ENERGETSKI PRERAČUN OGREVANJA IN HLAJENJA · 2020. 1. 30. · IV ENERGETSKI PRERAČUN OGREVANJA IN HLAJENJA STANOVANJSKE HIŠE Ključne besede: energetska učinkovitost objektov,

I

ENERGETSKI PRERAČUN OGREVANJA IN HLAJENJA

STANOVANJSKE HIŠE

magistrsko delo

Študent: Renato Strojko

Študijski program: magistrski študijski program 2. stopnje Energetika

Mentor: red. prof. dr. Jurij Avsec

Somentor: doc. dr. Zdravko Praunseis

Lektorirala: Alenka Cizel

Krško, marec 2014

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se red. prof. dr. Juriju Avscu ter doc. dr. Zdravku Praunseisu za sodelovanje

in druženje tekom mojega šolanja, ki se nikoli v življenju ne konča.

IV

ENERGETSKI PRERAČUN OGREVANJA IN HLAJENJA STANOVANJSKE

HIŠE

Ključne besede: energetska učinkovitost objektov, energetska izkaznica, energetski

izračun, ogrevanje in hlajenje stanovanjskih objektov

UDK: 728.3.025.4:699.86:536.68(043.3)

Povzetek

Magistrska naloga vsebuje energetski preračun ogrevanja in hlajenja obstoječe

enostanovanjske hiše na podlagi podanih predlogov za rekonstrukcijo z namenom

doseganja predpisane energetske učinkovitosti, ki temelji na veljavni zakonodaji, to sta

pravilnika PURES 2010 in TSG-1-004:2010, ki sta nastala na podlagi evropske direktive

EPBD 2002 in prenovljene direktive EPBD 2010. Energetski preračun temelji na »starih«,

a še vedno veljavnih standardih in primerjalno na novi metodologiji skladno s standardom

ISO EN 13790, ki je tudi osnova za izdelavo računske energetske izkaznice. Opisani so tudi

praktični predlogi za rekonstrukcijo stanovanjske hiše z namenom povečanja energetske

učinkovitosti. Zaključek magistrske naloge podaja razmišljanje o uporabnosti standardov,

na katerih temeljijo izračuni za preračunavanje potrebne toplote za ogrevanje in hladu za

ohlajanje stavb.

V

ENERGY ANALYSIS OF HEATING AND REFRIGERATION SYSTEM FOR

FAMILY HOUSE

Key words: energy efficiency of buildings, energy performance certificate, energy

analysis and calculation, heating and refrigeration of buildings

UDK: 728.3.025.4:699.86:536.68(043.3)

Abstract

The master's thesis contains energy analysis and calculation of heating and refrigeration

systems of an existing single dwelling on the basis of given proposals for its reconstruction

in order to achieve required energy efficiency based on applicable legislation – two

regulations PURES 2010 and TSG-1-004:2010, based on European Directive EPBD 2002

and renewed Directive EPBD 2010. The energy analysis and calculation is based on the

»old« but still valued standards and compared to a new methodology according to

standard EN ISO 13790 which served as a base for preparing an energy performance

certificate. The thesis also presents practical technical proposals for reconstruction of the

single dwelling with the purpose to increase energy efficiency. The thesis finishes with the

author's considerations about the use of standards calculations for conversion of needed

heat for heating and cold for refrigeration of buildings are based on.

VI

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ..................................................................................................................... 1

2 ENERGETSKO UČINKOVITA STAVBA – ZAKONODAJA ............................ 3

2.1 NAČRTOVANJE ENERGETSKO UČINKOVITEGA OBJEKTA .................................... 3

2.2 ENERGETSKO UČINKOVITA STAVBA – ZAKONODAJA .......................................... 5

2.3 POGOJI ZA ENERGETSKO UČINKOVITO STAVBO .................................................... 5

3 ZASNOVA ENERGETSKO UČINKOVITE STAVBE ........................................ 8

3.1 STANOVANJSKA STAVBA PRED REKONSTRUKCIJO – OBSTOJEČE

STANJE ........................................................................................................................................... 8

3.2 PREDLOGI ZA REKONSTRUKCIJO OBSTOJEČE STANOVANJSKE HIŠE Z

NAMENOM POVEČANJA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI ............................................... 11

3.3 IZBOLJŠAVE TOPLOTNEGA OVOJA ........................................................................... 13

3.3.1 Strop mansarde – strešna konstrukcija .........................................................................14

3.3.2 Talna plošča mansarde..................................................................................................16

3.3.3 Talna plošča pritličja ....................................................................................................16

3.3.4 Talna plošča kleti ..........................................................................................................17

3.3.5 Zunanja stena - fasada ..................................................................................................19

3.4 ZAMENJAVA STAVBNEGA POHIŠTVA ...................................................................... 21

3.4.1 Zahteve za stavbno pohištvo ........................................................................................21

3.4.2 Izbira stavbnega pohištva .............................................................................................21

3.4.3 Toplotni mostovi in zrakotesnost stavbe ......................................................................23

3.5 ZAMENJAVA SISTEMOV ............................................................................................... 25

3.5.1 Rekuperacijsko prezračevanje ......................................................................................25

3.5.2 Namestitev SSE kolektorjev za pripravo tople sanitarne vode.....................................27

3.5.3 Prenova in dopolnitev ogrevalnega sistema .................................................................28

VII

4 ENERGETSKI IZRAČUNI .................................................................................. 30

4.1 ZUNANJA PROJEKTNA TEMPERATURA IN VHODNI PODATKI ........................... 30

4.2 IZRAČUN PROJEKTNE POTREBNE TOPLOTNE OBREMENITVE PO SIST

EN 12381 ZA OBSTOJEČE STANJE (PRED REKONSTRUKCIJO) ........................................ 33

4.2.1 Izračun skupnih toplotnih izgub ...................................................................................33

4.2.2 Izračun transmisijskih toplotnih izgub .........................................................................34

4.2.3 Izračun ventilacijskih toplotnih izgub ..........................................................................35

4.2.4 Izračun toplotne obremenitve prostora za ogrevani prostor .........................................35

4.2.5 Ogrevanje s prekinitvami..............................................................................................36

4.2.6 Skupna vsota toplotne obremenitve stavbe ..................................................................37

4.2.7 Primer izračuna toplotne obremenitve prostora, primerjava pred in po

rekonstrukciji ...............................................................................................................................37

4.3 PRERAČUN HLADILNE OBREMENITVE STANOVANJSKE HIŠE PO VDI

2078 41

4.3.1 Hladilna obremenitev – teoretične osnove in izračun .................................................42

4.3.2 Notranja hladilna obremenitev .....................................................................................43

4.3.3 Zunanja hladilna obremenitev ......................................................................................50

4.3.4 Skupna hladilna obremenitev .......................................................................................61

4.4 IZRAČUN POTREBNE TOPLOTE ZA OGREVANJE IN POTREBNEGA

HLADU ZA HLAJENJE PO EN 13790 ........................................................................................ 62

4.4.1 Izračun potrebne toplote za ogrevanje po SIST EN ISO 13790 ...............................63

4.4.2 Izračun potrebnega hladu za hlajenje po EN 13790 .....................................................78

5 REZULTATI ......................................................................................................... 83

5.1 IZRAČUN TOPLOTNE OBREMENITVE PRED IN PO REKONSTRUKCIJI .............. 83

5.2 PRIMERJAVA TOPLOTNE IN HLADILNE OBREMENITVE PRED IN PO

REKONSTRUKCIJI ...................................................................................................................... 85

VIII

5.3 PRIMERJAVA MED IZRAČUNANIMI VREDNOSTMI IN VREDNOSTMI,

DOBLJENIMI PRI IZRAČUNU S PROGRAMOM ZA IZDELAVO EI ................................... 87

5.4 PRIMERJAVA ENERGETSKIH KAZALCEV PRED IN PO

REKONSTRUKCIJI STANOVANJSKE HIŠE ............................................................................ 89

6 SKLEPI – ZAKLJUČKI ....................................................................................... 96

VIRI IN LITERATURA ............................................................................................ 98

PRILOGE .................................................................................................................. 101

PRILOGA A: ENERGETSKA IZKAZNICA STAVBE ............................................................. 101

PRILOGA B: IZKAZ ENERGIJSKIH LASTNOSTI STAVBE ................................................ 103

PRILOGA C: TLORIS IN PREREZ STANOVANJSKE HIŠE – PRITLIČJE IN

MANSARDA ............................................................................................................................... 109

PRILOGA D: IZRAČUN PROJEKTNE POTREBNE TOPLOTNE OBREMENITVE ............ 112

PRILOGA E: IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE

ZAKLJUČNEGA DELA IN OBJAVI OSEBNIH PODATKOV AVTORJA ............................ 133

PRILOGA F: IZJAVA O AVTORSTVU ZAKLJUČNEGA DELA .......................................... 134

IX

KAZALO SLIK

Slika 1.1: Stanovanjska hiša ............................................................................................................ 1

Slika 2.1: Načrtovanje toplotnih izgub in dobitkov za energetsko učinkovit objekt [2] ................. 4

Slika 3.1: Prerez prezračevane strehe nizko energetske hiše [6] ................................................... 14

Slika 3.2: Najnovejša in energetsko najučinkovitejša izolacija talne plošče [7] ........................... 18

Slika 3.3: Zunanja kontaktna fasada (simbolno), opeka POROTHERM 30 S P+E [8] ................ 19

Slika 3.4: Okno Jelovica – tip Jelostar [9] .................................................................................... 22

Slika 3.5: Lesena polkna [9] .......................................................................................................... 22

Slika 3.6: Pasivna vhodna vrata M-Sora [10] ................................................................................ 23

Slika 3.7: Blower door test za merjenje zrakotesnosti stavbe [11] ................................................ 24

Slika 3.8: Prezračevanje z rekuperacijo [12] ................................................................................. 26

Slika 3.9: Shema zračnih tokov pri rekuperacijskem prezračevanju [13] ..................................... 26

Slika 3.10: Prezračevanje v nočnem času z obvodno loputo [14] ................................................ 27

Slika 3.11: Vakuumski cevni sončni kolektorji [15] ..................................................................... 28

Slika 3.12: Peč na biomaso Viadrus VHU 26 ............................................................................... 29

Slika 4.1: Določitev koordinat stavbe............................................................................................ 30

Slika 4.2: Klimatski podatki za stavbo na podlagi koordinat stavbe ............................................. 31

Slika 4.3: Shema notranjih in zunanjih hladilnih obremenitev [17] ............................................ 42

Slika 4.4: Shema za računanje hladilne obremenitve skozi zidove [20] ....................................... 49

Slika 4.5: Shematski prikaz cone, toplotnega ovoja in kondicionirane površine .......................... 62

Slika 5.1: Energetski podatki za hišo pred rekonstrukcijo ............................................................ 85

Slika 5.2: Energetski podatki za hišo po rekonstrukciji ................................................................ 85

