SADRŽAJ

UVOD.........................................................................................................................................2

1. DEFINICIJA ENERGETSKI EFIKASNE – PASIVNE KUĆE.........................................3

2. ZAKONSKI PROPISI IZ TOPLINSKE ZAŠTITE I UŠTEDE ENERGIJE U EU..........5

3. PASIVNI SOLARNI SISTEMI – TEHNIKE I MATERIJALI............................................6

4. SISTEMI ZA PRIHVATANJE I ZAŠTITU OD SUNCA.................................................7

5. ARHITEKTONSKO OBLIKOVANJE KUĆE U FUNKCIJI OPTIMIZACIJE PASIVNIH I AKTIVNIH SOLARNIH SISTEMA.......................................................................................8

6. KONCEPT ENERGETSKI PASIVNE KUĆE...................................................................9

6.1. ARHITEKTURA ENERGETSKI PASIVNE KUĆE..................................................96.2. KONCEPT ENERGETSKI SAMOSTALNE KUĆE - ENERGIJA........................10

6.2.1. Električna energija........................................................................................116.2.2. Izvođenje sistema za napajanje električnom energijom................116.2.3. Izbor goriva......................................................................................................116.2.4. Izbor generatora............................................................................................12

7. KUĆE OD SLAME............................................................................................................13

ZAKLJUČAK............................................................................................................................16

LITERATURA..........................................................................................................................17

UVOD

Savremeni pristup arhitekturi i građevinarstvu karakteriše energetski i ekološki racionalno urbanističko planiranje, projektiranje, izgradnja i rekonstrukcija građevina i naselja uz primjenu bioklimatskih projektantskih tehnika i principa pasivne i aktivne sunčane arhitekture. Stalni razvoj i napredak u projektovanju i izgradnji kuća trajni je profesionalni cilj i zadatak svakog projektanta i građevinara. Energetski i ekološki pristup arhitekturi i urbanizmu kao dio strategije održivog razvoja, zahtijeva poznavanje mnogobrojnih složenih tema i interdisciplinarni rad na primjeni specifičnih energetsko-ekoloških metoda projektovanja i građevinskih tehnologija. Zahvaljujući savremenim projektantskim rješenjima, energetski efikasnim materijalima i elementima opreme, ušteda energije i ekološki doprinos postaju sve značajniji. Glavni principi upravljanja energijom bazirani na visokotehnološkim dostignućima u izgradnji zgrada su:• ispravno orijentisanje i dimenzionisanje prostora unutar zgrade; • kvalitetna toplinska izolacija vanjske fasade zgrade i aktivna solarna

postrojenja; • primjena energetski efikasnih ostakljenja i inteligentnih proćelja; • energetski efikasni sistemi rasvjete, grijanja, hlađenja i provjetravanja; • sistemi za dnevno osvjetljenje i pasivni solarni elementi i sistemi• energetski i ekološki efikasni građevinski materijali i elementi.

Koncept pasivne kuće kao kuće bez aktivnog sistema za zagrijavanje, ili kao energetski samostalne kuće vrlo je zanimljiv u kontekstu razvoja. Poseban problem energetike na područjima sa velikim brojem sunčanih dana (Hercegovina) je struktura utrošenih energenata, odnosno vrlo velika zastupljenost električne energije za podmirivanje toplinskih potreba kao i ogrevnog drveta u kućanstvima, te mazuta i lož ulja u uslugama i industriji. Pregled kategorizacije objekata prema potrošnji primarne energije za grijanje:1. Niskoenergetska kuća – koja troši do 50kWh/m² godišnje.

2. Pasivna kuća – koja troši do 15kWh/m² godišnje.

3. Energetski nulta kuća (Zero Energy Building) – koja je sposobna da generiše svu potrebnu energiju.

Sl.1. Pregled kategorizacije objekata prema potrošnji primarne energije za grijanje

1. DEFINICIJA ENERGETSKI EFIKASNE – PASIVNE KUĆE

Energetski efikasna kuća - pasivna kuća se može definisati kao građevina bez aktivnog sistema za zagrijavanje konvencionalnim izvorima energije. Popularno se naziva i kuća bez grijanja ili jednolitarska kuća. Energetska potrošnja takve kuće može se izraziti samo jednom litrom lož ulja po m2

godišnje. Godišnja potreba za zagrijavanje savremene pasivne kuće kreće se oko 15 kWh/m2 i manje. Ukupne energetske potrebe za grijanje, potrošnu toplu vodu i električnu energiju iznose manje od 42 kWh/ m2, što je manje od 1/10 prosječnih potreba konvencionalne gradnje danas. Pasivne kuće trebaju oko 80% manje topline za zagrijavanje od novih kuća projektovanih prema njemačkim standardima iz 1995. g. Ukidanjem konvencionalnog sistema grijanja pasivna kuća ostvaruje dodatne uštede i postaje ekonomski isplativa.Osnovna ideja pasivne kuće je da se oblikovanjem, orijentacijom i visokim nivoom toplinske izolacije vanjske opne kuće, uz kvalitetnu ventilaciju prostora, stvori optimalna kuća koja ne treba konvencionalne izvore grijanja. Dakle, pravilo za uspješno projektiranje i optimiziranje pasivne kuće je:

minimizirati gubitke topline iz kuće;

maksimizirati dobitke topline u kuću;

dovesti optimalnu količinu svježeg vazduha sistemom prisilne ventilacije, uz rekuperaciju dijela energije iz iskorištenog vazduha.

