Upload
dejanoskia
View
199
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
opis svojstava materijali gradjevinstvo fizicki karakteristiki
Citation preview
0
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
Željko Koški
GRAĐEVINSKA FIZIKA
Osijek, 2007.Osijek, 2012.
(drugo dopunjeno izdanje)
1
OVAJ SAŽETAK PREDAVANJA IZ IZBORNOG PREDMETA GRAĐEVINSKA FIZIKA SASTAVLJEN JE ZA
POTREBE IZVOĐENJA NASTAVE NA GRAĐEVINSKOM FAKULTETU U OSIJEKU PO NOVOM NASTAVNOM
PROGRAMU USKLAĐENOM SA BOLONJSKOM DEKLARACIJOM KOJI SE PRIMJENJUJE PO PRVI PUTA ZA III
SEMESTAR PREDDIPLOMSKOG STUDIJA U AKADEMSKOJ GODINI 2006/07.
CILJ PREDMETA JE UPOZNAVANJE STUDENATA SA PROŠIRENIM ZNANJIMA IZ PODRUČJA FIZIKE ZGRADA
I SUVREMENIM SPOZNAJAMA KOJE TREBAJU OSIGURATI PROVEDBU PRINCIPA ODRŽIVOG
GRADITELJSTVA, UŠTEDE ENERGIJE I ZAŠTITE ČOVJEKOVOG OKOLIŠA.
SADRŽAJ :
stranica
1. UVOD 002
2. VREDNOVANJE TOPLINSKIH KARAKTERISTIKA ZGRADA 010
3. TEHNIČKI PROPIS O UŠTEDAMA ENERGIJE I TOPLINSKA ZAŠTITA ZGRADA 046
4. SANACIJA TOPLINSKE ZAŠTITE ZGRADA 056
5. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE U ZGRADAMA 086
6. SUNČEVO ZRAČENJE KAO IZVOR ENERGIJE 101
7. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE U ZGRADAMA 119
8. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE I POSTOJEĆE ZGRADE 135
9. ZAŠTITA OD BUKE U ZGRADAMA 151
2
Glavni problemi održivog razvitka ljudskog društva u
budućnosti su :
1. Osiguranje dovoljnih količina jeftine energije
2. Zaštita okoliša
Pod pojmom održivog razvitka podrazumijeva se onaj
razvitak koji zadovoljava današnje potrebe, ali bez
ugrožavanja mogućnosti da i buduće generacije ostvare
svoje potrebe.
Energija koju dobivamo iz fosilnih goriva kao što su ugljen,
nafta, zemni plin sasvim je ograničena.
Nameće se velika potreba uporabe obnovljivih izvora
energije koji će osigurati održivi razvitak.
Tehnologiju uporabe obnovljivih izvora energije treba
značajno usavršiti kako bi cijena energije postala niža
od cijene energije dobivene iz klasičnih izvora.
Održiva gradnja, kao dio održivog razvitka, može se
definirati kao gradnja koja upotrebljava ekološki čiste
materijale, proizvodi energetski efikasne građevine i
gospodari otpadom u sferi graditeljstva.
1. UVOD
3
PROJEKCIJA ENERGETSKIH IZVORA SVIJETA
1970 1980 1990 2000 2010 2020 godina
1000
800
600
400
200
0
UGLJEN
NUKLEARNA E.
PLIN
NAFTA
SOLARNA E.
HIDRO
EJ
4
CILJEVI ENERGETSKE POLITIKE REPUBLIKE HRVATSKE
5
NACIONALNI PROGRAMI ZA ENERGETSKU EFIKASNOST UTEMELJENI SU 1997. GODINE
6
Osiguranje dovoljnih količina energije za održivi
razvitak bazira se na dva nužna elementa:
1. Pronalaženje i usavršavanje tehnologija koje
će u budućnosti osigurati što veću uporabu
obnovljivih izvora energije
2. Racionalna potrošnja i štednja energije kojom
raspolažemo
STRUKTURA POTROŠNJE PRIMARNE ENERGIJE U REPUBLICI HRVATSKOJ (1999.g)
2%25%
4%
17%2%
50%
TEKUĆA
GORIVA
UGLJEN
NUKLEARNA
ENERGIJA
VODNE
SNAGE
DRVO
PLIN
7
OPĆA POTROŠNJA PROMET
INDUSTRIJA
STRUKTURA FINALNE POTROŠNJE ENERGIJE U REPUBLICI HRVATSKOJ
STRUKTURA OPĆE POTROŠNJE ENERGIJE PO POTROŠAČIMA
48%
22%
30%
OPĆA POTROŠNJA PROMET
INDUSTRIJA
4% 11%
19%
66%
KUĆANSTVA
GRADITELJSTVO
USLUGE
POLJOPRIVREDA
8
STRUKTURA POTROŠNJE ENERGIJE U KUĆANSTVIMA PO ENERGENTIMA
STRUKTURA POTROŠNJE ENERGIJE U KUĆANSTVIMA PREMA NAMJENI
39%
15%21%
25%
PLIN LOŽ ULJE
DRVO I UGLJEN ELEKTRIČNA
ENERGIJA
55%
10%
15%
20%
SANITARNA TOPLA VODA
GRIJANJE
NETOPLINSKI POTROŠAČI
KUHANJE
9
33%
67%
POTROŠNJA ENERGIJE ZA ZAGRIJAVANJE ZGRADA
ZAGRIJAVANJE ZGRADA
OSTALA POTROŠNJA
E E
Prve naftne krize početkom 70-ih godina pa sve do danas uzrokovale su kontinuirano nadograđivanje
propisa o toplinskoj zaštiti zgrada. Zgrade građene prije tog perioda i danas su u funkciji i nepotrebno
troše velike količine energije zbog slabe ili nikakve toplinske izolacije.
RASIPANJE ENERGIJE ŠTEDNJA ENERGIJE
10
2. VREDNOVANJE TOPLINSKIH KARAKTERISTIKA ZGRADA
ELEMENTI KOJI PRIMARNO ODREĐUJU TOPLINSKI KOMFOR ZGRADA :
2.1. KVALITETA OMOTAČA ZGRADE
(KVALITETA OBODNIH KONSTRUKCIJA I ELEMENATA)
2.2. KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUČJA U KOJEM SE
GRAĐEVINA NALAZI
2.3. LOKACIJA ILI UŽA SITUACIJA GRAĐEVINE
2.4. NAČIN GRIJANJA ZIMI I NAČIN KLIMATIZACIJE ILI
PROVJETRAVANJA LJETI
2.5. MIKROKLIMA FUNKCIONALNE JEDINICE (STANA, POSLOVNOG
PROSTORA I SL.)
11
2.1. KVALITETA
OMOTAČA
ZGRADE
Omotač zgrade
treba štititi od
vanjskih utjecaja ali
i omogućiti
interakciju
vanjskog i
unutrašnjeg
prostora.
ZIMSKA INSOLACIJA
ZIMSKE TEMPERATURE
ZIMSKI VJETAR
LJETNA INSOLACIJA
LJETNI POVJETARAC
LJETNA VLAGA
NEUGODNI MIRISI
UGODNI MIRISI
PRASINA, SMOG
POGLED UNUTRA
UMJETNA RASVJETA
DNEVNO SVJETLO
BUKA
RADIJACIJA
AGRESIVNA DJECA
LOPOVI
INSEKTI, POLEN,MIKROORGANIZMI I SL.
BIO
LO
ŠK
I U
TJ
EC
AJ
IZ
VU
KO
SV
JE
TL
JE
NJ
E
VL
AG
AT
OP
LIN
A
AT
MO
SF
ER
SK
I U
TJ
EC
AJ
I
ZIMSKO GRIJANJE
LJETNA KLIMATIZACIJA
DIFUZIJA VODENE PARE
NEUGODNI MIRISI
POGLED VAN
UMJETNA RASVJETA
ZRAČNI ZVUK
STANARI
PRODORI INSTALACIJA
UNUTRAZID
VANI
KIŠA, SNIJEG, LED
ZIMSKO SUNCE
POSJETIOCI, PRIJATELJI
12
Kvalitetu omotača zgrade treba prilagoditi svim ostalim
elementima koji mogu imati utjecaj na toplinski komfor u
zgradama i racionalnu potrošnju energije :
2.1.1. KVANTITATIVNI ODNOS VOLUMENA ZGRADE I OMOTAČA ZGRADE
2.1.2. TOPLINSKA KVALITETA NEPROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE
2.1.3. TOPLINSKA KVALITETA PROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE
2.1.4. KVANTITATIVNI ODNOS PROZIRNIH I NEROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE
2.1.5. DJELOVANJE SUNČEVOG ZRAČENJA – INSOLACIJA
2.1.6. TOPLINSKI MOSTOVI
2.1.7. AKUMULACIJA TOPLINE ELEMENATA ZGRADE
2.1.8. TOPLINSKA STABILNOST OBODNIH KONSTRUKCIJA I ELEMENATA U
LJETNOM PERIODU
13
2.1.1. KVANTITATIVNI ODNOS VOLUMENA ZGRADE I OMOTAČA ZGRADE
Odnos volumena neke zgrade i površine njenog omotača može imati bitnu ulogu u količini potrošene energije potrebne za zagrijavanje zgrade.
Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama utvrđuje faktor oblika zgrade fo = A/Ve (m-1). To je omjer oplošja A (m2) i obujma Ve (m3) grijanog dijela zgrade.
Zgrade razvedenih oblika mogu imati i do 35 % veću površinu omotača zgrade od zgrada
pravilnih geometrijskih oblika.
Zgrade razvedenih oblika troše i više energije potrebne za zagrijavanje, pa bi zbog toga
trebale imati i kvalitetniji omotač u toplinskom smislu.
VOLUMEN ZGRADE
4096 m3
1536 m
88 8
16
1616
16
16
16
32
1792 m 2176 m2 2 2POVRŠINA OMOTAČA ZGRADE
4096 m3 4096 m3
fo = 0,375 fo = 0,437 fo = 0,531
14
2.1.2. TOPLINSKA KVALITETA NEPROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE
Svaki omotač zgrade čini više vrsta različitih obodnih konstrukcija i elemenata. Svaka od
tih obodnih konstrukcija doprinosi ukupnoj toplinskoj kvaliteti omotača
proporcionalno učešću površine pojedine konstrukcije u ukupnoj površini omotača
zgrade. Omotač zgrade dijeli grijani od negrijanog prostora.
Obodne konstrukcije dijelimo na neprozirne i prozirne. Između njih postoje velike
funkcionalne razlike, što znači i velike razlike u materijalima od kojih mogu biti
izvedene.
Neprozirne obodne konstrukcije u pravilu čine veći dio omotača zgrade. Kod stambenih
zgrada taj odnos neprozirnih prema prozirnim konstrukcijama je u najvećem broju
slučajeva 3:1 do 4:1.
Toplinska kvaliteta obodnih konstrukcija zgrade mjeri se KOEFICIJENTOM PROLASKA
TOPLINE “U” (W/m2K). (Po starim propisima do 30.6.2006. vrijedio je koeficijent
prolaza topline “k” (W/m2K).
Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama propisuje
najveće dopuštene koeficijente prolaska topline “U” za obodne konstrukcije prema
njihovom položaju u zgradi :
1. VANJSKI ZIDOVI, ZIDOVI PREMA GARAŽI, TAVANU
2. ZIDOVI PREMA NEGRIJANOM STUBIŠTU
3. ZIDOVI PREMA TLU
4. PODOVI NA TLU
5. STROPOVI IZMEĐU STANOVA ILI RAZLIĆITIH GRIJANIH FUNKCIONALNIH CJELINA
6. STROPOVI PREMA TAVANU
7. STROPOVI PREMA NEGRIJANOM PODRUMU
8. RAVNI I KOSI KROVOVI IZNAD GRIJANIH PROSTORA
9. STOPOVI IZNAD VANJSKOG PROSTORA I IZNAD GARAŽA
15
1-VANJSKI ZIDOVI, ZIDOVI
PREMA GARAŽI, TAVANU
2-ZIDOVI PREMA NEGRIJANOM
STUBIŠTU
3-ZIDOVI PREMA TLU
4-PODOVI NATLU
5-STROPOVI IZMEĐU
STANOVA ILI RAZLIČITIH
GRIJANIH FUNKCIONALNIH
CJELINA
6-STROPOVI PREMA TAVANU
7-STROPOVI PREMA
NEGRIJANOM PODRUMU
8-RAVNI I KOSI KROVOVI
IZNAD GRIJANIH PROSTORA
9-STROPOVI IZNAD VANJSKOG
PROSTORA I IZNAD GARAŽA
16
Na kvalitetu omotača zgrade utjecali su, u različitim periodima izgradnje zgrada na našem
području, osim klimatskih naročito još gospodarski, tehničko-tehnološki i sociološki
elementi. Na sljedećim primjerima vanjskih zidova vidimo značajne promjene u njihovoj
toplinskoj kvaliteti zavisno od perioda u kojem su građeni.
I PERIOD IZGRADNJE (1700-1900)
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
3 75 3
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
3 60 3
U = 0,71 W/m2K U = 0,85 W/m2K
17
II PERIOD IZGRADNJE (1901-1945)
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
3 45 3
U = 1,08 W/m2K
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
t i
2 38 2
U = 1,23 W/m2K
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
2 25 2
U = 1,54 W/m2K
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
2 12 2 8
U = 1,29 W/m2K
III PERIOD IZGRADNJE (1946-1975)
18
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
2 25 5 8
U = 0,48 W/m2K
VANIUNUTRAt ( C)
+20
+10
0
-10te
ti
2 20 5
U = 0,55 W/m2K
IV PERIOD IZGRADNJE (1976-2000)
V PERIOD IZGRADNJE (2001- do danas)
19
PRETHODNI PRIMJERI POKAZUJU DA JE TOPLINSKA KVALITETA VANJSKIH ZIDOVA
BILA NA NAJNIŽOJ RAZINI U PERIODU IZGRADNJE OD 1946-1975.
