente de
construcţie: fundaţii din beton şi beton armat şi cadre de beton armat. Elementele din beton (stâlpi, planşe,
elevaţii) vor fi termoizolate la exterior. Şarpanta va fi din lemn prevăzută cu învelitoare.

Finisajele interioare vor fi din placaje de granitogres în zonele de circulaţie şi în zona bazinului,
gresie la băi şi magazine. Pereţii vor fi finisaţi cu vopsele lavabile, placaje ceramice şi faianţă în spaţiile
umede. Balustradele scărilor vor fi confecţionate din inox.

Finisajele exterioare vor fi din tencuieli şi vopsele colorate în masă, învelitoare din tablă, tâmplărie

din aluminiu cu geam termopan.

321

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP
Din punct de vedere tehnic ingineresc edificarea obiectivului în discuţie se va realiza în mai multe
etape. Acestea sunt: materializarea pe teren a axelor de baza şi a axelor principale ale construcţiei,
materializarea elementelor nivelitice ale acesteia, edificarea infrastructurii şi apoi a suprastructurii,
finalizarea anvelopei construcţiei (închiderea construcţiei), realizarea finisajelor interioare şi totodată a celor
exterioare, cât şi punerea în operă a sistematizării verticale aferente obiectivului.
Piesa desenată pe care o alegem ca planşă de referinţă este planul parterului. Construcţia este axată în
plan pe două direcţii având axele de baza şi cele principale marcate atât cu cifre arabe cât şi cu litere mari de
tipar. Pe direcţia longitudinală distingem 12 axe, iar pe cea transversală 6 axe respectiv de la A la G. Axele
de bază ale construcţiei apreciem că sunt urmatoarele: 1-1, 12-12, A-A, G-G. Axele bazinului de înot sunt: 4-
4, 10-10 pe direcţia longitudinală, iar pe direcţia transversală bazinul este raportat la axele B-B şi F-F prin
distanţe de legatură înscrise în planul parterului.
Din punct de vedere topografic ingineresc, din succesiunea de etape constructive se desprind primele
două respectiv materializarea pe teren a axelor de bază şi a axelor principale ale construcţiei (din punct de
vedere planimetric), materializarea elementelor nivelitice ale construcţiei (în special cota ±0,00 m).
Studiul nostru, se referă deci la o construcţie specială cu destinaţia de complex sportiv
(multifuncţional) a cărui obiect principal îl reprezintă pişcină acoperită care urmează să îndeplinească
parametrii tehnici compatibili cu categoria de PIŞCINĂ OLIMPICĂ. Din aceste raţiuni impuse apare
necesitatea că atât trasarea planimetrică, respectiv trasarea axelor în plan, cât şi trasarea elementelor
nivelitice ale bazinului de înot (ca şi componentă de bază a piscinei) să fie făcută cu precizie ridicată, astfel
încat la finalul edificării construcţiei aceasta să poată îndeplinii condiţiile impuse.

322

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

6.CONCLUZII

Realizarea exigenţelor impuse de precizia de ridicare a trasării poate fi efectuată ţinând cont de
următoarele considerente: verificarea punctelor reţelei de sprijin din zonă şi după caz îndesirea
corespunzătoare a acesteia, alegerea unor metode de trasare adecvate exigenţelor de precizie impuse,
utilizarea mijloacelor de trasare performante (instrumente şi accesorii moderne), controlul trasării.

În situaţii speciale, cum se prezintă şi situaţia de faţă, se procedează mai întâi la calculul elementelor
de trasare. Pentru a evita erorile inerente acestei operaţii se va proceda la alegerea unei zile fără precipitaţii şi
fără condiţii atmosferice nefavorabile, indiferent de sezon. Totodată, pentru creşterea preciziei se propune
etapizarea operaţiei de trasare în faze succesive şi controlul acesteia pe etape, prin intermediul unor metode
combinate şi instrumente adecvate.

Dintre metodele şi mijloacele de trasare recomandate amintim: metoda seriilor sau a repetiţiei
utilizând teodolite de precizie pentru trasarea unghiurilor, trasarea paralactică a distanţelor utilizând
teodolitul de precizie şi mira Bala, trasarea cotelor şi pantelor prin nivelment geometric utilizând aparate de
nivelment performanţe cu mire obişnuite sau cu bandă de invar.

În concluzie, apreciem că realizarea preciziei impuse în operaţiile de trasare aferente construcţiilor
speciale reprezintă cel mai important deziderat al specialistului inginer topograf. Trebuie să admitem că de
seriozitatea materializării pe teren a unei construcţii depinde întreaga succesiune de operaţii tehnice efectuate
până la finalizarea acesteia.

323

Bianca Cristina CÎMPEAN , Florina POP
7. BIBLIOGRAFIE

1. Boş, N., Iacobescu, O. – Topografie modernă, Editura C.H. Beck, Bucureşti, 2007.
2. *** – Colectivul Facultăţii de Geodezie Bucureşti – Măsurători terestre, fundamente, vol. II – Secţiunea D – Topografie
Inginerească, Matrix Rom, Bucureşti, 2002.
3. Coşarcă, C. – Topografie inginerească, Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2003.
4. Coşarcă, C. – Măsurători inginereşti, Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2011.
5. Cristescu, N. – Topografie inginerească, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978.
6. Nuţiu, Carmen – Topografie, Editura U.T.PRESS, Cluj – Napoca, 2008.
7. Proiect tehnic „PISCINĂ ACOPERITĂ”, S.C. ACOMINVEST C-TII S.R.L. Cluj – Napoca.
8. Crăciun, S., Tăuth Pati, S., - Aspecte privind exigenţele de punere în operǎ a dimensiunilor în plan a unei clǎdiri civile etajate
având ca parametri de referinţǎ suprafeţele convenţionale, Iaşi, 2011.
9. Crăciun, S., Tăuth Pati, S., - Rolul preciziei lucrărilor topografice la trasarea construcȚiilor inginereȘti speciale piscină olimpică
acoperită, Iaşi, 2012.

324

Sesiunea Naţională de Comunicări ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

UTILIZAREA SISTEMELOR DE POZIŢIONARE GLOBALĂ ÎN RIDICĂRILE
TOPOGRAFICE

Andrei PORCILĂ 1, Ilinca ROIB 2, Karina SARFFY 3 , Florina TARA 4

1 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

3Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
4Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT
The Global Navigation Satellite Systems (GNSS) make possible the determination with high

precision of the position within a geocentric reference system, with the help of Earth's artificial satellites, in
any point located on the terrestrial surface, in its vicinity or external part.

This paper presents Global Navigation Satellite Systems, operational principles and technology,
method used in determining the surveying points’ position and a classification of positioning systems.

Also, using a case study, it presents the ROMPOS system and its applications, GPS (Global
Positioning Systems) methods and procedures and practical aspects regarding the use of global positioning
technology in surveying.

325

Andrei PORCILĂ, Ilinca ROIB, Karina SARFFY, Florina TARA

1. INTRODUCERE

Cele mai noi performanţe din domeniul telecomunicaţiilor şi informaticii, permit determinarea
poziţiilor punctelor prin utilizarea de noi sisteme, cum ar fi sistemul de poziţionare satelitară, GPS.
Determinarea poziţiei punctelor se realizează pe baza observaţiilor satelitare efectuate în puncte de interes şi
a coordonatelor acestora într-un sistem de referinţă bine precizat. Observaţiile satelitare se obţin în urma
măsurătorilor efectuate între receptorul satelitar aflat la sol, sau în apropierea acestuia, şi unul sau mai mulţi
sateliţi ce evoluează pe orbite circumterestre.

