Casa Radu de la Gulia – proiectul de structură și configurare energetică al unei case pasive

Întâlnirea pe care am avut-o cu Cătălin Caraza de la Inginerie Creativă a avut ca motiv și punct de plecare a discuției noastre proiectul de structură și conformare energetică al casei soților Ioana și Ciprian Radu, construită de Litarh la Gulia, lângă București, proiect de care s-a ocupat direct. Vor fi multe trimiteri către primul articol despre această casă (în care am vorbit cu arhitectul și am prezentat construcția), așa că, vă sfătuiesc să-l recitiți înainte. Construirea de case cât mai eficiente energetic, reducerea consumului de energie pentru încălzire și răcire sunt subiecte foarte actuale, așa că discuția noastră a fost mai amplă, foarte tehnică și a atins multe subiecte de interes în ceea ce privește casele pe structură timberframe. Am vorbit despre drumul pe care trebuie să-l parcurgă viitorul proprietar până să înceapă construcția casei, principii ale eficienței, costuri, cât reprezintă costul structurii din costul total al casei și alte astfel de teme.

Etapele până la faza de ridicare a structurii casei

Am început discuția cu acest subiect pentru că Pierre Bortnovski (Team Built) arhitectul și managerul de șantier al casei de la Gulia, spunea că mulți dintre cei care vor să-și construiască o casă ajung mai întâi la Inginerie Creativă (datorită informațiilor existente pe net), dar că nu aceasta ar trebui să fie prima etapă. L-am rugat pe Cătălin să ne spună către cine trebuie să se îndrepte întâi un viitor proprietar de casă?

„Primul pas este găsirea unui arhitect. Oamenii ajung direct la noi neștiind ce facem. Noi ne ocupăm de structură și conformare energetică, conformare energetică însemnând dimensionarea stratificației, proiectarea gradului de eficiență energetică, dacă vrei o casă pasivă. Pentru că trebuie să știi cum ajungi la o casă pasivă. De unde știi cum trebuie să fie ferestrele, dacă sunt prea mari sau prea mici, de unde știi ce caracteristici trebuie să aibă tâmplăria respectivă? 

Cine dorește o casă se duce întâi la arhitect căruia îi spune, de exemplu, vreau un living mare, luminos, 3 dormitoare, 2 băi, cam astea-s cerințele. Arhitectul face schema funcțională, volumetria, după care se ajunge la echipele de specialitate – structuri, instalații, peisagiști. 

Fără proiectul tehnic, doar cu cel făcut de arhitect, nu se poate începe construcția, conform legii. Este nevoie de proiectul tehnic cu detalii de execuție, cu materiale, cu tot. Constructorul apare la final, după ce proiectul este complet cu detalii de execuție, cu cantități, eventual model 3D.

Cu Vlad Liteanu (Litarh) este simplu, lucrăm în același soft și îi trimitem direct modelul 3D. Trimitem cât mai clar detaliile de execuție, gabarite de grinzi, de stâlpi sau ce mai există în proiect din punct de vedere structural, elemente pe care noi le dimensionăm și de care suntem responsabili, iar el, în baza acestui proiect, face oferta de preț către client. Oferta către client apare după ce arhitectul a făcut proiectul și a fost făcut proiectul de structură. Pentru proiectul complet lucrează mai multe echipe – constructorul care face structura, cei ce fac și montează ferestrele, echipa de instalații, etc. 

Sunt foarte mulți implicați în proiect pâna ce casa este gata. Pierre făcuse la un moment dat un grafic cu toți cei care au lucrat la casa se la Gulia și i-au ieșit peste 100 de persoane implicate.  Pentru ca totul să decurgă bine trebuie ca cineva să preia această funcție de manager de proiect.”  

În ce a constat proiectul făcut de Inginerie Creativă pentru casa de la Gulia?

„În ceea ce privește casa de la Gulia, noi (Inginerie Creativă) am făcut calculele de structură și conformare energetică. Conformarea reprezintă stratificația, de ce se folosesc anumite grosimi de izolație la perete, acoperiș sau pardoseală. Clientul alege nivelul de consum anual pe care dorește să-l atingă, max. 15 kWh/m²an dacă este o casă pasivă. Pornind de aici, noi am făcut calculele începând de la fundație. Partea de structură a implicat dimensionarea grinzilor, a planșeului, dispunerea pereților interiori. La casele timberframe pereții interiori, chiar dacă sunt mai subțiri, pot fi folosiți ca pereți de rezistență pentru descărcarea anumitor forțe de la acoperiș. Si chiar dacă nu descarcă nicio forță, pereții contravântuiesc casa având astfel rol structural. Noi dăm și elementele de prindere, colțarii. În urma calculelor spunem constructorului dacă montanții pereților trebuie să fie mai deși decât 625 mm cât este pasul obișnuit. Detaliile de prindere – colțarii de prindere de fundație, de pereți, planșeu de perete, perete de etaj – calculele se rezistență la vânt și seism sunt făcute tot de noi.”