U TOPLINSKOM SMISLU LOŠE OBODNE KONSTRUKCIJE IZ TOG PERIODA IMAJU U
PROSJEKU ČAK TRI PUTA LOŠIJU TOPLINSKU IZOLACIJU U ODNOSU NA ONU KOJA
SE IZVODI DANAS.
VELIKI PROBLEM JE ŠTO SE VEĆINA TIH ZGRADA I DANAS NALAZI U FUNKCIJI ŠTO
ZNAČI DA SE NEPOTREBNO TROŠE VEĆE KOLIČINE ENERGIJE POTREBNE ZA
ZAGRIJAVANJE ZIMI I KLIMATIZACIJU LJETI.
20
Na toplinsku kvalitetu prozirnih obodnih konstrukcija najviše utječu sljedeći elementi:
A) BROJ STAKLENIH PLOHA I DEBLJINE ZRAČNIH SLOJEVA IZMEĐU PROZIRNIH
MATERIJALA (TRANSMISIJSKI GUBITAK TOPLINE)
B) MATERIJAL OD KOJEG JE NAPRAVLJEN OKVIR I NAČIN SPAJANJA ELEMENATA
OKVIRA (TRANSMISIJSKI GUBITAK TOPLINE)
C) PRIANJANJE POKRETNIH ELEMENATA UZ FIKSNE ELEMENTE ILI DOBRO
ZAPTIVANJE (VENTILACIJSKI GUBITCI TOPLINE)
Koeficijent prolaska topline “U” značajno varira za prozore različite kvalitete. Od 6,0 W/m2K za jednostruke prozore do 0,7 W/m2K za vrlo kvalitetne trostruke prozore.
Ventilacijski gubitci topline kroz nepoželjne spojnice prozora mogu biti i do 30 % od ukupnih gubitaka topline kroz omotač zgrade.
Ventilacijski gubitci topline u pravilu se pojavljuju na spojevima doprozornika i pokretnih dijelova prozora i na spojevima doprozornika sa neprozirnim dijelovima obodne konstrukcije.
2.1.3. TOPLINSKA KVALITETA PROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE
21
Problem ventilacijskih gubitaka topline posebno je izražen u zgradama koje su u uporabi više desetljeća zbog
slabije kvalitete prozirnih obodnih konstrukcija.
Ukupna duljina spojnica na jednom prozoru u odnosu na površinu prozora može varirati zavisno od broja
prozorskih krila i načina njihovog otvaranja.
JEDNOSTRUKI
PROZOR
DVOSTRUKI
PROZOR
120 cm
15
0 c
mDULJINA REŠKI
6,9 m
DULJINA REŠKI
9,1 m
DULJINA REŠKI
11,1 m
22
spojni dvokrilni prozor
(krilo na krilo)
U= 2,7 do 3,3 W/m2K
dvostruki dvokrilni prozor
U=2,4 W/m2K
jednostruki dvokrilni prozor s
jednostrukim ostakljenjem
U= 5,0 do 6,0 W/m2K
Horizontalni presjeci kroz prozore
23
jednostruki prozor s IZO ostakljenjem
U= 2,9 do 3,4 W/m2K
Detalj drvenog prozora s IZO staklima
24
1. Trostruko ostakljenje 2. Žlijeb krila
3. Gumene brtve 4. Drveni doprozornikDrveni prozor s IZO ostakljenjem
Drveni prozor s trostrukim ostakljenjem
25
1. Četverostruko ostakljenje 2. Aluminijska žaluzija
3. Gumene brtve 4. Drveni okvir 5. Aluminijska obloga1. Trostruko ostakljenje 2. Gumene brtve
3. Drveni okvir 4. Obloga od aluminija
Drveni prozor sa toplinskom
zaštitom okvira Drveni prozor sa četverostrukim
ostakljenjem
26
PVC prozor sa dvostrukim
ostakljenjem ima ukupni
Uw=1,0 W/m2K
PVC prozor sa trostrukim
ostakljenjem ima ukupni
Uw=0,83 W/m2K
27
2.1.4. KVANTITATIVNI ODNOS PROZIRNIH I NEPROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE
Brojčani odnos površine prozirnih i neprozirnih obodnih konstrukcija u omotaču zgrade može imati veliku ulogu u formiranju toplinske kvalitete omotača zgrade. Prosječno se taj odnos kreće od 1:3 do 1:4.
Odnos “puno-prazno” u pročeljima u početku je ovisio o konstruktivnim mogućnostima zgrade i o mogućnostima ostakljenja. Tehnološkim razvitkom stvorene su neograničene mogućnosti u tom pogledu. Danas je dimenzioniranje prozora vezano uz potrebu za dnevnim osvjetljenjem i arhitektonskom uređenju zgrade.
Kroz prozirne dijelove omotača zgrade u pravilu se gubi više topline nego kroz neprozirne dijelove u zimskom periodu. Pravilnim dimenzioniranjem i orijentacijom prozirnih elemenata mogu se postići vrlo dobri rezultati u racionalnom korištenju energije.
Globalno gledano, u našim klimatskim uvjetima najpovoljnija rješenja su ona koja imaju veće staklene površine na južnim stranama pročelja, i obrnuto, postavu manjih zastakljenih površina na sjevernim pročeljima.
Kod zgrada sa više ostakljenja treba inzistirati na toplinskoj kvaliteti tih površina kako se ukupni toplinski gubitci kroz omotač zgrade ne bi povećali.
Današnje tehnologije omogućuju i 100 postotno ostakljenje jer troslojna i četveroslojna ostakljenja u kombinaciji s novim materijalima daju izvrsne rezultate u toplinskom smislu.
Izvođenje većih ostakljenih površina pročelja mogu se nesmetano izvoditi ako se to opravda njihovom toplinskom kvalitetom, a takav odnos imaju i trenutno važeći propisi vezani uz toplinsku zaštitu zgrada.
28
Fizikalni procesi fuzije, koji se neprekidno dešavaju na suncu, oslobađaju velike količine energije koja se u obliku elektromagnetskih valova ravnomjerno širi svemirom. Do zemljine atmosfere dolazi energija od oko 1350 W/m2. Do zemljine površine prolaskom kroz atmosferu sunčevo zračenje još oslabi. To ovisi o kutu upada sunčanih zraka, čistoći atmosfere , oblačnosti i visini sunca iznad horizonta.
Osim direktnih sunčevih zraka na zemljinu površinu dolazi i dio sunčeve energije koji se raspršio od zemljine površine i drugih objekata u atmosferi. to je tzv. reflektirano ili difuzno sunčevo zračenje.
Ukupno sunčevo zračenje koje pada na jedinicu površine nekog građevinskog elementa razlaže se u nekoliko dijelova. Omjer među tim dijelovima ovisi o koeficijentu apsorpcije, refleksije i transparentnosti površine građevinskog elementa na koji pada sunčevo zračenje.
Količina apsorbiranog kratkovalnog sunčevog zračenja ovisi najviše o boji površine građevinskog elementa :
2.1.5. DJELOVANJE SUNČEVOG ZRAČENJA – INSOLACIJA
BOJA POVRŠINE GRAĐEVINSKOG ELEMENTA KOEFICIJENT APSORPCIJE (%)
BIJELA 0,2 – 0,3
ŽUTA, NARANČASTA, SVIJETLO CRVENA 0,3 – 0,5
TAMNO CRVENA, SVIJETLO ZELENA 0,5 – 0,7
SMEĐA, TAMNO ZELENA, TAMNO PLAVA 0,7 – 0,9
TAMNO SMEĐA, CRNA 0,9 – 1,0
BOJA POVRŠINE GRAĐEVINSKOG ELEMENTA KOEFICIJENT APSORPCIJE (%)
29
Treba razlikovati djelovanje sunčevog zračenja koje padne na neprozirni i prozirni građevinski
element ili konstrukciju. na sljedeća dva crteža prikazana je ta bitna razlika u raspodjeli
sunčevog zračenja.
APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA UNUTRA
REFLEKTIRANOSUNČEVO ZRAČENJE
APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA VAN
UPADNO SUNČEVO ZRAČENJE
VANI UNUTRA
ZID
30
Puno veću ulogu u apsorpciji sunčevog zračenja imaju prozirni dijelovi omotača zgrade. Veći
dio sunčevog zračenja ti elementi propuštaju u unutrašnjost zgrade, pa se na taj način i
količina iskorištenja dodatne toplinske energije povećava.
VANI UNUTRA
APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA UNUTRA
REFLEKTIRANO
SUNČEVO ZRAČENJE
PROPUŠTENOSUNČEVO ZRAČENJE
APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA VAN
UPADNO SUNČEVO ZRAČENJE
31
U našim kontinentalnim klimatskim uvjetima potreba za sunčevom energijom u različitim
godišnjim dobima obrnuto je proporcionalna sa intenzitetom sunčevog zračenja. To je
dodatni problem koji treba savladati omotač zgrade odnosno obodne građevinske
konstrukcije i elementi.
Snaga zimskog sunca samo je 10 % manja od ljetnog, a razlog toga je dulji prolazak sunčevog
zračenja kroz atmosferu.
32
U zimskom periodu potrebno je što je moguće više ostvariti prodor sunčevih
zraka kroz prozirne dijelove konstrukcije.
ZIMSKO SUNCE
DIREKTNO ZRAČENJEREFLEKTIRANO ZRAČENJE
REFLEKTIRAJUĆAPLOHA POVEĆEVAUČINAK SUNČEVOGZRAČENJA
JUG SJEVER
LJETNO SUNCE
DIR
EK
TNO
ZR
AČ
ENJE
SMANJENJE REFLEKSIJEUMANJUJE UČINAKSUNČEVOGZRAČENJA
ZAŠTITA OD DIREKTNOGSUNČEVOGZRAČENJA
JUG SJEVER
U ljetnom periodu potrebno je ostvariti učinkovitu zaštitu od sunčevih zraka koje
narušavaju toplinski komfor u zgradama.
Dobra orijentacija prema stranama svijeta i pravilno proporcioniranje prozirnih
obodnih konstrukcija ima vrlo bitnu ulogu za stvaranje povoljnog toplinskog
komfora u zgradama tijekom cijele godine.
33
2.1.6. TOPLINSKI MOSTOVI U OBODNIM KONSTRUKCIJAMA
Toplinski mostovi su dijelovi omotača zgrade koji imaju znatno manji toplinski
otpor ili otpor prolazu topline od prosječnog otpora za cijeli omotač zgrade.
Oni najčešće nastaju na mjestima ortogonalnih projekcija unutrašnjih nosivih
konstrukcija na obodne konstrukcije koje čine omotač zgrade.
Slabom kvalitetom u toplinskom smislu toplinski mostovi predstavljaju mjesta kroz
koja se nepotrebno gubi toplinska energija potrebna za zagrijavanje u zimskom
periodu.
Zbog snižene temperature unutrašnje površine toplinskih mostova može doći do
pojave kondenzacije vodene pare. Ako do kondenzacije i ne dođe ti dijelovi
omotača zgrade, zbog hladnije površine, predstavljaju mjesta bržeg taloženja
prašine.
To rezultira sa promjenom boje unutrašnje površine tih dijelova konstrukcije i sa
većim temperaturnim naprezanjima.
GUBITAK TOPLINE
KROZ TOPLINSKINEZAŠTIĆENI DIOOBODNE KONSTRUKCIJE
TLOCRT GUBITAK TOPLINEKROZ TOPLINSKINEZAŠTIĆENI DIOOBODNE KONSTRUKCIJE
PRESJEK
34
DODATNA TOPLINSKA IZOLACIJA ELIMINIRANEPOTREBNEGUBITKE TOPLINEPREKO TOPLINSKIHMOSTOVA
TLOCRT
DODATNA TOPLINSKA IZOLACIJA ELIMINIRANEPOTREBNEGUBITKE TOPLINEPREKO TOPLINSKIHMOSTOVA
PRESJEK
Kod dobro izoliranih zgrada sa neizoliranim toplinskim mostovima gubici topline mogu
se povećati na 10 % od ukupnih toplinskih gubitaka.
Vrednovanje toplinske kvalitete omotača zgrade ne smije zaobići provjeru kvalitete
eventualnih toplinskih mostova, koji u pravilu moraju biti dodatno izolirani sa vanjske
strane.
35
AKUMULIRANA TOPLINA
U KONSTRUKCIJI
KONSTRUKCIJA VRAĆATOPLINU OKOLINI NAKONNJENOG HLAĐENJA
PRESJEK
TOPLINA OKOLINEPRELAZI U
KONSTRUKCIJU
2.1.7. AKUMULACIJA TOPLINE ELEMENATA ZGRADE
Akumulacija topline je svojstvo građevinskih materijala da mogu prihvatiti dovedenu im
toplinu, u sebi je akumulirati (sačuvati) i kod hlađenja okoline ponovo je predavati okolini.
Ova karakteristika vrlo je bitna u zgradama tijekom zimskog perioda kada grijanje ne radi
kontinuirano cijeli dan, već se u pravilu prekida preko noći.
Akumulirana toplinska energija omogućuje da se temperatura u prostorijama bitno ne smanji
tijekom noći.
Količina toplinske energije koja se akumulira u građevinskom elementu ovisi najviše o razlici
temperatura elementa i okolnog zraka, te o specifičnom toplinskom kapacitetu i masi
elementa.