Slika 5.3: Raba celotne energije po energentih pred in po rekonstrukciji ..................................... 93

file:///C:/Users/renato/Desktop/SR_MAG_delo_končna.docx%23_Toc393780688

X

KAZALO TABEL

Tabela 2.1: Maksimalne toplotne prehodnosti posameznih konstrukcijskih sklopov [4] ............... 6

Tabela 3.1: Ukrepi za povečanje energetske učinkovitosti obstoječe stanovanjske hiše .............. 11

Tabela 3.2: Sestave novega ostrešja [6]......................................................................................... 15

Tabela 3.3: Sestava in izbrani material za talno ploščo mansarde ................................................ 16

Tabela 3.4 Sestava in izbrani material za talno ploščo pritličja .................................................... 17

Tabela 3.5: Sestava in izbrani material za talno ploščo kleti......................................................... 17

Tabela 3.6: Sestava in izbrani material za zunanjo fasado ............................................................ 20

Tabela 4.1: Izračunane toplotne prehodnosti konstrukcijskih elementov pred in po

rekonstrukciji ................................................................................................................................. 37

Tabela 4.2: Vhodni podatki dimenzij prostorov stanovanjske hiše ............................................... 38

Tabela 4.3: Izračun toplotne obremenitve za prostor dnevna soba .............................................. 39

Tabela 4.4: Vrednosti oddajanja toplote in vodne pare pri ljudeh [19] ......................................... 44

Tabela 4.5: Izračunane vrednosti toplotnih tokov ljudi ................................................................. 45

Tabela 4.6: Vrednosti oddajanja toplote za stroje in naprave [19] ................................................ 48

Tabela 4.7: Izračunane vrednosti zunanje hladilne obremenitve skozi steno ob različnih

časih za mesec julij ........................................................................................................................ 54

Tabela 4.8 Izračunane vrednosti zunanje hladilne obremenitve skozi steno ob različnih

časih za september ......................................................................................................................... 55

Tabela 4.9: Izračunane vrednosti hladilne obremenitve skozi okna zaradi konvekcije in

kondukcije ..................................................................................................................................... 56

Tabela 4.10: Izračunane vrednosti hladilne obremenitve skozi okna zaradi sevanja za

mesec julij ...................................................................................................................................... 58

Tabela 4.11: Izračunane vrednosti hladilne obremenitve skozi okna zaradi sevanja za

september ....................................................................................................................................... 58

XI

Tabela 4.12: Hladilne obremenitve zaradi naravne ventilacije ..................................................... 60

Tabela 4.13: Skupna izračunana hladilna obremenitev ................................................................. 61

Tabela 4.14: Toplotne prehodnosti in transmisijski koeficienti konst. elementov ....................... 65

Tabela 4.15: Parametri za izračun sončnih dobitkov ..................................................................... 74

Tabela 4.16: Dnevna količina sončnega sevanja za izbrane koordinate, Wh/m2 .......................... 75

Tabela 4.17: Izračun vrednosti sončnih pritokov po mesecih, kWh ............................................. 75

Tabela 4.18: Prikaz pritokov in izgub ter izračun potrebne letne toplote za ogrevanje QNH ........ 78

Tabela 4.19: Parametri za izračun toplotnih dobitkov ................................................................... 80

Tabela 4.20: Izračunani sončni dobitki za določene mesece (kWh) ............................................. 81

Tabela 4.21: Prikaz pritokov in izgub ter izračun letnega potrebnega hladu za hlajenje QNC ...... 82

Tabela 5.1: Primerjava med izračunanimi toplotnimi obremenitvami pred in po

rekonstrukciji ................................................................................................................................. 83

Tabela 5.2: Primerjave vrednosti toplotne in hladilne obremenitve pred in po rekonstrukciji ..... 86

Tabela 5.3: Primerjava med izračunanimi vrednostmi – klasično in s pomočjo programa........... 88

Tabela 5.4: Primerjava energetskih kazalcev pred in po rekonstrukciji ........................................ 90

Tabela 5.5: Primerjava količnikov toplotnih izgub pred in po rekonstrukciji ............................... 91

Tabela 5.6: Primerjava vrednosti energij pred in po rekonstrukciji ............................................. 92

XII

UPORABLJENI SIMBOLI

A – Površina

a – Toplotna difuzivnost

B` - Karakteristična dimenzija poda

b – Koeficient prepustnosti sončnega sevanja

c – Specifična toplota

d – Debelina

E – Nazivna moč

F – Faktor različnih vplivov (zasenčenost, vpliv zaves, okenski okvir)

g – Prepustnost sončnega sevanja

H – Koeficient toplotne izgube

I – Vrednost sončnega sevanja

l – Faktor istočasnosti

N – Število ljudi

n – Število izmenjav zraka

P – Moč

p – Tlak

Q – Toplota

Ó – Toplotni tok

q – Oddaja toplote človekovega telesa

R – Toplotna upornost

s – Koeficient hladilne obremenitve

T – Temperatura

t – Čas

XIII

U – Toplotna prehodnost

V – Volumen

v – Hitrost

z – Del dneva, čas

α – Toplotna prestopnost

δ – Debelina

ρ – Gostota

η – Izkoristek

Φ – Toplotni tok izgub

λ – Toplotna prevodnost

μ – Faktor obremenitve

γ – Razmerje toplotnih dobitkov in toplotnih izgub

ψ – Linijska toplotna prehodnost

χ – Točkovna toplotna prehodnost

τ – Časovna konstanta stavbe

υ – Temperatura

w – Debelina

XIV

UPORABLJENE KRATICE

PURES – Pravilnik o učinkoviti rabi energije za stavbe

TSG – Tehnična smernica

EPBD – Directive on Energy Performance of Buildings

VDI – Verein Deutscher Ingenieure

ISO – International standard organisaton

TČ – Toplotna črpalka

EI – Energetska izkaznica

NEH – Nizkoenergetska hiša

ELKO – Eksta lahko kurilno olje

SSE – Sprejemnik sončne energije

OVE – Obnovljivi viri energije

ARSO – Agencija Republike Slovenije za okolje

URE – Elaborat gradbene fizike za področje učinkovite rabe energije v

stavbah

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

1

1 UVOD

Energetska učinkovitost pridobiva danes vse večji pomen zaradi vse večjih stroškov

energentov, same izrabe dragocenih energetskih virov ali pa okoljskih vplivov.

Ozaveščenost ljudi sicer počasi narašča, vendar je tu vsekakor pomembna ustrezna

zakonodaja. Ta igra ključno vlogo pri projektiranju stavb in določa ustrezno izbiro

materialov ter konstrukcijskih rešitev, ki se z analizo določijo v nalogi. Energetska

učinkovitost stavbe se prične že z idejno zasnovo oz. celo z nakupom parcele, kjer je

pomembna lega stavbe. Tako nas že v fazi projektiranja stavbe zakonodaja vodi z novim

pravilnikom Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah, hkrati so tu še pripadajoče

tehnične smernice, ki pripomorejo k ustrezni in učinkoviti izbiri materialov za posamezne

konstrukcijske sklope. Materiali oz. konstrukcijski elementi so pri gradnji ključ, tako do

udobnega bivalnega udobja kot do energetske (toplotne) učinkovitosti objekta. Zato je

nujna analiza razpoložljivih materialov oz. konstrukcijskih rešitev glede na funkcionalnost,

ceno in toplotno učinkovitostjo (izolativnost). Za optimalno dimenzioniranje materialov se

konstrukcijo preračuna, in sicer v sorazmerju z investicijskimi stroški za doseganje

maksimalne ekonomsko-energetske učinkovitosti.

Slika 1.1: Stanovanjska hiša


2

Cilj naloge je prikazati postopek in pravilno izbiro metodologije za izdelavo energetsko

učinkovite stavbe, kot to določa veljavna zakonodaja, pravilno izbiro materialov pri

načrtovanju objekta, ki posledično vplivajo na projektiranje strojnih inštalacij (ogrevanje,

hlajenje), s poudarkom na izračunu toplotnih izgub in toplotnih dobitkov, ki so potrebni pri

izračunu potrebne toplote za ogrevanje in potrebnega hladu za hlajenje stanovanjske hiše

na sliki 1.1, na podlagi obstoječih standardov, pravilnikov in smernic.

V zaključku naloge s pomočjo energetskih kazalcev dokazati uspešnost planirane

rekonstrukcije za povečanje energetske učinkovitosti stanovanjske hiše ter primerjati

izračunane vrednosti, dobljene s pomočjo programa in s klasičnim izračunom.


3

2 ENERGETSKO UČINKOVITA STAVBA – ZAKONODAJA

Zaradi potreb po toplotnem ugodju, ki je opisan v prejšnjem poglavju, ki postajajo iz leta v

leto skladno z razvojem človeške ozaveščenosti in razvoja tehnologije čedalje bolj

zahtevne vsaj v razvitem delu sveta, so tako postale energijske potrebe za doseganje

želenega oz. zakonsko predpisanega toplotnega okoja čedalje večje, kar dodatno povečuje

potrebo po energiji, saj je na svetu tudi vedno več prebivalcev. Ker pa energije ni v

izobilju, so energija oz. energenti, iz katerih se le-ta pridobiva, postali mednarodno

strateško pomembni tako z ekonomskega kot geopolitičnega vidika. Zaradi varčevanja z

energijo, vendar ne na račun toplotnega ugodja, se je Svet EU, katerega članica je tudi

Republika Slovenija, odločil, da sprejme ustrezno zakonodajo, ki bo vodila ljudi in sisteme

k zmanjšanju porabe primarne energije in posledično tudi k zmanjšanju količine CO2.

Projektiranje energetsko učinkovitih stavb se prične z izdelavo projektne oz. tehnične

dokumentacije, ki je potrebna za pridobitev gradbenega dovoljenja. Pri projektiranju stavb

je po slovenski zakonodaji potrebno upoštevati Zakon o graditvi objektov (ZGO), gradnja

običajnih objektov pa je možna le ob izdaji gradbenega dovoljenja.

2.1 NAČRTOVANJE ENERGETSKO UČINKOVITEGA OBJEKTA

Pri načrtovanju energetsko učinkovitega objekta je pomembno, da smo na energetsko

učinkovitost pozorni že v sami zasnovi in upoštevamo toplotne izgube in dobitke, kot je to

prikazano na sliki 2.1. Za projektno dokumentacijo, ki jo izvajamo, je dobro, da naredimo

prve energetske izračune že takoj po prvih konceptualnih zasnovah in ugotovimo, kaj bi

bilo smotrno upoštevati pri nadaljnjem razvoju projekta.


4

Priporočljivo je, da se že pred fazo idejnega projekta naredi energetska ocena parcele ter se

ugotovi najbolj optimalna postavitev objekta in njegovih posameznih delov. Za potrebe

tega segmenta si je potrebno ogledati parcelo, posneti stanje ter pripraviti analizo parcele

vključno s shemami senčenja okoliških objektov, hribov, dreves. Te podatke je smotrno

upoštevati pri zasnovi arhitekturnega koncepta objekta [1]. Slednje je razdeljeno v

naslednje štiri faze:

- analiza lokacije, kjer bo objekt postavljen (faktor oblike A/V, zasnova tlorisa,

orientacija oken proti jugu, zapiranje hiše proti severu, omogočeno naravno

prezračevanje za nočno ohlajevanje poleti, toplotni ovoj stavbe),

- izdelava energetske bilance na nivoju idejnega projekta,

- izdelava energetske bilance na nivoju izvedbenega projekta (elaborat o učinkoviti

rabi energije - URE) in

- spremljanje projekta med izvedbo [1].