Koeficijent prolaza topline za sve građevinske presjeke vanjske fasade ne smije biti veći od 0,15 W/m2K, a prozora i vanjskih vrata 0,80 W/ m2K. Za energetski prinos od pasivnog zahvata sunčevog zračenja potrebna je što veća otvorenost južnog pročelja, uz izuzetno visok nivo toplinske izolacije cijele vanjske fasade, kao i visoku sabijenst vazduha uz kontrolisanu ventilaciju. Za grijanje i potrošnu toplu vode koriste se termički kolektori.

Donedavno se smatralo da potrošnja ispod 50 kWh/m2 previše poskupljuje dodatne investicije. Tada je dokazano da ako godišnje toplinske potrebe u zgradi smanjimo ispod 15 kWh/m2 možemo izostaviti ugrađivanje konvencionalnog sistema grijanja. Sredstva ušteđena na taj način mogu se investirati u dodatno poboljšanje vanjske izolacije kuće, te u ventilacione sisteme. Tako još uvijek možemo imati manju početnu investiciju nego kod niskoenergetskih kuća. Sa takvom pasivnom kućom uštede su izuzetno velike. Smanjenje emisije štetnih plinova svedeno na minimum.

Brojni realizovani projekti pasivnih kuća u Evropi pokazali su da dodatne investicije u toplinsku izolaciju i ventilaciju, kompenzirano smanjenim ulaganjima u tehniku grijanja, dovode do prosječnog povećanja ukupnih troškova gradnje od oko 10%. Računajući da će se ta dodatna ulaganja kroz minimalne troškove grijanja amortizovati u prvih 10 godina korištenja kuće, dolazi se do rezultata koji ukazuju na ekonomsku opravdanost

ovakve gradnje. Ne treba zaboraviti da je glavni pozitivni efekt pasivne kuće zaštita okoline. Energetska efikasnost, korištenje obnovljivih izvora energije i zaštita okoline, najvažnije su teme na početku 21. vijeka. Stalni porast cijene energenata i činjenica da su konvencionalni izvori energije ograničeni i iscrpljivi, te razvoj svijesti o uštedi energije i zaštiti prirode, dovodi pitanje energetske efikasnosti korištenja obnovljivih izvora energije u kućama, na najvažnije mjesto u razvijenom svijetu.Uspješan dizajn pasivne kuće podrazumjeva promatranje kuće kao jedinstvene cjeline raznih komponenti koje zajedno čine optimalnu cjelinu u svako godišnje doba. Snadbjevanje svježim vazduhom, grijanje, hlađenje, svjetlo i naravno vanjska fasada zgrade moraju formirati ugodan i funkcionalan prostor za život. Demonstracioni program CEPHEUS - Cost Efficient Passive Houses as Evropean Standards na brojnim primjerima je pokazao koliko su velike uštede u pasivnim kućama u odnosu na klasično građenje.

Sl. 2. Demonstracioni program CEPHEUS

Sl. 3. Porodična kuća-LANDSHUT (D) Ukupne toplinske potrebe: 17,5 kWh/m2/god.

Sl. 4. Porodična kuća - AUGGEN (D) Ukupne toplinske potrebe: 14,5 kWh/m2/god.

2. ZAKONSKI PROPISI IZ TOPLINSKE ZAŠTITE I UŠTEDE ENERGIJE U EU

Smjernice 93/76/EEC, obvezuju sve zemlje Evropske unije da izrade i implementiraju programe za šest specifičnih područja u cilju poboljšanja energetske efikasnosti. Međutim, Smjernice 93/76/EEC donesene su, prije Kyoto protokola i prije prepoznavanja realne opasnosti od sve veće zavisnosti zemalja EU o uvozu energenata. Zbog slabih rezultata navedenih Smjernica, Evropska komisija morala je pokrenuti niz daljnjih akcija za provođenje mjera energetske efikasnosti, smanjenje ukupne potrošnje energije, porast učešća obnovljivih izvora u ukupnoj energetskoj potrošnji i zaštite okline. Cilj EU objavljen je 1997. g. u dokumentu “White paper for a Community Strategy and Action Plan”. U 2000.g. Evropska komisija objavila je“Green paper” kao osnovu neophodnih akcija u području energetike.“Green paper” zahtijeva promjene u navikama potrošača radi smanjenja potrošnje energije, npr. izgradnjom energetski efikasnijih zgrada, zahtijeva istraživanja, razvoja i korištenja obnovljivih izvora energije, te konkretizuje podršku za sve te aktivnosti kroz nove zakonske akte i finansijske stimulanse. U tom dokumentu nazvanom Zeleni dokument ”Prema Evropskoj strategiji za sigurnost energetskog snadbjevanja” (“Towards a Evro-pean Strategy for the Security of Energy Supply”), Evropska je komisija istakla ključne momente. Ako se u Evropskoj uniji zadrži trenutni trend rasta energetske potrošnje, EU će prema provedenim analizama, do 2030., uvoziti 70% energije, za razliku od sadašnjih 50%. U ovom momentu, emisija stakleničkih gasova u Evropi je u porastu, i ako se trend nastavi, zemlje članice EU neće biti u stanju poštovati Kyoto protokol, prema kojem bi se emisije šest stakleničkih gasova trebale u razdoblju od 2008.g. do 2012.g. smanjiti za prosječno 5,2% u odnosu na 1990. g.Navedeni ključni momenti predstavljaju razloge za provođenje svih mjera energetske efikasnosti u cilju smanjenja potrošnje energije i zaštite. Zeleni dokument zaključuje, da sve dosadašnje akcije, aktivnosti i programi na uvođenju i implementaciji novih standarda energetske efikasnosti u građevinarstvu nisu postigle željene rezultate u većini zemalja članica EU. Zbog toga je neophodno naglasiti konkretne mjere, od kojih je jedna od najvažnijih - odrediti zakonski okvir za redukovanje energetskih potreba u zgradama.Krajem 2002. g. Evropski parlament je donio Smjernicu 2002/ 91 EC o energetskim osobinama zgrada (“Directive of the Evropean Parlament and of the Council on the energy performance of the build-ings”), kojom je nametnuo obavezu štednje energije u zgradama Evropske unije kao i državama kandidatima. Ukupni potencijal energetskih ušteda u zgradama Evropske unije (za grijanje, pripremu tople vode, hlađenje i rasvjetu) je procijenjen na cca 22% sadašnje energetske potrošnje do 2010.g. Iako smjernice prvenstveno govore o energetskim osobinama zgrade, naglasak je na cijelom sistemu, koji osim toplinske izolacije obuhvata i grijanje, ventilaciju, korištenje obnovljivih izvora i cjelokupni dizajn zgrade. Smjernica 2002/91 EC o energetskim svojstvima zgrada utvrđuje pet važnih elemenata:

Zajednička metodologija za proračun energetskih karakteristika zgrada;

Primjena minimalnih standarda energetske efikasnosti za nove zgrade;

Primjena minimalnih standarda energetske efikasnosti za postojeće zgrade prilikom većih rekonstrukcija;

Uvođenje Energetskih certifikata za sve izgrađene zgrade, zgrade koje se prodaju ili iznajmljuju, sa rokom upotrebe od 10 g., a energetski certifikati za javne zgrade moraju biti izloženi na vidljivim mjestima u zgradi;

Redovan nadzor i ocjenjivanje sistema za grijanje i hlađenje.

3. PASIVNI SOLARNI SISTEMI – TEHNIKE I MATERIJALI

Dobro poznavanje toplinskih osobina građevinskih materijala osnovni je preduslov za projektovanje i planiranje energetski efikasnih zgrada, kao i za racionalizaciju potrošnje. Toplinski gubici kroz građevinske elemente zavise od sastava građevinskog elementa, orijentaciji i koeficijentu toplinske provodljivosti specifičnom za svaki materijal. Toplinska provodljivost zavisi od sastava, gustoće materijala, poroznosti, temperaturi i vlažnosti materijala. Bolju toplinsku izolaciju postižemo ugradnjom materijala niske toplinske provodljivosti, odnosno visokog toplinskog otpora. Toplinski otpor materijala povećava se obzirom na debljinu. Koeficijent prolaza topline k (U) je količina topline koju element gubi u 1 sekundi po m2 površine kod razlike temperature od 1K, izraženo u W/m2K. Koeficijent k (U) je karakteristika vanjskog elementa konstrukcije i igra veliku ulogu u analizi ukupnih toplinskih gubitaka, a time i potrošnje energije za grijanje. Što je manji koeficijent prolaza topline, to je bolja toplinska zaštita zgrade.

Za dimenzionisanje efikasne toplinske zaštite građevina, uz poznavanje osnovnih karakteristika toplinsko-izolacijskih materijala nužno je poznavati građevinsko-fizikalne i klimatske uslove na mjestu gradnje. Osim toga, za pravilnu je primjenu neophodno poznavanje međusobnih odnosa različitih materijala u dijelovima građevine i građevinskim konstrukcijama. Toplinsko-izolacijski materijali u građevinarstvu, su materijali čije su pore ispunjene vazduhom, a primjenjuju se u jednoslojnim i višeslojnim vanjskim konstrukcijama građevina.

Prozori i vanjski zid igraju veliku ulogu u toplinskim gubicima zgrade. Zajedno čine oko 70% ukupnih gubitaka preko fasade zgrade. Gubici kroz prozore obično su deset i dvadeset puta veći od onih kroz zidove. Jasno je koliku važnost igra energetska efikasnost prozora u ukupnim energetskim potrebama kuće. Dok se na starim zgradama koeficijent k(U) prozora kreće oko 3,00 W/m2K, Evropska zakonska regulativa propisuje sve niže i niže vrijednosti. Prema našem novom Pravilniku o toplinskoj zaštiti i uštedi energije najveći dozvoljeni koeficijent k(U)prozora trebao bi iznositi 1,80 W/m2K. Na savremenim niskoenergetskim i pasivnim kućama taj se koeficijent kreće između 1,1, i 0,80 pa i manje. U ukupnim toplinskim gubicima prozora učestvuju staklo i prozorski profili. Prozorski profili, nezavisno od vrste materijala, moraju osigurati dobro zatvaranje, jednostavno otvaranje i nizak koeficijent prolaza topline. Danas se stakla izrađuju kao izolaciona, dvoslojna ili troslojna, sa različitim gasnim punjenjem ili premazima koji poboljšavaju njihove toplinske karakteristike.

Prozorski okviri se izrađuju od drveta, aluminija, čelika, PVC-a i kombinacije navedenih materijala. Okviri navedenih materijala danas teže što boljoj toplinskoj izolaciji i smanjenju koeficijenta prolaza topline k, kako bi se toplinski gubici smanjili na minimum. To doprinosi uštedi energije i zaštiti okoline.

