ARHITEKTONSKI ELEMENTI OMOTAČA PASIVNIH OBJEKATA

FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA Departman za arhitekturu i urbanizam Doktorske studije Školska 2012/2013. godina

ARHITEKTONSKI ELEMENTI

OMOTAČA PASIVNIH ZGRADA

Predmetni nastavnik: prof. dr Predrag Šiđanin

Student: Dobrila Stefanović

Novi Sad, mart, 2013.

Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet Tehničkih Nauka 2012/2013

1 Odnos delova i celine u arhitekturi i urbanizmu

SADRŽAJ

1. UVOD 2. PRENOS TOPLOTE KROZ OMOTAČ ZGRADE

2.1. TOPLOTNI GUBICI 2.2. PASIVNO HLAĐENJE 2.3. TOPLOTNI DOBICI 2.3.1. INDIREKTNI TOPLOTNI GUBICI 2.3.2. DIREKTNI TOPLOTNI DOBICI 2.4. PRENOS TOPLOTE TRANSMISIJOM

3. ZIDOVI

3.1. PASIVNI SOLARNI ZID 3.2. ZIDOVI OD LAKIH BETONA 3.3. PROVETRENI ZIDOVI 3.4. ZIDOVI SA LATENTNIM SKLADIŠTENJEM TOPLOTE

4. PROZORI I VRATA

4.1. VRSTE STAKALA 4.1.1. STAKLO NA BAZI AEROGELA 4.1.2. IZO STAKLO 4.1.3. REFLEKTUJUĆE STAKLO 4.1.4. ELEKTROHROMNO ZASTAKLJENJE

5. KROV

5.1. TIPOVI KROVOVA 5.2. LAKE KROVNE KONSTRUKCIJE

5.3. VENTILISANI KROVNI SISTEMI 5.4.. REFLEKTUJUĆI HLADNI KROVOVI

5.5. ZELENI KROVOVI 7. ZAKLJUČAK 8. LITERATURA 9. IZVOR ILUSTRACIJA



1. UVOD

Ubrzani tehnološki razvoj u 20. veku narušio je balans između prirode i čoveka i stvorio iliuziju da tehnološka rešenja mogu kontorlisati prirodne procese tj. da čovek može kontrolisati prirodu. Neracionalna potrošnja i sagorevanje iscrpljivih izvora energije, doveli su životnu sredinu do kritičnog stepena zagađenosti. Zagađivanjem zemljine atmosfere poremećen je prirodni odnos zračenja Sunčeve energije na površinu Zemlje, odnosno njenog zračenja prema kosmosu, čime je ravnoteža u eko-sistemu izložena opasnosti sa nesagledivim posledicama. Kao rezultat toga nastale su globalne promene klime i temperature: zagrevanje Zemlje izazvano nečistim tehnologijama i emisijom štetnih gasova, pojačan je efekat staklene bašte i oštećenja na ozonskom omotaču atmosfere, a generalan zaključak je da se ove alarmantne posledice poremećaja životnog okruženja i promene klime na zemlji, mogu stabilizovati jedino smanjenjem emisije CO2 u atmsoferu. Zgrade se mogu prepoznati kao veliki potrošači energije. Energetska efikasnost u zgradarstvu podrazumeva efikasno korišćenje energije uz primenu optimalnih mera čiji je cilj: smanjenje potrošnje energije uz finansijsku uštedu za krajnjeg korisnika, ugodniji i kvalitetniji boravak u zgradi, smanjenje troškova održavanja i produženje životnog veka zgrada, doprinos zaštiti okoline i smanjenju emisija štetnih gasova kao i globalnim klimatskim promenama. Merenje potrošnje energije u zgradama, odnosno prikazivanje energetskih svojstava zgrade izradom energetskog pasoša, ima za cilj trajno smanjenje energetskih potreba zgrada pri projektovanju, izgradnji i korišćenju novih zgrada, odnosno sanaciji i rekonstrukciji postojećih. Na potrošnju energije u zgradama bilo koje vrste, uključujući i stambene ide procentualno najviše energije od ukupne potrošnje energije u mnogim zemljama, prosečno i do 60%, a u Srbiji 39-42%. U većini zemalja zgrade troše oko 40% od ukupne potrošnje energije a sličan udeo imaju i kada je reč o emisiji CO2.

Slika 1.1. Potrošnja energije po sektorima Pasivna gradnja se može činiti kao najsavremenije dostignuće u energetsko efikasnoj gradnji, ali njeni principi su daleko od novih. Ljudi su kroz istoriju koristili pasivnu gradnju da izgrade i zadrže svoje domove udobnim više od hiljadu godina. Ovakvi sistemi gradnje i funkcionišu zato što besplatna energija nikada ne izlazi iz mode. Zbog svojih visoko tehnoloških uslova, današnji



programi pasivne gradnje mogu izgledati kompleksno, ali osnovna premisa je jednostavna: umesto da se koristi energiju za grejanje i hlađenje doma sa aktivnim sistemima koji su često skupi, pasivni objekat se koristi klimatskim “kontrolama” koje priroda pruža besplatno - sunce, hlad, zemlja i vetar.

Slika1.2. Šema pasivne kuće

“Pasivna kuća je energetski efikasna zgrada u kojoj termički komfor (ISO 7730) može biti postignut isključivo naknadnim grejanjem ili hlađenjem svežeg vazduha koji je potrebno obezbediti radi postizanja dovoljnog kvaliteta unutrašnjeg vazduha (DIN 1946).” Ove kuće troše i do 90% manje energije nego standardne kuće, pre svega zahvajujući dobro izolovanoj konstrukciji bez termičkih mostova, izuzetnoj zaptivenosti i izolaciji otvora, sistemu rekuperacije vazduha. Takođe pasivne kuće se neretko oslanjaju na prirodne izvore energije, kao što su sunčeva i geotermalna energija. Projektom CEPHEUS (Cost Efficient Passive Houses as European Standard) studijski tim je praćenjem i merenjem analizirao različite performanse energetskog ponašanja većeg broja objekata i dokazao da su pasivne kuće energetski efikasne i ekonomski isplative. Zbog ostvarenja u uštedi energije ovakav način gradnje se danas razvio u standard pasivnih kuća. Energetska potreba za grejanjem ne sme preći 15 kWh/m2 godišnje,što predstavlja oko 20% energetske potrošnje objekata izgrađenih po sadašnjim važećim propisima zemalja Zapadne i Severne Evrope, ili da bude projektovana sa maksimalnim toplotnim opterećenjem od 10 W/m2.Takve se kuće zovu i ''jednolitarske kuće''. Prema jednostavnom proračunu proizilazi da bi takva kuća na grejanje trošila otprilike 1,5 lit/m2god. lož ulja, 1,5 m3/m2god prirodnog plina ili 3 kg/m2god drvenih peleta. Potrošnja ukupne primarne energije, tj. potrošnja primarne energije za grejanje, toplu vodu i električnu energiju ne sme preći 120 kWh/m2 godišnje. Arhitektonski elementi omotača zgrade kao što su zidovi, prozori, vrata, krov, temelji, toplotna izolacija, termalna masa, uređaji za zaštitu od sunčevog zračenja su važan deo bilo koje zgrade, a kod projektovanja pasivnih objekata mora se posvetiti dodatna pažnja njihovom pravilnom izobru i inkorporaciji u ostale elemente konstrukcije. Kod pasivnih objekata je neophodno postići visoku nepropusnost građevinskog omotača. Kroz male otvore i šupljine u konstrukciji može prolaziti toplota koja stvara realnu opasnost opasnost da vlaga kondenzuje unutar konstrukcije, što može značajno uticati na njen vek trajanja. Zato je već u fazi