Slika 2.1: Načrtovanje toplotnih izgub in dobitkov za energetsko učinkovit objekt [2]


5

2.2 ENERGETSKO UČINKOVITA STAVBA – ZAKONODAJA

Republika Slovenija je kot članica EU sledila direktivi EU-EPBD Recast (2010/31/EU,

prej direktiva EU-EPBD 2002/91/EU), ki govori o energetski učinkovitosti stavb, dodatno

pa sta bili še sprejeti direktiva o zmanjšanju porabe primarne energije ESD (2006/32/ESD)

in direktiva EU-RES (2009/28/EC) o spodbujanju rabe obnovljivih virov energije (OVE),

kjer ima Slovenija cilj, da bo imela leta 2020 25 % obnovljivih virov v končni porabi

energije.

Na osnovi zgoraj navedenih direktiv so v našo zakonodajo sprejeta nova določila in

zahteve, ki jih naš Zakon o graditvi objektov ( ZGO-1) zajema in tako vpeljuje:

- Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah (PURES 2010)

- Tehnična smernica TSG-1-004:2010 – Učinkovita raba energije.

2.3 POGOJI ZA ENERGETSKO UČINKOVITO STAVBO

Energetska učinkovitost stavbe je dosežena, če so izpolnjeni naslednji pogoji, ki so

definirani takole [3]:

»Količnik specifičnih transmisijskih toplotnih izgub skozi površino toplotnega ovoja stavbe

z izrazom Ht`(T) = H(T)/A mora biti manjši, kot to predpisuje enačba 2.1.

Kjer pomeni brez dimenzijsko število med površino oken ( z-gradbena odprtina) in

površino toplotnega ovoja stavba. Za f(0) < 0,2 se upošteva f(0) =0,2; če je f(0) >1,0, se

upošteva, da je f(0) = 1,0.

( )

( 2.1 )


6

Dovoljena letna potrebna toplota za ogrevanje Q(NH) stavbe, preračunana na enoto

kondicionirane površine A(u) oziroma prostornine V(e) stavbe, ne presega vrednosti po

enačbi 2.2, ki velja za stanovanjske stavbe, kot je naš primer:

Dovoljen letni potreben hlad za hlajenje Q(NC) stavbe, preračunan na enoto hlajene

površine stavbe A(u), za stanovanjske stavbe, ne presega vrednosti po enačbi 2.3:

Letna potrebna energija za delovanje sistemov v stavbi Q(p), preračunana na enoto

ogrevane površine A(u), ne presega vrednosti po enačbi 2.4:

Izračunana toplotna prehodnost U posameznega konstrukcijskega sklopa stavbe ne sme

presegati mejnih vrednosti, določenih v tabeli 1 točke 3.1.1. tehnične smernice TSG oz.

tabeli 2.1.

Tabela 2.1: Maksimalne toplotne prehodnosti posameznih konstrukcijskih sklopov [4]

Gradbena konstrukcija Umax

(W/m2K)

1. Zunanje stene in stene proti neogrevanim prostorom 0,28

2. Zunanje stene in stene proti neogrevanim prostorom – manjše površine, ki skupaj ne

presegajo 10 % površine neprozornega dela zunanje stene ter terase manjše velikosti, ki

skupaj ne presegajo 5 % površine strehe 0,60

3. Tla nad neogrevano kletjo, neogrevanim prostorom ali garažo … 0,35

4. Tla nad zunanjim zrakom 0,30

»se nadaljuje«

( ) ( )⁄ ( ) ( ) [ ] ( 2.2 )

( ) ( ) ⁄ ( 2.3 )

( ) ( ) ⁄ ( ( ) ( )) ( 2.4 )


7

»nadaljevanje«

Gradbena konstrukcija Umax

(W/m2K)

5. Stene in medetažne konstrukcije med ogrevanimi prostori različnih enot, različnih

uporabnikov ali lastnikov 0,90

6. Stene, ki mejijo na sosednje stavbe 0,50

7. Zunanja stena proti terenu, strop proti terenu in tla na terenu (ne velja za industrijske

stavbe) 0,35

8. Medetažna konstrukcija proti neogrevanemu prostoru, ravna in poševna streha nad

neogrevanim prostorom 0,20

9. Tla na terenu in tla nad terenom pri panelnem – talnem ogrevanju (ploskovnem gretju) 0,30

10. Lahke zunanje vertikalne gradbene konstrukcije (pod 150 kg/m2) 0,20

11. Okna, balkonska vrata gretih prostorov in greti zimski vrtovi 1,30

12. Strešna okna 1,40

13. Steklene strehe, svetlobniki, zimski vrtovi, svetlobne kupole 2,40

Energetska učinkovitost stavbe je dosežena, če je poleg zgornjih zahtev najmanj 25

odstotkov celotne končne energije za delovanje sistemov v stavbi zagotovljeno z uporabo

obnovljivih virov (OVE) v stavbi. Pravilnik PURES 2010 dodatno predpisuje še druge

dodatne zahteve glede na vrsto vira energije in druge možne tehnične rešitve, ki

zadovoljijo, da je stavba energetsko učinkovita.«

Vsi predhodno našteti pogoji morajo biti prikazani v Izkazu energijskih lastnosti stavbe in

Elaboratu gradbene fiike za področje učinkovite rabe energije v stavbah (URE), ki sta

sestavna dela gradbene fizike in dokumentacije PGD, kar je pogoj za pridobitev

gradbenega dovoljenja. Oba dokumenta bosta izdelana v tej nalogi in priložena kot

sestavna dela v nadaljevanju.


8

3 ZASNOVA ENERGETSKO UČINKOVITE STAVBE

Zahteve iz pravilnika PURES 2010 je potrebno upoštevati pri gradnji novih stavb in

rekonstrukciji stavbe oziroma njenega posameznega dela, kjer se posega v najmanj 25

odstotkov površine toplotnega ovoja, če je to tehnično izvedljivo [3]. Določa tehnične

zahteve, ki morajo biti izpolnjene za učinkovito rabo energije v stavbah na področju

toplotne zaščite, ogrevanja, hlajenja, prezračevanja ali njihove kombinacije, priprave tople

vode in razsvetljave v stavbah, zagotavljanja lastnih obnovljivih virov energije za

delovanje sistemov v stavbi ter metodologije za izračun energijskih lastnosti stavbe v

skladu z Direktivo 31/2010/EU.

3.1 STANOVANJSKA STAVBA PRED REKONSTRUKCIJO – OBSTOJEČE

STANJE

Obstoječa stanovanjska hiša je bile rekonstruirana oz. skoraj v celoti (razen kleti) narejena

v letu 2006, tako da takrat sedaj veljavni predpisi v smislu racionalnosti energij niso bili

veljavni in tudi modni trendi izrazov nizko-energetskih in pasivnih objektov niso bili na

splošno poznani. Hiša je bila projektirana in grajena na podlagi takrat obstoječih predpisov

in na osnovi praktičnih izkušnje. V osnovi je bil izdelan soliden toplotni ovoj, to je fasada

in strešna konstrukcija, vendar pri tem pozabil na določene stvari, ki so se kasneje pokazale

kot ovire oz. vzroki za preveliko energetsko potratnost. Prvotno ogrevanje je bilo na

zemeljski plin, ki je bil oz. je še vedno shranjen v zunanjem zemeljskem rezervoarju. Za

ogrevanje nameščeni so radiatorji.

Prav tako je v dnevni sobi vgrajen kamin, ki je domače izdelave. Nekajkrat mi je pozimi

zmanjkalo plina, tako da smo se celo pozimi morali preseliti na drugo lokacijo za bivanje,

kajti takrat sem hišo uporabljal kot pomožni objekt ob koncu tedna.


9

Zaradi zimskega neudobja v hiši, to je prisotnosti mraza, sem se leta 2010 odločil, da

izboljšam ogrevanje hiše. Na podlagi pogovorov s širšim krogom ljudi in modnim

trendom zadnje tehnike sem se odločil, da vgradim toplotno črpalko (TČ) zemlja/voda ter

zraven dodam rezervno peč za olje/drva, istočasno pa je ostala še plinska peč kot rezerva

za ogrevanje. Projekt samih strojnih inštalacij je bil narejen kvalitetno, in tudi sama

izvedba, vendar je temeljil na enakih napakah kot prvič in to je, da določeni del toplotnega

ovoja hiše ni dosegal dobre toplotne izolativnosti. V bistvu je manjkal celovit projekt z

energetskega vidika. Prvo sezono je toplotna črpalka dobro delala. Ker tudi nismo imeli

rešitve glede prezračevanja, to je dovoda svežega zraka, smo imeli več ali manj vedno

odprta okna. Končalo se je finančno katastrofalno, kajti pri poračunu elektrike za TČ je

bilo potrebno doplačati 1700 € in nato vsak tekoči mesec plačevati akontacijo za električno

energijo v višini 250 €. Tako je bil letni strošek ogrevanja skoraj 2300 € brez drv za

ogrevanje kamina. Zaradi časovne zmožnosti sem zadnji dve zimi kuril na drva, tako da se

je strošek elektrike za TČ zmanjšal, strošek za drva pa je ostal enak. TČ je delovala za

ogrevanje sistema samo ponoči in za ogrevanje sanitarne vode. Poleg tega se je vsako

sezono TČ pokvarila, tako da je bila edina rešitev ogrevanje na kamin. Kamin je

toplozračen, saj ima vgrajen ventilator, ki potiska hladen zrak preko ogreval v prostor.

Problemi, ki se pojavljajo pri opisani kombinaciji ogrevanja, so naslednji:

- neenakomerna porazdelitev temperatur v prostorih; v dnevnem prostoru so

temperature tudi do 27 °C, medtem ko v kopalnici manj kot 20 °C, kljub temu da je

vgrajeno talno gretje, vendar ker je senzorski kontakt nameščen v dnevnem

prostoru, se ogrevanje preko TČ avtomatsko ustavi pri 22 °C,

- premajhna vlažnost v prostoru, kjer je prisotno toplozračno ogrevanje in to

predvsem v zgornjih prostorih. V spodnjem prostoru se redno odpirajo vrata zaradi

prinašanja polen za potrebe kamina (na vsake 2 do 4 ure vsaj enkrat), tako da je

prisotno prezračevanje,

- toplotno neugodje in neuravnoteženost v določenih prostorih; v dnevnem prostoru

prevroče, medtem ko v prostoru spalnice ponoči premrzlo, tako da se je dogajalo,

da se je ponoči soba ogrevala z električno pečjo. Tudi kopalnica je občutno


10

premrzla, kljub temu da ima vgrajeno talno gretje, kar je zelo neprijetno pri

izvajanju osebne higiene, kajti človek želi čimprej zapustiti podhlajen prostor,

- preslaba kvaliteta zraka v prostorih, tako da po večurnem umskem delu (študiju)

nastopijo glavoboli.