4. SISTEMI ZA PRIHVATANJE I ZAŠTITU OD SUNCA

Kod analize energetskih osobina prozorskih okvira i stakla, važno je naglasiti da energetska efikasnost ne zavisi samo od postizanja što nižeg koeficijenta prolask topline kod prozora. U savremenoj arhitekturi puno pažnje se posvećuje prihvatanju sunca i zaštiti od pretjeranog osunčanja. Jer se i pasivni dobici topline moraju regulisati i optimizovati u zadovoljavajuću cjelinu. Pooštrenjem propisa vezanih uz toplinsku zaštitu i uštedu energije, osim toplinske izolacije vanjske fasade zgrade, važnu ulogu u optimizaciji energetski efikasne i pasivne kuće preuzimaju i sistemi za zaštitu od pretjeranog osunčanja ljeti, tj. za zasjenjivanje.

U cilju djelotvorne zaštite od preintezivnog osvjetljenja primjenjuju se sljedeća rješenja:

arhitektonska geometrija: zelenilo, trijemovi, strehe, nadstrešnice, balkoni i dr.;

elementi vanjske zaštite od sunca: razni pokretni i nepokretni brisoleji, vanjske žaluzine, rolete, tende, inteligentna pročelja, suvremena ostakljenja i dr. ;

elementi unutrašnje zaštite od sunca: rolete, žaluzine, roloi, zavjese; elementi unutar stakla za zaštitu od sunca i usmjeravanje svjetla; holografski elementi, reflektujuća stakla i folije, staklo koje

usmjerava svjetlo, staklene prizme i dr.

Njihova funkcija je da usmjere dnevno svjetlo tamo gdje je ono potrebno, bez pretjeranog blještanja i osunčanja. Savremeni tzv. “daylight” sistemi koriste optička sredstva da bi potakli refleksiju, lomljenje svjetlosnih zraka, ili za aktivno ili pasivno prihvatanje svjetla. Vijekovima je dnevno svjetlo bilo jedini izvor svjetla u kućama. Unutrašnjost kuće dizajnira se tako da svaka prostorija primi dovoljno dnevnog svjetla. Efikasni izvori umjetne rasvjete i moderna arhitektura sa puno stakla daje slobodu arhitektima. Savremeni sistemi kontrole prolaska svjetla i upravljanja dnevnim osvjetljenjem novi su doprinos energetskoj efikasnosti i održivom razvoju. Ti sistemi se uključuju danas u arhitekturu u fazi najranijeg projektovanja.

Sl. 5. Šema funkcionisanja pasivne kuće

5. ARHITEKTONSKO OBLIKOVANJE KUĆE U FUNKCIJI OPTIMIZACIJE PASIVNIH I AKTIVNIH SOLARNIH SISTEMA

Pasivna kuća je pažljivo arhitektonsko-građevinski, te termodinamičko-ekonomski izbalansirana kuća. Prije projektovanja konkretne građevine potrebno je analizirati prirodne karakteristike parcele, klimatske uslove, i eventualne utjecaje izgrađene okoline. Orijentacijom i oblikom kući moramo omogućiti maksimalno osunčanje, izbjeći svako nepoželjno zasjenjenje, izloženost udarima vjetra, i dr. Energetske potrebe za zagrijavanje prostora u pasivnoj kući su pokrivene već opisanim standardom izgradnje. Sve ostale energetske potrebe - za zagrijavanje potrošne tople vode i električna energija mogu se pokriti solarnom energijom, tj. aktivnim termičkim i fotonaponskim sistemima.Pod standardom pasivne kuće danas podrazumijevamo: smanjiti toplinske gubitke kroz fasadu zgrade na minimalnu mjeru, maksimalno povećati toplinske dobitke u kuću i osigurati kvalitetnu ventilaciju. Da bi se stambena kuća mogla izgraditi bez aktivnog konvencionalnog sistema grijanja, treba smanjiti ukupne potrebe za grijanjem prostora, dakle transmisione i ventilacione gubitke na ispod 15 kWh/m2 godišnje. Predviđeni cilj energetske potrošnje moguće je postići izborom prosječnog koeficijenta prolaza topline k(U) < 0,10 - 0,15 W/m2K, a za prozore i druga ostakljenja k (U) < 0,80 W/m2K, te uz broj izmjena vazduha na sat manji od 0,6. Kod preporuka za arhitektonsko oblikovanje kuće treba naglasiti da uz poštovanje osnovnih smjernica pasivne kuće projektant može imati potpunu slobodu u projektovanju. Cilj pasivne kuće nije tipizovati i unificirati arhitektonsko oblikovanje, već naprotiv ponuditi što inventivnije rješenje sa pažljivo usklađenim i optimalnim sistemom. Smjernice za projektovanje su:

dovoljna udaljenost od drugih kuća za prihvat niskog zimskog sunca; kuću otvoriti prema jugu, a zatvoriti prema sjeveru; kompaktana zapremina zgrade, sa ograničenom dubinom; kvalitetan sistem zaštite od ljetnjeg sunca; visoki stepen toplinske izolacije cijele građevne opne; izbjegavati toplinske mostove i smjestiti pomoćne prostorije na

sjeveru; povezati međusobno grijane prostorije; skratiti dužine cjevovoda za grijanje i toplu vodu da bi se smanjili

gubici i pojačala izolacija; zoniranje i podjela prostorija prema korisnim zonama slične

unutrašnje temperature i predvidjeti mehaničku prisilnu ventilaciju prostora;

dati mogućnost predgrijanja vazduha prije ulaska u prostor; preporučuju se kontrolsrani dovod i odvod vazduha sa podzemnim

izmjenjivačem topline i sa rekuperacijom topline iz iskorištenog vazduha;

odabrati nisku temperaturu sistema grijanja i kombinovati ga sa obnovljivim; izvorima energije i planirati solarni sistem za grijanje i potrošnju tople vode;

ugraditi vremenske regulatore; ukupne toplinske potrebe svesti ispod 15 kWh/m2; po završetku izgradnje, provjeriti kvalitetu gradnje termografskim

snimanjem i provjeriti i pregledati sve ugrađene uređaje.