36
Da bi se ostvarili što bolji preduvjeti za akumulaciju topline potrebno je materijale sa većom specifičnom težinom u višeslojnim pregradama postaviti sa unutrašnje tople strane. To znači da se toplinsku izolaciju obodnih konstrukcija uvijek treba postavljati sa vanjske strane.
Ovaj način postave toplinske izolacije u zgradama nužno je ostvariti jer nepostojanje akumulirane topline u obodnim konstrukcijama loše se odražava na ostvarivanje toplinskog komfora i racionalnu potrošnju energije.
W = koeficijent akumulacije topline = količina topline koju građevinski element
akumulira po jedinici površine, za jediničnu razliku temperatura unutarnjeg i vanjskog
zraka, kada je postignuto stacionarno stanje.
W = U d1*G1*c1 (1/e + d1/21) + d2*G2*c2 (1/e + d1/1 + d2/22) +......
.......+ dn*Gn*cn (1/e + d1/1 + d2/2 +.........+dn/2n) (kJ/m2K)
d = debljina pojedinog sloja (u metrima)
G = specifična težina (kg/m3)
c = specifični toplinski kapacitet (J/kg K)
= koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K)
37
Na sljedeća tri primjera vidimo vanjske zidove sa približno jednakim koeficijentima prolaska
topline “U” , ali sa bitno različitim koeficijentima akumulacije topline W (kJ/m2K).
Temperaturna krivulja na ovim primjerima nam pokazuje na kojoj temperaturi pojedini sloj zida
akumulira toplinu.
VANIUNUTRA
t ( C)
+20
+10
0
-10
VANIUNUTRA
t ( C)
t i
tete
+20
+10
0
-10
t i
VANIUNUTRA
t ( C)
+20
+10
0
-10te
t i
1 112 223 33
A U=0,58 W/m2K
W=425,4 kJ/m2K
B U=0,54 W/m2K
W=127,2 kJ/m2K
C U=0,58 W/m2K
W=138,9 kJ/m2K
MASIVNA AB
KONSTRUKCIJA
DOPRINOSI DOBROJ
AKUMULACIJI
TOPLINE
AKUMULACIJA TOPLINE
JE SMANJENA ZBOG MALE
MASE KONSTRUKCIJE SA
UNUTRAŠNJE STRANE
PREGRADE
AKUMULACIJA TOPLINE
JE SMANJENA ZBOG MALE
MASE KONSTRUKCIJE SA
UNUTRAŠNJE STRANE
PREGRADE
38
Iz temperaturnih krivulja i zona zamrzavanja vanjskih dijelova zida vidi se da postavljanje
toplinske izolacije sa vanjske strane obodne konstrukcije predstavlja imperativ sa stajališta
akumulacije topline.
Pored ovog zahtjeva postava toplinske izolacije sa vanjske strane građevinskih elemenata
potrebna je i zbog pravilne difuzije vodene pare, ali i zbog smanjenja temperaturnih
naprezanja konstrukcije koja bi u suprotnom mogla biti izložena velikim temperaturnim
amplitudama.
Vrlo veliki problem sa akumulacijom topline postoji u zgradama sa drvenim konstrukcijama.
Drvo kao materijale dobar toplinski izolator, ali nedovoljno dobro akumulira toplinu zbog
svoje male specifične težine. Zbog toga se kod takvih zgrada sposobnost akumulacije
topline treba povećati pomoću dodatnih konstruktivnih ili pregradnih elemenata koji mogu
preuzeti funkciju uskladištenja topline.
39
2.1.8. TOPLINSKA STABILNOST OBODNIH KONSTRUKCIJA I ELEMENATA U LJETNOM PERIODU
Ljetni period naše kontinentalne klime karakteriziraju relativno velike dnevne promjene
temperature vanjskog zraka i vrlo velike promjene intenziteta sunčevog zračenja.
Te promjene postavljaju pred obodne konstrukcije zgrada dodatne toplinsko fizikalne
zahtjeve koje definiramo kao toplinsku stabilnost.
Toplinska stabilnost vanjskih građevinskih elemenata predstavlja svojstvo elementa da
sačuva relativno postojanu temperaturu na svojoj unutrašnjoj površini kod periodičnih
promjena temperature vanjskog zraka.
POKROV BIBER CRIJ EPOMLETVE 2,4/4,8
VENTILIRANI Z RAČNI SLOJ 2,4 cm
BITUMENSKA LJEPENKADAŠČANA OPLATA 2,4 cm
ZATVORENI ZRAČNI SLOJ 2cmTOPLINSKA IZOLACIJA 12 cm
PARNA BRANA
GIPSK ARTONSKA PLOČA 1,2 cm
LJETNO SUNCE
90o
Ako omotač zgrade nije dovoljno
toplinski stabilan temperatura
unutrašnjeg zraka,
u ljetnom periodu,
znatno će prijeći granice udobnog
i zdravog boravka koji određuje
osnovni toplinski komfor.
40
Jedan od elemenata koji mogu bitno utjecati na uštedu toplinske energije i toplinski komfor u zgradama je klima područja u kojem se zgrada nalazi.
Po starim propisima na području Republike Hrvatske bile su ustanovljene 3 građevinsko-klimatske zone.
Novi tehnički propis uzima kao kriterij za minimalnu toplinsku zaštitu zgrade srednju mjesečnu
temperaturu vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca u godini na lokaciji zgrade (Θe,mj,min).
POSTOJE DVIJE KATEGORIJE : - Θe,mj,min VEĆA OD +3oC
- Θe,mj,min MANJA ILI JEDNAKO +3oC
U prilogu tehničkog propisa nalaze se svi potrebni klimatski podaci za sve meteorološke postaje u državi.
Dobar projekt zgrade mora proanalizirati i sve mikroklimatske elemente koji mogu imati utjecaj na uštedu energije i toplinski komfor. Ti elementi koji bi trebali odrediti i koncepcijsku i inženjersku stranu arhitektonskog pristupa su:
planinski okoliš, ravničarski pejzaž, blizina rijeke ili jezera, dolina, kotlina, visoravan, šumovit kraj, šuma, mikroklima većih gradova, blizina mora ili oceana, količina i vrsta padalina, ruža vjetrova i sl.
Samo kompleksnim prilagođavanjem arhitektonskog oblikovanja zgrada svim klimatskim karakteristikama može se doći do kvalitetnih rješenja.
2.2. KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUČJA U KOJEM SE GRAĐEVINA NALAZI
41
Detaljna analiza i prilagodba uže lokacije zgrade može doprinijeti uštedama toplinske energije u
zgradama. najčešći elementi na koje treba obratiti pozornost u prilagodbi užeg okoliša
zgrade su:
- ORIJENTACIJA ZGRADE PREMA STRANAMA SVIJETA
- OSUNČANJE PARCELE I EVENTUALNI NAGIB PARCELE
- RUŽA VJETROVA
- POSTAVA SUSJEDNIH ZGRADA
- VEGETACIJA
- POSTAVA POMOĆNIH ZGRADA I OPREME NA PARCELI
Na sljedeća dva crteža prikazan je dobar primjer odabira i postave stabala na parceli što se
može izvesti i naknadno u cilju ostvarivanja uštede energije i dobrog toplinskog komfora.
2.3. LOKACIJA ILI UŽA SITUACIJA GRAĐEVINE
LJETNO SUNCENE PRODIRE KROZ
KROŠNJUBLELOGORIČNOG STABLA
CRNOGORIČNA STABLA
U LJETNOM PRIODUSTVARAJ U OSJEĆAJ
SVJEŽINE
JUG SJEVER
LJETO
42
ZIMSKO SUNCEPRODIRE KROZ KROŠNJU
BLELOGORIČNOG STABLA
CRNOGORIČNA STABLAŠTITE OD JAKOG
ZIMSKOG VJETRA
JUG SJEVER
ZIMA
43
Način grijanja i klimatizacije ili provjetravanja treba biti što je moguće viša prilagođen toplinskim
karakteristikama omotača zgrade.
Nažalost, u velikoj većini postojećih zgrada nekvalitetne obodne konstrukcije su uvjetovale
postavu predimenzioniranih sustava grijanja i hlađenja. Nakon eventualnog građevinskog
saniranja omotača takovih zgrada trebalo bi prilagoditi i sustave grijanja i hlađenja kako oni
ne bi i dalje nepotrebno trošili više energije za grijanje i hlađenje.
Izrada projekta i izvedba sustava grijanja i klimatizacije u novim zgradama mora se maksimalno
prilagoditi toplinskim karakteristikama omotača zgrade. To se postiže izradom posebnih
projekata grijanja i eventualno ventilacije i klimatizacije u zgradama.
Prema važećem tehničkom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama
potrebno je kod dimenzioniranja sustava grijanja posebno izračunati primitke toplinske
energije putem sunčevog zračenja kroz prozirne obodne elemente. Također se predviđa
pobliže definiranje protusunčane zaštite prozirnih elemenata zgrade u ljetnom periodu kako
bi se spriječilo prekomjerno zagrijavanje zgrada.
U poboljšavanju efikasnosti sustava grijanja u zgradama sve veću ulogu će u budućnosti imati
korištenje sunčeve energije na pasivan način, ali i aktivno pomoću sunčanih kolektora i
panela.
2.4. NAČIN GRIJANJA ZIMI I NAČIN KLIMATIZACIJE ILI PROVJETRAVANJA LJETI
44
Mikroklima stana ili poslovnog prostora može utjecati na racionalnu potrošnju energije i
ostvarivanje dobrog toplinskog komfora u zgradama. Na stvaranje mikroklime utječu
sekundarni izvori topline koji svojim radom stvaraju dodatnu toplinsku energiju :
- ŠTEDNJACI, HLADNJACI I SLIČNI IZVORI TOPLINE U STANOVIMA (1)
- ELEKTRIČNI I PLINSKI BOJLERI ZA PRIPREMU SANITARNE VODE (2)
- KAMINI I OTVORENA LOŽIŠTA (3)
- AKUMULIRANA TOPLINA U GRAĐEVINSKIM ELEMENTIMA OSTVARENA GRIJANJEM I
OSUNČANJEM (4)
- ISPUŠNI PLINOVI U GARAŽI, DIM KAO POSLJEDICA PUŠENJA I SL. (5)
2.5. MIKROKLIMA FUNKCIONALNE JEDINICE (STANA, POSLOVNOG PROSTORA I SL.)
GARAŽA
KUHINJA
DNEVNI BORAVAK
STAKLENIK
SPAVAONICA
KUP.
S
45
KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUČJA
TOPLINSKA KVALITETAOMOTAČA ZGRADE
LOKACIJA ILIUŽA SITUACIJA
MIKRO KLIMASTANA
NAČINGRIJANJA
Najveći utjecaj na racionalnu potrošnju energije i ostvarivanje dobrog toplinskog komfora u
zgradama ima toplinska kvaliteta omotača zgrade.
Ostala tri elementa na koja čovjek može utjecati imaju bitno manju ulogu. Izraženije djelovanje
jednog od elemenata može značajno smanjiti utjecaj drugih elemenata.
Na sljedećem crtežu vidi se međusobni odnos elemenata koji najviše određuju racionalnu
potrošnju energije i toplinski komfor u zgradama.
3. TEHNIČKI PROPIS O RACIONALNOJ UPORABI ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA
Prvi propisi s područja toplinske zaštiti u hrvatskoj doneseni su 1970. A zatim 1980. I 1987. Prethodni
Tehnički propis o uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti u zgradama usvojen je 2005. godine
Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (NN 110/2008)
Ovaj propis usklađen je sa europskim propisima i normama, a njegovom primjenom
se očekuju sljedeći rezultati :
-SMANJENJE POTROŠNJE ENERGIJE ZA GRIJANJE
-SMANJENJE EMISIJE UGLJIČNOG DIOKSIDA U ATMOSFERU
-STIMULACIJA KORIŠTENJA OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE
-POTICANJE NA KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE NA PASIVAN NAČIN
-UVOĐENJE RELEVANTNIH INFORMACIJA O ENERGETSKIM SVOJSTVIMA ZGRADA USTANOVLJAVANJEM
ISKAZNICE POTREBNE TOPLINE ZA GRIJANJE
Sadržaj tehničkog propisa može se podijeliti na nekoliko cjelina:
- MINIMALNI TEHNIČKI ZAHTJEVI ZA ZGRADU KAO CJELINU I POJEDINE DIJELOVE ZGRADE, ŠTO UKLJUČUJE I
NAČIN DOKAZIVANJA TIH ZAHTJEVA
-TEHNIČKA SVOJSTVA I DRUGI ZAHTJEVI ZA GRAĐEVNE PROIZVODE KOJI SE UPOTREBLJAVAJU ZA TOPLINSKU
IZOLACIJU
- UTVRĐIVANJE SADRŽAJ DIJELA PROJEKTA KOJIM SE OPISUJE I DOKAZUJE TEHNIČKO RJEŠENJE ZGRADE
U ODNOSU NA RACIONALNU UPORABU ENERGIJE I TOPLINSKU ZAŠTITU ZGRADA
- IZGLED I SADRŽAJ ISKAZNICE POTREBNE TOPLINSKE ENERGIJE ZA GRIJAVANJE ZGRADE I TOPLINSKE ENERGIJE
ZA HLAĐENJE ZGRADE
- ODRŽAVANJE ZGRADA U ODNOSU NA RACIONALNU UPORABU ENERGIJE I TOPLINSKU ZAŠTITU ZGRADA
PREMA NAMJENI ILI VELIČINI ZGRADE TEHNIČKI PROPIS RAZLIKUJE 3 KATEGORIJE NOVIH ZGRADA:
- STAMBENE ZGRADE
- NESTAMBENE ZGRADE (GOSPODARSKE ILI JAVNE NAMJENE))
- ZGRADE MALOG OBUJMA (Ve ≤100m3 I OBITELJSKE KUĆE DO BRUTO POVRŠINE ≤400m3) 46
PO UNUTARNJOJ TEMPERTURI U ZGRADI TEHNIČKI PROPIS RAZLIKUJE 3 KATEGORIJE NOVIH ZGRADA:
-ZGRADE GRIJANE NA TEMPERTURU VEĆU OD 18 OC
-ZGRADE GRIJANE NA TEMPERATURU OD 12 DO 18 OC
-ZGRADE NA TEMPERATURI NIŽOJ OD 12 OC
Tehnički propis predviđa ograničenje godišnje POTREBNE TOPLINE ZA GRIJANJE Qh (kWh/a).