Pomanjkljivosti z energetskega vidika, ki so se pokazale tekom bivanja v stanovanjski

hiši:

- klet ni ogrevana; plošča med kletjo in pritličjem je nezadostno izolirana (betonska

plošča d = 12 cm, mehka kamena volna d = 6 cm in ladijski pod d = 2 cm),

- premajhna izolativnost oken, ki so lesena; faktor prehodnosti Uw = 1,5 W/m2K;

prav tako prisotna premajhna zrakotesnost stavbe,

- premajhna izolativnost vhodnih vrat; faktor nepoznan, vrata so močno ukrivljena,

tako da je prisotnost vdora hladnega zraka,

- ogrevanje na kamin je energetsko neenakomerno in potratno (enkrat prevelik vpliv

toplote, drugič majhen), ker ni avtomatske regulacije toplote,

- ročno zagotavljanje oz. vklapljanje gretja/ne gretja (ogrevanje kopalnice in

spalnice, kjer ni gretja v primeru kaminskega ogrevanje zaradi izklopa ogrevanja

radiatorjev),

- negotovost pri ocenitvi oz. izračune toplotne izolativnosti fasade; potrebna ponovna

kalkulacija (fasada je prezračevana in obložena za fasadno dekorativno opeko,

vmes je zrak; izolacija je mineralna volna d = 10 cm),

- poleti je prisotno prekomerno pregrevanje stanovanjske hiše na južni strani, kjer je

spalnica, tako da je potrebno pojačati toplotno izolacijo in/ali ohladiti prostore.

Cilj rekonstrukcije oz. celovite energetske sanacije obstoječe stanovanjske hiše je izboljšati

energetsko učinkovitost stavbe pri upoštevanju zakonodaje, ki je bila omenjena. Ker

posegamo tudi v rekonstrukcijo več kot 25 procentnega deleža toplotnega ovoja stavbe, je

potrebno pridobiti gradbeno dovoljenje in zaradi tega je potrebno izdelati celovito

projektno dokumentacijo, vključno z elaboratom Učinkovita raba energije (URE).


11

3.2 PREDLOGI ZA REKONSTRUKCIJO OBSTOJEČE STANOVANJSKE HIŠE Z

NAMENOM POVEČANJA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI

V tem poglavju bodo opisane posamezne aktivnosti, ki so se pokazale kot pomanjkljive in

so potrebne, da se izboljša energetska učinkovitost stavb ob komentarjih oz. zahtevah po

pravilnika Pures 2010 in TSG-1-004:2010. Prav tako bodo podani posamezni predlagani

novi sklopi konstrukcij in sistemov, ki so potrebni za večjo energetsko učinkovitost stavbe.

Zaradi vseh navedenih težav za bivanje sem se odločil za tretji korak prenove sistema

ogrevanja oz. dodatka za ohlajevanje, ki ima izrazit poudarek z energetskega vidika ter

ugodnega počutja oz. bivanja v stanovanjski hiši tako pozimi kot poleti. Zaradi obstoječe

zaključene celote stanovanjske hiše, so možnosti za spremembe omejene, vendar so nujno

potrebne za izboljšavo ugodnega počutja oz. bivanja.

Ukrepi, ki se izvedejo v prvi fazi rekonstrukcije so podani v tabeli 3.1 in se upoštevajo pri

izračunu.

Tabela 3.1: Ukrepi za povečanje energetske učinkovitosti obstoječe stanovanjske hiše

Ukrepi za povečanje energetske učinkovitosti stanovanjske hiše

- povečati izolativnost zunanje stene oz. fasade stanovanjske hiše z dodatno toplotno izolacijo (dodatna

izolativnost same fasade je sicer težko izvedljiva, kajti porušiti je potrebno vso fasado, kar predstavlja težko

izvedljivo delo in pa tudi velik finančni strošek); pa vendar je to edini pravi dolgoročni ukrep,

- zamenjava oz. dograditev toplotne izolacije podstrešja s celuloznimi kosmiči namesto kamene volne, pri

tem se poveča debelina toplotne izolacije s sedanjih 20 cm na končnih 40 cm,

- zamenjava oken in vrat (možnosti so lesena okna ali alu-les); vgraditi tudi senčila (rolete, žaluzije,

polkna),

- namestitev dodatne toplotne izolacije na tleh v kleti z ekstrudiranim polistirenom debeline 5 cm,

- dokup in namestitev sprejemnikov sončne energije (SSE) za ogrevanje sanitarne vode,

- vgradnja prezračevalnega sistema z rekuperacijo.

Ukrepi, ki so predvideni v drugi fazi rekonstrukcije in se pri izračunu ne upoštevajo:

- dograditev sistema ogreval; dodatno se za potrebe ogrevanja s toplotno črpalko

izvede namestitev talnega gretja, ki je nizkotemperaturno in je z vidika bivalnega


12

okolja najbolj ugodno; za gretje v primeru kurjenja kamina, radiatorji ostanejo za

ogrevanje z biomaso (drva, peleti),

- obstoječi radiatorji se zamenjajo s konvektorji, ki pozimi služijo kot prezračevalni

sistem, poleti pa prav tako za prezračevanje oz. pohlajevanje,

- izolacija stropne plošče med kletjo in pritličjem (kot zaključek stropa položiti

mavčno-kartonske plošče ter toplotno izolacijo iz mineralne volne; zaradi

obstoječe višine v kleti, ki je omejena, tako da je nemogoče položiti več kot 5 cm

debele toplotne izolacije),

- zamenjava kamina; postavi se nov toplovodni kamin, ki ima zalogovnik in služi za

ogrevanje v primeru talnega gretja in za ogrevanje tople sanitarne vode; analizira

se možnost vgradnje z materiali, ki zadržujejo toploto (kaminski dodatki), potem se

namreč toplota sprošča v okolje po principu toplozračnega ogrevanja; segrevanje

zraka, ki doteka v ogrevalni prostor kamina in potem distribucija ogretega zraka s

pomočjo ventilatorskega sistema v prostore stanovanjske hiše. Ogrevanje na kamin

v stanovanjski hiši ostane z varnostnega vidika, v kolikor izpade električna

energija, kljub temu da ga zakonodaja ne omenja oz. ga ne priporoča, vendar tudi

izrecno ne nasprotuje,

- v smeri SZ, kjer je popoldne uprto sonce v prostore spalnice, se naredi zunanjo

steno iz lesa, ki bo oblikovala zunanji videz in prestregla sončno svetlobo (ali pa

narediti unikaten izdelek, to je specifičen toplotni izmenjevalec, v katerem bi bil

medij in le-ta bi se ogreval, tako da bi se ta energija uporabila za ogrevanje

sanitarne vode poleti oz. tudi pozimi z manjšo močjo).

V praksi se pri gradnji pojavljajo kot rešitve pred prekomernim ogrevanjem fasadnih

površin zaradi izpostavljenosti soncu (lega objekta in okolice) razne pregrade, ki so po

navadi iz lesa, vendar je težava pri tem, da je les kot tak izpostavljen različnim

vremenskim spremembah in tako prej ali slej pride do poškodb lesa, tako da je potrebno

tak sistem vzdrževati oz. sanirati (barvanje lesa). Tako je nastala ideja za izvedbo

univerzalnega sončnega ščita, ki bi prispeval k izboljšanju energetske bilance celotnega

sistema. Predlagane rešitve s stroškovnega vidika niso nič kaj racionalne, vendar so

potrebne, kajti v primeru obstoječega sistema, ki je relativno tehnološko nov, so to v


13

danem trenutku realne možne rešitve, ki lahko pripeljejo k popolnosti sistema predvsem z

vidika varnosti oz. zanesljivosti energetskega sistema oz. postrojenja, kajti v bivalni enoti,

kjer je človek stalno prisoten, je potrebno imeti rezerve glede vrste energij, saj se lahko

pojavijo težave pri dobavi ali izpadu električne energije.

3.3 IZBOLJŠAVE TOPLOTNEGA OVOJA

Maksimalna toplotna prehodnost je podatek za kakovost toplotne zaščite ovoja stavbe je

specifična toplotna prehodnost, označena z U, ki pove, koliko toplote preide v 1 sekundi

skozi površino 1 m2 konstrukcije pri temperaturni razliki zraka 1 stopinje kelvina med eno

in drugo stranjo. Toplotna prehodnost je pravi pokazatelj toplotnih izgub, odvisna je od

vrste materiala, njegove toplotne prevodnosti in debeline, skozi katero toplota prehaja. Čim

višja je vrednost U, tem slabša je toplotna izoliranost konstrukcije, oz. so večje toplotne

izgube.

Bistvene spremembe se nanašajo na maksimalne dovoljene toplotne prehodnosti Umax,

zaradi česar bodo v praksi posledično potrebne večje debeline toplotne izolacije ovoja

stavbe. Tako so bile do leta 2010 predpisane najvišje toplotne prehodnosti zunanjih sten

0,60 W/m2K. Po novem pravilniku pa so zahteve bistveno nižje, in sicer 0,28 W/m

2K . Po

novem pravilniku za prezračevano podstrešje velja 0,20 W/m2K, kar pomeni, da je

potrebno vgraditi od 20 do 25 cm klasične toplotne izolacije. Če hočemo zadostiti

normativom ter preprečiti izgubo toplote skozi stene, je potrebno veliko pozornosti

posvetiti izbiri izolacije. Pri odločanju o izboru primernega materiala za toplotno zaščito

stavbe upoštevamo več kriterijev, gotovo pa je najbolj izpostavljena lastnost materiala –

toplotna prevodnost λ (W/mK). Toplotnoizolacijskih materialov je na trgu zelo veliko, ki

jih delimo glede na različne kriterije, kot npr. kemijsko sestavo in strukturo, glede

fizikalno-kemijskih lastnosti in drugih vidikov, v zadnjem času postaja čedalje bolj izrazit

ekološki kriterij.


14

3.3.1 Strop mansarde – strešna konstrukcija

Strehe so od vseh gradbenih konstrukcij najbolj izpostavljene atmosferskim vplivom,

pogosto pa še dodatnim manjšim ali večjim mehanskim obremenitvam, zato jih je potrebno

zaščiti s toplotnimi izolatorji, kar nam omogočajo sodobni gradbeni materiali in nove

tehnične zasnove strešnih konstrukcij. Pri izbiri toplotne izolacije za strešno konstrukcijo je

potrebno posvetiti pozornost na lastnost toplotnih izolacij in sicer:

- toplotna prevodnost izolacijskega materiala, λ (W/mK), odločilna ob zimskem

mrazu,

- prevajanje toplote skozi obodne konstrukcije je v poletnem obdobju nestacionarno,

porazdelitev temperatur v konstrukciji se spreminja zaradi periodičnih sprememb

na zunanji površini. Pri tem je pomembna tudi toplotna difuzivnost, ki mora biti

čim manjša [5].