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Toplinsko_optere%C4%87enje&action=edit&redlink=1

http://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energija



projektovanja potrebno predvideti celoviti nepropusni omotač oko celog objekta, bez prekida. Dobra vazdušna zaptivenost i neprekinuta kvalitetno izvedena termoizolacija omogućavaju potpunu eliminaciju toplotnih mostova. Prednost objekata bez toplotnih mostova je održivost objekta, trajnost konstrukcije i ušteda energije za grejanje. Strategije aktuelnih istraživanja vezana za energetski performans omotača zgrade i njihov uticaj na uštedu energije uključuju primenu novih toplotno izolacionih materjala, primenu naprednih tehnologija za proizvodnju konstruktivnih elemenata, reflektujuće krovne i zidne površine i reflektujuća stakla, nisko emisiona stakla, razne mehanizmi zaštite od sunčevog zračenja. Napredne i održive tehnologije proizvodnje građevinskih materjala su doživele značajan napredak u poslednjih nekoliko godina. Pored veštačkih materjala, prirodni materjali kao što su blokovi od gline, opeka u kombinaciji sa slamom i balirana slama se takođe popularizuju u primeni kako na novim pasivnim objektima tako i kod sanacije postojećih objekata. Ovakvi zidovi imaju koeficijent prolaza toplote manji od 0,35V/m2K. Pravilno arhitektonsko rešenje omotača može značajno smanjiti potrošnju energije kod upotrebe sistema KGH, i stvoriti toplotni komfor za korisnike. Najvažnije komponente omotača pasivne zgrade i njihove karakteristike sa aspekta energetske efikasnosti razmotrene su u u ovom radu. 2. PRENOS TOPLOTE KROZ OMOTAČ ZGRADE

2.1 TOPLOTNI GUBICI U toku zimskog perioda, kada je spoljna temperatura vazduha niža od željene temperature u prostorijama zgrade, dolazi do odavanja toplote prostorije kroz građevinski omotač zgrade. Odata količina toplote okolini nadoknađuje se sistemom za grejanje. Potrebna količina toplote za grejanje se dovodi prostoriji da bi se u njoj održala željena temperatura unutrašnjeg vazduha (tun = const). Potrebna količina toplote za grejanje jednaka je odatoj toploti u okolinu. Ta količina toplote se u terminologiji koja se koristi u inženjerskoj praksi naziva toplotni gubici. Toplotni gubici se menjaju tokom grejne sezone, ali i tokom dana, zbog stalnih promena spoljne temperature i brzine strujanja vetra. 2.2 TOPLOTNI DOBICI Kada je u pitanju letnji period, temperatura spoljnog vazduha je visoka, dani su pretežno dugi i vedri, sa velikim uticajem sunčevog zračenja. U zgradu dospeva značajna količina toplote, koju je potrebno eliminisati, kako bi se u prostorijama održavala niža temperatura vazduha od spoljne. Dobici toplote predstavljaju količinu toplote u jedinici vremena koju prostorija prima (bilo od spoljnih ili unutrašnjih izvora toplote). Količina toplote u jedinici vremena, koju je tokom leta potrebno odvesti iz prostorije nekom od tehnika pasivnog hlađenja ili dimenzionisanjem adekvatnog mehaničkog postrojenja naziva se toplotno opterećenje. Osim što sunčevo zračenje zagreva spoljnu površinu fasadnih zidova i krova objekta, ono prodire u prostoriju kroz transparentne površine (stakla prozora i vrata). Dizajn pasivnih objekata je zasnovan pre svega na lokalim klimatskim uslovima što kao rezultat obezbeđuje kako termalni komfor tako i zadovoljavajući estetski efekat objekta. To je korisno za kategorizaciju struktura u donosu na način pasivnog zagrevanja kako bi se shvatile



njihove različite primene i ograničenja, zbog nepostojanja univerzalnog rešenja koje zavisi kako od klimatskih uslova tako i od potreba korisnika. Korišćenjem sunčeve energije pasivnim putem smanjuje se potrošnja energije za grejanje iz klasičnih izvora. Pasivna kuća nema posebne uređaje već čitav objekat radi kao kolektor sunčevog zračenja: sve funkcije aktivnog sistema na sebe preuzimaju delovi i elementi objekta. U čisto pasivnim solarnim kućama nemoguće je skladištiti energiju od leta do zime, tako da efekat termičkog skladištenja uglavnom ima za cilj da spreči pregrevanje i odloži raspodelu toplotnog fluksa.

2.2.1. INDIREKTNI TOPLOTNI DOBICI

Sunčevo zračenje se apsorbuje i čuva u masivnim zidnim konstrukcijama ili elementima krovne konstrukcije koji su u kontaktu sa enterijerom objekta. Pokretni izolacioni paneli u vidu raznih vrsta zastora i kapaka se primenjuju sa spoljne strane apsorbjuće površine tokom perioda bez Sunca kako bi se smanjili toplotni gubici. Kod vertikalnih termalnih skladišta za zagrevanje prostora koristi se princip prirodnog strujanja vazduha ili prinudna konvekcija vazduha koja se ostvaruje mehaničkim uređajima zajedno sa efektom zračenja same termalne mase.

2.2.2. DIREKTNI TOPLOTNI DOBICI

Sunčevo zračenje prolazi kroz velike zastakljene površine orijentisane ka jugu pri čemu biva aposrbovano od strane elemenata konstrukcije (zidova, podova i plafona). Predata toplota od sunčevog zračenja zagreva masu zidova i poda prostorije i kada temperatura unutrašnjih površina omotača prostorije poraste iznad temperature vazduha u prostoriji, zidovi i pod predaju određenu količinu toplote vazduhu u prostoriji, i na taj način povećavaju vrednost toplotnog opterećenja. Najviše korišćeni pasivni solarni sitem je staklenik, čijom se izgradnjom postižu najbolji energetski rezultati. Pored energetskih prednosti, izgradnjom staklenika dobija se kvalitetan osunčan i ozelenjen prostor, koji povećava kvadraturu i doprinosi podizanju kvaliteta stanovanja. Iskorišćenje solarne energije na pasivan način sastoji se u sledećem: zastakljena površina staklenika propušta sunčeve zrake u prostor gde oni postaju ̋ zarobljeni ̋ (efekat staklene bašte). U toku zime, prostor unutar staklenika se greje a toplota se predaje masivnim zidovima i podu koji akumuliraju toplotu. Oni postaju termalna masa, koja nakon zalaska Sunca i tokom noći zrači toplotu.