To je količina topline koju grijanje zgrade treba proizvesti tijekom jedne godine da bi se održala
unutarnja projektna temperatura u zgradi.
Određuje se metodom mjesečne bilance prema HRN EN 832:2000
Qh = suma Qh,mj Qh,mj = QI,T + QI,V - h(QS + Qi)
QI,T = transmisijski toplinski gubici
QI,V = toplinski gubici zbog provjetravanja
QS = toplinski dobici od sunca
Qi = unutarnji toplinski dobici
h = faktor iskorištenja
Tehnički propis određuje zahtjeve kod projektiranja novih zgrada i za ove elemente :
- TOPLINSKI MOSTOVII
- TOPLINSKA ZAŠTITA OSTAKLJENIH PLOHA TIJEKOM LJETA
- TOPLINSKA ZAŠTITA NEPROZIRNIH ELEMENATA TIJEKOM LJETA MASE MANJE OD 100kg/m2
- ZRAKONEPROPUSNOST OMOTAČA ZGRADE
- KONDENZACIJA VODENE PARE NA POVRŠINI GRAĐEVNOG DIJELA
- KONDENZACIJA VODENE PARE UNUTAR GRAĐEVNOG DIJELA –(DIFUZIJA)
47
3.1. TEHNIČKI PROPIS
O RACIONALNOJ UPORABI ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA
I. OPĆE ODREDBE
Članak 1.
(1) Ovim Tehničkim propisom (u daljnjem tekstu: Propis) propisuju se:
– tehnički zahtjevi glede racionalne uporabe energije i toplinske zaštite koje treba
ispuniti prilikom projektiranja i građenja novih zgrada, te tijekom uporabe postojećih
zgrada koje se griju na unutarnju temperaturu višu od 12°C,
– tehnički zahtjevi glede racionalne uporabe energije i toplinske zaštite koje treba
ispuniti prilikom projektiranja rekonstrukcije postojećih zgrada koje se griju na
unutarnju temperaturu višu od 12°C,
– ostali tehnički zahtjevi za racionalnu uporabu energije i toplinsku zaštitu u zgradama,
– tehnička svojstva i drugi zahtjevi za neke građevne proizvode koji se ugrađuju u
zgradu u svrhu racionalne uporabe energije i toplinske zaštite i ocjenjivanje
sukladnosti tih proizvoda s navedenim zahtjevima,
– sadržaj projekta zgrade u odnosu na racionalnu uporabu energije za grijanje i
hlađenje te toplinsku zaštitu,
– sadržaj Iskaznice potrebne toplinske energije za grijanje i toplinske energije za
hlađenje zgrade,
– održavanje zgrade u odnosu na racionalnu uporabu energije i toplinsku zaštitu.
48
(2) Ovim Propisom implementira se Direktiva 2002/91/EC Europskog
parlamenta od 16. prosinca 2002.g. o energetskim svojstvima zgrada u dijelu
koji se odnosi na:
– propisivanje minimalnih zahtjeva za energetska svojstva novih zgrada i
postojećih zgrada kod kojih se provode veće rekonstrukcije,
– potrebu izrade elaborata tehničke, ekološke i ekonomske primjenjivosti
alternativnih sustava za opskrbu energijom za nove zgrade s ploštinom korisne
površine većom od 1000 m2, kao i poboljšanja energetskih svojstava postojećih
zgrada koje imaju ploštinu korisne površine veću od 1000 m2 u slučaju njihovih
većih rekonstrukcija.
(3) Ovim Propisom implementira se i Direktiva 89/108/EEC Europskog
parlamenta od 22. prosinca 1989. g. u dijelu koji se odnosi na građevne
proizvode koji se ugrađuju u zgrade u svrhu ispunjavanja bitnog zahtjeva za
građevinu: »ušteda eneregije i toplinska zaštita«.
49
KOEFICIJENT PROLASKA TOPLINE GRAĐEVINSKIH ELEMENATA “U”
(PO STARIM PROPISIMA : KOEFICIJENT PROLAZA TOPLINE “k”)
U = količina topline koja u jedinici vremena prođe okomito kroz jedinicu
površine građevinskog elementa pri jediničnoj razlici temperatura zraka
sa obje strane elementa, kada je postignuto stacionarno stanje.
Mjerna jedinica : [W/(m2K)]
3.2. Određivanje koeficijenata prolaska topline, U
PREMA TEHNIČKOM PROPISU O RACIONALNOJ UPORABI ENERGIJE I
TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA (“Narodne novine” broj 110/08.)
Koeficijenti prolaska topline, U [W/(m2·K)], određuju se:
– za neprozirne građevne dijelove prema HRN EN ISO 6946:2002, s tim da se za
graðevnedijelove koji graniče s tlom uzima da je Re =0
– za prozore i balkonska vrata prema HRN EN ISO 10077-1:2002, ili prema tehničkim
specifikacijama za proizvode, odnosno mjerenjem prema HRN EN ISO 12567-1:2002;
– za ostakljenje prema HRN EN 673:2003, ili prema tehničkim specifikacijama za
proizvode.
50
3.1.1. za homogene građevinske elemente
________1_________
1/i + d/ + 1/e
3.1.2. za višeslojne građevinske elemente
___________________1_______________
1/i + d1/1 + d2/2 + . . . . + dn/n + 1/e
3.1.3. građevinski elementi sa zatvorenim slojem zraka
___________________1_______________
1/i + d1/1 + d2/2 + Rz + dn/n + 1/e
3.1.4. heterogeni građevinski elementi
NAČINI IZRAČUNA KOEFICIJENTA PROLASKA TOPLINE “U”
U = W/m2K
W/m2K U =
U = W/m2K
d = debljina pojedinog sloja (u metrima)
= koeficijent unutarnjeg prijelaza topline (W/m2K)
e= koeficijent vanjskog prijelaza topline (W/m2K)
= koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K)
Rz= toplinski otpor zatvorenog zračnog sloja (m2K/W)
d = debljina pojedinog sloja (u metrima)
i= koeficijent unutarnjeg prijelaza topline (W/m2K)
e= koeficijent vanjskog prijelaza topline (W/m2K)
= koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K)
Rz= toplinski otpor zatvorenog zračnog sloja (m2K/W) 51
POLOŽAJ
ZATVORENOG
SLOJA ZRAKA I
SMJER
TOPLINSKOG
TOKA
faktor
e
RAČUNSKE VRIJEDNOSTI TOPLINSKOG OTPORA Rz ZATVORENOG SLOJA
ZRAKA U m2K/W ZA SLOJ ZRAKA DEBLJINE U cm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
HORIZONTALNI
SLOJ ZRAKA –
UZLAZNI
TOPLINSKI TOK
0,05 0,29 0,33 0,35 0,36 0,37 0,38 0,37 0,39 0,40 0,40
0,11 0,26 0,29 0,31 0,32 0,33 0,34 0,34 0,35 0,35 0,35
0,20 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,28 0,29 0,29 0,29 0,29
0,82 0,12 0,13 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14
HORIZONTALNI
SLOJ ZRAKA –
SILAZNI
TOPLINSKI TOK
0,05 0,36 0,65 0,86 1,03 1,15 1,25 1,27 1,40 1,48 1,50
0,11 0,32 0,54 0,68 0,77 0,83 0,90 0,93 0,98 1,00 1,01
0,20 0,28 0,42 0,50 0,56 0,60 0,61 0,62 0,62 0,62 0,62
0,82 0,14 0,16 0,17 0,18 0,18 0,19 0,19 0,19 0,20 0,20
VERTIKALNI
SLOJ ZRAKA
DULJINE
DO 3 metra
0,05 0,36 0,55 0,53 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
0,11 0,32 0,46 0,45 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43
0,20 0,27 0,37 0,36 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
0,82 0,14 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16
52
3.3. Najveće dopuštene vrijednosti koeficijenta prolaska topline, U [W/(m2·K)],
Napomena: Θe,mj,min je srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka najhladnijeg
mjeseca na lokaciji zgrade 53
3.4. ISKAZNICA POTREBNE TOPLINSKE ENERGIJE ZA GRIJANJE I
TOPLINSKE ENERGIJE ZA HLAÐENJE ZGRADE
54
55
56
Grad Osijek proglašen je slobodnim kraljevskim gradom 1809.g. i od tada počinje njegov
intenzivni gospodarski razvitak. Tijekom druge polovice 20. stoljeća grad doživljava
snažnu demografsku ekspanziju i premašuje broj od 100.000 stanovnika. To je rezultiralo
izgradnjom velikog broja višestambenih zgrada koje imaju sve pozitivne i negativne
karakteristike modernog doba prepoznatljive u većini europskih gradova.
Posebno nasljeđe stambene arhitekture predstavljaju višestambeni objekti nastali od 1946.
do 1975. U to vrijeme intenzivne stambene izgradnje nastajali su objekti bez ikakve
toplinske zaštite. Bilo je to vrijeme jeftine uvozne energije koja se bespotrebno trošila na
zagrijavanje višestambenih zgrada.
To su objekti koji će biti u funkciji još dugi niz godina što znači da će, ukoliko se ne
rekonstruiraju, nepotrebno trošiti velike količine energije potrebne za zagrijavanje u
zimskom periodu i energije za klimatizaciju prostora u ljetnom periodu. Starost tih
objekata između 30 i 60 godina također je važna činjenica koja nameće potrebu za
sustavnom obnovom i rekonstrukcijom. Ukupan toplinski komfor u tim stambenim
zgradama nije odgovarajući sa stajališta današnjih zahtjeva suvremenog stanovanja.
Prethodne činjenice nameću potrebu sustavnog istraživanja, ali i brzog razrješenja ovog
problema nepotrebnog trošenja velikih količina energije.
4. SANACIJA TOPLINSKE ZAŠTITE ZGRADA
57
Kao primjer projektantske sanacije toplinske zaštite odabrana je višestambena zgrada u
Vukaovarskoj ulici br. 62-86 u Osijeku. To je peterokatnica sa 155 jednakih 2,5 sobnih stanova
izgrađena 1964. godine. Stanovi su sa dnevnim boravkom i kuhinjom orijentirani na jug, a sa
spavaonicama na sjever. Duža strana objekta je orijentirana na jug što predstavlja temeljni
preduvjet za korištenje sunčevog zračenja. Vanjski zidovi su izvedeni od obostrano žbukane pune
opeke debljine 25 cm. Parapetni zidovi su montažni armirano-betonski elementi. Toplinska izolacija
obodnih konstrukcija uopće ne postoji osim u slojevima ravnog krova. Zbog ne postojanja
toplinske izolacije žbuka na pročeljima je u jako lošem stanju tako da je obnova neophodna.
Dotrajali drveni prozori i balkonska vrata ne zaptivaju dovoljno pa se kroz spojnice ostvaruju
prekomjerni ventilacijski gubici toplinske energije. Zbirni koeficijent prolaska topline „U“ za cijeli
objekt koji uključuje sve obodne konstrukcije iznosi 1,76 W/m2K.
JUŽNO PROČELJE
SITUACIJSKI PLAN
VUKOVARSKA ULICA
VUKOVARSKA 62-86
58
VUKOVARSKA 62-86
OSIJEK
SJEVERNO
PROČELJE
JUŽNO
PROČELJE
DETALJ JUŽNOG
PROČELJA
59
POSTOJEĆE STANJE
60
DETALJ PARAPENOG
VANJSKOG ZIDA –
POSTOJEĆE STANJE
PRESJEK – POSTOJEĆE STANJE
61
JUŽNO I SJEVERNO PROČELJE – POSTOJEĆE STANJE
JUG
SJEVER
62
POPIS I SASTAV SVIH OBODNIH KONSTRUKCIJA KOJE ČINE OMOTAČ ZGRADE
POSTOJEĆE STANJE
A) VANJSKI ZIDOVI U= 1,54 W/m2K
- vapnena žbuka 2 cm
- normalna opeka 25 cm
- vapnena žbuka 2 cm
B) PARAPETNI ZIDOVI U= 2,89 W/m2K
- vapnena žbuka 2 cm
- normalna opeka 6,5 cm
- AB montažni element 8 cm
C) NADVOJI I HORIZONTALNI U= 2,94 W/m2K
SERKLAŽI
- vapnena žbuka 2 cm
- armirani beton 25 cm
- produžna žbuka 2 cm
D) PROZORI I BALKONSKA U= 2,70 W/m2K
VRATA
- spojni prozor sa dvostrukim
ostakljenjem i međuslojem
zraka 0d 4 cm sa drvenim
okvirom
E) STROP IZNAD U= 1,47 W/M2k
OTVORENOG PROLAZA
- hrastov parket 2 cm
- blindit 3,5 cm
- polumontažni AB strop 19 cm
- produžna žbuka 2 cm
F) STROP IZNAD PODRUMA U= 1,30 W/m2K
- hrastov parket 2 cm
- blindit 3,5 cm
- polumontažni AB strop 19 cm
- produžna žbuka 2 cm
G) RAVAN KROV U= 0,59 W/m2K
- vapnena žbuka 2 cm
- polumontažni AB strop 25 cm
- parna brana
- tršćane ploče 5 cm
- beton za pad 8 cm
- hidroizolacija (2+3) 1 cm
- uvaljani šljunak 2 cm
H) NADSVIJETLA IZNAD U= 3,10 W/m2K
STUBIŠNIH PROSTORA
- dvostruko fiksno ostakljenje
sa međuslojem zraka 12 mm
u okviru od aluminijskih profila
63
Prije izračuna koeficijenata prolaska topline “U” za različite obodne konstrukcije zgrade
treba razlikovati nekoliko različitih putova gubitaka topline koji se u zimskom periodu
ostvaruju kroz omotač zgrade. Gubitci topline mogu biti :
a) TRANSMISIJSKI – preko krutih materijala koji čine omotač zgrade
b) VENTILACIJSKI – preko šupljina u omotaču te preko otvorenih vrata, prozora i
loših spojnica
Ventilacijski gubitci topline mogu se kretati od 15-30 % od ukupnih gubitaka topline, što
naravno najviše ovisi od ukupne toplinske kvalitete omotača zgrade.