Din cele spuse de Cătălin am înțeles că o casă proiectată să reziste la cutremur sau vânt, va rezista, indiferent dacă este făcută din lemn, cărămidă sau beton. Construcția rezultă în urma calculelor, iar ele spun cât de groși trebuie să fie pereții și ce tip de colțari și elemente de prindere trebuie folosite.

„Studiul de conformare energetică l-am făcut tot noi. În acest studiu se modelează casa ținându-se cont și de eventualii vecini. Chiar dacă ei nu există, se poate simula conform reglementărilor zonale. Eventualele construcții pot avea impact asupra umbririi casei. Casa nu are vecini acum, iar dacă toți cei care vor construi în apropiere vor ține cont de reglementările privind apropierea și înălțimea, nu ar trebui să fie probleme în viitor. Ținând cont de orientarea față de punctele cardinale și de datele climatice s-au ales ferestrele, s-a dimensionat anvelopanta, s-a calculat termoizolația la soclu, cea din pereți și de la acoperiș.

Facem și modelarea zonală. Se face un model local și se variază grosimea termoizolației. Ține de zona în care este casa. Calculul se face strict pe amplasament, strict cu geometria și poziția calculată. Casa asta, pe același teren, dar rotită cu 20°, n-ar mai avea aceeași coeficienți. Foarte importată este orientarea – pe sud sunt deschiderile mari, iar spre nord, doar strictul necesar.  Acest lucru ajută foarte mult iarna, când aproape că nu este nevoie de încălzire, dar vara poate duce la supraîncălzire. De aceea este nevoie de elementele de umbrire (riflaj, jaluzele). 

După ce sunt finalizate toate aceste calcule și simulări, constructorul preia modelul 3D și face o proiectare tehnologică. Se dimensionează materiale având întotdeauna acordul proiectantului ca structura să aibă rezistență. Constructorul poate introduce anumite toleranțe care să permită montajul. Modificările sunt foarte mici și nu alterează calculele, dar foarte utile la montaj. Dacă există modificări ale proiectului, ele se fac înainte de începerea construcției, foarte rar după. Dacă totuși este nevoie, modificările implică costuri deoarece trebuie refăcute calculele de rezistență.” 

În ce constă conformarea energetică a unei construcții

Performanța energetică a unei clădiri este o caracteristică importantă, întrucât energia utilizată într-o casă crește costurile de întreținere și creează o cantitate semnificativă de poluare cu gaze cu efect de seră – cauza principală a schimbărilor climatice. Deci, nu este surprinzător faptul că acum, mai mult ca oricând, eficiența energetică este o parte importantă a proiectării și construirii clădirilor. În acest sens, toate clădirile noi, indiferent de dimensiuni, vor trebui să îndeplinească cerințe minime de performanță energetică, adaptate climatului în care sunt construite. Sunt cerințe care au ca scop reducerea consumului de energie necesar pentru întreținerea clădirilor, pe care schimbările climatice ne determină să le urmăm. Măsurile de economisire a energiei vor aduce beneficii mediului, vor îmbunătăți calitatea aerului, a vieții oamenilor în interiorul clădirilor și vor aduce facturi mai mici.

Discuția cu Cătălin a continuat cu cerințele privind eficiența energetică, mai ales că tot mai mulți beneficiari se informează și doresc să construiască case pasive sau cât mai eficiente energetic. Așadar, cum trebuie să fie casele care se construiesc începând cu 2021 și cât de eficiente pot sau trebuie să fie ele?

„Răspunsul ar fi destul de simplu. Acum, din 2021, casele trebuie să se încadreze în standardele nZEB, adică nu pot fi altfel decât eficiente energetic. În plus, ar mai trebui să folosească și ceva energie regenerabilă pentru a se încadra în cerințele standardului. În ceea ce privește eficiența, sunt mai multe nivele. Dacă privim graficul de mai jos, vedem că o casă pasivă are un consum de max. 15 kWh/m² pe an, dar casă foarte eficientă este și cea care are 30 kWh/m², poate fi chiar certificată. Dacă oamenii nu vor neapărat o casă pasivă, dar o vor eficientă energetic, noi le recomandăm nivelul acesta, 30 kWh/m² pe an. Este ok ca și consum și deși pare mică diferența, efortul financiar pentru a ajunge la nivelul unei case pasive este mult mai mare. Diferențele vin de la materialele certificate care sunt mult mai scumpe.”

Când se conformează energetic o casă, principiile care se urmăresc sunt aceleași ca la casa pasivă, dar când casa este doar eficientă energetic, valorile sunt mai permisive, mai puțin stricte. Principiile care ne interesează sunt:

• izolarea termică foarte bună
• punțile termice cât mai puține
• ferestre performante
• anvelopantă etanșă la aer testată cu ușa suflantă
• calitatea aerului prin ventilație și recuperarea căldurii.”