Slika 2.1. Direktni toplotni dobici Slika 2.2. Indirektni toplotni dobici



2.1.1. PASIVNO HLAĐENJE Tehnike pasivnog hlađenja se mogu koristiti za smanjenje, a u nekim slučajevima i eliminisanje, zahteva za klima uređajima u oblastima gde je hlađenje dominantan problem. Pasivno hlađenje je eliminsanje toplote iz unutrašnjosti zgrade korišćenjem prirodnih procesa razmene toplote. Kao i projektovanje pasivnih solarnih objekata u kojima je zagrevanje primarni problem, primena pasivnih rashladnih tehnika je višeslojni proces neraskidivo povezan sa arhitektonskim dizajnom zgrade i njenim okruženjem. Pasivno hlađenje objekta koristi silu vetra i protočnost vazduha nastale razlikom u tempeaturi ili vlažnosti spoljnjeg i unutrašnjeg vazduha. Leti treba provetravati kuću tokom noći kada je spoljnja temperatura niža, pa strujanje vazduha pomaže pri hlađenju i dovodi svež vazduh. Jednostrana ventilacija je dobro rešenje ukoliko su prozori podeljeni po horizontali. Poprečna (dvostrana) ventilacija je znatno bolje rešenje, posebno ako ima mogućnosti postavljanja prozora na obe strane objekta. U nekim podnebljima se kao sistem pasivnog hlađenja koriste i elementi tradicionalne arhitekture hvatači vetra i solarni dimnjaci. Funkcionisanje hvatača vetra se zasniva na nekoliko principa: uz pomoć vetra – zatvarajući sve otvore sem onog okrenutog naspram vetra, gde se stvara negativan pritisak, vazduh se izvlači iz prostorija; vazduh koji ulazi u objekat se hladi tako što prelazi preko vodenih površina u zemlji. Gradovi Persije su građeni iznad podzemnih vodotokova a duž vodenog toka pravljene su bušotine u zemlji koje su služile dvojako, i to: za održavanje podzemnih vodenih tunela i za usisavanje toplog vazduha koji se prelaskom preko vode hladi vlaži. Hvatač vetra stvara razliku vazdušnog pritiska na dnu i vrhu kule čime se topao vazduh isisava iz objekta a hladan, podzemni, vazduh uvodi. 2.3. PRENOS TOPLOTE TRANSMISIJOM Prenos toplote transmisijom (ili samo transmisija) podrazumeva razmenu toplote kroz građevinski omotač zgrade mehanizmom prolaza toplote, koji se karakteriše preko koeficijenta prolaza (prolaženja) toplote U (W/m2K). Prolaz toplote obuhvata mehanizme provođenja i prelaza toplote. Provođenje toplote (ili kondukcija) je mehanizam razmene toplote kroz čvrste materije, prilikom čega je toplotni fluks usmeren od toplije ka hladnijoj strani. Karakteriše se preko toplotne provodljivosti λ(W/mK), koja predstavlja termo-fizičku osobinu materijala. Prelaz (ili prelaženje) toplote je mehanizam prenosa toplote koji nastaje prilikom strujanja (konvekcije) nekog fluida preko čvrste površine. Pri tome se razlikuju dva slučaja: kada toplota prelazi sa toplijeg fluida na hladniju čvrstu površinu i kada toplota prelazi sa toplije čvrste površine na hladniji fluid koji preko nje struji. Ovaj mehanizam razmene toplote se karakteriše preko koeficijenta prelaza toplote α(W/m2K). Transmisioni gubici kroz građevinski omotač prostorije (zid, pod, tavanica, prozor, vrata) računaju se preko jednačine: QTRANS = Q =U * A*(θu –θst) 1.1 kada je u pitanju jedna pregrada; transmisioni gubici za celu prostoriju su:



n

Q T=ΣUi* Ai*(θu –θst) 1.2 i=1

gde je A površina pregrade a n broj pregada posmatrane prostorije kojima se ona graniči sa okolinom.

Toplotni fluks

Slika 2.1. Transmisija toplote kroz jednoslojni spoljni zid

3. ZIDOVI

Zidovi kao dominantni deo omotača svakog objekta moraju ispuniti termalni i akustični komfor unutar objekta bez narušavanja njegovih estetskih vrednosti. Vrednost toplotnog otpora (R W/m2) je od ključnog značaja jer utiče na potrošnju energije u velikoj meri, naročito kod visokih objekata gde je odnos između površine zidova i ukupne površine omotača zgrade izuzetno veliki. Prilikom proračuna ukupnog toplotnog otpora zida neophodno je uzeti u proračun i toplotni otpor toplotne izolacije koja se koristi. Zidovi sa tolpotnom izolacijom imaju povećanu opasnost od površinske kondenzacije kada je relativna vlažnost vazduha veća od 80% pod uslovom da su koeficijenti radijalnog i konvektivnog provođenja toplote mali. Ovaj problem se pre svega odražava na zimske mesece u područjima sa hladnijom klimom i visokim procentom relativne vlažnosti. Proces kondenzacije na spoljašnjim zidovima omogućava rast mikroba koji mogu smanjiti životni vek materjala zida i takođe uticati na kvalitet uslova života u objektu. Pored površine koju zauzimaju zidovi, bitna je i njegova izloženost sunčevom zračenju, debljina, boja koje takođe određuju njegovu energetsku efikasnost. Idealna debljina zida zavisi od materijala koji je upotrebljen, sa ciljem da obezbedi minimalne temperaturne oscilacije u toku dana. Nezavisno od upotrebljenog materjala deblji zidovi usled njihove povećane sposobnosti da akumuliraju toplotu i usled uticaja većeg faznog kašnjenja prilikom provođenja toplote toplotu emituju u toku noći kada je u prostoriji hladnije. U konvencionalne tipove zidova u zavisnosti od upotrebljenog materjala spadaju zidovi od drveta, zatim zidani zidovi i metalni zidovi. Predmet dalje analize biće napredne tehnologije zidnih konstrukcija koje povećavaju energetsku efikasnost i nivo udobnosti u zgradama.



3.1. PASIVNI SOLARNI ZID-TROMBOV ZID

Ovi zidovi se obično koriste u uslovima hladnije klime s obzirom na njihovu sposobnost akumulacije i emitovanja toplote. Ovaj tip zida prvi je razvio Edvard S. Mors u 19. veku da bi ga kasnije unapredio francuski inženjer Feliks Tromb. On je kreirao zid koji je orijentisan ka jugu (za lokacije na severnoj zemljinoj hemisferi) čija se konstrukcija sastoji od stakla, vazdušnog međuprostora i tamno obojenog betonskog zida velike debljine. Staklo se koristi kako bi se u vazdušnom međuprotsotru stvorio efekat staklene bašte. Sunčevo zračenje prolazi kroz staklo koje delom zagreva vazduh a delom apsorbuje zid. Topao vazduh se zatim podiže i ulazi u prostoriju kroz pravougaoni otvor na betonskom delu zidne konstrukcije, a hladan izlazi kroz donji otvor čime se omogućava kruženje vazduha u i van protorije. U slučaju obrnutog procesa kruženja vazduha u toku noći moguće je jednostavno mehanički zatvoriti otvore u zidu kako bi se sprečio gubitak toplote.