Transmisijski gubitci topline mogu se podijeliti na one koji se dešavaju okomito kroz
omotač zgrade (U), i na one koji preko unutarnjih konstrukcija provode toplinu do vanjske
površine omotača zgrade i predaju je u atmosferu (UL) .
UL
UL
U U
U
Razlikujemo koeficijent prolaska topline U koji
se odnosi na prolaz topline okomito kroz
pojedinu konstrukciju (U) i linearni koeficijent
prolaska topline koji se odnosi na prolaz topline
preko unutarnjih konstrukcija i njihovih
projekcija na omotač zgrade.
Odnos površina ova dva koeficijenta u omotaču
zgrade je najčešće oko 95 % prema 5 %.
64
STRUKTURA POVRŠINE OMOTAČA ZGRADE
POSTOJEĆE STANJE
Obodna konstrukcija m2 % U
(W/m2K)
A) VANJSKI ZIDOVI 1902,2 22,5 1,54
B) PARAPETNI ZIDOVI 474,4 5,6 2,89
C) NADVOJI I HOR. SERKLAŽI 391,0 4,6 2,94
D) PROZORI I BALKON. VRATA 2127,1 25,2 2,70
E) STROP IZNAD OTVOR. PROLAZA 46,6 0,6 1,47
F) STROP IZNAD PODRUMA 1727,9 20,5 1,30
G) RAVAN KROV 1666,3 19,7 0,59
H) NADSVJETLO STUBIŠTA 113,1 1,3 3,10
UKUPNA POVRŠINA : 8448,6 100,0 1,76
KOEFICIJENT PROLASKA TOPLINE “UZ” ZA CIJELU ZGRADU UZ= 1,76 W/m2K
65
DULJINA PROJEKCIJA UNUTRAŠNJIH KONSTRUKCIJA NA PROČELJA I
LINEARNI KOEFICIJENTI PROLASKA TOPLINE “U”
KONSTRUKCIJA m % UL
(W/mK)
X) PROJEKCIJA STROPNIH
KONSTRUKCIJA NA PROČELJA
1613,6 47,8 0,26
Y) PROJEKCIJA UNUTARNJIH
ZIDOVA NA PROČELJA
788,0 23,4 0,17
Q) PROJEKCIJA ZIDOVA NA
STROP IZNAD PODRUMA
495,5 14,7 0,11
W) PROJEKCIJA ZIDOVA NA
RAVAN KROV
475,0 14,1 0,055
UKUPNA DULJINA PROJEKCIJA : 3372,1 100,0 0,19
LINEARNI KOEFICIJENT PROLASKA TOPLINE “ULZ” ZA CIJELU ZGRADU ULZ= 0,19 W/mK
66
PRORAČUN POVRŠINSKIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA (QSEZONE-P)
QSEZONE-P = q * P * T
q = Dt / R
R = 1 / U
q = U * Dt QSEZONE-P = UZ * Dt * P * T
q = gustoća toplinskog toka (W/m2)
R = toplinski otpor građevinskog elementa (m2K/W)
UZ = koeficijent površinskog prolaska topline za cijelu zgradu(W/m2K) Dt = prosječna razlika temperature unutrašnjeg i vanjskog zraka
u jednoj sezoni grijanja (oK = 15,9 za Osijek)
P = površina omotača zgrade (m2)
T = vrijeme trajanja sezone grijanja – za Osijek 181 dan (sec)
QSEZONE-P = 1,76 * 15,9 * 8448,6 *181 * 86400
QSEZONE-P = 3,69731 * 1012 (Ws ili Joula)
67
PRORAČUN LINEARNIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA (QSEZONE-L)
QSEZONE-L = ULZ * Dt * D * T
ULZ = linearni koeficijent prolaska topline za cijelu zgradu (W/mK)
D = ukupna duljina projekcija unutrašnjih konstrukcija na omotač zgrade (m)
QSEZONE-L = 0,19 * 15,9 * 3372,1 * 181 * 86400
QSEZONE-L = 1,5931 * 1011 (Ws ili Joula)
SVEUKUPNI GUBITAK TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA (QSEZONE-UK)
QSEZONE-UK = QSEZONE-P + QSEZONE-L
QSEZONE-UK = 3,69731 * 1012 + 15931 * 1011
QSEZONE-UK = 3,85662 * 1012 (Ws ili Joula)
3 600 000 Joula = 1 kWh
QSEZONE-UK = 1.071.283,3 kWh
68
ODABIR OBODNIH KONSTRUKCIJA ZGRADE ZA IZVEDBU DODTANE TOPLINSKE IZOLACIJE
Temeljem prethodno izračunatih vrijednosti gubitaka topline može se zaključiti da stambena zgrada
u Vukovarskoj ulici br. 62-86 u cjelini ima vrlo lošu toplinsku zaštitu. Komparacija pokazuje da velika
većina neprozirnih obodnih konstrukcija ima nekoliko puta veće koeficijente prolaska topline “U” od
trenutno propisanih važećim tehničkim propisom.
Najveći gubitci topline su kroz :
a) vanjske zidove
b) parapetne zidove
c) nadvoje i horizontalne serklaže
d) strop iznad podruma
e) strop iznad otvorenih prolaza.
Procjenjuje se da se upravo te obodne konstrukcije treba dodatno toplinski izolirati.
Može se pretpostaviti da bi se izvedbom dodatne toplinske izolacije ravnog krova toplinski gubitci smanjili
za zanemarivo malu apsolutnu vrijednost što bi rezultiralo ekonomski gledano neisplativom investicijom.
Slična procjena vrijedi i za prozore i balkonska vrata. Njihovom zamjenom ostvarile bi se značajnije uštede
toplinske energije, ali bi vrijednost te investicije bila prevelika sa stajališta vlasnika stanova.
Zaključno, da bi se maksimalno efikasno i najekonomičnije poboljšala toplinska zaštita zgrade treba
dodatno izolirati samo one obodne konstrukcije koje imaju najveće toplinske gubitke u zimskom periodu.
U ovom konkretnom slučaju izvedbom dodatne toplinske zaštite gore navedenih konstrukcija saniralo
bi se 53,8 % ukupne površine omotača zgrade.
69
DETALJ IZVEDBE NOVE
TOPLINSKE IZOLACIJE
VANJSKIH ZIDOVA
LEGENDA :
1-VAPNENA ŽBUKA 2 cm
2-NORMALNA OPEKA 6,5 cm
3-ARMIRANI BETON 8 cm
4-GRAĐEVINSKO LJEPILO - TOČKASTO
5-STAKLENA VUNA 6 cm
6-GRAĐEVINSKO LJEPILO 2 mm
7-STAKLENA MREŽICA
8-IZRAVNAVAJUĆI SLOJ GRAĐ. LJEPILA
9-ZAVRŠNI SLOJ FASADNE ŽBUKE
10-STAKLENA VUNA 2 cm
11-POLIAMIDNI PRIČVRSNI ČEP
70
DETALJ DONJEG ZAVRŠETKA TOPLINSKE IZOLACIJE NA PROČELJU
1 – ZID OD NORMALNE OPEKE 25 cm
2 – PRODUŽNA ŽBUKA 2 cm
3 – GRAĐEVINSKO LJEPILO – TOČKASTI NANOS
4 – STAKLENA VUNA 6 cm
5 – GRAĐEVINSKO LJEPILO SA STAKLENOM MREŽICOM 2 mm
6 – IZRAVNAVAJUĆI SLOJ GRAĐEVINSKOG LJEPILA
7 – ZAVRŠNI SLOJ FASADNE ŽBUKE
8 – OJAČANJE – METALNI PROFIL SIDREN U ZID
71
DETALJ SPOJA VANJSKOG ZIDA I RAVNOG KROVA
1 – OPŠAV POCINČANIM LIMOM 0,55 mm
2 – POLIAMIDNI PRIČVRSNI ČEP
3 – ZAVRŠNI SLOJ FASADNE ŽBUKE
4 – IZRAVNAVAJUĆI SLOJ GRAĐEVINSKOG
LJEPILA 3 mm
5 – GRAĐEVINSKO LJEPILO SA STAKLENOM
MREŽICOM 2 mm
6 – STAKLENA VUNA 6 cm
7 – GRAĐEVINSKO LJEPILO – TOČKASTI
NANOS
8 – PRODUŽNA ŽBUKA 2 cm
9 – ARMIRANI BETON 25 cm
10- POLUMONTAŽNA AB STROPNA
KONSTRUKCIJA 19 cm
11- PARNA BRANA
12- POSTOJEĆA TOPLINSKA IZOLACIJA
RAVNOG KROVA 5 cm
13- BETON ZA PAD 6-10 cm
14- HIDROIZOLACIJA (2+3)
15- UVALJANI ŠLJUNAK 2 cm
16- PRODUŽNA ŽBUKA 2 cm
72
DETALJ TOPLINSKE IZOLACIJE STROPA IZNAD NEGRIJANOG PODROMA
1 – HRASTOV PARKET 2,2 cm
2 – BLINDIT 3,5 cm
3 – POLUMONTAŽNA AB STROPNA KONSTRUKCIJA 19 cm
4 – ZAVRŠNI SLOJ ŽBUKE
5 – IZRAVNAVAJUĆI SLOJ GRAĐEVINSKOG LJEPILA 3 mm
6 – POLIAMIDNI PRIČVRSNI ČEP
7 – GRAĐEVINSKO LJEPILO SA STAKLENOM MREŽICOM 2 mm
8 – STAKLENA VUNA 6 cm
9 – VAPNENA ŽBUKA 2 cm
73
JUŽNO I SJEVERNO PROČELJE – NAKON SANACIJE
JUG
SJEVER
74
PRORAČUN UŠTEDA TOPLINSKE ENERGIJE NAKON SANACIJE
Proračun ušteda toplinske energije izvest će se tako da se sveukupni toplinski gubitci zgrade
nakon sanacije odbiju od ukupnih toplinskih gubitaka zgrade prije sanacije.
Dobivena razlika predstavlja konkretnu uštedu toplinske energije u jednoj prosječnoj sezoni grijanja.
STRUKTURA POVRŠINE OMOTAČA ZGRADE
NAKON SANACIJE TOPLINSKE ZAŠTITE
Obodna konstrukcija m2 % U (W/m2K)
A) VANJSKI ZIDOVI 1902,2 22,5 Novi = 0,47
B) PARAPETNI ZIDOVI 474,4 5,6 Novi = 0,55
C) NADVOJI I HOR. SERKLAŽI 391,0 4,6 Novi = 0,55
D) PROZORI I BALKON. VRATA 2127,1 25,2 2,70
E) STROP IZNAD OTVOR. PROLAZA 46,6 0,6 Novi = 0,46
F) STROP IZNAD PODRUMA 1727,9 20,5 Novi = 0,45
G) RAVAN KROV 1666,3 19,7 0,59
H) NADSVJETLO STUBIŠTA 113,1 1,3 3,10
UKUPNA POVRŠINA : 8448,6 100,0 Novi = 1,09
75
DULJINA PROJEKCIJA UNUTRAŠNJIH KONSTRUKCIJA NA PROČELJA I
LINEARNI KOEFICIJENTI PROLASKA TOPLINE “UL” NAKON SANACIJE
KONSTRUKCIJA m % UL
(W/mK)
X) PROJEKCIJA STROPNIH
KONSTRUKCIJA NA PROČELJA
1613,6 47,8 NOVI = 0,039
Y) PROJEKCIJA UNUTARNJIH
ZIDOVA NA PROČELJA
788,0 23,4 NOVI = 0,044
Q) PROJEKCIJA ZIDOVA NA
STROP IZNAD PODRUMA
495,5 14,7 NOVI = 0,042
W) PROJEKCIJA ZIDOVA NA
RAVAN KROV
475,0 14,1 0,055
UKUPNA DULJINA PROJEKCIJA : 3372,1 100,0 NOVI = 0,043
76
PRORAČUN POVRŠINSKIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA
NAKON SANACIJE (QSEZONE-P-N)
QSEZONE-P = q * P * T
q = Dt / R
R = 1 / U
q = U * Dt QSEZONE-P = UZN * Dt * P * T
q = gustoća toplinskog toka (W/m2)
R = toplinski otpor građevinskog elementa (m2K/W)
UZN = novi koeficijent površinskog prolaska topline za cijelu zgradu(W/m2K) Dt = prosječna razlika temperature unutrašnjeg i vanjskog zraka
u jednoj sezoni grijanja (oK = 15,9 za Osijek)
P = površina omotača zgrade (m2)
T = vrijeme trajanja sezone grijanja – za Osijek 181 dan (sec)
QSEZONE-P-N = 1,09 * 15,9 * 8448,6 *181 * 86400
QSEZONE-P-N = 2,28981 * 1012 (Ws ili Joula)
77
PRORAČUN LINEARNIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA
NAKON SANACIJE (QSEZONE-L-N)
QSEZONE-L = ULZN * Dt * D * T
ULZN = novi linearni koeficijent prolaska topline za cijelu zgradu (W/mK)
D = ukupna duljina projekcija unutrašnjih konstrukcija na omotač zgrade (m)
QSEZONE-L-N = 0,043 * 15,9 * 3372,1 * 181 * 86400
QSEZONE-L-N = 3,35389 * 1010 (Ws ili Joula)
SVEUKUPNI GUBITAK TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA
NAKON SANACIJE (QSEZONE-UK)
QSEZONE-UK-N = QSEZONE-P-N + QSEZONE-L-N
QSEZONE-UK = 2,28981 * 1012 + 3,35389 * 1010
QSEZONE-UK-N = 2,32334 * 1012 (Ws ili Joula)
3 600 000 Joula = 1 kWh
QSEZONE-UK-N = 645.374,7 kWh
78
UKUPNA UŠTEDA TOPLINSKE ENERGIJE U JEDNOJ PROSJEČNOJSEZONI GRIJANJA
E = QSEZONE-UK - QSEZONE-UK-N (kWh)
E = 1.071.283,3 - 645.374,7 = 425.908,6 (kWh)
UŠTEDA TOPLINSKE ENERGIJE U JEDNOJ SEZONI GRIJANJA = 425.908,6 (kWh)
ZAKLJUČAK
Temeljem provedenog proračuna za stambenu zgradu na Vukovarskoj ulici br. 62-86
može se zaključiti da je sanacijom toplinske zaštite samo 53,8 % omotača zgrade
moguće ostvariti oko 40 % ušteda toplinske energije potrebne za zagrijavanje u
jednoj prosječnoj sezoni grijanja.