Obstoječa strešna konstrukcija ima eno samo prezračevalno plast zraka, ki je ena izmed

možnih kvalitetnih izvedb strehe Pri tej strešni konstrukciji je rezervna kritina vodo

neprepustna in zelo paro prepustna sintetična folija z relativnim uporom difuzije vodne

pare Sd = 0,02 m. Sekundarna kritina se polaga na škarnike oz. na toplotno izolacijo,

ležečo med škarniki.

Slika 3.1: Prerez prezračevane strehe nizko energetske hiše [6]


15

Pri rekonstrukciji strehe sem izbral rešitev na sliki 3.1, ki je že standardna za pasivne hiše

in sicer za strešno konstrukcijo, ki je optimalna s 400 mm toplotne in zvočne izolacije. To

je celulozna izolacija, ki je vpihana med škarniki in zaradi gostote preprečuje pregrevanje

in zagotavlja boljšo bivalno klimo skozi vse leto, kar je pomembno pri izbiri sistema

ohlajevanja in prezračevanja [6]. Tako je skupna debelina strešne konstrukcije 513 mm v

opisani sestavi, ki je podana v tabeli 3.2.

Tabela 3.2: Sestave novega ostrešja [6]

Strešna konstrukcija

01 Letve 50 mm

02 Prezračevalne letve 50 mm

03 Sekundarna kritina 0,2 mm

04 Nosilna konstrukcija 40 mm

05 Celuloza 400 mm

06 Letve 30 mm

07 Parna ovira 0,2 mm

08 Mavčno kartonska plošča

12,5 mm

Skupaj 513 mm

Sedanja prezračevana strešna konstrukcija ima sicer manjšo predpisano toplotno

prehodnost, kot jo zahteva TSG, to je Umaxstrehe < 0,2 W/m2K, vendar s predlagano

rekonstrukcijo, to je vgraditev toplotne izolacije iz celuloze namesto kamene volne,

dobimo skoraj dvakrat večjo toplotno upornost R strešnega sklopa oz. dvakrat manjšo

toplotno prehodnost U= 0,113 W/m2K, in sicer tam, kjer so škarniki, oz. pri sami izolaciji

pa manj kot 0,1 W/m2K. Učinki te predlagane rekonstrukcije bodo vidni pri izračunanih

energetskih kazalcih, ki jih bomo primerjali med seboj, in sicer pred rekonstrukcijo in po

rekonstrukciji. Izračunana vrednost toplotne prehodnosti je za novo predlagano strešno

konstrukcijo povzeta od proizvajalca, ki pa bo dejansko izračunana s programom za

izdelavo energetske izkaznice (EI).


16

3.3.2 Talna plošča mansarde

Plošča mansarde oz. plošča nad pritličjem mora tudi biti izolirana, kajti drugače bo toplota

bistveno hitreje prešla v zgornje prostore in bo pritličje neugodno za bivanje. Ker gre za

ogrevano mansardo, ni potrebno, da je izolacija debela, tako da smo vzeli debelino 6 cm in

estrih zaradi pohodnosti tal v mansardi. Toplotna izolacija mora imeti zadostno trdnost. V

našem primeru smo izbrali priporočeno sestavo, ki se pojavlja v praksi in je opredeljena v

naslednji tabeli 3.3.

Tabela 3.3: Sestava in izbrani material za talno ploščo mansarde

Sestava Material λ ( W/mK )

- pohodna obloga - parket d = 2,2 cm 0,21

- cementni estrih - estrih d = 6 cm 1,40

- ločilni sloj - PE folija d = 0,15 cm 0,19

- toplotna izolacija - kamena volna d = 6 cm 0,04

- nosilna betonska plošča - AB plošča d = 12 cm 2,33

- omet - stropni omet d = 1 cm 0,70

3.3.3 Talna plošča pritličja

Talno ploščo pritličja lahko toplotno izoliramo na več načinov. Toplotno izolacijo

sestavljata dve plasti: spodnja, nestisljiva in zgornja, mehkejša, s katero preprečujemo

prenos zvoka po konstrukciji. Možne so tudi rešitve podnih konstrukcij, izdelanih po

suhem postopku. Pri tem je potrebno podno oblogo ločiti od spodnjih slojev z ustreznimi

ločilnimi sloji. Zaradi potrebe večje debeline toplotne izolacije je zato tudi višina vseh

slojev nad nosilno konstrukcijo nekoliko višja od 14 do 16 cm. To pa je ugodno zlasti

takrat, kadar so na stropni konstrukciji položene razne instalacijske cevi. V našem primeru

smo izbrali priporočeno sestavo, ki se pojavlja v praksi in je opredeljena v naslednji tabeli

3.4.


17

Tabela 3.4 Sestava in izbrani material za talno ploščo pritličja

3.3.4 Talna plošča kleti

Posebno v kleteh je priporočljiva vgradnja hidroizolacije tudi po zidovih navzgor do višine

gotovega tlaka. Hidroizolacijo sestavlja običajno en bitumenski varilni trak, položen na

zglajeno površino. V našem primeru smo izbrali priporočeno sestavo, ki se pojavlja v

praksi in je opredeljena v tabeli 3.5. Zaradi terena, ki ni moker oz. nima podzemnih

dotokov vode, ni potrebne dodatne toplotne izolacije (ekstrudiran polistiren) pod ploščo,

kar tudi vpliva na znižanje stroškov gradnje.

Tabela 3.5: Sestava in izbrani material za talno ploščo kleti

Sestava Material λ ( W/mK)

- podna podlaga - keramika d = 2 cm 1,05

- cementni estrih - estrih d = 6 cm (ni vgrajen) 1,40

- ločilni sloj - PE folija 0,19

- sloj za akustično izolacijo - kamena volna d = 10 cm (ni vgrajena) 0,04

- nosilna betonska plošča - armiranobetonska plošča d = 20 cm 2,33

- toplotna izolacija - ekstrudirani polistiren d = 5 cm 0,04

- hidroizolacija - bitumenski trak d = 4 mm 0,19

- posteljica - zvaljana plast gramoza d = 30 cm in tanek sloj betona 1,40

- nasutje prodca - prodec 0,0

Sestava Material λ (W/mK)

- podna obloga - parket, keramika d = 2 cm 0,21

- cementni estrih - estrih d = 6 cm 1,4

- ločilni sloj - PE folija d = 0,15 cm 0,19

- sloj za akustično izolacijo - kamena volna d = 6 cm 0,04

- toplotna izolacija - nestisljiva kamena volna d = 10 cm 0,04

- nosilna betonska plošča - armiranobetonska plošča d = 15 cm 2,33

- omet - stropni omet d = 1 cm 0,7


18

Talno ploščo imenujemo tla na terenu, ki so grajena na podložnem betonu med pasovnimi

temelji. Temeljno ploščo imenujemo tudi nosilna betonska plošča, na kateri temelji

celoten objekt. Pri talni plošči na podložni beton namestimo hidroizolacijo, nanjo položimo

trdno toplotno izolacijo iz ekstrudiranega polistirena EXP (npr. FIBRANxps plošče –

komercialno ime). Pred vgradnjo plavajočega estriha razgrnemo penjeno folijo

FIBRANxpe za dušitev udarnega zvoka [7].

Toplotna izolacija je po novem pod temeljno ploščo kot je razvidno na sliki 3.2 iz sledečih

razlogov:

- toplotna izolacija, nameščena pod temeljno ploščo, zagotovi kontinuiran toplotni

ovoj stavbe brez toplotnih mostov,

- masivna temeljna plošča, ki ima odlično sposobnost akumulacije, ohranja stabilnost

temperature v prostoru, zato toplotna izolacija nad temeljno ploščo ni zaželena.

Rekonstrukcija posameznih plošč, tako talne kot plošče med mansardo, ni predvidena

zaradi izvedljivosti same rekonstrukcije (v tem primeru bi bilo bolje na novo zgraditi

stanovanjsko hišo, kar pa je seveda ekonomsko neupravičeno). Predvidena je samo

dodatna toplotna izolacija na tleh v kleti z materialom – ekrstrudiran polistiren d = 5 cm,

kot je to razvidno v tabeli 3.5.

Slika 3.2: Najnovejša in energetsko najučinkovitejša izolacija talne plošče [7]

http://www.fibran.si/frontend/articles.php?cid=34&scid=36http://www.fibran.si/frontend/articles.php?cid=30&scid=28http://www.fibran.si/frontend/articles.php?cid=20&view=0&t=--Fasadehttp://www.fibran.si/frontend/articles.php?cid=20&view=0&t=--Fasade


19

3.3.5 Zunanja stena - fasada

Zunanje stene so pomemben del zgradbe, ker morajo prenašati mehanske obremenitve in

ščititi notranjost zgradbe pred različnimi vplivi, kot so: padavine, nizke in visoke

temperature, sončno sevanje, hrup in drugo. Zato moramo v zgradbah stene, ki mejijo na

zunanji zrak, teren ali neogrevane prostore, čim bolj toplotno izolirati. Za zunanje stene

ogrevanih objektov moramo uporabiti kakovostne toplotne izolacijske materiale,

največkrat so to plošče iz kamene ali steklene volne, penjenega polistirena ali drugih

materialov z vrednostjo toplotne prevodnosti od 0,03 do 0,05 W/mK. Priporočene

debeline plošč, ki jih praviloma nameščamo na zunanji strani, znašajo od 5 do 15 cm,

odvisno od ostalih konstrukcijskih materialov.

Poznamo več fasadnih sistemov in eden izmed njih je tudi najbolj uveljavljena kontaktna

fasada (kjer za zaščito toplotne izolacije uporabljamo tankoslojne in debelo slojne omete,

ki so ojačani s tanko stekleno mrežico, drugi pa z jekleno mrežico). Poznani sistemi so:

JUBIZOL, DEMIT, TERMOFAS in KOMBIFAS [1].

Slika 3.3: Zunanja kontaktna fasada (simbolno), opeka POROTHERM 30 S P+E [8]

Za kontaktne fasadne sisteme se kot izolacijski materiali uporabljajo plošče iz stiropora

(ekspandirani polistiren) in plošče iz mineralne volne (kamena volna, lamele). Kontaktna

debelo slojna fasada se uporablja predvsem v novogradnjah, tako kot je v našem primeru.


20

Izolacijske plošče se lepijo in pritrjujejo še z dodatnimi sidri, ki imajo že izvedena držala

za jekleno pocinkano mrežico. Mrežo napnemo preko vseh sider, s katerimi smo pritrjevali

izolacijske plošče. Poleg izbire materiala, da dobimo ustrezno toplotno prehodnost, kot to

določa zakonodaja, je potrebno posvetiti pozornost tudi difuziji vodne pare skozi gradbene

konstrukcije.

Izbral sem izolativno opeko Porotherm, tip 30 S P+E, prikazan na sliki 3.3, ki bistveno

pripomore k izolativnosti ovoja stavbe, saj je tudi namensko razvita in ima nizko vrednost

toplotne prevodnosti, ki je za polovico manjša kot pri drugih opekah. Na opeko smo z

zunanje strani položili toplotno izolacijo iz kamene volne, debeline 14 cm. Celotna sestava

zunanje fasade je razvidna v tabeli 3.6.