Sateliţii difuzează semnale care sunt recepţionate de către receptoare specializate, care decodifică
aceste semnale, după care se extrag informaţiile necesare determinării poziţiei receptorului.

Determinarea poziţiei obiectelor statice sau în mişcare, aflate pe suprafaţa Pământului, în apă sau în
aer, în orice moment, este posibilă datorită Sistemul global de navigaţie prin sateliţi GNSS (Global
Navigation Satellite System), care furnizează utilizatorilor informaţii actuale în timp real, ca soluţii precise
pentru navigarea în siguranţă.

Un subset al sistemului global de navigaţie prin sateliţi, este sistemul global de poziţionare GPS
(Global Positioning System) utilizat doar pentru a furniza informaţiile necesare determinării poziţiei unor
puncte pe suprafaţa terestră.

Aceste noi tehnici au aplicabilitate şi în domeniul măsurătorilor terestre, prin obţinerea de rezultatele
în ce priveşte poziţionarea respectiv determinarea coordonatelor spaţiale ale punctelor atât în plan cât şi în
înălţime, conducând la aplicaţii în sistemele de navigaţie, cartografie, topografie sau GIS.

O aplicaţie a acestor noi sisteme, sistemul global de poziţionare GPS, a fost utilizat la ridicările
topografice realizate de autorii lucrării, în zona municipiului Cluj-Napoca care cuprinde intersecţia dintre
Calea Turzii şi str. Observatorului, constând în realizarea măsurătorilor cu aparatura modernă Leica
GPS900. Utilitatea realizării măsurătorilor a fost aceea de a obţine un plan de situaţie actualizat, utilizând
tehnologii moderne de măsurare, [ 1 ], [ 2 ].

2. SISTEME DE POZIŢIONARE GLOBALĂ

Sistemele satelitare de Navigaţie Globală (GNSS) sunt sisteme care fac posibilă determinarea, cu
precizie ridicată, a poziţiei într-un sistem de referinţă geocentric, cu ajutorul sateliţilor artificiali ai
Pământului, în orice punct aflat pe suprafaţa terestră, în apropierea sau în exteriorul acesteia. Cele mai
cunoscute sisteme GNSS sunt sistemele NAVSTARP-GPS (SUA) şi GLONASS (Rusia). În ce priveşte
principiile de funcţionare şi tehnologia utilizată, cele două sisteme GNSS sunt similare. Un astfel de sistem
include 3 segmente:

- segmentul spaţial (sateliţii, care transmit utilizatorilor informaţii de timp, de navigaţie şi mesaje
de stare ale sistemului);

- segmentul de control (staţii de monitorizare şi control), care realizează menţinerea în funcţiune a
constelaţiei de sateliţi, a sistemului de timp ataşat şi determinarea orbitelor sateliţilor;

- segmentul utilizatorilor [ 3 ].
Determinarea poziţiei utilizând tehnologia de poziţionare satelitară GNSS (Global Navigation
Satellite System), prin trecerea de la modul postprocesare la determinarea poziţiei în timp real, este nevoie de
realizarea unor sisteme de poziţionare complementare, la nivel regional, naţional sau local. Aceste sisteme
complementare de poziţionare oferă utilizatorilor informaţii suplimentare (“corecţii diferenţiale”), pe lângă
cele recepţionate direct de la sateliţii GNSS, astfel încât se pot atinge precizii de poziţionare în timp real, de
nivel decimetric sau centimetric.
În funcţie de nivelul de precizie, sistemele de determinare a poziţiei sunt de tip D-GNSS
(Differential GNSS) – decimetric şi RTK (Real Time Kinematic) – centimetric. Agenţia Naţională de
Cadastru şi Publicitate Imobiliară din România a realizat un astfel de sistem de determinare a poziţiei,
Sistemul Românesc de Determinare a Poziţiei numit ROMPOS (Romanian Position Determination System).
Prin acest sistem se asigură poziţionări precise în sistemul de referinţă şi coordonate European ETRS89 pe
baza Reţelei Naţionale de Staţii GNSS Permanente, [ 2 ], [ 3 ].
ROMPOS se bazează pe Sisteme Satelitare de Navigaţie Globală (GNSS), incluzând GPS,
GLONASS şi GALILEO (în viitor), furnizând date complementare necesare îmbunătăţirii preciziei de
determinare a poziţiei, până la ordinul câtorva milimetri. Sistemul este disponibil în orice moment şi pentru

326

Sesiunea Naţională de Comunicări ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

orice locaţie din România, cu un numâr de: 48 de staţii GNSS permanente (iunie 2008), ajungând în
decembrie 2008 la 58, iar în 2009 la 73, Fig. 1 [ 3].

Fig. 1. Reţeaua naţională de staţii GNSS permanente, anul 2009, [ 3 ].

Acest sistem oferă servicii moderne, având următoarele aplicaţii:
- ROMPOS DGNSS (3 m - 0,5 m) – Sisteme Informatice Geografice (SIG), navigaţia vehiculelor,

monitorizarea flotelor, navigaţie maritimă şi aeriană, hidrografie, sprijinul autotităţilor publice
(poliţie, pompieri, salvare), turism ş.a.
- ROMPOS RTK (până la 2 cm) – Cadastru, Sisteme Informaţionale specifice diferitelor domenii
de activitate (administraţie locală, imobiliar-edilitar, utilităţi publice – apă, canal, gaze naturale),
managementul dezastrelor, măsurători în construcţii şi inginerie, cercetare ştiinţifică,
meteorologie, măsurători batimetrice ş.a.
- ROMPOS GEO (sub 2 cm) – Reţele geodezice de sprijin şi de îndesire, reţele de sprijin pentru
trasarea şi urmărirea în timp a construcţiilor, Sisteme Informatice Geografice (SIG),
geodinamică, fotogrammetrie aeriană, scanare laser, cercetare ştiinţifică ş.a. [ 3 ].
Principiile aplicaţiei DGNSS (Differential GNSS) şi RTK (Real Time Kinematic), sunt prezentate în
Fig. 2, [ 3 ].
Poziţionarea absolută diferenţială, este o tehnică prin care se determină poziţia unui receptor, de
regulă mobil, pe baza observaţiilor directe, spre sateliţi şi a unor corecţii (diferenţiale) transmise (în timp
real) de la un alt receptor fix, numit şi receptor de referinţă sau receptor bază.
Distanţele satelit-receptor, măsurate de receptorul mobil sunt corectate pe baza corecţiilor
diferenţiale obţinute de la receptorul bază, iar apoi are loc o poziţionare absolută (punctuală).
Transferul corecţiilor diferenţiale DGNSS/ RTK de la staţiile (reţeaua de staţii) de referinţă la
utilizator se face prin diverse mijloace, cele mai întâlnite fiind: transferul prin unde radio, prin sisteme de
comunicaţii mobile GSM/ GPRS, sau prin internet.