Prema trenutim cijenama materijala i rada na sanaciji procjenjuje se da bi se ovako
predložena sanacija toplinske zaštite isplatila nakon 4 sezone grijanja, nakon čega bi
svaka sezona donosila konkretnu dobit.
Budući, da slične zgrade, samo u Osijeku, a vjerojatno i u Republici Hrvatskoj čine
oko 40 % izgradnje sigurno se njihovom sanacijom u toplinskom smislu mogu
ostvariti vrlo velike uštede energije.
79
PILOT PROJEKT POVEĆANJA ENERGETSKE EFIKASNOSTI
U ZGRADARSTVU - DJEČJE JASLICE "IVANČICA" U OSIJEKU
Zagreb, lipanj 2002.
AUTORI : Željka Hrs Borković,dipl.ing.arh.
Vedran Krstulović,dipl.ing.stroj.
KUEN ZGRADA
NACIONALNI PROGRAM ENERGETSKE EFIKASNOSTI U
ZGRADARSTVU
UVOD
Stalna skrb o povećanju energetske efikasnosti je jedna od temeljnih
komponenti održivog razvitka. Energetska efikasnost značajno doprinosi
smanjenju utjecaja na okoliš energetskog sektora, povećanju
zaposlenosti, te većoj konkurentnosti cijele nacionalne ekonomije.
Organizirana i sustavna skrb o energetskoj efikasnosti provodi se u
Hrvatskoj na temelju Nacionalnih energetskih programa, pokrenutih
odlukom Vlade Republike Hrvatske 1997. godine, a koordinator kojih
je Energetski institut “Hrvoje Požar”. Nacionalni energetski program
povećanja energetske efikasnosti u zgradarstvu KUEN zgrada, ima kao
glavni cilj uspostavu mehanizama koji će osiguravati trajno smanjenje
energetskih potreba pri projektiranju, izgradnji i korištenju novih zgrada
i naselja, te sanaciji i rekonstrukciji postojećih, stvaranje povoljnih
parametara mikroklime u prostoru zgrade, uz smanjenje nepovoljnog
utjecaja na okoliš.
Najbolji primjeri za stvaranje povoljnih uvjeta za provođenje energetske
efikasnosti u zgradarstvu su pilot projekti, kojima se promovira primjena
modernih tehnologija i prati energetska i ekološka opravdanost kroz
vrijeme. Analize pokazuju da uvođenje suvremenih principa energetske
efikasnosti u zgradarstvu omogućuje energetsku uštedu 30-70 %.
DJEČJE JASLICE «IVANČICA» u Osijeku predstavljaju slobodno stojeći
prizemni objekt vrtića, izgrađenog 1974. godine, koji je pretrpio znatna
oštećenja od granatiranja tijekom rata. Analizom postojećeg stanja
ustanovljeno je izuzetno loše stanje vanjske opne zidova i ravnog krova,
s gotovo potpuno propalom fasadnom oblogom, nedostatno izoliranim
zidovima, termički nekvalitetnim prozorima, te ravnim krovom koji na
više mjesta propušta vodu. Rezultati termografskog snimanja i
termografske analize objekta pokazuju velike gubitke topline kroz
prozore i vanjsku opnu zgrade. Iz svega navedenog vidljivo je da je riječ
o substandardnom objektu dječjih jaslica koji je nužno sanirati i zaštititi
od daljnjeg propadanja.
TLOCRT I PROČELJE
80
Ulaganje u dobrobit i bolju budućnost djece kao i suvremena energetska
politika s ciljem zaštite okoliša jasno ukazuje na ispravnost pristupa
obnovi ovog objekta po principima energetske efikasnosti. Pilot projekt
DJEČJIH JASLICA «IVANČICA» u Osijeku trebao bi postati primjer
obnove postojećeg objekta sa ciljem trajnog smanjenja energetskih
potreba, postizanja povoljnije mikroklime u prostoru zgrade, te zaštite
okoliša. Mjerenja energetske potrošnje prije i nakon obnove, sigurno će
pokazati značajnu uštedu u potrošnji energije, a pilot projekt postati još
jedna smjernica za primjenu energetske efikasnosti u zgradarstvu, kao i
za suvremeno gospodarenje energijom u cijeloj zemlji.
TEHNIČKI OPIS OBJEKTA
Objekt je slobodno stojeći prizemni razvedenog tipa u tri dilatacije,
ukupne bruto građevinske površine od 858 m2.
Nosivu konstrukciju čine armirano - betonski trakasti temelji s
proširenjima u temeljne stope stupova te skelet od armirano - betonskih
stupova i greda na osnom razmaku 6,00/4,00 m.
Konstrukcija ravnog krova izvedena je od šuplje armirane opeke -
monta strop "TM-5".
Vanjski zidovi izvedeni su u debljini od 25 i 38 cm jednim dijelom
fasadnom opekom (25 i 38 cm) te punom opekom (25 cm).
Završna obrada vanjskih zidova (fasade) izvedena je u četiri obrade i to:
• fasadna opeka zidova i parapeta (203 m2)
• vidljive betonske površine stupova i greda obrađene su teraplastom
na podlozi od produžnog morta (376 m2)
• obloga dijela fasade (zidova) s pločama od poliranog kamena na
cementnom mortu (108 m2)
• obloga od pranog kulira (52 m2).
Sva obloga fasade od kamenih ploča je u cijelosti otpala. Kako zidovi
nisu dodatno toplinski izolirani, a posebno betonske fasadne površine,
termografskom analizom te proračunom utvrđeni su znatni gubici
topline.
SJEVERNI ULAZ U OBJEKT
ZAPADNO PROČELJE
81
Pregledom ostakljenih stijena utvrđeno je da su izvedene od
eloksiranih aluminijskih profila nepovoljnih toplinskih
karakteristika sa vrlo lošim brtvljenjem krila, te
neadekvatnom kvalitetom stakla. Isto je potvrđeno
i rezultatima termografske analize i proračuna.
Hidroizolacija krova je višestruko popravljana ("krpana"), a
oštećenja na podgledu prostorija ukazuju na potrebu za
temeljitim rješenjem sanacije ravnog krova. Kako je
neophodno zamijeniti hidroizolaciju krova preporučuje se na
osnovu termografske analize i proračuna
ujedno izvesti i dodatnu toplinsku izolaciju.
Zaštita od sunca je izvedena na južnim fasadama objekta
(prostorije za boravak djece) u vidu armirano-betonskih
brisoleja - pergola poduprta čeličnim stupovima. Pergola je
mjestimično oštećena te je nužno mjesta oštećenja sanirati.
Najveći gubici topline ustanovljeni su na prozorima zbog
loše kvalitete okvira i većinom ugrađenog jednostrukog
stakla. Vanjski zid zidan opekom 25 i 38 cm, s gotovo
potpuno propalom fasadom, također pokazuje velike gubitke
topline, kao i ravni krov koji propušta vodu na više mjesta.
TERMOGRAFSKA SNIMKA TOPLINSKIH GUBITAKA
KROZ OSTAKLJENE POVRŠINE
TERMOGRAFSKA SNIMKA TOPLINSKIH MOSTOVA
82
RAVNI KROV IZNUTRA I IZVANA PROČELJE ISTOK
83
PRIJEDLOG SANACIJE OBJEKTA S PROCJENOM
TROŠKOVA
Na osnovu rezultata utvrđenih termografijom i proračunom toplinskih
potreba objekta, te stanja objekta, planiran je zahvat na postojećem
objektu u svrhu obnove i što veće uštede energije. Zahvat predviđa
radove na fasadi i krovu odnosno ovojnici objekta, te radove na
instalacijama grijanja unutar objekta.
Sanacija ovojnice objekta predviđena je u dvije faze:
1. Zamjena postojećih staklenih stijena s novim, znatno boljih
termičkih karakteristika (k=1,30 W/m2K umjesto sadašnjih k=3,50
W/m2K), čime bi se smanjile toplinske potrebe objekta za oko 40%.
2. Izvedba dodatne toplinske izolacije vanjskih zidova od mineralne
vune debljine 8-10 cm, sa standardnom površinskom obradom, te
sanacija ravnog krova izvedbom toplinske izolacije u debljini 12 cm,
te nove hidroizolacije, čime bi se smanjile toplinske potrebe objekta
u odnosu na 1. fazu sanacije za daljnjih 60 %.
Realizacijom radova sanacije obje faze smanjile bi se toplinske potrebe
objekta u odnosu na postojeće s 238.000 KWh na 69.000 KWh
odnosno za 71%, a toplinsko opterećenje objekta sa 134.000 W na
37.000 W odnosno za 72%.
Kod razvoda cjevovoda za krug ogrijevne vode uočljiv je nedostatak
toplinske izolacije, što uzrokuje zamjetne toplinske gubitke. Da bi se
spriječila mogućnost kontakta djece s vrućim površinama, radijatori u
dnevnom boravku/spavaonicama su s prednje i gornje strane zaštićeni
drvenim konstrukcijama s relativno malim otvorima za cirkulaciju
zraka. Ovo rješenje znatno smanjuje učinkovitost radijatora.
Termostatski ventili nisu nigdje ugrađeni, a pojedini radijatorski ventili
u pomoćnim prostorijama nisu u funkciji. Ugradnja termostatskih
ventila s regulacijom prema temperaturi prostora rezultirala bi znatnim
uštedama na grijanju i spriječila pregrijavanje zraka u prostorijama.
Uzevši u obzir da se sanitarna topla voda u potpunosti priprema
električnim grijačima ukupne instalirane el. snage od 14 kW, te da bi se
primjenom mjera uštede topline znatno smanjila potrošnja topline te bi
toplinska podstanica bila prekapacitirana, povoljno rješenje bi bilo
prelazak na pripremu STV pomoću izmjenjivača, s toplinom iz toplinske
mreže. El. grijači bi u tom slučaju služili kao pomoćni agregati.
POSTOJEĆE STANJE – UKUPNI GUBICI :
133,6 kW
STANJE NAKON SANACIJE – UKUPNI GUBICI :
36,8 Kw
84
31 postojeću žarulju može se zamijeniti štedljivim rasvjetnim tijelima, a
u 38 neonskih svjetiljki s ukupno 114 cijevi mogu se ugraditi štedljivi
starteri. Dodatno, za neonsku rasvjetu moguće je ugraditi senzore
intenziteta vanjskog svjetla, pri čemu bi se jakost svjetla regulirala
prema količini dnevnog svjetla.
Pored navedenoga, mjera prebacivanja aktivnosti vezanih za veću
potrošnju električne energije - pranje, sušenje i glačanje rublja - u
razdoblje jeftinije tarife ostvarila bi određene financijske uštede.
Računska analiza i ocjena toplinskih fizikalnih svojstava građevinskih
elemenata i konstrukcija predmetne građevine izvršena je i prema
zahtjevima iz: HRN U.J5.510 (1987), HRN U.J5.520 (1980), HRN
U.J5.530 (1980), HRN U.J5.600 (1987)
KONSTRUKCIJA POSTOJEĆE STANJE NAKON SANACIJE
Zid d=38 cm k=1,45 W/m2K >kdozv=0,80 W/m2K k=0,29 W/m2K
Zid d=25 cm k=1,94 W/m2K >kdozv=0,80 W/m2K k=0,32 W/m2K
Krov k=0,95 W/m2K >kdozv=0,55 W/m2K k=0,21 W/m2K
Ova dodatna analiza je pokazala da postojeća konstrukcija ne
zadovoljava niti u pogledu trenutno važeće dopuštene vrijednosti
koeficijenta prolaza topline k, što znači da djeca borave u
substandardnim uvjetima, te da je nužna sanacija i zaštita objekta od
daljnjeg propadanja.