6. KONCEPT ENERGETSKI PASIVNE KUĆE

6.1. ARHITEKTURA ENERGETSKI PASIVNE KUĆE

Ovde prikazujemo koncept jedne pasivne kuće i primjenjivost tako optimizovane kuće na zemljištu u u uslovima gdje ne postoji mogućnost priključka na komunalnu infrastrukturu, vodu, odvod, grijanje i električnu energiju. Više nego deseterostruko smanjenje toplinskih gubitaka kroz vanjsku fasadu kuće postiže se niže navedenim sastavom zidova, krova i poda. Za prosječni koeficijent U(k) koji u našem primjeru iznosi 0,17 W/m2K, te toplinske dobitke koji su za ovo podneblje vrlo visoki, možemo očekivati ukupne godišnje toplinske potrebe ispod 15 kWh/m2.

Qukupno = (Qtrans + Qvent) - Qdobici < 15

kWh/m2

Kuća je zamišljena kao jednostavan, kompaktan volumen. Organizacija unutar kuće je proizvoljna zahvaljujući konstruktivnom rasponu od 6 metara unutar koga je moguće kreirati raspored kakav želimo. Kuća se razmatra kao samostalni objekt. Treba naglasiti da svako grupisanje takvih kuća i formiranje tzv. solarnog naselja može doprinijeti znatnoj uštedi kod ugradnje potrebne opreme.

Gradnja kuće predviđa se klasično, samo sa veoma poboljšanim nivoom toplinske izolacije i visokokvalitetnim prozorima sa troslojnim izo staklom. Krov je sa jednom strehom, pokrov kupa kanalica, nagib krova 20°, što odgovara uglu upada zraka zimskog sunca. Fotonaponske ćelije imaju i ulogu horizontalnih brisoleja na fasadi za zaštitu od ljetnjeg sunca. Termički kolektori smješteni su vertikalno na fasadi, u sklopu zida. U slučaju grupisanja takvih kuća, moguće je smjestiti grupe kolektora van kuće, u sklopu nadstrešnice za automobile ili slično.

Prozori su izrađeni od PVC profila visoke termičke kvalitete, sa bezolovnim ekološki prihvatljivim Zn-Ca stabilizatorom u PVC smjesi, sa pocinčanim čeličnim ojačanjem, koji sa ugrađenim troslojnim izo staklom dodatno punjenim argonom daju ukupni koeficijent prolaza topline 0,80 W/m2K.Znatno manji koeficijenti prolaza topline kroz vanjsku fasadu kuće, te visokokvalitetni prozori smanjuju transmisione i ventilacione gubitke na minimum. Kad se još dodaju toplinski dobici koji su znatni, pretpostavlja se da bi ovakva kuća godišnje trošila manje od 15 kWh/ m2 toplinske energije. Zahvaljujući tako maloj potrošnji, nije potrebno ugrađivanje konvencionalnog sistema grijanja, što veoma smanjuje troškove izgradnje, a naravno i troškove višegodišnjeg održavanja.

U samom oblikovanju kuće teži se napraviti moderna i privlačna kuća, energetski nezavisna, sa tradicionalnim elementima u arhitekturi. Takva kuća je privlačna i prijatna za stanovanje kroz cijelu godinu i može zadovoljiti i najzahtjevnije kupce.

1. VANJSKI ZID :• produžni malter 2,00 cm • šuplja blok opeka 19,00 cm • Tervol PTP 30,00 cm • polimerno cementno ljepilo 0,50 cm • plemeniti fasadni malter 1,00 cm

ili kamen sa ventilisanim slojemk(U) = 0,121 [W/m2K] < kdoz=1,200 [W/m2K] Sl.6. Temperaturna kriva2. POD NA ZEMLJI:• keramičke pločice 1,00 cm• polimerno cementno ljepilo 1,00 cm• plivajući cementni estrih 8,00 cm • polietilenska folija • Tervol TPS 24,00 cm • bit. traka sa stakl. voalom 1,00 cm • betonska podloga 12 cm • nabijeni šljunak 30 cm i više k=0,138 [W/m2K] < kdoz=0,900 [W/m2K] 3. KROV:• kupa kanalica na letvama • hidroizolacija • daščana oplata 2,40 cm • ventilisani sloj vazduha 4,00 cm • Tervol KP 20,00 cm • Tervol DP-3 10,00 cm • Tervol stopair 0,50 cm Sl.7. Temperaturana

kriva• gips kartonske ploče 1,20 cm k=0,123 [W/m2K] < kdoz=0,750 [W/m2K]

6.2. KONCEPT ENERGETSKI SAMOSTALNE KUĆE - ENERGIJA

Ukupne energetske potrebe kućanstva dobiju se sabiranjem potrošnje energije pojedinih uređaja. Uz rezervu od 20% , ukupna godišnja potrošnja električne energije je 1300 kWh.Slijedi tabelarni prikaz potrošnje u pasivnoj kući:

Uređaj Napajanje SnagaEnerg./mjes. Udarna

snaga

[W] [kW

h] [W]