327

Andrei PORCILĂ, Ilinca ROIB, Karina SARFFY, Florina TARA

Fig. 2. Principiile aplicaţiei DGNSS / RTK, [ 3 ].
Serviciile DGNSS/ RTK ale ROMPOS se bazează pe transferul datelor prin intermediul internetului.
Aceste date sunt transmise în format standardizat RTCM (Radio Technical Commission for Maritime
Services), cu ajutorul tehnologiei NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol). Difuzarea
corecţiilor diferenţiale, sau a altor tipuri de date GNSS, spre utilizatori staţionari sau în mişcare se realizează
prin intermediul internetului. Beneficiile utilizării sistemului ROMPOS sunt: sporirea eficacităţii
receptoarelor moderne GNSS, creşterea productivităţii muncii, reducerea costurilor, [ 2 ], [ 3 ].

3. UTILIZAREA SISTEMELOR DE POZIŢIONARE GLOBALĂ ÎN RIDICĂRILE
TOPOGRAFICE. STUDIU DE CAZ

O aplicaţie a acestor noi sisteme, sistemul global de poziţionare GPS, a fost utilizat la ridicările
topografice realizate de autorii lucrării, în zona municipiului Cluj-Napoca care cuprinde intersecţia dintre
Calea Turzii şi str. Observatorului, constând în realizarea măsurătorilor cu aparatura modernă Leica
GPS900. Utilitatea realizării măsurătorilor a fost aceea de a obţine un plan de situaţie actualizat, utilizând
tehnologii moderne de măsurare. La măsurători a participat o echipă formată din studenţi de la Facultatea de
Construcţii, specializările Inginerie Civilă şi Măsurători Terestre şi Cadastru, utilizând aparatul Leica
GPS900, Fig. 3.

Fig. 3 Aparatul Leica GPS900

328

Sesiunea Naţională de Comunicări ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Aparatul Leica GPS900 foloseşte tehnologia GPS (sistemul global de poziţionare), este compus din
controlerul color Leica RX900 şi antena Leica ATX900GG, soluţia oferită rover "totul pe baston" fiind
foarte potrivită pentru măsurători topografice şi trasări, Fig. 3, [ 4 ].

Coordonatele rezultate cu ajutorul aparatului LeicaGPS900, au fost obţinute de la staţia permanentă
amplasată pe Observatorul Astronomic situat pe str. Cireşilor, în municipiul Cluj-Napoca, Fig. 4, [ 5 ].
Coordonatele plane X, Y au rezultat în sistemul de proiecţie Stereografic ’70 , iar cotele, faţă de referinţa
pentru cote Marea Neagră- Constanţa 1975.

Fig. 4. Amplasarea staţiei permanente faţă de intersecţia de ridicat, [ 5 ].
A fost aleasă acestă tehnologie de măsurare datorită următoarelor avantaje:
- mod de operare simplu: înregistrarea şi prelucrarea datelor se face automat cu ajutorul unor soft-

uri specifice;
- determinările sunt independente, nefiind condiţionate de vizibilitate;
- ca precizie se îmbină avantajele determinărilor satelitare cu rigoarea metodelor clasice,

asigurând în plan o precizie instrumentală centimetrică şi o eroare relativă de 1-2 ppm din
distanţa dintre puncte;
- randament maxim şi un grad mare de automatism;
- timp redus de lucru în comparaţie cu tehnicile clasice.
Dezavantajele acestei tehnologii:
- trebuie cunoscută metodologia de lucru,
- precizia finală a determinării cotelor nu este satisfăcătoare, valorile rezultate prin GPS sunt
referite la elipsoidul WGS-84, nu la geoid, ceea ce generează erori;
- costul mare de achiziţie, aplicarea tehnicii GPS presupunând o investiţie iniţială mare atât pentru
receptoare cât şi pentru soft-ul şi hard-ul corespunzător şi personal de înaltă calificare [1 ].

329

Andrei PORCILĂ, Ilinca ROIB, Karina SARFFY, Florina TARA

4.CONCLUZII

Performanţele tehnice ale telecomunicaţiilor şi informaticii, permit determinarea poziţiilor punctelor
prin utilizarea de noi sisteme, cum ar fi sistemul de poziţionare satelitară, GPS.

În lucrare s-au prezentat Sistemele Satelitare de Navigaţie Globală, principiile de funcţionare şi
tehnologia utilizată, modul în care se determină poziţia punctelor topografice, clasificarea sistemelor de
determinare a poziţiei, sistemul ROMPOS şi aplicaţiile acestuia, aspecte practice privind utilizarea
sistemelor de poziţionare globală (GPS) în ridicările topografice.

O aplicaţie practică a acestui sistem GPS, a fost: utilizarea sistemului de poziţionare satelitară la
ridicările topografice realizate de autorii lucrării, în zona municipiului Cluj-Napoca care cuprinde intersecţia
dintre Calea Turzii şi str. Observatorului, constând în realizarea măsurătorilor cu aparatura modernă Leica
GPS900.

Avantajele utilizării sistemului de poziţionare satelitară au constat în: modul de operare simplu, timp
redus de lucru şi randament maxim (s-au ridicat 1120 de puncte în 10 ore de lucru), determinările au fost
independente şi precise. În ce priveşte dezavantajele acestei tehnologiei utilizate: a presupus o instruire
iniţială în ce priveşte modul de lucru cu aparatul cât şi utilizarea soft-ului pentru descărcarea şi prelucrarea
datelor. Utilitatea realizării măsurătorilor a fost aceea de a obţine un plan de situaţie actualizat, utilizând
sisteme moderne de poziţionare satelitară.

ACKNOWLEDGMENT: This paper was supported by the project "Development and support of
multidisciplinary postdoctoral programmes in major technical areas of national strategy for Research -
Development - Innovation" 4D-POSTDOC, contract no. POSDRU/89/1.5/S/52603, project co-funded by the
European Social Fund through Sectorial Operational Programme Human Resources Development 2007-
2013.

330

Sesiunea Naţională de Comunicări ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

5. BIBLIOGRAFIE

1. Boş, N., Iacobescu, O. – Topografie modernă, Editura C.H. Beck, Bucureşti, 2007
2. Nuţiu, C., Roib, V. - Topografie, Editura UTPRESS, 2010.
3. www.rompos.ro- ROMPOS
4. Manual de utilizare Leica GPS900.
5. Google Earth

331

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

CASA PASIVĂ
Karina M. SARFFY 1, Edith I. SIPOS 2, Ioana A. URCAN 3

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

3Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT
The Passive House concept represents today's highest energy standard with the promise of

reducing the heating energy consumption of buildings by 90%.
In our study we highlighted the elements of a passive house, how they contribute in creating an
economical and healthy environment for the entire family, and the development of houses
worldwide and in our country.

A Passive House is a very well-insulated, virtually air-tight building that is primarily heated
by passive solar gain and by internal gains from people, electrical equipment, etc. Energy losses
are minimized. Avoidance of heat gain through shading and window orientation also helps to limit
any cooling load, which is similarly minimized. An energy recovery ventilator provides a constant,
balanced fresh air supply. The result is an impressive system that not only saves up to 90% of space
heating costs, but also provides a uniquely terrific indoor air quality.