Slika 3.1. Pojednostavljeni prikaz Trombovog zida

Nekoliko naprednih tehnologija je rezultiralo primenom sistema Trombovog zida. Jedan takav sistem pogodan za hladnije klimatske uslove se sastoji od čeličnog panela sa izolacijom od polistirena postavljen na južnoj fasadi. Ovakav dizajn je povećao efikasnsot klasičnog Trombovog zida za 56%. Komparativna studija koja je sprovedena za četiri različite konstruktivne varijante solarnih zidova-neventilisani solarni zid, Trombov zid, toplotno izolovani solarni zid i kompozitni solarni zid, pokazuje da svi zidovi sem neventilisanog solarnog zida prenose toplotu kondukcijom kroz zid i konvekcijom putem vazduha, koji prenosi toplotu isključivo kondukcijom. Kompozitni solarni zid i Trombov zid sa izolacijom se koriste u područjima sa kraćim periodom grejne sezone kako bi se izbeglo pregrevanje leti, dok su ostala dva tipa solarnih zidova pogodnija za područja sa dužom grejnom sezonom. Problem pregrevanja u toku leta može se rešiti postavljanjem zaštite od Sunca.



Slika 3.2. Različite konstukcije Trombovog zida (a) neventilisan, (b) provetren u zimskom periodu (c) provetren u letnjem periodu

Jedna od konstruktivnih varijanti Trombovog zida koja se smatra i estetskim pomakom što se tiče dizajna ima ugrađene fotnaponske (PhotoVoltaic cells) ćelije sa spoljašnje strane. Fotonaponske ćelije koji otežаvа prodor sunčevih zrаkа u vаzdušni međuprostor. Dаkle, efikаsnost Trombovog zida smаnjena je u smislu toplotnih dobitaka. Međutim, ovа vrstа Trombovog zidа generiše struju, što se smаtrа prednošću.

Slika 3.3. Detalj Trombovog zida sa fotonaponskim panelom

Materjali sa promenom faze (MPF) koji skladište toplotu u latentnom obliku se takođe mogu primeniti u konstrukciji Trombovog zida. Eksperimentalna istraživanja pokazuju da ovi materjali omogućavaju manju debljinu i veće energetske performanse od betonskih zidova. Kada temperatura sredine raste, hemijske veze materijala će se prekinuti, čime će materijal preći iz čvrstog u tečno stanje. Ta promena faze je endotermni proces koji će dovesti do apsorpcije toplote. Kada se temperatura sredine opet snizi, MPF će se vratiti u čvrsto stanje i odati apsorbovanu toplotu. Taj ciklus stabilizuje unutrašnju temperaturu, smanjuje rashladno opterećenje u vreme kada ono nije maksimalno i smanjuje toplotno opterećenja, ne utičući na toplotni otpor omotača zgrade.



Trasnparentni zid (Transwall) je transparentni modularni zid koji omogućava kako zagrevanje tako i osvetljavanje prostora. Konstrukciju sačinjavaju stakleni paneli u metalnom ramu između kojih se nalazi voda. Polutransparentno staklo se nalazi izmedju ova dva staklena panela. Sunčevo zračenje je delom apsorbovano od strane ovih panela i vode, a ostatak se prenosi zračenjem u prostoriju. Na taj način su postignuti direktni i indirektni toplotni dobici. Pogodan je za područja sa visokim dnevnim temperaturama.

Slika 3.4. Presek kroz Transwall

2.2. ZIDOVI OD LAKIH BETONA

Pod lakim betonima se podrazumevaju betoni sa zapreminskom masom manjom od 1900kg/m3. Ovi betoni u opštem slučaju imaju dobra termoizolaciona i zvukoizolaciona svojstva, a pojedine vrste i relativno visoka mehanička svojstva. U novije vreme, pogotovo nakon promovisanja koncepta energetske efikasnosti, proizvodnja i primena lakih betona beleži konstantan porast, jer se njihovom primenom štedi energija i snižava cena izgradnje. Toplotna otpornost lakih betona može se poboljšati dodavanjm lakih agregata, koji mogu biti prirodnog porekla (diatomit, ekspandirana glina itd.) ili sekundardni industrijski proizvodi (ložišna zgura, kristalasta zgura, granulisana zgura). Ageragti sa malom toplotnom provodljivošću su i ekspandirani polistiren, vermikulit i leka koji su predmet izučavanja poslednjih godina. Svi tipovi lakih betona naročito su primenljivi u zemljama gde je dominantna upotreba betona u građevinskoj praksi ali ne i upotreba toplotne izolacije. 2.3. PROVETRENI FASADNI ZIDOVI Provetreni zid je sistem dvostukog građevinskog omotača i može se razlikovati po svojim konstruktivnim karakterstikama. Kod sistema dvostrukih fasada spoljni sloj je obično trаnspаrentnа površina i postoje ventilаcioni otvori nа spoljašnjem sloju i na unutrаšnjem sloju najčešće zidanog zidа, tаko dа je moguća cirkulаcijа spoljаšnjeg vаzduhа u unutrаšnjost zgrаde. Nаsuprot tome, u provetrenom zidu postoje otvori sаmo nа spoljnom sloju, koji je neprozirаn i cirkulаcijа spoljаšnjeg vаzduhа se postiže kroz vazdušni prostor između spoljаšnjeg slojа i unutrаšnjeg zidа.



Provetreni zidovi su korisni tokom grejnog periodа, jer je tokom dаnа oni omogućаvаju toplotne dobitke putem kondukcije i konvekcije, а tokom noći vreme oni održаvаju temperаturu vazduha u međuprostoru nа višoj temperaturi nivoimа nego аmbijentalne, čime se smаnjuju toplotni gubici objektа. Postoje dve vrste provetrenih zidova, jedni sa prinudnom ventilacijom i drugi sa prirodnom ventilacijom. Ušteda energije od oko 40% na hlađenje objekta u letnjem periodu može biti postignuta samo pažljivim proračunom ventilisanog zida.

Slika 3.5. Prikaz konstukcije provetrene fasade

2.4. ZIDOVI SA LATENTNIM SKLADIŠTENJEM TOPLOTE Već pomenuti materjali sa promenom faze inkorporirani u lake zidne konstrukcije poboljšavaju energetsku efikasnost zidne konstrukcije. Princip skladištenja latentne toplote može se primeniti na svaki porozni građevinski materijal, ali dosadašnja istraživanja se prvenstveno bave gipsanim zidnim pločama, betonom i izolacionim materijalima. Uključivanje takvih materijala sa promenom faze u građevinske konstrukcije, čini poželjnim neke specifične toplotne, fizičke, kinetičke i hemijske osobine. Sa termičke tačke gledišta, poželjan je odgovarajući temperaturni opseg promene faze, velika latentna toplota fuzije i dobar prenos toplote prema MPF‑u. Željena temperatura promene faze će zavisiti od klimatskih uslova i željene temperature ugodnosti. Sa hemijske tačke gledišta, poželjna je dugotrajna hemijska stabilnost MPF‑a uprkos cikličnoj kompatibilnosti sa konstrukcionim materijalima, netoksičnosti i odsustvu opasnosti od požara. Gipsane zidne ploče su jeftine i široko korišćene u građevinarstvu, što ih čini veoma pogodnim za primenu MPF‑a. Zidne ploče ojačane MPF‑om obezbediće skladištenje toplote distribuirane kroz celu zgradu, omogućujući pasivnoo zagrevanje objekta. Karakteristike zidnih ploča ojačanih MPF‑om zavise od nekoliko faktora: temperature topljenja MPF‑a, temperaturnog opsega u kome dolazi do topljenja, latentnog kapaciteta po jedinici površine zida, načina na koji je MPF ugrađen u zidnu ploču, orijentacije zida, klimatskih uslova, dobitaka od direktnog sunčevog zračenja itd. Međutim, pošto se ne mogu uzeti u obzir



svi faktori, najveći broj proučavanja zidnih ploča ojačanih MPF‑om bavi se izborom materijala sa promenom faze, metodama proizvodnje i metodama ispitivanja.