Mašina za pranje veša AC 2200 7,2 3500Mašina za pranje posuđa* AC 200 7,0 500Pegla AC 1000 4,0 2500Televizija glavna AC 46 9,5 250Televizija dodatna AC 33 4,7 250Satelitski prijemnik AC 15 (3) 4,3 50Video rekorder AC 15 (1) 1,2 50Hi-Fi linija AC 15 (1) 3,3 50Računar AC 45 (1) 4,1 100Rasvjeta AC 60 9,2 100Pumpa hidrofor DC 156 2,0 -Pumpa sunčani kolekt. DC 30 4,5 -Mikrovalna pećnica AC 600 3,7 100

Usisivač prašine AC 600 2,7 1500Ekspresso aparat AC 900 2,7 1500Razni kućni uređaji AC 300 1,8 600Fen za kosu AC 1000 3,0 1500Ručni električni alati AC 600 2,7 2500Ventilacioni sistem AC 120 12,0 240

Maks. udarna snaga 3500

Ukupna mj. potrošnja 89,6

Ukupna god. potrošnja1075,

2Projektna god. potrošnja

(faktor sigurnosti 20%)1300,

0

6.2.1. Električna energija

Energetske potrebe u kućanstvu mogu se značajno smanjiti primjenom sljedećih mjera:

1. Upotreba energetskih efikasnih uređaja. 2. Korištenje plina za napajanje “toplinskih” uređaja (štednjaka i frižidera). 3. Spajanje mašine za pranje veša i za pranje posuđa na toplu vodu (proizvedenu u sunčanim kolektorima ili kogeneracijom). 4. Upotreba istosmjernih pumpi za vodu (hidrofor i pumpe sunčanog kolektora).

6.2.2. Izvođenje sistema za napajanje električnom energijom

Energetski efikasnim kućanskim uređajima, energetski efikasnom arhitekturom, te rekuperacijom topline potrošene tople vode i ventilacionog vazduha, potrošnja energije se može smanjiti na samo mali dio energije koje danas troši prosječno domaćinstvo. Električna energija se može osigurati hibridnim sistemom sa sunčanim ćelijama i akumulatorom, sa raspoloživošću do 95%. Sunčani kolektori mogu proizvoditi toplinu za veći dio godine. Međutim u hladnijem dijelu je potrebno osigurati toplinski izvor za dogrijavanje prostora i tople vode. Također je potrošnja električne energije nešto veća zbog većih potreba za rasvjetom i provođenja više vremena u zatvorenom prostoru. Dakle, zimi je potreban dodatan izvor i topline i električne energije. Jedini način da se energija osigura stalno u svim uslovima je korištenje dodatnog električnog generatora na fosilna goriva. Mali električni generatori su izuzetno neefikasni u proizvodnji električne energije, i kemijsku energiju goriva pretvaraju u električnu energiju s efikasnošću od 23-30%. Ostatak se gubi kao toplina, koja se može iskoristiti uspostavom kogeneracijskog sistema (mikrokogeneracija). Na tržištu ne postoje sistemi koji bi zadovoljili tehničke i potrebe tro[kova,

pa kogeneraciju vršimo prilagođenjem generatora električne energije.

6.2.3. Izbor goriva

Za konkretnu primjenu dolaze u obzir tri vrste goriva, bezolovni motorni benzin BMB-95, eurodizel i ukapljeni naftni plin (UNP). Motorni benzin je neprikladno gorivo za transport i skladištenje, izuzetno lako zapaljivo, otrovno i kancerogeno. Generatori na motorni benzin su vrlo jeftini i dostupni i nemaju probleme sa startanjem na hladnijem vremenu. Dizel generatori su obično znatno skuplji i kvalitetniji strojevi, nešto efikasniji, no zahtijevaju više ulaganja u održavanje. Tekuća goriva su uvijek veliki ekološki problem, jer postoji mogućnost zagađenja prilikom dovoza, pretakanja ili skladištenja goriva.

Generator na motorni benzin se može prilagoditi za rad na ukapljeni naftni plin, uz gubitak snage motora od 10-15% i nešto smanjenu efikasnost. UNP je sa ekološke strane najkvalitetniji izbor, kako u pogledu emisije ispušnih plinova tako i mogućnosti istjecanja goriva i zagađenja tla. Kako je UNP potreban u kući za druge potrebe (kuhanje, frižider) dodatna prednost se ostvaruje potrebom domaćinstva za samo jednom vrstom goriva. UNP se skladišti u malim spremnicima od 750, 1000 i 2000 kg, a cijena plina uz uključenu dostavu iznosi 65% cijene plina isporučenog u malim plinskim bocama (10 i 35 kg). Ukoliko se generator pogoni na dizel gorivo, plin za kuhanje je potrebno osigurati periodičnom dostavom malih plinskih boca.

6.2.4. Izbor generatora

Toplinsku energiju mikrokogeneracija može osigurati sa 300-400 sati rada godišnje. Isto tako, najefikasnija proizvodnja električne energije u hibridnom sistemu sa sunčanim ćelijama se ostvaruje s 250-400 sati rada godišnje. Veći broj sati rada nije prihvatljiv zbog potrošnje goriva, buke i održavanja motora. Većina generatora na tržištu predviđena je samo za rad uz životni vijek od 2-5000 sati rada. Robusniji, industrijski generatori imaju veću cijenu. Trajnost motora određena je i brojem okretaja. Motori sa 1500 o/min su u pravilu trajniji od generatora na 3000 o/min, a proizvode manje buke i vibracija. Međutim, napredak motora u industriji doveo je i tu granicu u pitanje. Tako na primjer, novi generatori Honda sa vodenim hlađenjem na 3000 o/min su trajniji od većine generatora na 1500 o/min, a proizvode sa snagama 5kW i većim. Vazduhom hlađeni generatori su znatno bučniji od vodeno hlađenih, zahtijevaju dodatni

sistem dovoda vazduha za hlađenje (ako su smješteni u zatvorenoj prostoriji) a kogeneracija je nespretna zbog prenosa topline vazduhom. Vazduhom hlađeni motori imaju trajnost do 1500 sati.