332

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

1. INTRODUCERE

Clădirile sunt responsabile pentru 40% din totalul consumului de energie în Uniunea Europeană.
Sectorul construcţiilor este în expansiune, ceea ce va duce la creşterea consumului de energie. Prin urmare
reducerea consumului de energie şi utilizarea energiei din surse regenerabile în sectorul clădirilor constituie
măsuri importante, necesare pentru reducerea dependenţei energetice a Uniunii şi a emisiilor de gaze cu efect
de seră. Astfel, deputaţii Parlamentului European au adoptat noua legislaţie privind eficienţa energetică a
clădirilor, legislaţie care îi va ajuta pe consumatori să îşi reducă valoarea facturilor la energie. După anul
2020, toate clădirile nou construite vor trebui atingă un consum de energie aproape egal cu zero, iar în mare
parte aceasta va proveni din surse regenerabile.

Directiva (2002/91/EC) privind eficienţa energetică a clădirilor stabileşte cerinţele de bază în cazul
performanţei energetice a clădirilor noi, dar şi al clădirilor existente. Performanţa energetică a clădirilor ar
trebui calculată pe baza unei metodologii care să poată fi diferenţiată şi aplicată la nivel naţional şi regional.
Aceasta include în afară de caracteristicile termice alţi factori care joacă un rol din ce în ce mai important,
cum ar fi instalaţiile de încălzire şi de climatizare, folosirea energiei din surse regenerabile, elementele
pasive de încălzire şi de răcire, umbrirea, calitatea aerului din interior, lumina naturală adecvată şi
proiectarea clădirii. Statele membre trebuie să ia măsurile necesare pentru a garanta că cerinţele minime de
performanţă energetică pentru clădiri ating niveluri optime din punctul de vedere al costurilor şi astfel să se
atingă obiectivul de reducere a consumului de energie cu 20% până în 2020. Pentru a stimula măsurile legate
de eficienţa energetică, se va asigura o finanţare parţială din bugetul Uniunii Europene. [1]

2. TIPURI DE CLĂDIRI CU CONSUM REDUS DE ENERGIE

În cazul clădirilor energo-eficiente principalele caracteristici sunt: consumul energetic şi emisiile
substanţelor nocive sunt reduse, materialele folosite sunt reciclabile, iar pentru construirea acestora este
nevoie de cât mai puţină energie fosilă. În casele tradiţionale construite din cărămidă plină, pentru încălzire
este nevoie de 250-300 kWh/m2an în timp ce în cazul clădirilor cu consum redus de energie e nevoie de mai
puţin de 80 kWh/m2an. In subcapitolele care urmează se va face o descriere a principalelor tipuri de case cu
consum redus de energie.

2.1. Casa de energie zero

Pentru aceste tipuri de case consumul energetic anual pentru încălzire este de 40-79 kWh/m²an, dar
nu există o definiţie la nivel global pentru casa de energie zero întrucât standardele naţionale diferă
considerabil de la o ţară la alta. Spre exemplu în Marea Britanie sunt astfel denumite casele care folosesc
anual mai puţin de 40-79 kWh/m²an energie pentru încălzire, cel mult 22 kWh/m² an curent electric, iar
emisiile de CO² sunt mai puţin de 23 kg/m². În Germania casa de
energie zero consumă anual mai puţin de 50 kWh/m²an, iar în Elveţia mai puţin de 43 kWh/m²an. În mod
generic, o casă cu consum redus de energie este aceea casă ce utilizează mai puţină energie decât o casă
obişnuită, dar mai multă decât una pasivă. Performanţa energetică a unei clădiri de energie zero este cu
aproape jumătate mai mică decât cerinţele minime. [2]

Fig. 1. Casa de energie zero. Fig. 2. Casa Energie Zero din Austria

333

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

2.2. Clădirile Triplu Zero
Clădirile triplu zero sunt un concept dezvoltat de firma germană Werner Sobek, idee ce reflectă

dezvoltarea incredibilă a tehnologiei zero energie consumată, zero emisii de carbon şi zero deşeuri produse
(folosindu-se materiale reciclabile în totalitate). Prima casă implementată după acest concept a fost construită
în Stuttgart, Germania, în anul 2000 şi de atunci s-au mai construit cinci astfel de case în Germania, fiind în
curs de construcţie alte câteva în Franţa. Energia folosită pentru aceste clădiri provine din celulele solare şi din
căldura geotermală. În contrast cu casele pasive, firma Werner Sobek şi-a numit casele “active”, epitetul
referindu-se mai cu seamă la efectul pe care-l au asupra psihicului datorită suprafeţelor vitrate foarte mari care
permit unei cantităţi însemnate de lumină naturală să pătrundă în interiorul spaţiilor locuibile, acestea fiind
asemuite cu casele care îţi induc o anumită ,,stare de bine”. Deşi suprafeţele vitrate sunt foarte mari, detaliile
de alcătuire sunt din foi de geam performante energetic care conferă o izolare termică superioară; scheletul
casei fiind alcătuit din cadre de oţel subţire; puţinul beton folosit fiind unul special, aerat prin injectarea de bule
de aer, astfel încât se reduce cu 50% consumul acestui material.

Fig. 3. Casa R128 din Stuttgart,Germania

2.3. Casa cu energie plus
Casa „Energie Plus” este de fapt o casă pasivă care generează singură toată energia necesară

consumurilor, şi chiar o cantitate de energie în plus, fiind astfel autosuficientă din punct de vedere
a eficienţei energetice. Asemeni caselor pasive, aceasta foloseşte foarte puţină energie graţie
izolaţiei termice eficiente, în jur de 10-12 kwh/m²an, în timp ce o casă obişnuită consumă 200-240
kWh/m²an). Merită amintite şi alte trăsături inovatoare în casa Energie Plus: becurile LED, de
exemplu, economisesc aproximativ 80% din energia folosită cu iluminatul obişnuit, reciclarea apei
de la duş şi a celei menajere reduce consumul de apă cu 30-50%, panourile solare amplasate pe o
suprafaţă de 16 m² produc apă caldă în valoare de 6000 kwh/an, iar 12 m² de celule fotovoltaice
solare pot produce până la 2000 kwh/an. [3]

334

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

Fig. 4. Casa Energie Plus din Aarhus, Danemarca. Fig. 5. Casa Solbacka din Ronneby, Suedia [4]
2.4. Casa Pasivă

,,Casa Pasivă” este conceptul lansat în anii 1990 de Passiv Haus Institut din Darmstadt, Germania. O
casă pasivă este acea clădire care în funcţie de zona climatică în care este amplasată, pentru necesarul de
încălzire necesită energie în jur de 10-20 kWh/m2an, astfel neavând nevoie de sisteme de încălzire active
care să trebuiască să satisfacă următoarele criterii:

 valoarea calculată a necesarului anual de căldură pentru încălzire < 15 kWh / (m2an)
 valoare măsurată (cu metoda ,,Blower Door”) a etanşeităţii la trecerea aerului n50 < 0,6 h-1 (numărul

de schimburi de aer al anvelopei, atunci când în interior se menţine presiunea de 50 Pa)
 număr total de zile în care se depăşeşte temperatura interioară de confort < 10% din durata anuală a

sezonului de răcire
 valoare calculată (cu programul PHPP) a necesarului anual total de energie primară < 120 kWh / (m2

an)
Astfel de clădiri sunt denumite ,,pasive” pentru că o parte predominantă din necesarul de căldura
provine din surse ,,pasive”: expunerea solară, căldura emisă de cei care sunt în cameră şi echipamentele
electronice şi electrocasnice. Un aport în plus de căldură poate fi distribuit în camere printr-un sistem
controlat de ventilare cu recuperare de căldură. Necesarul anual pentru încălzirea unei case pasive este foarte
scăzut, respectiv de aproximativ 15 kWh/m2an pentru Europa Centrală. Necesarul minim de încălzire poate fi
asigurat prin încălzirea aerului furnizat de sistemul de ventilaţie. Obiectivul este de a păstra un consum total
combinat de căldură, apă caldă şi energie electrică sub 120 kWh/m2an. [5]

