In prezent, cladirile din Europa genereaza 40% din consumul de energie, iar aproximativ 95% din liantii utilizati in compozitele din fibre de lemn sunt de origine fosila. Materialele care nu sunt pe baza biologica (de exemplu, caramizile, betonul, plasticul, gips-cartonul, sticla si vata minerala) au o amprenta ecologica ridicata, posibilitati limitate de reciclare, si ar trebui inlocuite cu solutii sustenabile, de natura biologica. Proiectul Biobuild, finantat prin programul Orizont Europa, se concentreaza pe utilizarea biocompozitelor pentru a dezvolta materiale de constructie non-toxice si cu poluare nula, avand inclusiv o functie de stocare a energiei. Efortul are ca scop incorporarea in viitoarele cladiri a materialelor cu schimbare de faza pe baza biologica (bioPCM) din lemn masiv, fibre de lemn si particule legate de rasini din uleiuri vegetale, lignina sau miceliu fungic. Produsele vor fi complet reciclabile si durabile, fara compusi toxici. 

 

Tranzitia catre neutralitatea climatica, asa cum este prevazuta in European Green Deal (EGD), necesita schimbari inovatoare si rapide. De aceea, este de asteptat ca Biobuild sa deschida calea catre atingerea obiectivelor EGD si sa accelereze inovarea in domeniul cladirilor, contribuind la o utilizare mai larga a materialelor pe baza biologica si la extinderea pietei de produse pe baza biologica in beneficiul societatii civile si al mediului. Materialele si tehnologiile durabile pe baza de plante vor putea contribui la tranzitia iminenta catre decarbonizare in sectoarele industriale majore. Proiectul isi propune sa atinga urmatoarele obiective principale: incorporarea bioPCM-urilor in celulele lemnului masiv, ale particulelor de lemn, ale fibrelor de lemn virgine si reciclate prin impregnare si, in plus, optimizarea absorbtiei bioPCM-urilor pentru a elimina levigarea; dezvoltarea si fabricarea a trei lianti biologici pentru materialele compozite pe baza de lemn cu bioPCM folosind uleiuri vegetale polimerizabile, lignina si micelii fungice; demonstrarea viabilitatii tehnologiilor respective prin producerea de materiale compozite din lemn cu bioPCM (placi si pardoseli) cu performante termice imbunatatite; construirea de prototipuri de cladiri din lemn cu panouri de perete si parchet noi integrate si evaluarea performantelor de economisire a energiei; utilizarea evaluarii ex-ante a ciclului de viata (LCA) pentru fiecare produs si investigarea posibilitatii de reciclare pe termen lung, pentru a se asigura ca materialele indeplinesc standardele imbunatatite de durabilitate, circularitate si siguranta; implicarea in activitati de grupare cu alte proiecte si initiative europene relevante; determinarea provocarilor si beneficiilor industriale, de mediu, sociale si economice ale noilor tehnologii, pentru a facilita adoptarea lor pe piata si transferabilitatea catre alte materiale pe baza biologica. 

In acest context, este importanta definirea tipologiilor de cladiri si a zonelor climatice in care conceptul Biobuild poate fi integrat. De asemenea, se impune inclusiv identificarea cerintelor de constructie si tipologiilor de cladiri de referinta atat pentru sectorul rezidential, cat si pentru cel nerezidential (cladiri de birouri) in zonele climatice ale Europei. Scopul acestor eforturi de cercetare este de a furniza tipologii de cladiri care iau in considerare zonele climatice din Europa pentru nevoile proiectului, respectiv de a identifica cu precizie solicitarile utilizatorilor finali in domeniul confortului climatic in cladirile rezidentiale si de birouri. De asemenea, proiectul urmareste determinarea conditiilor climatice si a eficientei energetice a cladirilor rezidentiale si de birouri, precum si identificarea standardelor existente in domeniul biocompozitelor utilizate in materialele de constructii si domeniile conexe. 

 

Intelegerea legaturii dintre eficienta energetica a cladirilor si conditiile climatice poate imbunatati proiectarea de locuinte eficiente din punct de vedere energetic. Din cauza schimbarilor globale si a cresterii cerintelor privind consumul de energie al constructiilor, eforturile expertilor au crescut exponential in ultimii 20 de ani. Oamenii devin tot mai constienti de legatura dintre consumul de energie si impactul asupra mediului, pe masura ce incalzirea globala si schimbarile climatice avanseaza in mod accelerat. Conform Agentiei Internationale pentru Energie, emisiile actuale de gaze cu efect de sera (GES) legate de energie sunt de aproximativ 40 Gt echivalent CO2. Sectorul constructiilor a fost, in 2021, direct sau indirect responsabil pentru aproape 50% din consumul global de energie si 37% din totalul emisiilor de GES. De aceea, decarbonizarea sa pana in 2050 este esentiala pentru realizarea acestor reduceri ale emisiilor si pentru abordarea triplei crize planetare - a schimbarilor climatice, a pierderii naturii si biodiversitatii, precum si a poluarii si deseurilor. Cu toate acestea, dupa cum arata raportul privind starea globala a cladirilor din 2022, sectorul nu face schimbarile sistemice profunde necesare pentru a se indrepta catre acest obiectiv.