Sl.8. Dijagram prosječnih mjesečnih snaga sunčanih ćelija i snaga generatora

Sl.9. Dijagram prosječnih mjesečnih viškova snage

7. KUĆE OD SLAME

Posljednjih godina nastaju kuće koje, osim što su izvedene u standardu pasivne kuće, ispunjavaju i ekološke norme pri izboru materijala. Pasivne kuće od slame u kombinaciji sa drvenom nosivom konstrukcijom mogu imati različitu namjenu. To mogu biti stambene kuće, kuće za odmor ili poslovne zgrade.Ekologija i održivost postaju neizbježni u svim aspektima življenja. U tom smislu su vrlo važna tema energijski i ekološki održivi materijali koji služe za gradnju kuća. Jedan od takvih materijala je i slama. Upotrebom slame kao građevinskog materijala smanjuje se korištenje drugih materijala koji nepovoljno utiču na okolinu. Kada kuća od slame dotraje, slama se može reciklirati, tj. kompostirati. Prednosti slame kao građevnog materijala su brojne. Slama ima dobru toplinsku i akustičnu izolaciju. Proizvodi od slame otporni su na požar i imaju relativno dobru čvrstinu. Otporni su prema nametnicima i veoma su jednostavni za oblikovanje. Zidovi od slame vrlo lako postižu kriterij pasivne kuće. Zbog manjih potreba za grijanjem i hlađenjem, kuća od slame može znatno pridonijeti smanjenju emisija staklenih gasova. Naime, više od 50 posto svih staklenih gasova nastaje u građevinarstvu i transportu vezanom za građevinarstvo.

Sl.10. Kuća od slame

Ključni pojam za razumijevanje slame kao materijala za građenje je novi koncept gradnje tzv. faktor 10. Po njemu se veoma smanjuje energija za izradu građevina (tzv. primarna energija), te energija tokom eksploatacije te građevine i to deset puta. Drugim riječima, kuće od slame troše deset puta manje energije u odnosu na tradicionalno građenje. Kuća od slame sa faktorom 10 nakon izgradnje deset puta smanjuje zagađenje, za razliku od onih standardnih. Težina bala se kreće od 18 do 45kg po komadu. U poslednje vreme postaju uobičajene i bale većih dimenzija 1x1m; 1x1,2m; kao i 1,2x1,2x2,4m teške i do cijele tone! Moguće je koristiti i okrugle bale u obliku valjaka prečnika 1,2 do 1,5m. Ovakve dimenzije pružaju projektantima veliki izbor u oblikovanju objekata i unutrašnjeg prostora. Prednosti gradnje slamom nad klasičnim sistemima izgradnje su održivost i prirodna obnovljivost slame, visoka energetska efikasnost, visok stepen toplinske i zvučne izolacije, smanjen rizik od požara, laka dostupnost i niska cijena. 

Zid izgrađen od slame omogućuje manju potrošnju goriva potrebnog za grijanje (u slučaju da se grijete na neko od fosilnih goriva). Time je povećano smanjenje emisije CO2 u atmosferu. Kod slamnatih zidova nabačenih malterom rizik od požara je znatno manji nego kod npr. tradicionalnih drvenih zidova. Rizik od truljenja svodi se na minimum ugradnjom potpuno suve slame. Kuće izgrađene od slame izgledaju kao i one izgrađene od bilo kojeg drugog materijala. Tačnije, mogu izgledati kako god poželite. Kako bi slamu zaštitili od vanjskih uticaja, ona se obavezno mora nabaciti malterom. Najčešće se koristi krečni malter, a glineni malterje također dobar, i jeftinij, izbor. Slamu je potrebno nabaciti prirodnim malterimajer one dopuštaju disanje zidova i na taj način sprečavaju truljenje slame. Upotreba slame kao materijala za građenje orijentisana je i prema izradi elemenata koji su mnogo prikladniji za primjenu u građevinarstvu. Razvijeni su građevinski elementi od presane slame, najčešće kao ploče različitih dimenzija te tzv. CP blokovi.

Sl.11. Zidovi od slame

Slama i sijeno nisu jedno te isto. Slamu čine osušene stabiljke žitarica koje ostaju poslije vršidbe, dok je sijeno pokošena i osušena trava za stočnu hranu. I dok sijeno sadrži pelud i može izazivati alergijske reakcije, slama je potpuno bezopasna za ljudsko zdravlje.Kvalitet vazduha u kućama od slame puno je bolja, jer ne ispušta nikakva isparavanja kao što su formaldehidi koje često ispuštaju moderni materijali. Osim toga, za razliku od betona, slamnati zidovi dišu, što za rezultat daje puno svježiji vazduh u prostorijama. Upravo stoga jer je riječ o potpuno prirodnom materijalu, slama se po završetku ciklusa građevinskog objekta može kompostirati. Za nastanak bala slame nije potrebno trošiti energiju, jer je ona nusproizvod žitarica.