Slika 3.6. Materjali sa promenom faze i njihova uloga u toplotnom učinku

4. PROZORI I VRATA Veoma važan deo sistema izolacije pasivne kuće jesu prozori i vrata. Njihova veličina, položaj, način ugradnje imaju veoma bitan uticaj na celu kuću – na njene estetske, funkcionalne i energetske osobine. Gubici infiltracijom spoljašnjeg vazduha moraju biti veoma mali. Za dostizanje vrednosti koeficijenta prolaza toplote ugrađenog prozora Uw<0,85W/(m2K) moraju biti ispunjeni sledeći zahtevi: - zastakljenje Ug<0,75(0,6)W/(m2K) – koristiti kvalitetna stakla u tri sloja ispunjena inertnim gasom; - izbegavanje termičkih mostova na mestu ugradnje stakla u ram i prozora u zid – rešava se ugradnjom prozora u sloj izolacije; - solarni dobici moraju biti veći od toplotnih gubitaka kroz staklo. Materijal koji je razvijen sa mogućnošću da menja svoja energetska svojstva je staklo. Staklo menja svoja optička svojstva, a time i transmisiju svetlosti i energije, refleksiju svetlosti i energije apsorpciju energije, koeficijent zasenčenja, kao reakciju na potrebe ambijenta objekta kao što su nivo osvetljenja ili potrebni dobici toplote od Sunca. Danas su poznati neki pokušaji da se proizvedu takvi slojevi koji se mogu upotrebiti i kao zastakljenje i kao krajnji površinski sloj za neproziran omotač: elektrohromni prozori predstavljaju najčuveniji eksperiment, praćen brojnim jeftinijim alternativnim pristupima.



4.1. VRSTE STAKALA 4.1.1. ZASTAKLJIVANJE AEROGLEOM

Aerogel ili „zamrznuti dim“ je najlakši čvrsti materijal koji postoji, poluprovidan, odličan izolator i ima veliku praktičnu primenu. Na dodir je sličan stiroporu. Aerogel je napravljen prvi put još 1931. godine i to ekstrakcijom tečne komponente iz gela. Pošto je ekstremno lak, dobar je za smanjenje tereta sa nosećih struktura građevina. Granule silikatnog aerogela su materijal koji obećava u primeni na omotačima zgrada zbog svoje vizuelne propustljivosti i male toplotne provodljivosti. Pored svoje male toplotne provodljivosti, aerogel je nosilac opterećenja koje ga čini privlačnim za primenu kao izolacionog sredstva. Dimenzije granula aerogela su između 0,001 i 0,002 mm. Aerogel debljine 2,5 cm ima isti efekat termoizolacije kao i 30 klasicnih prozorskih stakala. Prozirna priroda aerogela doprinosi njihovoj popularnoj primeni u proizvodnji krovnih prozora u školama ili zgradama komercijalne namene gde se teži smanjenju potrošnje elektricnog osvetljenja. Prirodno osvetljenje smanjuje potrebu za koriscenjem veštackog osvetljenja, što je još jedan bitan element enegetske efikasnosti objekta.

Slika 4.1. Komparacija performansi inovativnih aerogel tehnolgija i klasičnog zastakljenja

4.1.2. IZO STAKLO

IZO staklo je stakleno telo sastavljeno od više staklenih ploča odvojenih najmanje jednim hermetički zatvorenim međuprostorom koji je ispunjen vazduhom ili gasom. Najvažnija svojstva IZO stakla su da zadržava: jednaku vrednost toplotne izolacije, zadate vrednosti prolaska energije, zadate vrednosti prolaska svetlosti, bistrinu i čistoću unutrašnjeg stakla, pravilan odraz slike okoline. Ugradnjom IZO stakla sa niskim koeficijentom toplotne provodljivosti postižu se velike uštede na grejanju prostora, a time se posredno utiče i na smanjenje zagađenja okoline.



Niski faktor toplotne provodljivosti-l (W/mK) se postiže na sledeće načine: debljinom i brojem međuprostora (l-faktor se smanjuje većim brojem međuprostora i većom širinom međuprostora); punjenjem međuprostora nekim od gasova (argon, kripton, ksenon, SF6). Prilikom izbora staklenih panela koristi se staklo niske emisivnosti ili low-e staklo. Low-e staklo bitno smanjuje U-vrednost stakla blokirajući prolaz ultravioletnog zračenja, a propuštajući sunčevu svetlost. Zato, ako se želi blokirati gubitak toplotne energije iz prostorije, unutrašnja strana (prema prostoriji) IZO stakla mora biti low-e, tako se dopušta ulazak sunčeve toplote koja doprinosi grejanju prostorije. U slučaju da se želi sprečiti ulazak sunčeve toplote u prostoriju, tada se low-e nanos postavlja na spoljašnju stranu IZOstakla. Nanos metalnog oksida je uvek okrenut u unutrašnjost IZOstakla. Low-e staklo propušta zračenje kratkih talasa, a reflektuje duge talase. Proboj u energetski efikasnoj gradnji je pojava trostrukog zastakljenja primenom nisko emisionog stakla. Dvostruki sloj između stakla ispunjen inertnim gasom daje vrednost U između 0,5 i 0,8 W/(m2K). Kvalitetno nisko emisiono staklo, termoizolacioni prozorski okvir i nepostojanje toplotnih mostova na mestu ugradnje daju kao rezultat "prozor sa efektom toplotne ugodnosti" ili "prozor pasivne kuće". Prednosti prozora kod pasivnih objekata nisu samo smanjeni gubici toplote, već i povećanje osećaja ugodnosti. Čak i u toku vrlo hladnog perioda, temperatura površine sa unutrašnje strane neće pasti ispod 17°C-ne postoji hladno zračenje kroz površinu prozora.