Tabela 3.6: Sestava in izbrani material za zunanjo fasado

Sestava fasade z materialom λ

(W/mK)

- zaključni dekorativni omet ( d = 1 cm) 0,87

- osnovni omet ( d = 1 cm) 0,107

- toplotna izolacija – kamena volna (d = 14 cm) 0,037

- zidna opeka – POROTHERM 30 S P+E (d = 30 cm) 0,23

- notranji omet (d = 1 cm) 0,70

(3.1)

(3.2)


21

Rezultat toplotne prehodnosti nove fasade je dober in sicer 0,18 W/m2K, ter je manjši od

predpisanega in bistveno boljši od obstoječe fasade, ki ima toplotno prehodnost Uobst.fasade =

0,288 W/m2K in ne ustreza predpisanim kriterijem.

3.4 ZAMENJAVA STAVBNEGA POHIŠTVA

3.4.1 Zahteve za stavbno pohištvo

TSG v točki 3.1.3. za stavbno pohištvo predpisuje, da se lahko vgrajujejo okna, ki imajo

zasteklitev s toplotno prehodnostjo Ust največ 1,1, W/m2K in skupna toplotna prehodnost

Uw za lesena okna ne sme biti večja od 1,3 W/m2K. Pri načrtovanju in izbiri stavbnega

pohištva je potrebno upoštevati in vgraditi senčila.

3.4.2 Izbira stavbnega pohištva

Za nova okna sem izbral energetsko učinkovita okna Jelovice, tip Jelostar Wood Premium

9500 prikazan na sliki 3.4, s tro-slojno zasteklitvijo z alu-les okvirjem, ki so sicer cenovno

višjega razreda, vendar imajo zelo dobre energetske lastnosti, kajti toplotna prehodnost

celotnega okna je Uw = 0,94 W/m2K, ostali podatki: alu-les 78 mm profil, prehodnost

stekla je Ug = 0,6 W/m2K. Značilnosti izbranega okna so odlična konstrukcijska trdnost,

odlične izolativnosti lastnosti tros-lojne zasteklitve [9].

(3.3)


22

Slika 3.4: Okno Jelovica – tip Jelostar [9]

Glede na to, da v poletnem času prihaja do pregrevanja stavbe skozi večje okenske

površine, sem se odloči, da pri menjavi oken postavim tudi senčila, in sicer sem se odločil

za klasična lesena polkna z gibljivimi lamelami, ki omogočajo delno prepuščanje svetlobe

v prostor. S premikanjem lesenih lamel sami odločate o tem, koliko svetlobe želite v

prostoru. Tako lahko nastavimo primerno svetlobo, prostor povsem zatemnimo ali pa

lamele postavimo tako, da bo prostor osvetljen. Polkna nudijo tudi dodatno zaščito pred

mrčesom ob odprtem oknu in so prikazana na sliki 3.5.

Slika 3.5: Lesena polkna [9]

http://www.jelovica-okna.si/e_files/content/sencila/polkna_fiksne lamele.jpg


23

Za strešna okna v mansardi so izbrana okna z dvojno zasteklitvijo in okvirjem iz lesa,

oblitim z belim poliuretanom, proizvajalca Velux, Tip GGL3073G, toplotne prehodnosti U

= 1,4 W/m2K. Ostale značilnosti strešnega okna so možnost ročnega upravljanja okna z

ročico na zgornji strani krila. Okno ima dvostopenjsko odpiranje; najprej se odpre

prezračevalna loputa, nato okno. Standardna zasteklitev z lepljenim notranjim steklom in

kaljenim zunanjim.

Za vhodna vrata sem izbral vrata proizvajalca M Sora, d. d., tip Elagance, model E105,

prikazan na sliki 3.6. Toplotna prehodnost vrat je Ud,vgrajena = 0,8 W/m2K. Ne vgrajena vrata

imajo Ud = 0,75 W/m2K, zrakotesnost Q100 = 0,55 m

3/(hm), razred 3 po DIN 12207.

Slika 3.6: Pasivna vhodna vrata M-Sora [10]

3.4.3 Toplotni mostovi in zrakotesnost stavbe

Pri gradnji stanovanjske hiše se je potrebno izogibati vsem vrstam toplotnih mostov.

Posebno pozornost je potrebno posvetiti pri montaži stavbnega pohištva. Priporočljivo je

upoštevati RAL smernice za montažo, ki upošteva vgradnjo s tesnjenjem fuge med oknom

in konstrukcijo v treh funkcijskih ravninah.


24

Zrakotesnost je s TSG predpisana za stavbno pohištvo kot samostojen element in za stavbo

kot celoto ter ne sme preseči treh izmenjav zraka na uro. Praktična priporočila za

nizkoenergijsko gradnjo omenjajo zrakotesnost med 1 in 1,5 h-1

, pasivne hiše pa imjo še

nižje vrednosti, in sicer 0,6 h-1

.

Zrakotesnost merimo z postopkom imenovanim Blower door test, kot prikazuje slika 3.7.

Slika 3.7: Blower door test za merjenje zrakotesnosti stavbe [11]


25

3.5 ZAMENJAVA SISTEMOV

3.5.1 Rekuperacijsko prezračevanje

Potreba po prezračevanju se je pokazala kot najbolj potrebna in željena rekonstrukcija,

kajti pri zapiranju oken in vrat pred vdorom mrzlega zraka se je v notranjosti pojavil

zatohel zrak, ki povzroča glavobol in slabost. Zakon je na eni strani zatesnil toplotni ovoj,

tako da se je zmanjšala infiltracija svežega zraka v stavbo, kot je bil to običaj pri do sedaj

zgrajenih stavbah, po drugi strani pa je predpisal ukrep, ki ga je prinesel razvoj tehnologije,

in to je rekuperacijsko prezračevanje, kjer se v stavbo dovaja svež ogret zrak, ki mu toploto

odda odpaden segret zrak, ki stavbo zapušča. Prezračevanje z rekuperacijo je prikazano na

sliki 3.8.

Razlike pri energetskih izgubah so zelo majhne, kajti najnovejši rekuperatorji imajo

izkoristek do 95 %, strošek električne energije za ventilatorje in za električni grelnik pa je

majhen oz. zanemarljiv. Shema zračnih tokov v rekuperatorju je prikazana na sliki 3.9.


26

Slika 3.8: Prezračevanje z rekuperacijo [12]

Slika 3.9: Shema zračnih tokov pri rekuperacijskem prezračevanju [13]

Cilj, ki ga želim doseči z rekuperacijskim prezračevanjem skupaj z zamenjavo toplotne

izolacije strehe v mansardi, je ne le zagotoviti ustrezno kvaliteto zraka, temveč tudi

zagotoviti učinkovito hlajenje stavbe v letnem času, kajti na podlagi izkušenj se pri

večkratni zamenjavi zraka v nočnem času prostori primerno ohladijo. Nov toplotni ovoj z


27

izolacijo iz celuloznih vlaken ima dobro toplotno difuzivnost in tako ugoden parameter

toplotne difuzivnosti zagotavlja ugoden fazni zamik in preprečuje vdor vročega zraka skozi

toplotni ovoj v dnevnem času. Za dovod svežega zraka se tako položi cev v zemljo,

dolžine do 50 m, kjer se svež zrak v nočnem času dodatno ohladi, kajti zemlja je poleti

hladnejša kot ozračje. S tako kombinirano rešitvijo se izognemo dragi investiciji v

klimatsko napravo za mehansko pohlajevanje zraka, in to je bil cilj snovalcev zakonodaje,

kajti ugotovljeno je, da v zadnjem času stroški energije za pohlajevanje rastejo bistveno

hitreje kot stroški za ogrevanje. Največje porabe električne energije so tako v poletnem

času med 12. in 16. uro, takrat ko je zunaj najbolj vroče. Nočno prezračevanje izvajamo z

rekuperatorjem, ki ima vgrajeno loputo za obvod zraka, kot je razvidno na sliki 3.10. Tako

postane enota za rekuperacijo enota za prezračevanje.

Slika 3.10: Prezračevanje v nočnem času z obvodno loputo [14]

3.5.2 Namestitev SSE kolektorjev za pripravo tople sanitarne vode

Tehnična smernica TSG in Pures 2010 predpisujeta: da se energijsko učinkovitost sistema

za pripravo tople vode zagotavlja z izborom energijsko učinkovitih hranilnikov tople vode

in pripadajočih elementov, energijsko učinkovitim razvodom, uravnoteženjem in regulacijo

sistema v stavbi, njenem delu ali prostoru [4]. Najbolj učinkovita in razširjena priprava

tople vode je z sprejemniki sončne energije (SSE).

http://www.viessmann.si/content/dam/internet-global/images/productbox/home_ventilation_systems/20630.jpg


28

Odločil sem se, da za pripravo tople sanitarne vode namestim cevne sončne kolektorje, ki

so trenutno najbolj ekonomični. To so vakuumski cevni sončni kolektorji prikazani na sliki

3.11, ki so dvakrat bolj učinkovati kot predhodni ploščati sončni kolektorji.

Slika 3.11: Vakuumski cevni sončni kolektorji [15]

3.5.3 Prenova in dopolnitev ogrevalnega sistema

Ogrevalnega sistem pri izvedbi rekonstrukcije ne bo prenovljen, ker že obstaja in je

sodoben, temveč je potrebno preurediti le centralno krmiljenje, kajti glede na odločitev, da

bom v prihodnosti ogreval stavbo z drvmi (so trenutno najcenejši vir, ker jih pripravim

sam), sem ugotovil, da toplotni zalogovnik deluje preko mešalnega ventila le ob vključi

toplotne črpalke (TČ), ki pa sicer ne deluje. Tako je potrebno samo ločiti sistem regulacije

TČ od sistema regulacije kotla na polena. Peč, ki jo uporabljam, je Viadrus VHU 26 (na

sliki 3.12), moči 26 kW, in izpolnjuje tehnične zahteve o izkoristkih generatorjev toplote,

kjer piše, da je potrebno projektirati in v stavbe vgrajevati učinkovite generatorje, ki

izpolnjujejo zahteve glede izkoristkov generatorjev na tekoča in plinasta goriva v skladu z

direktivo Sveta 92/42/EGS. Za vse ostale generatorje, ki niso zajeti v tej direktivi, se sme

projektirati in vgrajevati generatorjev toplote skladno z zahtevami standarda SIST EN

303. Ogrevala bodo ostala tako, kot so, kajti vgrajene imam radiatorje


29

Slika 3.12: Peč na biomaso Viadrus VHU 26


30

4 ENERGETSKI IZRAČUNI

4.1 ZUNANJA PROJEKTNA TEMPERATURA IN VHODNI PODATKI

Zunanja projektna temperatura je odvisna od lokacije objekta oziroma kraja in katastrske

občine. Za primer stanovanjske hiše v tej nalogi je zunanja projektna temperatura – 13 °C.