Sva energija koja joj je potrebna je sunčeva za vrijeme rasta same žitarice. Trenutni građevinski propisi zahtijevaju da koeficijent toplinske provodljivosti, odnosno, U(k) vrijednost vanjske fasade objekta koji se grije ne prelazi 0,35 W/m2K.U Evropskoj uniji postoji tendencija da se ta vrijednost smanji na 0,25 W/m2K. Zid od slame (debljine oko 45 cm) ima koeficijent oko 0,13 W/m2K. Također, slama je vrlo jeftin materijal za gradnju objekata. Može se nabaviti po relativno niskoj cijeni (od 1 do 2 KM po bali sijena). Zidovi od balirane slame su više nego adekvatni za nošenje tipičnih tereta kao što su etaže, krovovi i teški nanosi snijega na krovu zimi. Ako se slama koristi samo kao popuna, a u svrhu nosivosti se gradi konstrukcija, mogućnosti su neograničene – teoretski bi se mogli graditi i neboderi. Budući da je slama u balama vrlo gusto stisnuta, u njoj nema dovoljno kisika da bi se zapalila.

Sl.12. Kuća na sprat od slame

Sl.13. CP blokovi od slame

ZAKLJUČAK

Smanjenje energetskih potreba, primjena obnovljivih izvora energije te zaštita prirodne okoline, u uslovima izolovanog ruralnog područja, ciljevi su koje slijedi ovaj rad pomoću koncepta energetski samostalne pasivne kuće. Koncept energetski samostalne kuće predstavlja model za projektovanje kuće u ruralnom području bez razvijene infrastrukturne mreže. Kvalitetnom gradnjom i visokim nivoom izolacije vanjske fasade kuće, te njenom orijentacijom i povoljnim odnosom obima i zapremine, transmisioni i ventilacioni gubici smanjeni su na minimum. Dodatna izolacija vanjske fasade zgrade povećava troškove gradnje za 10-12%, a deset puta smanjuje toplinske gubitke kroz fasadu zgrade (sa cca 150 kWh/m2 godišnje na ispod 15 kWh/m2). Primjena obnovljivih izvora energije za toplotu i električnu energiju poskupljuje troškove izgradnje instalacija kuće. Ukupno gledano izgradnju poskupljuje za još maksimalno 30%. Međutim ako uzmemo u obzir da se potpuno ukida konvencionalni sistem grijanja i svi troškovi vezani uz održavanje tog sistema, da je godišnja potrošnja toplote takve kuće ispod 15 kWh/m2, a ukupna potrošnja enegije ispod 40kWh/m2, te ako uračunamo troškove dovođenja priključka električne energije na takvu lokaciju, u tom trenutku koncept energetski samostalne pasivne kuće postaje ekonomski isplativ već pri samoj realizaciji. Sistem je još ekonomski isplativiji ako se takve kuće grupišu u naselja od 8-10 kuća, kada se veći dio energetskog sistema može riješiti centralno.Potrošnja energije se primjenom energetski efikasnih uređaja, rekuperatora topline i ponašanjem ukućana može značajno smanjiti u odnosu na uobičajenu potrošnju energije. Predloženi sistem električnu energiju proizvodi sunčanim ćelijama sa višednevnim spremanjem energije u olovnim baterijama. Toplota se proizvodi u sunčanim kolektorima sa višednevnim spremanjem energije u rezervoaru tople vode. Sunce je sposobno osigurati dovoljno energije za veći dio godine. U hladnijem dijelu godine, energija koja nedostaje proizvodi se kogeneracijom u generatoru sa motorom sa unutrašnjim sagorijevanjem. Pomoću njega se efikasno iskorištava energija goriva. Električnu energiju proizvode sunčane ćelije sa minimalnim održavanjem, bez pokretnih dijelova i buke, na svakoj lokaciji sa otvorenim pogledom na jug. Vjetroturbine zahtijevaju lokaciju izloženu vjetru i montažu na relativno visok stub, ali je cijena proizvedene energije znatno manja uz veću raspoloživost sistema. Raspoloživost sistema se značajno povećava kombinacijom sunčanih ćelija i turbine na vjetar. Slama se na velika vrata vraća na građevinsku scenu. I dok su ljudi nekada koristili slamu jer nisu imali drugog materijala za izgradnju, danas su naučno dokazane brojne prednosti slame. Naši su preci bili sretni ljudi, jer je taj poljoprivredni nusprodukt u stvari superioran materijal.Brojne su prednosti slame kao građevinskog materijala:

zdravo stanovanje, ekološka prihvatljivost, laka dostupnost materijala, jeftina sirovina, vrhunska toplinska i akustična izolacija, otpornost na požare, potrese kao i nametnike te statička čvrstina.

LITERATURA

1. Milković V. Ekološke kuće, “TIM-NT-90”; Novi Sad, 2001.g.2. Milković V. Nisko energetski život, Ekološki pokret Novog Sada, Novi

Sad, 2012.g.3. http://www.energetska-efikasnost.undp.hr 4. http://www.veljkomilkovic.com/EkoKuca2.htm 5. Milković V. i A. Nikolić Solarne zemunice - dom budućnosti, Novi Sad,

Dnevnik, 2003.g.6. dr.sc. Zanki V., Lokas V., Horvat S., Sučić B., Nekić I. i P. Gjurić 200

EE savjeta, Program Ujedinjenih naroda za razvoj (UNDP) u Hrvatskoj – Projekt Poticanje energetske efikasnosti– Zagreb, 2009.g.