Fig. 6. Casa Pasivă din Dresden, Germania

335

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3. CASA PASIVĂ

3.1. Istoric

 Prima casă pasivă din lume: Darmstadt-Kranichstein, Germania
La mijlocul anilor 1980, clădirile cu un consum redus de energie erau deja o cerinţă conform legii

atât în Suedia, cât şi în Danemarca. În luna mai a anului 1988 a apărut prima dată noţiunea de standard ,,casă
pasivă” într-o discuţie între profesorii Wolfgang Feist (Institut Wohnen und Umwelt - Institutul de Locuinţe
şi Mediu, Germania) şi Bo Adamson ( Universitatea Lund, Suedia). Conceptul a fost dezvoltat mai apoi de
către landul german Hessen, primele case pasive fiind construite în anul 1990 în oraşul Darmstadt din
Germania. Orăşenii din Darmstadt şi-au exprimat interesul în construirea primei case pasive sub numele de
,,Construcţii de case experimentale Darmstadt-Kranichstein K7”. Patru clienţi privaţi au format ,,Societatea
Dezvoltatorilor de Case Pasive” şi împreună cu aceşti profesori au făcut primul prototip al unei case pasive,
respectiv un rând de patru case, fiecare având o suprafaţă de 156 m². În 1995 Amory Lovins a vizitat casa
pasivă din Darmstadt-Kranichstein şi a afirmat că: ,,Nu, acesta nu este doar un experiment ştiinţific. Aceasta
este soluţia”. În anul 1996 a fost înfiinţat ,,Institutul de Case Pasive” din Darmstadt, cu rol eseţial în
propunerea, elaborarea şi verificarea standardelor de calitate din domeniul caselor pasive.

Fig. 7. Casa K7 din Darmstadt-Kranichstein, Germania

3.2. Generalităţi

Casa pasivă este o clădire care trebuie să asigure confortul interior pe toată perioada anului cu
consumuri reduse de energie. Principalele criterii de calitate pentru casa pasivă, aşa cum au fost definite de
Institutul Passivhaus din Darmstadt Germania, sunt:

 Consumul anual pentru încălzire nu trebuie să depăşească 15 kWh/m² an;
 Consumul total de energie primară pentru toţi consumatorii din locuinţă (încălzire, apa caldă,

ventilaţie, pompe, iluminat, gătit şi aparate electrocasnice) nu trebuie să depăşească 120 kWh/m²an;
 Temperatura interioară nu va coborî în timpul iernii sub 20°C, iar în timpul verii va fi menţinută sub

26°C;
 Testul de etanşeitate (la 50 Pa) a anvelopei casei, realizat după normele EN13829, trebuie să indice

un schimb de aer de maxim 0,6 h-1 ;
 Tâmplăria (geam + ramă) trebuie să aibă U (coeficientul de pierdere de căldură)< 0,80 W/m²K, g

<50%
 Apa caldă să fie produsă pasiv (parţial sau total) cu energie solară;
 Corpuri de iluminat eficiente;
 Aparatură electrocasnică de clasă energetică A[1].
Comparat cu situaţia clădirilor convenţionale din România, o casă pasivă (clădire rezidenţială/
comercială/ publică/ industrială) consumă circa:
 8% energie termică finală faţă de o clădire convenţională de locuit din Romania
 15% energie termică finală faţă de o clădire rezidenţială reabilitată din Romania

336

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

 20% energie termică finală faţă de o clădire rezidenţială nouă din Romania
Pentru atingerea standardelor impuse de casele pasive, este necesară o abordare diferită în

proiectarea şi construirea clădirilor.
3.3. Generalităţi
Casa din figura de mai jos ilustrează elementele de bază a unei case pasive care vor fi dezbătute pe larg în
sub-capitolele care urmează.

Fig. 8. Elementele de bază ale casei pasive
3.3.1. Spaţiile vitrate

Pentru a avea o casă pasivă care să respecte conceptul de arhitectură pasivă, trebuie să se utilizeze
ferestre de înaltă eficienţă energetică. Astfel, la alegerea tipului de geam şi tipului de rame trebuie să se ţină
seama de condiţiile climatice în care urmează să se amplaseze construcţia. Valoarea coeficientului de
pierdere de căldură (U) trebuie să fie sub 0,8 W/m2K conform EN 10077. În consecinţă, prin utilizarea
ferestrelor foarte eficiente energetic chiar şi în nopţiile friguroare din timpul iernii, temperatura interioară la
suprafaţa ferestrei va depăşi valoarea de 170C. Aceasta conferă un confort termic chiar lângă suprafeţele
vitrate, fără apariţia senzaţiei de rece în imediata apropiere a ferestrei.

Un sistem foarte bun de izolare pneumatică se obţine prin folosirea în timpul construcţiei a unor
spume (poliuretanice sau de altă natură) pentru fixarea uşilor şi ferestrelor, asigurând astfel o etanşare
excelentă împotriva aerului şi a umidităţii. Pierderile de aer prin fisuri şi prin interstiţii sunt astfel reduse la
valori orare mai mici de 0.5 din volumul încăperii, pentru o suprapresiune a aerului din interior de 50 Pa.
Pentru furnizarea aerului necesar respiraţiei este întotdeauna necesară existenţa unui sistem integrat de
ventilaţie.

Fig. 9. Profil PVC Euro-Design 86 Plus

337

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Pentru a maximiza aporturile de căldură provenite din radiaţia solară se urmăreşte poziţionarea
specifică a caselor în funcţie de zonele în care urmează să fie construite: în zonele reci, suprafeţele vitrate
principale trebuie să fie orientate către sud( în emisfera nordică) şi către nord( în emisfera sudică). In zonele
calde, pentru a reduce aporturile de căldură în exces provenite din expunerea îndelungată la radiaţia solară, se
ia în calcul în proiectul de peisagstică plantarea unor copaci, construirea unor pergole îmbrăcate în viţă de
vie, grădini verticale sau amenajarea unor acoperişuri verzi. Suprafeţele vitrate utilizate trebuie să aibă un
coeficient de transmitenţă termică de 0,7-0,85 W/m²*K. Pentru a se obţine această valoare, se utilizează
suprafeţe vitrate alcătuite din panouri triplu stratificate cu suprafaţa low E, umplute cu argon sau krypton şi
etanşate special.

Fig. 9. Casa Pasivă din Japonia; Fig. 10. Casa Pasivă din New York, USA

3.3.2. Supraizolarea

Casele pasive necesită supraizolarea pentru a reduce transferul de căldură prin pereţi, acoperiş şi
placă peste sol, comparativ cu clădirile obişnuite. Materialele utilizate au o conductivitate termică λ care se
încadrează în general în intervalul 0,10-0,15W/m2K. O atenţie specială se acordă eliminării punţilor termice
prin intermediul unei izolări atente.