Specialistii au determinat ca mai multi factori pot influenta consumul de energie al cladirilor. Acestia sunt legati, in principal, de amplasarea si proiectarea cladirii, comportamentul ocupantilor, gestionarea energetica a imobilului, conditiile climatice din regiune si caracteristicile socioeconomice si juridice. Problema cererii de energie a cladirilor este destul de complexa, iar dintre toate variabilele modificarile caracteristicilor climatice constituie elementul care influenteaza in modul cel mai semnificativ consumul. O gama larga de parametri, inclusiv temperatura aerului exterior, radiatia solara, umiditatea relativa, gradele-zi, vantul etc. afecteaza performanta termica a cladirilor. Trebuie mentionat, insa, ca anumite tipuri de cladiri sunt influentate diferit de variabilele climatice. De exemplu, conditiile de clima nu afecteaza consumul zilnic extrem de energie pentru incalzire sau racire al cladirilor de mari dimensiuni, insa pentru constructiile comerciale, acest parametru pentru incalzire este strans legat de valoarea temperaturii AT maxime si minime, precum si de temperatura DBT (Dry Bulb Temperature). Pentru cladirile rezidentiale, doar DBT are un impact, iar WBT (Wet Bulb Temperature) este principalul parametru climatic care influenteaza consumul extrem de energie pentru racire al cladirilor comerciale, ceea ce indica faptul ca combinatia dintre factorii de temperatura (AT) si umiditate relativa a aerului (RH) influenteaza consumul de energie pentru racire. Pentru multe tipuri de cladiri, DBT are un impact semnificativ asupra consumului orar pentru incalzire, urmat de WBT. Pentru racire, consumul este strans legat de WBT pentru cladirile comerciale sau nu are nicio relatie aparenta cu clima pentru constructiile de mari dimensiuni. Cu toate acestea, mecanismul exact prin care clima influenteaza cantitatea de energie consumata de cladiri este un subiect complicat, controversat si atent studiat in comunitatea stiintifica.

 

Clasificarile climatice actuale se refera, in principal, la aspecte legate in mod strict de vegetatie si, prin urmare, nu sunt utile pentru investigarea interactiunii dintre climatul exterior si cel interior si a influentei acestuia asupra anvelopantei cladirii. Pentru a defini zonele climatice adecvate nevoilor cladirilor care economisesc energie, trebuie avute in vedere criteriile-tinta in ceea ce priveste conditiile ambientale, cum ar fi confortul termic si umiditatea relativa a aerului. Prin urmare, cei doi factori sunt considerati drept criterii-cheie care au cea mai mare influenta asupra utilizarii materialelor noi. In consecinta, specialistii au impartit Europa in trei zone climatice, definite de o suprapunere a celor doi parametri. Descrierea zonelor respective presupune colectarea celor mai reprezentative si esentiale date de la diferitele dintre cladiri, care ulterior sunt utilizate in diverse studii de caz. Se poate afirma ca, la limita, clima este modelul pe termen lung al vremii, intr-o anumita zona. Vremea se poate schimba de la ora la ora, de la o zi la alta, de la o luna la alta sau chiar de la un an la altul. Tiparele meteorologice ale unei regiuni, urmarite de obicei timp de cel putin 30 de ani, sunt considerate climatul acesteia. Practic, clima este determinata de sistemul climatic al unei regiuni. Acesta are cinci componente majore: atmosfera, hidrosfera, criosfera, suprafata terestra si biosfera. Topografia si vegetatia exercita o influenta considerabila, contribuind la determinarea modului in care energia solara este utilizata pe Pamant. Abundenta plantelor si tipul de acoperire a solului influenteaza in mod direct evaporarea si temperatura ambientala.

Trebuie retinut faptul ca, in structura sa, clima nu este uniforma. Variatii mici, numite microclimate, exista in fiecare regiune. Ele sunt influentate in mare masura de caracteristicile topografice, cum ar fi lacurile, vegetatia si orasele. In zonele urbane de mari dimensiuni, de exemplu, strazile si cladirile absorb caldura de la soare, sporind temperatura medie a orasului la niveluri situate peste valorile medii specifice zonelor mai deschise din apropiere. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de "efectul de insula de caldura urbana". O serie de climatologi au elaborat un sistem de clasificare care se bazeaza pe bugetul de apa al unei regiuni si pe evapotranspiratia potentiala (ce descrie cantitatea de apa evaporata de pe un teren cu vegetatie). Elemente precum umiditatea si precipitatiile ajuta la determinarea indicelui de umiditate al unei regiuni. Cu cat valoarea indicelui de umiditate este mai mica, cu atat climatul unei regiuni este mai arid. Clasificarile majore sunt: microtermala, mezotermala si megatermala. Desi sistemul propus de clasificare a climei este eficient si riguros, acesta este prea complex, iar cartografierea sa este dificila.