PROCJENA TROŠKOVA SANACIJE – sažetak troškovnika
PREGLED TROŠKOVA
I GRAÐEVINSKO- OBRTNIČKI RADOVI 1.239.412,00
II INSTALATERSKI RADOVI 38.570,00
III OSTALI TROŠKOVI 126.000,00
UKUPNO: kn 1.403.982,00
uvećano za PDV (22%) 308.876,00
SVEUKUPNO: kn 1.712.858,00
STANJE NAKON SANACIJE – UKUPNI GUBICI :
36,8 Kw
UREĐENI PROSTOR DJEČJEG IGRALIŠTA S
JUŽNE STRANE
85
ZAKLJUČAK
Prema provedenoj analizi, uštede u energiji proizlaze kombinirano iz
građevinskih zahvata na objektu dječjih jaslica i iz zahvata u energetsku
učinkovitost sustava grijanja i trošila u objektu. Po provedbi
građevinske sanacije I. - prozora i prozorskih okvira, može se očekivati
smanjenje potrebne toplinske energije za oko 40%, a po provedbi
sanacije II. - krova i vanjskih zidova može se očekivati smanjenje
potrebne toplinske energije za 60% u odnosu na sanaciju I.
Realizacijom radova sanacije obje faze smanjile bi se toplinske potrebe
objekta u odnosu na postojeće za 71%, a toplinsko opterećenje objekta
za 72%. Navedene mjere racionalizacije grijanja, nevezano za
građevinske zahvate, pružaju očekivano smanjenje potreba za grijanjem
za barem 30%, dok prelazak na pripremu sanitarne tople vode u
toplinskoj podstanici zajedno s ostalim mjerama supstitucije i smanjenja
potrošnje el. energije kod perilica i žarulja, omogućuje ukupno
smanjenje električne radne snage za više od 20 kW.
Analizirani objekt dječjih jaslica samo je jedan od brojnih objekata
postojećeg fonda stambene i javne izgradnje koji sastavom postojeće
konstrukcije ne zadovoljava u pogledu prolaza topline i toplinskih
gubitaka niti trenutno važeće propise. A poznato je da neprimjerena
toplinska izolacija objekata nepovoljno djeluje kako na vijek trajanja
zgrada, tako i na zdravlje i život ljudi koji u njima žive. Stoga,
investiranje u građevinske zahvate ne treba promatrati samo sa
stanovišta energetskih ušteda, obzirom da se radi o objektu zahtjevne
namjene-smještaj predškolske djece-koji je pretrpio posljedice ratnih
djelovanja, te već samim time zahtijeva postizanje određenih standarda
smještajnog komfora i sprečavanje daljnjeg propadanja zbog oštećenja i
dotrajalosti pojedinih elemenata. Nadalje, odabir vrtića kao objekta za
pilot projekt je povoljan obzirom na tipske karakteristike ove ustanove
kao predstavnika potrošača energije iz sektora nekomercijalnih usluga.
Iskustva stečena na ovom projektu široko su primjenjiva na većini
sličnih objekata, u prvom redu ustanova za predškolsku djecu, zatim
škola i dr. Izvedene analize podrazumijevaju zajednički rad barem dva
nacionalna energetska programa – KUEN zgrada - Program povećanja
energetske efikasnosti u zgradarstvu i MIEE – Mreža industrijske
energetske efikasnosti– s mogućnosti primjene iskustava u drugim
programima (KUEN – Program povećanja energetske efikasnosti u
centraliziranim toplinskim sustavima). Time se dobivaju i saznanja
korisna za razradu zakonske i druge regulative kojom se definira
položaj potrošača energije ovog tipa, kao i za svrsishodnost budućih
mjera za poticanje zahvata u energetsku efikasnost unutar ovog sektora,
te za moguće djelovanje na nacionalnoj i lokalnoj razini.
NEUREĐENI PROSTOR DJEČJEG IGRALIŠTA
S JUŽNE STRANE
UREĐENI PROSTOR DJEČJEG IGRALIŠTA
S JUŽNE STRANE
86
5. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE U ZGRADAMA
Spoznaja o konačnoj iscrpivosti konvencionalnih energetskih izvora i
ubrzani razvitak ljudskog društva pokrenuli su intenzivna istraživanja
različitih oblika energije koji se u prirodi obnavljaju.
Potrošnja energije u svijetu svake godine se povećava pa je postupno
uvođenje obveze uporabe obnovljivih vrsta energije i zakonska obveza.
Europska unija propisala je obvezu da do kraja 2010. godine od ukupne
potrošnje energije 12 % mora biti iz obnovljivih izvora energije.
Takvi propisi dodatno će stimulirati istraživački rad na tehnolohiji
uporabe obnovljivih energetskih izvora.
Uporaba obnovljivih izvora energije ima i tu komparativnu prednost da ne
zahtjeva osobito složene tehnologije kao što je to slučaj sa nuklearnom
energijom. Zbog toga što su u suglasju s prirodom, obnovljivi izvori
energije ekološki su čisti, što znači da se njihovom uporabom ni
najmanje ne zagađuje čovjekov okoliš.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE SU:
- ENERGIJA VJETRA
- BIOMASE STVORENE FOTOSINTEZOM
- GEOTERMALNA ENERGIJA
- ENERGIJA VODOTOKOVA
- ENERGIJA PLIME I OSEKE
- ENERGIJA MORSKIH VALOVA
- SUNČEVO ZRAČENJE
- VODIK
87
5.1. ENERGIJA VJETRA
Energija vjetra koristila se kroz povijest na različite načine. To je
bila karakteristika samo onih područja koja obiluju snažnim i
konstantnim vjetrovima. Ukupna kinetička energija zračnih
strujanja u zemljinoj atmosferi procjenjuje se na oko 3x1015 kwh
godišnje, što predstavlja samo oko 0,2 % energije sunčevog
zračenja koje dopire do zemlje.
Današnje tehnologije korištenja energije vjetra postižu
najdjelotvornije rezultate s vjetrenjačama koje pokreću generatore
za proizvodnju elekrične energije pa ih najčešće nazivamo
vjetroelektrane.
Dvije trećine energije vjetra dostupno je tijekom zimskih mjeseci.
Zato se vjetroelektrane savršeno nadopunjuju s hidroelektranama
i sunčevom energijom čije učinkovitije korištenje ostvarujemo u
proljeće i ljeto.
Tehnologa iskorištavanja energije vjetra je sigurna i neprekidno
napreduje, troškovi su znatno smanjeni, a stručno i javno
mišljenje ima naglašeno pozitivan stav. Energija vjetra nije samo
obnovljivi izvor energije već stvara i radna mjesta u građevinskoj i
proizvodnoj industriji.
Elektrane na ugljen ispuštaju velike količine otpdanih plinova u
atmosferu. Proizvodnjom energije iz snage vjetra značajno se na
globalnoj razini smanjuju emisije ugljičnog i sumpornog dioksida
koji su glavni uzrok pojave kiselih kiša.
88
Preduvjet za funkcioniranje vjetroelektrana je brzina vjetra koja mora biti
veća od 4 m/sec. U našoj zemlji velike potencijalne mogućnosti za
korištenje energije vjetra postoje u planinskim i primorskim područjima
gdje snaga vjetra i učestalost vjetrova ima zadovoljavajuće razine. Prve
vjetroelektrane izgrađene su na otoku Pagu i u kod Šibenika.
Od početka 90-ih godina prošlog stoljeća počinje brzi razvoj tehnologije
turbina za vjetroelektrane. U samo pet godina težina turbina smanjena je
za polovicu. Stvorena buka prepolovljena je za samo tri godine. Godišnja
proizvodnja turbine povećala se 100 puta u 15 godina. Prije par godina
turbina s kapacitetom od 500 kw je bila napredna, a danas su turbine s
1.4 -2 MW standard.
Na tržištu je naprisutnija klasična vjetroturbina s horizontalnom osi i
rotorom s tri kraka. dinamikom rotora s tri kraka je najlakše upravljati.
Inercijski moment trokrakog rotora prema tornju ne mijenja se tijekom
okretanja. To rezultira manjim problemima uslijed oscijalacija nego kog
jedno i dvokrakih rotora. Također, trokraki rotor bolje je prihvaćen od
strane javnosti jer stvara manje buke budući da se vrhovi krakova sporije
okreću. uz to je i optički mirniji zbog okretanja na manjoj brzini. Oko 90%
vjetroturbina koje se danas koriste u svijetu imaju trokraki rotor.
89
Pretvorba kinetičke energije vjetra u kinetičku
energiju vrtnje vratila odvija se pomoću
lopatica rotora vjetrene turbine ili
vjetroturbine.
Pri tome se rotor i električni generator nalaze
na zajedničkom vratilu (točnije, između njih
postoji odgovarajući prijenosnik).
U generatoru dolazi do pretvorbe kinetičke
energije vrtnje vratila u konačnu, električnu
energiju pa se cijelo postrojenje često naziva i
vjetrogeneratorom.
Jedna ili više vjetroturbina s pripadajućom
opremom (generator, prijenosnik, kućište,
stup, temelji, kućište, regulacija, trafostanica
itd) čini vjetroelektranu.
Pri tome se pod nazivom vjetroelekrana
podrazumijevaju postrojenja za dobivanje
električne energije, dok se pod nazivom
vjetrenjača podrazumijevaju postrojenja za
dobivanje mehaničkog rada (npr. za mlinove,
crpke za vodu).
90
•1. Servisna dizalica (service crane) •2. OptiSpeed™ - generator •3. Rashladni sustav (cooling system) •4. VMP-top kontroler sa konverterom •5. Prijenosnik (gearbox) •6. Glavna osovina (main shaft)
•7. Sistem za blokiranje rotora (Rotor lock system) •8. Krak, lopatica •9. BladeHub (glava nosača rotora) •10. Spinner
•11. Ležaj krila (blade bearing)
•12. Temeljna ploča stroja (machine foundation) •13. Hidraulična jedinica (hydraulic unit) •14. Zakretna ruka (gear torque arm) •15. Zakretni prsten (yaw ring) •16. Kočnica (brake) •17. Toranj (tower) •18. Oprema za zakretanje (yaw gear)
•19. Kompozitna spojnica diska; generator-prijenosnik (Composite disk coupling)
91
Svake godine na zemlji nastaju velike količine suhe biomase kao produkt
procesa fotosinteze. Samo oko 4 % upotrebljava se za hranu i energiju, a
ostatak beskorisno trune, odnosno povećava prirodne zalihe obnovljivih
izvora energije.
Biomasa je gorivo koje se dobiva od biljaka ili dijelova biljaka kao što su
drvo, slama, stabljike žitarica, ljušture itd. (prema uredbi o graničnim
vrijednostima emisije onečišćujućih tvari u zrak iz stacionarnih izvora (NN
140/97)
Biomasa je obnovljiv izvor energije, a općenito se može podijeliti na
drvnu, nedrvnu i životinjski otpad, unutar čega se mogu razlikovati:
- DRVNA BIOMASA (OSTACI IZ ŠUMARSTVA, OTPADNO DRVO)
- DRVNA UZGOJENA BIOMASA (BRZORASTUĆE DRVEĆE)
- NEDRVNA UZGOJENA BIOMASA (BRZORASTUĆE ALGE I TRAVE)
- OSTACI I OTPACI IZ POLJOPRIVREDE
- ŽIVOTINJSKI OTPAD I OSTACI
Danas se primjena biomase za proizvodnju energije potiče uvažavajući
načelo održivog razvoja. Najčešće se koristi drvna masa koja je nastala
kao sporedni proizvod ili otpad te ostaci koji se ne mogu više iskoristiti.
Takva se biomasa koristi kao gorivo u postrojenjima za proizvodnju
električne i toplinske energije ili se prerađuje u plinovita i tekuća goriva za
primjenu u vozilima i kućanstvima. Postoje razne procjene potencijala i
uloge biomase u globalnoj energetskoj politici u budućnosti, no u svim se
scenarijima predviđa njezin značajan porast i bitno važnija uloga.
5.2. BIOMASA
92
Mogućnosti korištenja biomase, kao alternativnog izvora energije, ima
relane šanse za primjenu u prostorima Istočne Hrvatske.
Korištenje ove tehnologije za proizvodnju energije nije bili nepoznato na
ovim prostorima ni u prošlosti. Moguća raširenija uporaba ove tehnologije
ovisi o tehničkoj opremljenosti i orijentaciji obiteljskih gospodarstava.
Energetski i ekološki vrlo prihvatljiv način korištenja biomase predstavlja
kemijsku reakciju razgradnje ugljikovodika pomoću bakterija. Pri tome se
dobiva sagorivi plin metan, nešto ugljičnog dioksida i ostatak koji je vrlo
bogat nitratima pa je vrlo dobar za uporabu kao umjetno gnojivo. Razgradnja
ugljikovodika odvija se u zatvorenim prostorima bez kisika na temperaturi od
10o do 40o c. Proces se naziva anaerobna fermentacija, a uređaj u kome se
proces odvija naziva se digestor.
Digestor se može izgraditi pod zemljom ili nad zemljom. Najjednostavniji
oblici digestora su od nepropusne gline. Suvremeniji su izvedeni od
armiranog betona, a u posljednje vrijeme najčešće se upotrebljava metalni
digestor koji se postavlja iznad zemlje.
Kapaciteti digestora kreću se u ljetnom periodu tako da na svaki m3
volumena digestora možemo dobiti od 0,15 do 0,20 m3 bioplina.