Slika 4.1: Določitev koordinat stavbe


31

Slika 4.2: Klimatski podatki za stavbo na podlagi koordinat stavbe

V programu Gurs – Atlas okolja, ki je dostopen na spletnem strežniku, se na podlagi

naslova stavbe oz. parcelne številke dobijo koordinate za stavbo, kot je razvidno na sliki

4.1. Nato se na podlagi dobljenih koordinat stavbe X, Y na spletnem strežniku ARSO

(http://meteo.arso.gov.si/met/sl/climate/ tables/pravilnik-ucinkoviti-rabi-energije/) dobijo

klimatski podatki za izbrane koordinate oz. stavbe, kar je razvidno na sliki 4.2. Klimatski

podatki vsebujejo povprečne dnevne temperature zraka, temperaturni primanjkljaj,

zunanjo projektno temperaturo ter sončna obsevanja za vse strani neba in za različne

naklone.

Pri stanovanjskih stavbah se za določitev letne potrebne toplote za ogrevanje stavbe

upošteva notranja projektna temperatura 20 °C [TSG-1-004:2010]. Temperaturni

primanjkljaj je vsota razlik med notranjo temperaturo (20 °C) in povprečno dnevno

temperaturo zraka po vseh dneh ogrevalne sezone. Upoštevajo se le dnevi, ko je povprečna

zunanja temperatura zraka manjša od 12 °C. Podatek za lokacijo se dobi s karte

temperaturnega primanjkljaja oz. na spletni strani ARSO. Za stanovanjsko hišo v tej nalogi

je temperaturni primanjkljaj DD = 3300 dan K .

http://meteo.arso.gov.si/met/sl/


32

Toplotne izgube nastanejo zaradi prehoda toplote skozi ovoj stavbe ter so odvisne od

površine in toplotne prehodnosti posameznega elementa ter klimatskih pogojev. Na

podlagi znanih površin posameznih elementov, oken, sten, stropov, tal in njihovih

toplotnih prehodnosti lahko določimo potrebno letno količino energije za ogrevanje za

posamezne kraje. Pri računanju toplotnih izgub v tla pod stavbo upoštevamo ustrezne

korekcijske vrednosti, saj so tla pozimi toplejša od okolice.

Toplotna prehodnost je podatek, ki ga zapišemo kot U (z enoto W/m2K) in nam podaja

količino energije, ki se izgublja skozi površino 1 m2 elementa stavbe (stene, okna, tal,

stropa ...) pri temperaturni razliki 1 stopinje med obema stranema elementa.

Toplotno prehodnost izračunamo na podlagi toplotne prevodnosti (λ) in debeline (δ)

posameznih sestavnih delov gradbene konstrukcije ali pa jo izmerimo s posebno napravo.

Čim bolje se določeni enojni ali večplasten element, stena, vrata ali okno upira prehodu

toplote, tem manjši je faktor U.

kjer je:

– debelina materiala (m)

– toplotna prevodnost materiala (W/mK)

αn in αz – toplotna prestopnost na zunanji in notranji strani stene (W/m2K)

Toplotne izgube Q skozi ovoj stavbe (transmisijske izgube) so izgube skozi konstrukcijske

elemente ovoja stavbe (zid, okna, streha ...) in jih izračunamo kot vsoto produktov

površin konstrukcijskih elementov A, skozi katere prihaja toplota, toplotnih prehodnosti U

∑

(4.1)


33

konstrukcijskih elementov in temperaturne razlike ΔT skozi posamezne konstrukcijske

elemente. Toplotnim izgubam v časovni enoti pravimo tudi toplotni tok izgub.

4.2 IZRAČUN PROJEKTNE POTREBNE TOPLOTNE OBREMENITVE PO SIST EN

12381 ZA OBSTOJEČE STANJE (PRED REKONSTRUKCIJO)

Za obstoječe stanje stanovanjske stavbe, to je pred predlagano energetsko rekonstrukcijo,

bomo izračunali projektno toplotno obremenitev, ki jo s strojniškega oz. projektantskega

stališča imenujemo tudi izračun projektne toplotne moči za ogrevanje, kar praktično

pomeni, da gre za dimenzioniranje ogrevalne naprave, to je toplotnega generatorja za

potrebe ogrevanja stavbe.

V naši nalogi je računski postopek izveden na podlagi poenostavljenega postopka po SIST

EN 12381. Za poenostavljen postopek mora biti v nacionalnem dodatku standarda EN

12831 določeno, v katerih primerih se lahko uporablja; v kolikor tega ni, se načeloma

lahko uporablja samo pri izračunu toplotnih izgub za stanovanjske stavbe z netesnostjo

ovoja n50 < 3 h-1

in ne več kot tremi stanovanji.

4.2.1 Izračun skupnih toplotnih izgub

Izračun skupnih toplotnih izgub za i-ti ogrevani prostor Φi se naredi po naslednji enačbi:

[ ] (4.2)


34

kjer je:

ΦT,i – izračunana transmisijska toplotna izguba za i-ti ogrevani prostor, (W)

ΦV.i – izračunana ventilacijska toplotna izguba za i-ti ogrevani prostor, (W)

– temperaturni korekcijski faktor za upoštevanje višje temperature obravnavanega

prostora glede na sosednje prostore (npr. kopalnica). Za prostore z višjo temperaturo je ta

faktor 1,6.

4.2.2 Izračun transmisijskih toplotnih izgub

Izračun transmisijskih toplotnih izgub ΦT,i za ogrevani i-ti prostor se opravi po naslednji

enačbi:

kjer je:

fk – korekcijski faktor za k-ti element stavbe,

Ak – površina k-tega elementa stavb (m2) in

Uk – toplotna prehodnost k-tega elementa stavbe (W/m2K).

Temperaturni korekcijski faktor fk za poenostavljeno metodo izračuna transmisijskih

toplotnih izgub je podan v tabelah omenjenega standarda SIST EN 12831 in upošteva vpliv

toplotnih mostov.

( ) (4.3)

∑

( ) (4.4)


35

4.2.3 Izračun ventilacijskih toplotnih izgub

Izračun ventilacijskih toplotnih izgub za i-ti ogrevani prostor se naredi po naslednji

enačbi:

kjer je:

̇ – minimalni volumski tok zraka (izmenjava zraka) i-tega ogrevanega prostora,

zahtevan iz higienskih razlogov (m3/h).

Minimalni volumski tok i-tega ogrevanega prostora je zahteva iz higienskih razlogov in se

izračuna po naslednji enačbi:

kjer je

nmin – minimalna izmenjava zraka v prostoru z zunanjim zrakom v eni uri (h-1

)

Vi – prostornina i-tega ogrevanega prostora (m3)

4.2.4 Izračun toplotne obremenitve prostora za ogrevani prostor

Skupna toplotna obremenitev ΦHL,i i-tega ogrevanega prostora se izračuna po naslednji

enačbi:

̇ ( ) (4.5)

̇ (4.6)


36

kjer je:

Φi – skupna izračunana toplotna izguba i-tega ogrevanega prostora (W)

ΦRH,i – grelna kapaciteta i-tega ogrevanega prostora (W)

4.2.5 Ogrevanje s prekinitvami

Ogrevalna kapaciteta, potrebna za kompenzacijo zaradi efektov prekinjenega ogrevanja

v i-tem ogrevnem prostoru, se izračuna po naslednji enačbi:

kjer je:

Ai – talna površina i-tega ogrevanega prostora (m2)

fRH – ogrevalni faktor, odvisen od tipa stavbe, konstrukcije stavbe, časa med prekinitvami

gretja in ocenitve padca temperature med prekinitvijo gretja. Vrednosti faktorja fHR so

podane v tabelah standarda SIST EN 12831.

(4.7)

(4.8)


37

4.2.6 Skupna vsota toplotne obremenitve stavbe

Skupni izračun toplotne obremenitve stavbe ne sme vključevati toplote, dobljene od

gretega ovoja stavbe. Primer so toplotne izgube med različnimi stanovanji v enem objektu.

Skupni izračun toplotne obremenitve stavbe ΦHL se izračuna po naslednji enačbi:

∑ΦT,i – seštevek transmisijskih toplotnih izgub vseh gretih prostorov, brez prenosa toplote

znotraj stavbe

∑ΦV,i – seštevek ventilacijskih toplotnih izgub vseh gretih prostorov, brez prenosa toplote

znotraj stavbe

∑ΦRH,i – seštevek ogrevalnih kapacitet vseh gretih prostorov, brez prenosa toplote znotraj

dobljene stavbe

4.2.7 Primer izračuna toplotne obremenitve prostora, primerjava pred in po

rekonstrukciji

V tabeli 4.1 so podane toplotne prehodnosti posameznih konstrukcijskih elementov, ki jih

potrebujemo za izračun transmisijskih in ventilacijskih izgub.

Tabela 4.1: Izračunane toplotne prehodnosti konstrukcijskih elementov pred in po rekonstrukciji

Konstrukcijski element U (obstoječe stanje)

(W/m2K)

U (po rekonstrukciji)

(W/m2K)

1. Zunanji zid 0,288 0,18

2. Notranji zid 1,10 1,10

»se nadaljuje«

∑ ∑ ∑ (4.9)


38

»nadaljevanje«

Konstrukcijski element U (obstoječe stanje)

(W/m2K)

U (po rekonstrukciji)

(W/m2K)

3. Strop proti podstrešju 0,191 0,113

4. Strop proti mansardi 0,55 0,55

5. Zunanja okna 1,5 0,94

6. Zunanja vrata 1,3 0,8

7. Notranja vrata 2,0 2,0

8. Strop nad neogrevano kletjo 0,55 0,40

9. Kletna tla na zemljo 0,373 0,28

10. Stena vkopane kleti 0,197 0,197

11. Zunanja stena kletne etaže 0,245 0,245

Pri poenostavljenem izračunu se upošteva za navpično dimenzijo razdalja med višino tal v

prostorih (debelina talne plošče se ne upošteva), za vodoravne dimenzije pa se upoštevajo

zunanje dimenzije do polovice predelne stene. Za določitev velikosti stavbnega pohištva se

upoštevajo gradbene mere (svetla odprtina). Podatki o prostorih hiše so prikazani v tabeli

4.2.

Tabela 4.2: Vhodni podatki dimenzij prostorov stanovanjske hiše

Prostor Površina Volumen

m2

m3

1. Kletni prostor 72,5 159,5

2. Pritličje

Spalnica 1 14,57 38,2

Dnevna soba 23,83 62,4

Hodnik 1 7,59 19,9

Kopalnica 1 5,82 15,2

Kuhinja 1 14,57 38,2

3. Mansarda

Spalnica 2 16,04 38,5

Spalnica 3 16,04 38,5

»se nadaljuje«


39

»nadaljevanje«

Prostor Površina Volumen

Kuhinja 2 17,34 41,6

Kopalnica 2 6,92 16,6

Hodnik 2 9,85 23,6

Pri izračunu toplotne obremenitve je bila uporabljena naslednja tabela, ki je poenostavljena

in bolj pregledna za računanje po poenostavljenem postopku kot tiste, ki jih podaja

standard za detajlni preračun. Za vsak prostor je narejen preračun po vzorcu priložene

tabele, kot je tabela 4.3, kjer so izračunane vrednosti toplotne obremenitve za prostor

dnevne sobe v pritličju.