O alternativa este cea care propune cinci grupe climatice: tropicala, uscata, blanda, continentala si polara, in continuare impartite in tipuri climatice. Clasificarea climatica este, dupa cum se sublinia anterior, esentiala pentru cladiri, deoarece influenteaza planificarea si proiectarea constructiilor, orientarea cardinala, geometria si proiectarea anvelopantelor. In general, in cazul schimbarilor climatice, clasificarile existente trebuie revizuite sau actualizate, pentru a asigura atat adaptari in consecinta ale metodelor de proiectare, cat si strategii potrivite pentru reabilitarea cladirilor existente. 

 

Parametrii meteorologici precum temperatura, umiditatea, precipitatiile, vantul si radiatia solara definesc clima unui amplasament geografic. Fiecare are caracteristici specifice, date de latitudine, longitudine si altitudine, carora li se adauga o gama extinsa de variabile meteorologice. Este esential sa se tina seama de conditiile mediului exterior in proiectarea unei cladiri, deoarece acestea determina confortul termic in interior, in special in cazul imobilelor dotate cu sisteme naturale de ventilatie. Prin urmare, un proiectant ar trebui sa studieze conditiile meteorologice predominante ale unei anumite zone, denumite "analize ale amplasamentului" in procesul de proiectare arhitecturala. Majoritatea codurilor de constructie au luat in considerare clima si diversii sai parametri, inclusiv clasificarea zonelor, pentru a ajunge la elaborarea unor ghiduri utile. Mai multe tipuri sunt utilizate in prezent la nivel mondial, in diverse scopuri, insa validitatea clasificarilor climatice existente este discutabila. Conform evaluarilor IPCC (Grupul interguvernamental de experti privind schimbarile climatice) "incalzirea antropogena a atins aproximativ 1°C (intre 0,8 si 1,2°C) peste nivelurile preindustriale in 2017, crescand cu o rata de 0,2°C (intre 0,1 si 0,3°C) in fiecare deceniu".

Unul dintre principalele sectoare responsabile pentru accelerarea schimbarilor climatice si epuizarea resurselor naturale este industria constructiilor. Aceasta este responsabila de utilizarea a 40%-50% din energia Pamantului si de cresterea emisiilor antropice de gaze cu efect de sera. In acest context, devine esentiala studierea climei regionale, pentru a prevedea efectele adverse ale materialelor de constructie propuse si pentru a recomanda masuri adecvate de evitare sau minimizare a daunelor care pot fi cauzate pe termen scurt si mediu. Este important sa se stabileasca un echilibru intre zonele climatice atribuite unei anumite regiuni si constructia care va fi executata acolo, acordand astfel prioritate proiectelor care se adapteaza la conditiile climatice ale zonei, atenueaza efectele adverse ale zonei climatice si prezinta potentialul de a se adapta la eventualele schimbari meteorologice. 

 

Obiectivele generale ale proiectului Biobuild sunt importante pentru adaptarea viitoare la schimbarile climatice a cladirilor rezidentiale si de birouri din UE, iar acest lucru a dus la un angajament puternic din partea partenerilor implicati pentru a asigura realizarea sa. La momentul actual, exista o probabilitate ridicata de continuare a eforturilor in directia respectiva, viitorul fiind bine ancorat in dezvoltarea si politica UE. Extremele climatice au deja un impact asupra Europei, iar schimbarile globale vor agrava situatia. O atitudine de "asteptare" nu mai este sustenabila, iar masurile de schimbare "fara regrete" trebuie puse in aplicare acum. Astfel, in perioada urmatoare se recomanda adaptarea cladirilor pentru a obtine confortului termic prin modificarea mediului sau a comportamentului pe baza asteptarilor si preferintelor termice ale ocupantului. Modelele de confort termic adaptiv sprijina standardele de temperatura interioara variabila care tin seama de capacitatea de adaptare a ocupantilor. Acestea contribuie la imbunatatirea confortului, la reducerea consumului de energie si incurajarea proiectarii cladirilor in functie de clima. Pentru a atinge obiectivele propuse, expertii au combinat clasificarea Köppen-Geiger cu indicele european de caldura/ racire si zonarea NZEB. Astfel, s-a obtinut o noua harta a zonarii NZEB. Toata lumea este de acord ca frontierele climatice sunt diferite de cele politice. Astfel, este de asteptat ca in mai multe tari, sa fie definite zone climatice diferite pentru NZEB, iar acest lucru sa aiba ca efect modificarea normelor locale. De aceea, noul indice european de incalzire (EHI) a fost propus de experti pentru a crea un sistem mai coerent pentru Europa.