Termoizolarea este un punct cheie pentru reducerea pierderilor de căldură. Izolarea termică permite ca interiorul unei case să fie independent de temperatura exterioară, astfel încât să fie mult mai ușor de menținut un confort termic constant. Odată atinsă temperatura adecvată în interiorul casei, trebuie păstrată cât mai mult posibil evitând pierderile de căldură printr-o bună izolare a fundației, a pereților și a acoperișului. Într-o casă eficientă energetic sau pasivă, grosimea izolației este considerabil mai mare decât într-o casă convențională. Cu cât izolația este mai mică, cu atât mai mare este schimbul de căldură.

„Punțile termice (zone în care există schimb de aer necontrolat) ar trebui rupte total, dar ăsta e idealul. Dacă nu pot fi rupte, trebuie diminuate. De exemplu, la grinzile lamelare ale casei de la Gulia există o punte termică care nu poate fi eliminată total, pentru că lemnul străpunge peretele și iese afară, iar energia se pierde prin interiorul lemnului. A putut fi însă diminuată. Între perete și grindă s-au pus 2 plăci de PURENIT, un material cu coeficient de transfer termic mai scăzut (0,08). Piesa metalică care prinde grinda a fost prinsă de PURENIT și PURENIT-ul de perete. Puntea nu a fost eliminată, dar a fost diminuată. Fără această intervenție pierderea prin această zonă ar fi fost cu mult mai mare. 

 La ferestre, există diferență de preț între o tâmplărie certificată și una necertificată, iar această diferență nu este mică. Tâmplăria are 3 componente importante care influențează eficiența – rama, sticla și modul cum se face prinderea între ele. Rama poate fi din PVC, lemn, lemn cu aluminiu la exterior sau aluminiu. Are adăugate materiale cu transmisivitate redusă, vizibile în secțiune, care fac ca puntea termică între interior și exterior să fie ruptă. Cele mai scumpe ferestre sunt cele făcute din aluminiu și certificate. Pentru a fi foarte bune trebuie sa aibă coeficientul de transfer termic, sub 0,8 W/m²K. Foarte importantă este și prinderea dintre fereastră și perete deoarece aici pot apărea punți termice importante detectabile prin termoscanare. 

Anvelopanta este tot ce vine în contact cu mediul exterior – pereți, fundație, acoperiș. Prin fundație se poate pierde 20% din energie, prin pereți 25%, prin ferestre 10-20% și prin acoperiș cel mai mult, 25-35%. De ceea stratul de termosistem de la acoperiș este mai gros. Nu trebuie să existe schimb necontrolat de aer pentru că poate duce la condens, foarte periculos pentru casele din lemn. De aceea, toate foliile și straturile folosite pentru izolare sunt închise spre interior și deschise spre exterior, astfel încât apa din procesele umede să poată fi eliminată. Din acest motiv nu se folosește OSB pe exterior pentru că el este o barieră. La casa de la Gulia s-a folosit DWD spre exterior, material cu un coeficient de permeabilitate destul de bun care lasă vaporii să iasă. Peste DWD s-a pus vată bazaltică lipită cu adeziv. Adezivul a fost astfel ales încât să permită ieșirea vaporilor. Apoi vine tencuiala, cu permeabilitate la vapori. Întreg sistemul trebuie să fie permeabil, să lase vaporii să iasă.” 

Este utilă certificarea casei?

„Deocamdată, faptul că ai o casă certificată nu aduce vreun avantaj din punct de vedere al impozitelor sau al unor facilități date de stat. Certificarea este, însă, o garanție a calității produselor folosite și a execuției, este garanția unei case bine proiectată și executată. În ceea ce privește certificarea caselor pasive, o mare problemă pentru noi și pentru arhitecți este lipsa certificării pentru materialele folosite, chiar și la unii producători importanți. Pentru certificare caselor pasive sau foarte eficiente energetic trebuie dosar cu documentele materialelor folosite, documentația tehnică, fotografii din timpul execuției, rezultatele testelor.” 

Cât reprezintă construcția propriu-zisă (structura) din prețul final al casei?

„Structura are un impact mare vizual, dar reprezintă doar 20-40% din construcție. La fel și prețul ei. Oferta de preț dată de constructor se referă  doar la construcția ridicată. La aceasta se adaugă multe alte costuri. La final, cu interioarele semifinisate, adică fără finisaje care pot influența mult costul (parchet, gresie, finisaje speciale pentru pereți, etc.), prețul final poate ajunge și la 1800 euro/m² pentru o casă pasivă pe structură de CLT și în jur de 1500 euro/m² la o casă eficientă energetic pe structură timberframe (până în 90 kWh/m² an). O casă din cărămidă ajunge pe la 1400 euro/m². Avem și un film făcut de Marius (șoflete.ro) legat de cât costă aceeași casă pe diferite structuri.” 

Discuția cu un specialist despre eficiența caselor este foarte instructivă și convingătoare astfel încât, la final, îți dorești să construiești o casă cât mai eficientă energetic sau o casă pasivă pentru că înțelegi cu adevărat cât de important este pentru confortul tău viitor. Dar pentru asta trebuie să apelezi la arhitectul, proiectantul și constructorul potrivit și să planifici din timp construcția.