Tabela 4.3: Izračun toplotne obremenitve za prostor dnevna soba

»se nadaljuje«

Temperaturni podatki Obstoječe stanje

Dnevna soba – pritličje-

Zunanja temperatura Te ° C -13

Notranja temperatura Tint,i °C 20

Temperaturna razlika Tint,i-Te °C 33

Transmisijske izgube toplote

Gradbeni element fk Ak Uk fk*Ak*Uk

m2

W/m2K W/K

Zunanja stena 1,00 18,42 0,288 5,3

Notranje stene (na ogrevane prostore) 0

Tla

0

Strop 0

Okna 1,00 7,04 1,5 10,56

Zunanja vrata

0

Notranja vrata 0

Skupaj W/K 15,86

Skupne transmisijske toplotne izgube W 523

Ventilacijske toplotne izgube

Volumen Vi m3 62,5


40

»nadaljevanje«

Pri izračunu je potrebno upoštevati določene faktorje oz. podatke, ki so podani v tabelah

standarda. Izračuni in upoštevani parametri v tej nalogi so vzeti iz [16], kot sledi:

- temperaturni korekcijski faktor za poenostavljeno metodo izračuna transmisijskih

toplotnih izgub fk,

- minimalna količina svežega zraka ̇ glede na minimalno število zamenjav

zraka nmin,

- korekcijski faktor (ogrevalni ali faktor) za segrevanje stanovanjske stavbe fRH in

- korekcijski faktor za upoštevanje višje temperature obravnavanega prostora,

npr. kopalnica, kjer želimo, da je temperatura višja kot v ostalih prostorih.

Celoten izračun za vsak prostor je priložen kot priloga te naloge. Za lažje razumevanje pri

praktičnem računanju in zapisovanju so oznake za interno in eksterno temperaturo

( ) v spodnji tabeli 4.3 in v vseh ostalih tabelah, ki so v prilogi, zamenjane oz.

označene s črko T (oz. Tint,i in Te), ki je bolj poznana oznaka za označevanje temperature.

Temperaturni podatki Obstoječe stanje

Dnevna soba – pritličje-

Minimalna izmenjava zraka nmins n-1

0,5

Ventilacijski koeficient W/K 10,6

Ventilacijske toplotne izgube (W) W 350

Skupne transmisijske izgube z ventilacijskimi izgubami (W) W

Korekcijski faktor za višje

temperature 1

Skupne ventilacijske in transmisijske toplotne 873

izgube (W)

Ogrevalna kapaciteta

Površina tal Ai m2

23,82

Ogrevalni faktor fRH W/m2 K 9

Grelna kapaciteta 214,5

Skupna toplotna izguba (W) 1088


41

Izračunane vrednosti za obstoječe stanje in stanje po rekonstrukciji so tabelarično

prikazane v poglavju 5.1, kjer je tudi komentar na izračunane vrednosti. Celovit izračun za

vse prostore stanovanjske hiše pred in po rekonstrukciji je prikazan v prilogi D.

4.3 PRERAČUN HLADILNE OBREMENITVE STANOVANJSKE HIŠE PO VDI

2078

S prezračevanjem in klimatizacijo v prostoru zagotavljamo svež zrak, ugodno temperaturo

in primerno vlažnost zraka. Najbolj primerni načini izvedbe prezračevanja in klimatizacije

manjših prostorov in stanovanjskih hiš so prezračevanje z rekuperacijo ali lokalne enote za

klimatizacijo (inverterski način delovanja). Pretok zraka za prezračevanje določimo glede

na vrsto sistema, pri tem upoštevamo:

- minimalni potrebni vtok zraka znaša 15 m3/h, brez upoštevanja drugih virov

onesnaževanja notranjega zraka,

- za enostavne sisteme določimo volumsko izmenjavo zraka v prostoru n = 0,5 h-1,

- v primeru povečanih vsebnosti škodljivih snovi v zraku je potrebna količina

svežega zraka določena na osnovi koncentracij.

Stanovanjska hiša ima bruto prostornino 780 m3 (vzete so zunanje mere objekta), tako da

je neto prostornina

kjer je:

V – neto prostornina stavbe (m3)

Vbruto – bruto prostornina stavbe, ki se izračuna na podlagi zunanjih mer stavbe (m3)

Stanovanjska hiša ima tako 624 m3 neto prostornine, ki jo ogrevamo ali ohlajamo. Ker je

neto prostornina večja od potrebne količine zraka za število ljudi, ki bivajo v hiši, ter glede

(4.10)


42

na zahtevo, da je volumska izmenjava zraka n = 0,5 h-1

, je potemtakem potrebna količina

svežega zraka 312 m3, ki ga moramo dovesti vsako uro.

4.3.1 Hladilna obremenitev – teoretične osnove in izračun

Določitev sistema hlajenja izvedemo na osnovi izračunane hladilne obremenitve, ki podaja

količino toplote, ki jo je potrebno odvesti iz prostorov za zagotovitev želene temperature,

ki je eden izmed pogojev za doseganje prijetnega bivalnega ugodja.

Slika 4.3: Shema notranjih in zunanjih hladilnih obremenitev [17]

Izračun hladilnih obremenitev v tem poglavju bo izveden na podlagi smernice VDI 2078

[18]. Suha hladilna obremenitev je vsota vseh notranjih in zunanjih dobitkov toplote, kot to


43

shematsko prikazuje slika 4.3. Pri izračunu moramo upoštevati še izhlapelo vlago v prostor

(vlažna hladilna obremenitev), ki jo moramo izločiti iz zraka:

kjer je:

QK,s – suha hladilna obremenitev (W),

QI – notranja hladilna obremenitev (W),

QA – zunanja hladilna obremenitev (W).

4.3.2 Notranja hladilna obremenitev

kjer je:

̇ - toplotni tok, ki ga oddajo ljudje v prostoru,

̇ - toplotni tok, ki ga oddajo električne naprave v prostoru, to so električne naprave in

razsvetljava,

̇ - toplotni tok, ki ga povzroča toplota iz notranjosti stavbe, to je toplota, ki prihaja iz

sosednjih prostorov.

Toplotni tok, ki ga oddajo ljudi v prostoru, ločimo glede na senzibilno (občuteno) in

latentno toploto (z znojenjem). Izračunamo jo po enačbi ali pa vzamemo vrednosti iz tabele

4.4.

̇ ̇ ̇ (4.11)

̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ (4.12)


44

kjer je

̇ – skupni toplotni tok, ki ga oddajajo ljudje (W)

̇ – toplotni tok oddaje občutene toplote človeškega telesa (W) , Tabela A1-VDI 2078

̇ – toplotni tok oddaje latentne toplote človeškega telesa (W), Tabela A1-VDI 2078

N – število ljudi v prostoru ali stavbi, za katero se izvaja izračun

si – koeficient hladilne obremenitve za notranje vire, Tabela A5-VDI 2078

Tabela 4.4: Vrednosti oddajanja toplote in vodne pare pri ljudeh [19]

Aktivnost Temperatura

zraka v prostoru

°C

18

20

22

23

24

25

26

Sedenje in lažje stoječe delo

̇ ges (skupno) W 125 120 120 120 115 115 115

̇ (suho) W 100 95 90 85 75 75 70

̇ (vlažno) W 25 25 30 35 40 40 45

oddana vodna para g/h 35 35 40 50 60 60 65

Koeficient hladilne obremenitve ̇ za notranje vire se določi iz tabele A5 - VDI 2078, ob

predpostavki, da se odda 50 % toplote s konvekcijo (predpostavka, da naprava za ohlajanje

deluje od 8 h do 16 h). Izračunane vrednosti so podane v naslednji tabeli 4.5.

̇ ̇ ̇ (4.13)

̇ (4.14)

̇ (4.15)


45

Tabela 4.5: Izračunane vrednosti toplotnih tokov ljudi

Toplotni tok ljudi N : 4 10 h 17 h

si si

̇ (suho) 0,78 218,4 0,19 53,2

̇ (vlažno) 180 180

̇ ges (skupno) 398,4 233,2

Izračuna vrednosti toplotnih tokov, ki jo oddajajo ljudje, veljata enako za mesec julij kot

mesec september.

Toplotni tok, ki jo oddajajo električna razsvetljava in naprave imajo nazivno moč in pri

svojem obratovanju oddajajo toploto v okolico.

kjer je:

̇ - toplotni tok, ki jo oddaja električna razsvetljava v prostoru (W)

̇ - toplotni tok, ki jo oddajajo električne naprave v prostoru - PC, TV (W)

Enačba 4.12 je tako v razširjeni obliki sedaj:

̇ (4.16)

̇ (4.17)

̇ ̇ ̇ (4.18)


46

Toplotni tok, ki jo oddaja električna razsvetljava v prostoru, se izračuna po enačbi:

kjer je:

̇ – toplotni tok, ki jo oddaja električna razsvetljava (W),

Praz – skupna priključna moč razsvetljave (W),

l – faktor istočasnosti razsvetljave,

μb – stopnja toplotne obremenitve prostora in

si – koeficient hladilne obremenitve za notranje vire.

Pri fluorescentnih svetilkah se samo 1/5 prejete električne energije pretvarja v svetlobo.

Sodobne fluorescentne svetilke (trije trakovi, premera 26 mm) dosežejo svetlobni efekt

približno 1/3. Pri prvi aproksimaciji se lahko predpostavi, da se pri fluorescentnih

svetilkah, približno 50 % dovedene energije, pretvori v sevanje.

Priključna moč razsvetljave se izračuna po naslednji enačbi:

kjer je:

EN – nazivna moč osvetljenosti (klx)

p – priporočena priključna moč razsvetljave (W/m2klx)

̇ ̇ ̇ ̇ ̇ (4.19)

̇ (4.20)

(4.21)


47

A – celotna površina prostorov (m2)

Vrednosti En in p sta podani v tabeli A2- VDI 2078. Ko smo izračunali potrebno svetlobno

moč svetil, ki jih potrebujemo za kvalitetno bivanje v stanovanjski hiši, lahko izračunamo

̇ .

Pri izračunu smo upoštevali naslednje:

- da je faktor istočasnosti l = 0,5

- da je stopnja toplotne obremenitve prostora μb = 1

- da je koeficient hladilne obremenitve (delež konvekcije je 0%) si = 0,7

Toplotni tok, ki jo oddajajo električne naprave v prostoru, se izračuna po naslednji enačbi:

kjer je:

̇ – toplotni tok naprav (W)

P – priključna moč naprav (W)

(4.22)

̇ (4.23)

̇ (4.24)

̇ ( ) (4.25)

Univerz

Documents

ENERGETSKI PRERAČUN OGREVANJA IN HLAJENJA · 2020. 1. 30. · IV ENERGETSKI PRERAČUN OGREVANJA IN HLAJENJA STANOVANJSKE HIŠE Ključne besede: energetska učinkovitost objektov,