Tabela 4.1. Koeficijent prolaza toplote za IZO staklo (spoljašnje staklo float, unutrašnje low e) Potrebna debljina međuprostora

k-faktor, W /m2K vazduh argon kripton ksenon 0,8 8 1,0 10 1,1 16 1,3 20

4.1.4. REFLEKTUJĆE STAKLO

Reflektivno staklo je standardno float staklo (staklo dobijeno 60-ih godina prošlog veka tzv “float”procesom) sa gotovo nevidljivim metalnim premazom koji smanjuje zagrejavanje prostorije. Pirolitičkim procesom, nanosi se tokom proizvodnje float stakla metalni oksid na staklo dok je još vruće i u užarenom stanju. Postoje i drugi načini nanošenja slojeva, kao što su: hemijski proces, nanošenje folija, potapanje itd. Specijalni metalni premaz proizvodi i efekat ogledala, pa se time sprečava i vidljivost kroz staklo. Glavna primena je kod strukturalnih fasada. Antireflektivno stаklo kombinovаno je od dve pirolitički obrаđene površine stаklа u jednostruko lаminirаno stаklo, kаko bi redukovаlo vidljivo svetlo refleksije nа mаnje od 2% (npr. sprečаvа kаd se gledа kroz stаklo dа vidimo sebe i pozаdinu u stаklu kаo odrаz), а istovremeno omogućаvа veću vidljivost kroz stаklo, čаk i od običnog, bezbojnog float stаklа. Ovаkvo stаklo uz njegove аnti-refleksivne kаrаkteristike sprečаvа i prolаz 99% UV zrаčenjа, štiteći unutrаšnjost prostorije i njen sаdržаj. Reflektivno staklo se može koristiti i za svetlosne police i tube. Svetlosne polica je horizontalna ploča koja deli prozor na gornju i donju zonu. Ploča izgleda kao polica na prozoru (izmedju gornjeg i donjeg para prozorskih krila, ako su visoki prozori) i služi dvojako - za



sprečavanje prodora direktnog sunčevog zraka po dubini te suvišnog bljeska i zagrevanja i drugo, kao reflektor svetla naviše u pravcu plafona i zatim indirektno i difuzno po dubini prostorije. Kao rezultat postiže se efekat ravnomerno osvetljenog prostora preko gornje zone svetlosne police i neometanog pogleda ka spolja, zašticenog senkom od direktnog svetla, u donjoj zoni prozora. Drugo rešenje koje takodje tretira dnevno svetlo i temu uvodjenja svetla u prostor zove se “svetlosna tuba” i to je metalni cilindar prečnika od 35 centimetara (čak do preko jedan metar), visoko reflektujućih unutrašnjih zidova kanala, otvoren s jedne strane na krovu a sa druge na plafonu u enterijeru. Sistemom zaptivanja i izolacije, sočiva i ogledala, svetlost se minimalnom intervencijom u krovu i plafonu dovodi do mračnijih prostora (hodnik, garderoba, kupatilo, kuhinja).

Slika 4.2. Prikaz svetlosne police

4.1.5. ELEKTROHROMNI PROZORI

Istraživanje aktivnih sistema za regulaciju sunčevog zračenja započeto je pre oko 15 godina. Elektrohromni prozori menjaju svoja optička i toplotna svojstva zahvaljujući delovanju električnog polja i vraćaju se u prethodno stanje kada se polje promeni. Elektrohromni prozori se menjaju od bistrog do potpuno zatamnjenog i mogu se zadržati na bilo kojoj nijansi između. Vidljiva propustljivost može se obično menjati u opsegu od 5 do 80%. Prozori rade na vrlo malom naponu (1–3V) i zahtevaju energiju samo radi promene svoga stanja, a ne za održavanje nekog određenog stanja. Elektrohromni materijali se sastoje od tankog, višeslojnog sklopa koji se obično nalazi između tradicionalnih stakala. Dva spoljna sloja sklopa su providni



elektronski provodnici. Međutim, elektrohromno zastakljenje u arhitektonskoj primeni ne može da traje duže od 20 godina, prema brojnim ispitivanjima starenja o kojima se raspravlja poslednjih godina zbog brzog propadanja tokom cikličnog rada. Osim toga, u toku su istraživanja koja treba da poboljšaju ultravioletnu stabilnost sistema, pošto je bilo nekoliko pokazatelja rastavljanja i raslojavanja nekih prototipova elektrohromnog stakla ultravioletnim zračenjem u prošlosti. Drugi njihov nedostatak u arhitektonskoj primeni je visoka proizvodna cena velikih panela od elektrohromnog stakla.

5. KROV

Krovovi su kritični deo omotača objekta visoko izloženi sunčevom zračenju i klimatskim promenama, istovremeno znatno utičući na uslove udobnosti korisnika objekta. Toplotni gubici i dobici kroz površinu krova su veliki, naročito u zgradama sa velikom krovnom površinom, kao što su sportski kompleksi, dvorane,sajamske hale itd. U skladu sa zakonskom regulativom Velike Britanije, gornja granica U-vrednosti za ravne krovove 1965.,1976. i 1985. su bile 1,42W/m2K, 0,6W/m2K i 0,35W/m2K, respektivno. Trenutna propisana vrednost je 0.25W/m2K ili manje za sve nove zgrade u Velikoj Britaniji. Ovo smanjenje U-vrednosti tokom godina naglašava značaj termičkih performansi krovova u nastojanju da se poveća ukupna toplotna performansa zgrade. Neke tehnike pasivnog hlađenja (evaporativno hlađenje) mogu se realizovati u uslovima tropske klime, kao rezultat arhitekture krova. Pasivni objekti zahtevaju kompaktne krovne konstrukcije sa minimalnim stepenom izloženosti Suncu, kupolaste i zasvođene krovove, krovove sa prirodnom ili mehaničkom ventilacijom, mikro ventilisane krovove. Druge metode, kao što su svetlo obojene krovne površine kako bi se smanjila apsorpcija sunčevih zraka, krovovi prekriveni vegetacijom kako bi se obezbedila vlažnost i hlad i korišćenje materjala visokih termičkih performansi kako bi se minimizovalo toplotno opterećenje takođe dobijaju na popularnosti. Krovni premazi su još jedan način za ublažavanje uticaja sunčevog zračenja na površinu krova. Visok stepen refleksije i emisivnost su parametri koji diktiraju izbor krovnog premaza. Razvijeni su različiti sistemi krovnih konstrukcija od kojih će nekoliko njih biti dalje analizirani. 5.1. LAKE KROVNE KONSTRUKCIJE Laki aluminijumski krovni sistemi sa stojećim falcom (LASRS) se popularno koriste na komercijalnim i javnim zgradama, zbog svoje ekonomičnosti. Međutim, osetljivi su na uticaj vetar zbog slabih veza među šavovima i na tim mestima takođe imaju loše termičke karakteristike. Dva jednostavna načina za poboljšanje termičkih karakteristika ovih krovova su postavljanje toplotne izolacije i upotrebom svetle boje krovne površine. Utvrđeno je da svetlije obojene površine kao što su bela, prljavo bela, braon i zelena smanjuju toplotno opterećenje za 9,3%, 8,8%, 2,5% i 1,3% u odnosu na crno obojene površine. Rezultati testiranja ovog krovnog sistema izvršenog na zatvorenim stadionu velike krovne površine 51mx41 m, ukazli su da je krovna konstrukcije sa poliuretanskom izolacijom i belom bojom krovne površine smanjuje toplotno opterećenje objekta za 53,8% u odnosu na tamni krov sa izolacijom od staklene vune. Ovo se može pripisati niskom koeficijentu toplotne provodljivosti i difuzivnosti poliuretanskih materijala i većem stepenu refleksije krovne površine svetle boje.