Grosimea stratului de izolaţie termică dispus pe pereţi este de ordinul a 30-40 cm, la sol 20-30cm, iar
la acoperiş 40-50 cm (aceaste valori sunt orientative şi depind de condiţiile climatice ale locului de
amplasare a clădiriilor şi de materialele izolatoare folosite). Toate elementele care constituie anvelopa
clădirii au valori ale coeficientului de transfer termic prin convecţie mai mici de 0.15 W/m²K. Cea mai
importantă regulă la realizarea unei case pasive conform conceptului promovat de Passivhaus Institut din
Germania, este ca izolaţia termică să fie aplicată continuu pe anvelopa construcţiei, fără a da posibilitatea
existenţei punţilor termice. Acest raţionament conduce la reducerea pierderilor de căldură. Deşi majoritatea
materialelor izolatoare nu sunt etanşe, se impune ca anvelopa să fie relizată etanş pentru a reduce riscul
apariţiei punţilor termice, criteriu foarte important la realizarea caselor pasive.

3.3.3. Ventilarea

Ventilarea încăperilor este o procedură necesară pentru îndepărtarea aerului uzat din interior şi
înlocuirea acestuia cu aer proaspăt din exterior. Cu ajutorul unui sistem mecanic integrat de încălzire,
ventilarea şi condiţionare a aerului asigură o calitate bună a aerului din interior clădirii.

Dacă este necesar, se utilizează sisteme de ventilare mecanică cu o rata de recuperare a căldurii din
aerul viciat de peste 80% şi ventilatoare de eficienţă ridicată cu turaţie variabilă.

O inovaţie în construcţia caselor pasive sunt sistemele de ventilare controlată cu recuperare de
căldură, în care printr-un sistem de conducţie aerul din exterior este aspirat în interior cu ajutorul
ventilatoarelor electrice. Este filtrat şi condus către un convertor termic, ce opţional poate fi încălzit şi apoi
distribuit în zonele individuale (camera de zi, dormitoare, spaţii de lucru). Aerul uzat este atras din bucătărie,
baie, toalete şi condus printr-un al doilea sistem de conducţie către convertorul termic şi apoi expulzat în
exterior. Cantitatea de aer necesară unei persoane se ridică la aprox. 20-30 m3/h. Un sistem de ventilare

338

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

controlat cu recuperare de căldură este necesar tuturor clădirilor eficiente energetic,considerându-se că
eficienţa pentru sistemele de recuperare de căldură este de peste 90%. [6]

Fig. 11. Sistem de ventilare casă pasivă
3.3.4. Încălzirea

Casele pasive utilizează pentru încălzire radiaţia solară, dar şi aporturile de căldură din încăperile
interioare provenite de la echipamentele electrice sau de la locatari (100W/ persoană).

Căldura necesară încălzirii casei se obţine atât din aceste aporturi de căldură, cât şi dintr-o bună
izolare termică. În ansamblu acestea sunt sursele de obţinere de căldură care joacă un rol principal în
încălzirea casei pasive. Este fundamental să se urmarească în proiectare transportarea necesarului de căldură
prin intermediul aerului pus în circulaţie pentru ventilarea spaţiilor conform numărului optimizat de
schimburi orare. [4]
3.3.5. Iluminatul

Pentru sistemul de iluminat exterior se folosesc corpuri de iluminat prevăzute cu senzori de mişcare
alimentate prin intermediul centralelor eoliene sau panourilor fotovoltaice. În cazul sistemelor de iluminat
interioare se utilizează lămpi cu halogen, LED, PLED.

În timpul zilei, un tub solar captează, focalizează şi reflectă lumina naturală, cu ajutorul unei
suprafeţe interioare tip oglindă, super-reflectorizantă (98%) şi a unor coturi reglabile. Astfel, lumina
transportată de la acoperiş prin tubul solar este difuzată uniform în orice spaţiu interior, printr-un difuzor
prismatic. Un astfel de sistem de iluminare asigură o economie de energie electrică de până la 75%.

Fig. 12. Panou fotovoltaic. Fig. 13. Tunelul solar Velux creat de designer-ul Ross Lovegrove

339

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

4. EVOLUŢIA CASELOR PASIVE
4.1. Pe plan internaţional
4.1.1. Prima casă pasivă din Anglia

Prima casă certificată drept prima casă pasivă din Anglia, aceasta casă unică din Staplehurst,
reprezintă o adevarată mândrie pentru arhitectul Richard Hawke, cel care a proiectat-o. Pentru a reduce
materialele necesare şi a asigura reducerea pierderilor de energie, el a ales ca bolta acoperişului să urmărescă
forma unei parabole, inspirată după tehnica construcţiilor din secolul XIV. Acoperişul este format din 26.000
de plăci de ceramică care sunt legate între ele prin mortar, pentru a forma structura de susţinere. Ultimul strat
al învelitorii este unul verde care ajută la reglarea temperaturii interioare. Uşile exterioare vidate oferă o
termoizolare a spaţiului echivalentă cu un strat de 50 de cm de spumă poliuretanică.

Fig. 13. Prima casă pasivă din Anglia-Staplehurst

4.1.2. Prima casă pasivă din America de Nord - Urbana, Illinois
În primăvara anului 2002, arhitecta de origine germană Katrin Klingenberg stabilită in Statele Unite

ale Americii, a început planul pentru construcţia ,,propriei ei case pasive” -Casa Smith în Urbana, Illinois.
Casa are 365.76 m3 utilizând doar 11 kWh/m²an pentru încălzire. Geamurile sunt special concepute pentru a
capta cât mai bine energia solară şi pentru a o refolosi la încălzirea clădirii. Pe timpul iernii podeaua captează
caldură provenită de la soare şi o redirecţionează pentru încălzirea întregii locuinţe. Pentru a evita pierderea
energiei, arhitecta a folosit 36 cm de fibră de sticlă pentru izolarea pereţilor interori şi 12 cm de izolaţie
rigidă pentru pereţii exteriori.

În anul 2004, Klingenberg a dezvoltat proiectul intitulat ,,Ecological Construction Laboraty” (e-co
lab), o organizaţie non-profit care are misiunea de a proiecta, construi, vinde şi monitoriza construcţia
clădirilor pasive. Primul proiect al aceastei organizaţii a fost ,, The Fairview House”.

Fig. 14. ,,The Smith House” Urbana, Illinois

340

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

4.2. Pe plan naţional

4.2.1. Primele clădiri pasive din România

Spre deosebire de exemplele anterioare, la nivel naţional construcţia de case pasive este mai puţin
populară, astfel că numărul construcţiilor care au obţinut sau sunt în curs de obţinere a unei certificări
voluntare este mic, în jur de 20-30 de proiecte.

Procentul clădirilor care îndeplinesc condiţiile este foarte scăzut (1%), iar costurile suplimentare
implicate în construcţia unei clădiri de acest tip limitează accesul oamenilor obişnuiţi la ele. Cu toate acestea,
reprezentanţii companiilor din domeniul materialelor de construcţii cred că piaţa este pregătită pentru
clădirile pasive, mai ales că în prezent, se pot găsi mult mai uşor materiale pentru o renovare „verde” a
clădirilor, iar interesul dezvoltatorilor imobiliari a crescut în privinţa acestor imobile. În plus, consumul mai
redus de resurse din timpul construcţiei şi al operării faţă de restul locuinţelor şi reducerea după darea în
folosinţă a consumului de energie şi de gaz face ca genul acesta de clădiri să prezinte un grad mai mare de
atractivitate pentru public.