5.2. VENTILISANI KROVNI SISTEMI

Ventilisani krovni sistemi predstavljaju konstrukciju dve krovne površine koje stvaraju kanal kroz koji struji vazduh. Ovaj sloj vazduha umanjuje prenos toplote preko krova u zgradu. Ventilisani krov može biti ili pasivan, sa prirodnim strujanjem vazduha pri čemu je neophodan minimalni nagib od 8%, ili aktivan, sa ventilatorom koji omogućava prinudno strujanje vazduha. Zastupljeniji su u toplim klimatskim uslovima a naročito kod objekata prosečne visine sa velikom krovnom površinom. U zavisnosti od veličine kanala, protok kroz njega može biti paralelan ili turbulentan. Ovi krovovi mogu uštedeti i do 30% energije na hlađenje u toku leta u odnosu na neventilisane krovove. Sa stanovišta uštede energije neophodno je tokom hladnih zima kanal za vazduh zatvoriti pomoću odgovarajućih amortizera. Ovi amortizeri omogućavaju neophodno strujanje vazduha kako bi se izbeglo bilo moguće stvaranje kondenzata u kanalu.

Slika 5.1. prikaz ventilisanog krova

5.3. REFLEKTUJUĆI ILI HLADNI KROVOVI

Reflektujući krovovi predstavljaju možda jedan od najjeftinijih geoinženjerskih predloga za kontrolisanje klimatskih promena i povećanje energetske efikasnosti objekta. Oni održavaju nižu temperaturu krovne površine i sprečavaju provođenje toplote u zgradu. Dve osobine koje utiču na toplotne performanse ovih krovova su solarna refleksija (SR) (refleksivnost, ili albedo efekat) i Infracrvena emisivost (ili emisija). Refleksivnost je mera procenata sunčevog zračenja koje je reflektovano kada dođe u kontakt sa krovnom površinom. Infracrvena emisivost, ili emisija, je mera preostalog sunčevog zračenja koje je oslobođeno iz krovne površine ka nebu. Sunčevo zračenje se sastoji od tri oblika energije: oko 5 odsto ultraljubičaste, 45 odsto vidljive svetlosti i 50 odsto infracrvene. Kada ta energija dospe na krovnu površinu, ona se ponaša na nekoliko načina. Kod hladnih krovova, najveći deo se reflektuje, ali energija se takođe emituje kao infracrvena energija u atmosferu. Energija koja se apsorbuje i pretvara u toplotu se prenosi putem konvekcije sa vazduhom neposredno iznad površine, dok se ostatak toplote sprovede u objekat. Konvencionalni krovni materijali imaju SR 0.05-0.25. Reflektujući krovni pokrivači mogu povećati SR na više od 0,60. Većina krovnih materijala ima emisivnost 0,85 ili veću, sa



izuzetkom metala, koje imaju nisku emisivnost od 0,25. Dakle, iako su veoma reflektujuće površine (tj. SR veći od 0,60), metalni krovovi i limeni krovni pokrivači su skloni pregrevanju, jer oni ne mogu da emituju apsorbovanu toplotu efikasno putem zračenja. Novi infracrveni-reflektivni pigmenti koji su inkorporirani u boje koje se koriste na metalnim krovnim proizvodima omogućavaju im da ostvare veće reflektivne vrednosti, čak i kod tamnih boja kao što su crna i braon. Ova poboljšana reflektivnost znači mnogo hladniju površinsku temperaturu i tako veće uštede energije za objekat. Ovo omogućava projektantima odabir održivog krov bez potrebe da se žrtvuje izbor boja i estetika samog objekta. Kombinacija visoke reflektivnosti, koja je obično rezultat svetlih ili belih površina, i visoke emisivosti tokom toplih letnjih meseci rezultira površinskim temperaturama koje su ponekad čak od 15 do 20 stepeni hladnije nego kod nereflektvnih krovnih površina. Iako su reflektujuća i emisiona svojstva krova najvažnija, drugi faktori, kao što su izolacija, orijentacija krova i njegov nagib dorpinose ukupnoj energetskoj efikasnosti zgrade.

5.4. ZELENI KROVOVI

Zeleni krovovi su jedan od bitnih principa projektovanja pasivnih objekata. Sa aspekta energetske efikasnosti objekta zeleni krovovi imaju funkciju da ublaže efekat urbanih toplotnih ostrva (heat island efect), tako što smanjuju temperaturu krovne površine na 40°C, dok temperatura betona može da dostigne temperaturu do 70°C. Već 20 cm supstrata sa 20 do 40 cm visokom travnom pokrivkom ima istu moć izolacije kao kada bi se stavila staklena vuna u sloju od 15cm. Vazduh u prostorijama zgrada koje su prekrivene zelenim krovom je za 3 do 4ºC hladniji nego vazduh spolja, kada je dnevna temperatura između 25 i 30ºC. Zeleni krovovi se koriste kao prirodna izolacija zgrada. Oni izoluju zgrade tako što onemogućavaju da toplota prodire kroz krov zagrevajući ga. Zeleni krov može redukovati sunčevu radijaciju do 90% pri spoljašnjoj temperaturi vazduha 25-30ºC. Kapacitet izolacije može da se poveća korišćenjem supstrata manje gustine i veće vlažnosti, kao i odabirom vrsta sa većom lisnom površinom. Pored toga imaju i niz ekoloških i estetskih prednosti u odnosu na konvencionalne krovove: apsorbuju zagađenje iz vazduha, apsorbuju padavine i smanjuju opterećenje na kanalizacioni sistem tokom perioda kiša i otapanja snega, smanjuju nivo buke za oko 50dB, efekti proizvodnje kiseonika i isparavanja vode poboljšavaju mikroklimu, isparavanje vode kontroliše temperaturu vazduha, dok biljke prečišćavaju zagađeni vazduh, obezbeđuje se dodatni životni prostor biljkama i životinjama. Postoje tri tipa zelenih krovova: ekstenzivni, intenzivni i poluintenzivni. Ekstenzivno uređeni krovovi su ekološka alternativa konvencionalnoj zaštiti površinskih slojeva ili balasta, kao što su šljunak i elementi za popločavanje. Oni su lagani i imaju malu visinu konstrukcije, odnosno sloja zemljišta. Pogodne biljke obuhvataju različite sedum vrste, bilje i neke trave. Nakon zasada vegetacije, održavanje je ograničeno na proveru zasada jednom ili dva puta godišnje. Ekstenzivno uređenje takođe može biti primenjeno na kosim i strmim kosim krovovima.Krovni vrt – intenzivni krov je multifunkcionalni zeleni krov, koji zadržava velike količine vode. Pogodan je za travnjake, višegodišnje biljke i sa dubljim sistemom supstrata, za žbunje i drveće. Integracija staza, terasa, prilaznih puteva i igrališta, bazena i dr. su takođe moguće. Praktično ne postoje ograničenja dizajna, pod uslovom da struktura zgrade to dozvoljava. Poluintenzivni



krovni vrt predstavlja kombinaciju prethodna dva, održavanje je potrebno na svakih 6 meseci, a biljke koje se sade nisu teške za održavanje.

Slika 5.2. Ekstenzivni krov-slojevi

5.5. KROVOVI SA SISTEMOM EVAPORATIVNOG HLAĐENJA

Neke pasivne metode hlađenja koje su sastavni delovi konstrukcije objekta imaju prednost nad mehaničkim načinom hlađenja jer manje zagađuju okolinu. Analiza letnjih temperatura i studije o prolazu toplote su pokazale da do 60% toplotnog toka leti prolazi kroz krov. Raspršimo li vodu po krovnoj konstrukciji, moguće je toplotno opterećenje smanjiti i do 40%. Indirektno hlađenje sa isparavanjem vode snižava temperaturu vazduha u unutrašnjosti zgrade bez povećanja vlažnosti. Evaporativni krovni sistemi za hlađenje snižavaju temperaturu u unutrašnjosti zgrade za 3ºC do 6ºC pri dnevnoj temperaturi. Sistemi isparavanja za hlađenje krovnih konstrukcija poznati su pod imenom ERCS (Evaporativ Roof Cooling System) i koriste se za hlađenje svih vrsta krovnih konstrukcija. Sistemi se lako postavljaju na objekte kao što su skladišta, proizvodne hale, poslovni objekti, trgovine, zgrade za stanovanje. Pasivne tehnike hlađenja prisutne tropskim klimatskim uslovima su krovni bazen i nakvašene vreće od jute. Krovni bazeni su plitke vodene površine koje se nalaze na ravnom krovu u konetejnerima napravljenim od fiberglasa ili plastike. Pored toga što je krov izolovan toplotnom izolacijom, vodena površina je takođe pokrivena izolovanim krovnim panelima u zavisnosti od doba dana. U toku dana pokretni paneli prekrivaju krovni bazen, štiteći ga od sunčevog zračenja, dok vodena površina apsorbuje toplotu iz objekta koja se prenosi kroz krovnu konstrukciju. U toku noći bazen je otkriven i izložen hladnijem noćnom vazduhu, što omogućava hlađenje vode. U toku zime proces se dešava obratno. Upotrebom krovnih bazena temperatura prostorije se može smanjiti za čak 20ºC leti. Nakvašene vreće od jute mogu smanjiti temperaturu prostorije za 15ºC. Neka razmatranja treba uzeti u obzir prilikom projektovanja krovnih bazena. Moraju biti



nesmetano izloženi putanji kretanja Sunca. Susedno drveće, zidovi i drugi objekti mogu uticati na učinak hlađenja krovnog bazena. Takođe oblačnost može uticati na učinak hlađenja.

Slika 5.3. Sistem evopartivnog hlađenja sa vrećama od jute

Slika 5.4. Sistem evopartivnog hlađenja sa krovnim bazenom

7. ZAKLJUČAK

U radu su predstavljene različite arhitektonske komponente omotača objekata sa aspekta energetske efikasnosti. Strategije poboljšanja energetskih performansi su u direktnoj vezi sa klimatskim uslovima u kojima se objekat nalazi, pa samim tim zahtevaju poznavanje klimatskih uslova od strane projektanata. Kao primer se navodi primena termalne mase, kаo metod zа uštedu energije, čija je primena efikasnija u područjima gde je prisutna velika razlika između dnevne i noćne spoljašnje temperature. Kompjuterski softveri igrаju vаžnu ulogu u izboru nаjboljih modela uštede energije zа dаtu lokаciju. Periodična revizija energetskih performansi omotača objekta i održavanje su vаžni zа postizаnje nаjboljih performаnsi i pravilno funkcionasnje zgrade tokom njenog životnog veka. Trenutno su neka od dostignuća naprednih tehnologija isplativa za primenu dok su ostale u fazi istraživanja. Holistički pristup energetski efikasnom dizajnu smanjuje troškove neophodne za postavljanje mehaničkih postrojenja u zamenu za napredne tehnologije koje se primenjuju za projektovanje arhitektonskih elemenata pasivnih objekata. Podsticajima vlade u mnogim zemljama sveta se promoviše plasiranje ovih tehnologija na šire tržište i podiže društvena svest o njihovom značaju.



LITERATURA

(1) Almusaed, A. (2011), Biophilic and Bioclimatic Architecture: Analytical Therapy for the Next Generation of Passive Sustainable Architecture, Springer London Dordrecht Heidelberg, New York (2) Bradshaw, V. (2006), The building Environment: Active and Passive Control Systems, 3rd edition, John Willy & Sons. Inc. Hoboken, New Jersey (3) Eicker, U. (2003), Solar Technologies for Buildings, John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex (4) Hassanaina, A. A., Hokamb, E. M., Mallickc, T. K., (2012), Effect of solar storage wall on the passive solar heating constructions, Energy and Buildings Energy and Buildings vol. 50, str. 49–62 (5) Johnson T. E. and Johnson, T.C., (1977), , Energy and Architecture, Vol. 30, No. 3, str. 16-20

(6) Kaan, H.F., De Boer, B.J. (2005), Passive houses: achievable concepts for low CO2 housing Paper presented at the ISES conference 2005, Orlando, USA

(7) Kharrufa, S.N., Adil, Y., (2008),Roof pond cooling of buildings in hot arid climates, Building and Environment, Volume 43, Issue 1, pp. 82–89 (8) Marsh,R., Lauring, M. and Holleris Petersen, E.B. (2001). Passive solar energy and thermal mass: the implications of environmental analysis. arq: architectural research quarterly, 5, pp. 79-89 (9) Milovanović, B., Štremer, N., Mišćević, Lj. (2012), Pasivna kuća, poboljšanje kvaliteta stanovanja, Hrvatska konferencija o kvalitetu i 3. Naučni skup hrvatskog društva za kvalitet, Brioni (10) Pacheco, R., Ordóñez, J. , Martínez, G., (2012), Energy efficient design of building: A review Applied Energy Volume 98, , pp. 396–403 (11) Rodriguez-Ubinasa,E., Ruiz-Velaroa, L., Vegaa, S., Neila, J., (2012), Applications of Phase Change Material in highly energy-efficient houses, Energy and Buildings Energy and Buildings vol. 50, pp. 49–62 (12) Sopian, K., Lim, C.H. Asim, N., Sulaiman, M.Y., (2012), Trombe walls: A review of opportunities and challenges in research and development, Renewable and Sustainable Energy Reviews Volume 16, Issue 8, pp. 6340–6351 (13) Todorović, M., Ećim, O., Martinović,I. (2010), Izbor prilaza unapređenju energetske efikasnosti zidanih zgrada, Materjali i konstrukcije, Vol.53, br. 4, str.5-27

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03601323

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03601323

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03601323/43/1

http://www.sciencedirect.com.proxy.kobson.nb.rs:2048/science/article/pii/S1364032112002286



http://www.sciencedirect.com.proxy.kobson.nb.rs:2048/science/journal/03062619

http://www.sciencedirect.com.proxy.kobson.nb.rs:2048/science/journal/03062619/98/supp/C

http://www.sciencedirect.com.proxy.kobson.nb.rs:2048/science/article/pii/S136403211200425X

http://www.sciencedirect.com.proxy.kobson.nb.rs:2048/science/article/pii/S136403211200425X



http://www.sciencedirect.com.proxy.kobson.nb.rs:2048/science/journal/13640321/16/8

Documents

ARHITEKTONSKI ELEMENTI OMOTAČA PASIVNIH OBJEKATA