Majoritatea acestor clădiri sunt construite cu sistemul „Amvic”, care este un sistem de construcţii
produs în ţară la Bragadiru şi care răspunde cerinţelor actuale de a construi în sistem pasiv. Se compune din
cofraje termoizolante “înglobate” (Insulated Concrete Forms) din neopor expandat ignifugat în care se
montează armatură şi se toarnă betonul conform proiectului de structură. Aceste cofraje se utilizează la
construirea pereţilor structurali şi conferă în acelaşi timp şi izolarea termică a peretelui. Îmbinarea cofrajelor
este uşoară şi rapidă datorită sistemului tip lego. Regimul maxim de înălţime este de P+8 nivele pentru casa
pasivă.

Neoporul constituie o nouă generaţie de polistiren expandat (EPS) şi se distribuie sub formă de plăci
de culoare gri-argintiu având numeroase aplicaţii precum: sisteme compozite de izolare termică, izolare între
pereţi, izolare interioară, izolare fonică, izolarea mansardelor, a acoperişului, izolare termică la subsoluri,
matriţe pentru construcţiile modulare. Este singurul material termoizolant recomandat la izolarea termică pe
interior a zidurilor, când acestea nu se pot termoizola pe exterior.

Utilizarea Neoporului pentru un termosistem atrage după sine o serie de avantaje precum reducerea
costurilor pentru încălzire în perioadele friguroase, reflectarea până la 75% din radiaţiile solare cu unde lungi
(astfel reducându-se temperatura pe perete pe timp călduros cu până la 20 °C), reluarea şi dispersarea în
masa proprie a tensiunilor create de oscilaţiile termice (astfel nu mai apar fisuri în stratul de izolaţie),
coeficientul de transfer termic mai scăzut cu 20% faţă de polistirenul clasic.

Fig. 15. Cofraje din neopor ignifugat pentru casa pasivă

Prima casă pasivă din România a fost construită în anul 2004 în satul Burluşi din judeţul Argeş. Casa
are o suprafaţă de 210 m² cu o singură intrare, consumă aproximativ 13 kWh/m²an şi în interiorul ei căldura
este păstrată datorită zidurilor cu o grosime de 75 centimetri, din care 30 cm de polistiren, cărămidă BCA de
38 cm, rigips şi vată de 5 cm, plus tencuială şi adezivi. Izolaţia a fost realizată în exterior cu polistiren
expandat dens de 24 kg/m3, sub placă cu polistiren extrudat, acoperişul cu vată minerală, iar ferestrele în trei
straturi cu geam low-e şi umplutură de krypton sunt prevăzute cu jaluzele reglabile. Casa este încălzită cu
ajutorul unei centrale termice pentru încălzire prin pardoseală care funcţionează pe lemne, are 6 m² panouri
solare cu tuburi englezeşti şi sistem de ventilare cu recuperare căldură.

341

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig. 16. Casa Burluşi – prima casă pasivă din România
Prima clădire de birouri realizată după standardul "Casa Pasivă" este sediul Amvic din comuna
Bragadiru, judeţul Ilfov, în anul 2008. Clădirea este realizată din beton armat, anvelopa casei este bine
izolată termic la exterior şi interior cu neopor, cu ajutorul cofrajelor specifice. Suplimentar, pereţii exteriori
sunt izolaţi cu un strat de polistiren la exterior, iar la interior cu un strat de celuloză ignifugată, protejată cu
plăci de rigips. Suprafaţa vitrată este realizată din geamuri tip termopan, cu trei foi de geam, două dintre foile
de geam fiind de joasă emisivitate, iar spaţiul dintre foile de geam fiind umplut cu krypton. Ferestrele
termopan sunt prevăzute cu jaluzele reglabile, pentru reducerea aporturilor din radiaţie în sezonul cald.
Pentru spaţiile de birouri încălzirea se realizează utilizând două sisteme: un sistem de încălzire în pardoseală
şi unul cu aer cald. Pe timpul verii, un agregat de climatizare asigură aerul condiţionat necesar spaţiilor de
lucru. În perioada dintre sezonul cald şi cel rece, respectiv primăvara şi toamna, agregatul de climatizare
asigură confortul interior. [7]

Fig. 17. Sediul “Amvic”, comuna Bragadiru
4.2.2. Proiecte în dezvoltarea de case pasive

O casă pasivă se găseşte şi în Cluj Napoca. Casa are o suprafaţă utilă de 260 m² , geamuri fixe din
trei straturi, dar reîmprospătarea aerului este asigurată de sistemul de ventilare mecanică. Hota şi aerul din
aspirator sunt conectate la circuitul de evacuare a aerului viciat din clădire, iar pe acoperiş există o grădina cu
gazon şi plante.

342

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

Fig. 18. Casa pasivă din Cluj-Napoca
O altă casă pasivă, independentă energetic se găseşte în localitatea Plopu, judeţul Prahova. Casa este
construită pe un teren de 5.000 de m², având o suprafaţă de 270 de m², şi un sistem de încălzire prin
pardoseala de 240 m². Locuinţa mai deţine captatori solari în vid, panouri fotovoltaice, pompă geotermală,
geamuri termopan în trei foi, izolaţie în pereţi şi ventilaţie cu recuperare de căldură, eficienţa 98%. Cu aceşti
parametrii, investiţia s-a ridicat la 180.000 de euro (fără teren), iar durata de viaţă a clădirii este de minimum
60 de ani. [8]

Fig. 19. Casa pasivă din Plopu
Un alt sistem de construire a caselor pasive este propus pentru casa pasivă din incinta Universităţii
Politehnice Bucureşti care urmează să fie construită din BCA (Beton Celular Autoclavizat), produs de
compania germană Xella acesta fiind cel mai mare producător de BCA din lume. Casa va avea o suprafaţă de
160 de m2 şi va fi concepută pe sistemul P+1. Condiţiile de construire şi atestare includ respectarea
standardelor de etanşeitate, împreună cu un sistem “verde” de asigurare a climatului interior şi garanţia unor
costuri scăzute ale construcţiei. În acelaşi timp, s-au luat în considerare caracteristicile de eficienţă termică şi
difuzia la vapori foarte bună, toate aceste calităţi fiind specifice blocurilor de zidărie Ytong. Casa va găzdui
seminarii şi conferinţe şi va fi deschisă publicului pentru vizitare.

343

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig. 20. Casa Pasivă „Politehnica”, Bucureşti
Un alt sistem pentru construcţia caselor pasive este propus de societatea Folex, care constă într-un
concept de realizare a unei case pasive folosind elemente modulare tip “BSF” (Bolţar Spumă Finisat) ca
elemente de rezistenţă, panoul solar parabolic şi bazine de stocare ca element de captare şi înmagazinare a
energiei solare, precum şi cazane cu combustibil solid ca o metodă alternativă de încălzire. Elementele
modulare tip „BSF” sunt elemente prefabricate compuse dintr-un bloc de spumă poliuretanică placat cu plăci
din gips carton, tablă zincată, fibră de sticlă, fibrocement etc., în funcţie de domeniul de aplicare. Materialul
este agrementat pentru construcţii P+1 sau P+M. Coeficientul de conductibilitate termică este cu aproximativ
50% mai mică decât a polistirenului (0,030 W/mK). Suprafeţele drepte de fibrociment scutesc necesitatea
îndreptării sau tencuirii ulterioare.
Un element în plus propus de aceeaşi societate este panoul solar paraboloid care este o oglindă de
formă paraboloid de rotaţie în al cărui focar optic este plasat un schimbător de căldură de dimensiuni foarte
mici care absoarbe căldura radiată şi o transformă în agent termic. Avantajele acestor panouri solare faţă de
cele clasice sunt pierderile minime datorită faptului ca în focarul optic este un schimbator de dimensiuni
mici. Temperatura agentului termic in acest schimbator poate ajunge usor peste 120 °C ceea ce face posibila
ridicarea temperaturii in acumulatori pana la 95 °C.

Fig. 21. Ancorarea modulelor BSF în fundaţie. Fig. 22. Panou solar parabolic [9]

344

Karina M. SARFFY, Edith I. SIPOS, Ioana A. URCAN

5. CONCLUZII
În concluzie construirea unei case pasive este extrem de rentabilă. Pe de o parte, există costuri

suplimentare (termoizolaţie în plus, rame termoizolante speciale pentru ferestre, geam triplu special, sistemul
de ventilaţie special şi implementarea etanşării perfecte a anvelopei locuinţei) care sunt compensate, pe de
altă parte, de economiile obţinute prin eliminarea sistemului de încălzire şi a lucrărilor aferente acestuia.
Costul facturii la energie va fi de pâna la zece ori mai redus decât la o casă convenţională construită la
standardul actual încă în vigoare.Comparând aceste date şi costuri cu beneficiile ulterioare ale unui consum
de energie foarte redus, avantajul este total în favoarea casei pasive.

Un alt element important este faptul că timpul de construcţie al casei este foarte redus, astfel încât
investiţia este amortizată mult mai repede decât la o construcţie clasică, iar cantitatea de manoperă se reduce
semnificativ.

Reducerea substanţială a emisiilor de carbon, utilizarea de materiale ecologice, confortul excepţional
dat de aerul permanent proaspăt din casă, lipsa suprafeţelor interioare reci iarna, lipsa excesului de căldură
vara, lipsa prafului generator de alergii, iluminare naturală maximă, lipsa stresului de locuinţă şi echilibrul
psihic indus de integrarea armonioasă în mediu sunt avantajele clare legate de sănătatea şi confortul
locuitorilor.

Având în vedere beneficiile pe care le poate aduce o casă pasivă, este evident impactul major pe care
îl are aceasta asupra celor ce aleg să locuiască într-o astfel de clădire.

345

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

5. BIBLIOGRAFIE

1. http://audituri-energetice.ro/pdf/development.pdf
2. http://www.energyonline.ro
3. www.casamea.ro
4. http://inhabitat.com/
5. http://casaverdepasiva-review.blogspot.com/
6. http://variaenergia.3x.ro/index2-casa-pasiva.htm
7. www.amvic.ro
8. http://www.cariereonline.ro/articol/romania-cladirilor-verzi
9. www.folex.ro

346

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

BETON ARMAT CU CD-URI (BacCD)

Cătălin SERDENCIUC1, Cosmin PITARU2
1Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT

Our project is trying to find out if the CDs are strong enough as a reinforcement to bending
and compression, in order to see if this idea can be implemented in constructions.

To manufacture the samples, with dimensions of 4x4x16, we used CEM 42.5 cement and the
recipe for a standard mortar.

In three of the cast samples, we replaced 200 g of aggregate with 200 g of crushed CDs.
To manufacture the other three samples, we cut strips of CDs, in ideea to use them as a
reinforcement for the concrete.
Then, a series of tests were made, bending and compression, to see if the results are within
the limits imposed by the standards.

347

Cosmin PITARU, Cătălin SERDENCIUC

1. INTRODUCERE

Betoanele sunt produse artificiale cu aspect de conglomerat care se obţin în urma întăririi unor
amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi agregate, eventual aditivi. Amestecul de liant şi apă
formează o pastă care, în urma unor procese fizico-chimice, se întăreşte transformându-se într-o
substanţă solidă care leagă între ele granulele de agregat, dând astfel caracterul de monolit al
betonului. Betonul prezintă o bună rezistenţă la solicitarea de compresiune, dar la solicitarea de
tracţiune rezistenţa betonului este mult mai scăzută (aproximativ de 10 ori mai mică decât cea la
compresiune). Din acest motiv pentru a îmbunătăţi comportarea materialului la diferite tipuri de
solicitări betonul poate fi armat cu diferite produse din oţel.

În zilele noastre, una dintre cele mai mari probleme întâmpinate de marii producatori de
materiale de construcţii este poluarea. Din această cauză, în domeniul construcţiilor, se încearca a se
folosi o cantitate redusa de resurse, materiale care poluează cât mai putin, sau reutilizarea unor deşeuri
pentru micşorarea numărului de procese tehnologice, implicit micşorarea consumului de resurse si
energie. Drept urmare am ales a arma betonul cu cd-uri, o alternativa care are ca obiective principale
reutilizarea deşeurilor, în cazul nostru a cd-urilor, pentru evitarea unor procese tehnologice care pot
dăuna mediului înconjurător şi pentru a economisi cât mai multe resurse si energie.

2. PROGRAMUL EXPERIMENTAL

Spre deosebire de armăturile care se folosesc, în zilele noastre, în construcţii (oţel,
armături disperse), noi am reuşit să găsim o metodă alternativă. Am considerat că armarea
betonului cu cd-uri ar putea diminua atât costurile de producţie, cât şi efectele negative
asupra planetei noastre pe care le implică. Am înlocuit o parte din agregat cu cd-uri mărunţite
şi armătura cu fâşii de cd-uri.

Armătura din fâşii de cd-uri CD-uri mărunţite

Prepararea mortarului

Mortarul sta la baza tuturor lucrarilor de zidarie, fie ca sunt de constructie, tencuire
sau reparatii. Mortarul este un amestec de nisip, apa si aliant ( ciment si/sau var ) care se
intareste ca piatra.

Pentru realizarea mostrelor am folosit ciment CEM I (42,5), apă, agregat de diferite
sorturi (0,08-0,16; 0,16-0,5; 0,5-1; 1-2 mm) şi cd-uri.

Reţetă:
I. Înlocuitor pentru agregat (cd-uri mărunţite)
- ciment: 450 g;

- apa: 225 g;

- cd-uri mărunţite: 200 g;

348

- nisip : Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

(0.08-0.16)mm: 150 g;
(0.16-0.50)mm: 300 g;
(0.50-1.00)mm: 350 g;
(1.00-2.00)mm: 350 g.

II Armătură din fâşii de cd-uri

- ciment: 450 g;

- apa: 225 g;
- fâşii de cd-uri: 200 g,

- nisip: (0.08-0.16)mm: 150 g;

(0.16-0.50)mm: 300 g;

(0.50-1.00)mm: 450 g;

(1.00-2.00)mm: 450 g;

349