93
PRESJEK KROZ DIGESTOR OD GLINE
PRESJEK KROZ METALNI NADZEMNI DIGESTOR
1 – KOŠARA ZA GNOJ
2 – CIJEV ZA ODVOD GNOJA
3 – TOPLOMJER
4 – PLINSKO BROJILO
5 – MANOMETAR
6 – OTVOR ZA PRAŽNJENJE
7 – CRPKA
8 – CIJEV ZA CIRKULACIJU
9 - GRIJALO
94
5.3. GEOTERMALNA ENERGIJA
Geotermalna energija u užem smislu obuhvaća onaj dio energije iz dubina zemlje koji u
obliku vrućeg ili toplog geotermalnog medija (vode ili pare) dolazi do površine zemlje i
prikladan je za iskorištavanje u izvornom obliku (za grijanje, kupanje, liječenje i sl) ili za
pretvorbu u druge oblike (električnu energiju, toplinu u toplinarskim sustavima i sl).
Geotermalna energija je posljedica raznih procesa koji se zbivaju u dubinama zemlje
(raspadanja izotopa i sl), gdje temperatura iznosi više od 4000 °C, a nastala se toplina
kroz slojeve zemljine kore odvodi prema van. Promjena temperature s dubinom slojeva
naziva se geotermalnim gradijentom koji u Europi prosječno iznosi 0,03 °C/m, a u
Hrvatskoj su uobičajene vrijednosti:
U PODRUČJU DINARIDA I NA JADRANU: od 0,015 do 0,025 °C/m
U PANONSKOM PODRUČJU: OKO 0,04 °C/m.
Inače, do dubine 30 m toplina zemljine površine uvjetovana je i sunčevim zračenjem, a u
tim je slojevima temperatura gotovo konstantna.
95
GEOTERMALNI GRADIJENT
Dva sedimentna bazena pokrivaju gotovo cijelo područje
Republike Hrvatske: PANONSKI BAZEN I DINARIDI.
Velike su razlike u geotermalnim potencijalima koji su istraženi i
prilikom obavljanja istražnih radovima u svrhu pronalaska nafte i
plina.
G=0,018 °C/m
q=29 mW/m2
KARTA GEOTRMALNOG GRADIJENTA U HRVATSKOJ
96
Geotermalne potencijale u Hrvatskoj možemo podijeliti u tri skupine : srednje
temperaturne rezervoare 100 – 200 °C, niskotempraturne rezervoare 65 do 100°C i
geotermalne izvore temperature vode ispod 65 °C.
Geotermalna energija iz ovih ležišta može se iskorištavati za grijanje prostora, u
različitim tehnološkim procesima te za proizvodnju električne energije.
SREDNJETEMPERATURNI GEOTERMALNI POTENCIJALI
97
Bizovačke toplice koriste bušotinu Bizovac koja je dio istoimenog geotermalnog polja. Sustav
je izgrađen prije dvadesetak godina, no u međuvremenu nije proširivan ni poboljšavan.
Geotermalni se medij (voda) dobiva iz dvije proizvodne bušotine, a kroz treću se u ležište,
umjesto iskorištenog, ohlađenog medija, utiskuje bunarska voda jer ne postoje uređaji za
pročišćavanje vode iskorištene u bazenima.
Protok vode je prilično ravnomjeran i godišnje prosječno iznosi od 6 do 9 l/s, pri čemu je
temperatura na izvoru između 85 i 90 °C. Godišnja se proizvodnja toplinske energije
procjenjuje na našto manje od 10 000 MW. Osim tople vode, iskorištava se i plin koji se dobiva
u odvajaču (1,3 m3 plina po 1 m3 medija) i kao gorivo služi u kuhinji hotela.
Geotermalna se voda na području Hrvatske koristila od davnina i na njoj se temelje brojne
toplice (npr. Varaždinske, Bizovačke). dok je ranije (npr. Varaždinske toplice potječu još iz
rimskih vremena) u tim toplicama voda na površinu dotjecala prirodno, danas se koriste plitke
bušotine. Značajnija istraživanja geotermalnih ležišta kako bi se ispitala moguća primjena u
razne svrhe, ne samo zdravstveno-turističke, u Hrvatskoj započinju 1976. godine.
98
Jedan od kombiniranih sustava grijanja i hlađenja stambenih objekata je
djelomično ili potpuno ukopavanje kuće. Na taj način koristi se velika izolacijska
sposobnost i toplinska inercija koja spriječava brze promjene temperature. Zahvaljujući tim
prirodnim svojstvima još iz rane povijesti poznati su primjeri izgradnje zemunica kao
ljudskih nastambi.
Kao što je vidljivo iz klimatskih podataka za područje grada Osijeka i njegovu
okolicu prosječne godišnje temperature zraka variraju od -0,7o c u siječnju do 21,6o c u
srpnju. Godišnje oscilacije temperature zemlje na dubini od 1 metra pokazuju da se
minimalna temperatura ne spušta ispod 6o c, a maksimalna ne penje iznad 20o c. Bitno je
znati da vremenski razmak između minimalne i maksimalne temperature u zemlji dolazi oko
dva mjeseca kasnije u odnosu na promjene temperature zraka. To znači da zemlja dostiže
najnižu temperaturu početkom proljeća, a najvišu početkom jeseni kada se temperatura
zraka već spušta na prosječnu razinu od 10o c.
Primjeri ukopanih i poluukopanih stambenih objekata pokazuju da su takva
rješenja vrlo pogodna za brežuljkaste ili planinske lokacije. Idealno ravna slavonska nizina
ne pruža kvalitetna rješenja za ukopavanje stambenih objekata i korištenje geotermalne
energije. Dodatni problem kod takvog načina izgradnje predstavljala bi visoka razina
podzemnih voda i velika vlažnost zemlje koja u ovim krajevima uobičajena. Dokaz za to je i
vrlo rijetka izvedba podruma u nasljeđenim tradicijskim slavonskim kućama.
Procjenjuje se da bi se geotermalna energija u Hrvatskoj iz većine ležišta ponajprije mogla
koristiti za sustave grijanja (ponajviše zgrada koja čine zdravstveno-turističke komplekse,
gdje se geotermalni medij u te svrhe već koristi, a zatim i za zagrijavanje staklenika
(posebice u krajevima u kojima inače postoji poljoprivredna proizvodnja).
99
Pod pojmom energije vodenih tokova , ili jednostavnije hidroenergije , podrazumjevamo sve
mogućnosti za dobivanje energije iz strujanja vode u prirodi. To je energija dobivena : - IZ KOPNENIH VODOTOKOVA (RIJEKA, POTOKA, KANALA I SL)
- IZ MORSKIH MIJENA: PLIME I OSEKE
- IZ MORSKIH VALOVA.
Kopneni vodotokovi potječu od kruženja vode u prirodi pa njihova energija, zapravo, potječe od
sunčeve. Morski valovi, barem oni koji su uzrokovani vremenskim prilikama, zbog čega su
prilično pravilni i mogu se iskorištavati, također potječu od sunčeve energije. Osim njih, postoje
još i valovi koji nastaju zbog djelovanja zemljine kore, primjerice vulkana ili potresa, ali zbog
redovito razornog djelovanja nisu prikladni za korištenje. Za razliku od njih, energija morskih
mijena potječe od gravitacijskog djelovanja nebeskih tijela, točnije od međudjelovanja Mjeseca i
Zemlje.
5.4. ENERGIJA VODENIH TOKOVA
Kod velikih je hidroelektrana utjecaj na okoliš vrlo velik jer redovito dolazi do značajnih
promjena krajolika zbog potapanja čitavih dolina pa i naselja, velikih emisija metana (od truljenja
potopljenih biljaka), lokalnih promjena klime zbog velikih količina vode itd.
Za razliku od toga, utjecaj na okoliš malih hidroelektrana je bitno manji jer se nerijetko mogu
dobro uklopiti u krajolik (npr. iskorištavanjem postojećih hidroenergetskih sustava, napuštenih
mlinova i sl), mala je potrošnja energije za njihovu izgradnju (kumulativna emisija), cijeli sustav
nije velik itd.
Dakle, govoreći o hidroenergiji kao obnovljivom izvoru koji je u suglasju sa održivim razvitkom u
užem se smislu misli samo na male hidroelektrane.
100
Vodik (H2) najčešći je element u svemiru i jedan od najčešćih na zemlji. ipak, na zemlji
se gotovo isključivo nalazi u vezanom obliku, odnosno u raznim kemijskim
spojevima. u zraku atmosfere u čistom ga stanju pri normalnim uvjetima ima vrlo
malo - između 0,0001 i 0,0002% (volumnih).
Kao tvar, vodik je otkriven u 18. stoljeću (Henry Cavendish, 1766. godine). Najlakši je
element u prirodi i čak je 14 puta lakši od zraka. Na sobnoj je temperaturi (21 °c) i pri
atmosferskom tlaku u plinovitom stanju, bez boje, okusa i mirisa, zapaljiv, ali
neotrovan.
Njegovim izgaranjem nastaje samo vodena para, posve neškodljiva za okoliš.
Područje zapaljivosti vodika u zraku iznosi od 4 do 75% njegovog volumnog udjela.
Donja mu je granica zapaljivosti na zraku četiri puta viša nego za benzin i dva puta
viša nego za propan. Ipak, energija potrebna za zapaljenje na zraku je 12 puta manja
nego kod benzina, ali je brzina izgaranja 8 puta veća.
Vodik se može proizvesti iz različitih spojeva, a zbog njegove vrlo velike prisutnosti
kao pogonsko gorivo se počinje koristiti u automobilskoj industriji.
Od 2007. godine kreće serijska proizvodnja automobila BMW hydrogen 7 kojeg će
pokretati dvojni pogon – benzin i vodik.
5.5. VODIK
101
U najranijoj povijesti čovjek je prepoznao toplinu i svjetlost Sunca što je rezultiralo pokušajem
prilagodbe njegovom cikličkom kretanju. Spoznaje vezane uz kretanje sunca danas i u budućnosti
posebno su važne za istraživanje korištenja sunčeve energije u različite svrhe. Naime, bez
tehničkog razvitka metoda iskorištenja sunčevog zračenja taj nepresušni izvor energije neće moći
u večoj mjeri zamjeniti neobnovljive izvore energije koji su danas u uporabi.
Proučavanje kretanja Zemlje u odnosu na Sunce potrebno je iz više različitih razloga.
Najpotrebnije je prilagoditi prikupljanje sunčeve energije kretanju tih dvaju svemirskih tijela. Zatim
treba ostvariti odgovarajuću zaštitu od sunca u dijelu godine kada je ono prejako. Nadalje, dobro
poznavanje kretanja sunca treba pripomoći u procesima prostornog planiranja i arhitektonskog
projektiranja kako bi se osiguralo kvalitetno osunčanje i osvjetljenje tijekom sunčevih mijena.
Zemlja se okreće oko sunca po eliptičnoj putanji. Za vrijeme ljetnih mjeseci djelovanje
sunčevog zračenja se pojačava zbog duljeg dnevnog osunčanja i većeg kuta upada sunčevih
zraka. Ova situacija je potpuno oprečna za južnu polovicu zemljine kugle. Intenzitet sunčevog
zračenja značajno se smanjuje u odnosu na zemljopisnu širinu.
6. SUNČEVO ZRAČENJE KAO IZVOR ENERGIJE
102
Sunce je golema užarena plinovita kugla promjera 1,391 milijuna km. Zemlja se vrti oko
sunca u eliptičnoj putanji s vrlo malim ekscentricitetom (e=0,017) tako da se udaljenost
zemlje i sunca mijenja vrlo malo tijekom godine. Srednja udaljenost zemlje i sunca je 149,68
milijuna km. U perihelu (točka eliptične putanje najbliža fokusu), početkom siječnja, zemlja
je 1,67% bliža, a u afelu (točka eliptičke putanje najudaljenija od fokusa), početkom srpnja,
zemlja je 1,67 % udaljenija od sunca. Kako se sunčevo zračenje mijenja s kvadratom
udaljenosti, zemlja u siječnju prima 6,9 % više sunčeve energije nego u srpnju.
Prema tome siječanjske temperature bi trebale biti više od srpanjskih, zima na sjevernoj
polutki bi trebala biti toplija nago na južnoj, a ljeto na južnoj polutki toplije od ljeta na
sjevernoj. U stvarnosti je sve upravo obratno jer odnosi u atmosferi značajno ovise i o
drugim faktorima.
Sunce se sastoji uglavnom od vodika i helija. U unutrašnjosti Sunca vodik se nuklearnim
reakcijama fuzije pretvara u helij što rezultira oslobađanjem velikih količina energije.
Uslijed tih reakcija temperatura u unutrašnjosti Sunca premašuje 20 milijuna K. Zemlja od sunca godišnje dobiva velike količine energije što je nekoliko tisuća puta više
nego što iznosi ukupna godišnja potrošnja energije iz svih primarnih izvora. Prosječna
jakost sunčevog zračenja iznosi oko 1367 W/m2 (tzv. solarna konstanta).
Spektar sunčevog zračenja obuhvaća radio-valove, mikrovalove, infracrveno zračenje,
vidljivu svjetlost, ultraljubičasto zračenje, x-zrake i y-zrake.
Najveći dio energije pri tome predstavlja infra crveno zračenje (valne duljine > 760 nm),
vidljiva svjetlost (valne duljine 400 - 760 nm) te UV zračenje. U spektru je njihov udio
sljedeći: 51% čini IC zračenje, 40% UV zračenje, a 9% vidljiva svjetlost.
103
U sljedećoj tablici prezentirani su podaci za usporedbu koji konkretno ilustriraju
promjenu intenziteta sunčevog zračenja u ovisnosti od zemljopisne širine.
OVISNOST SREDNJEG GODIŠNJEG OSUNČANJA O
ZEMLJOPISNOJ ŠIRINI
PROSJEČNO OSUNČANJE J/m2 NA DAN
SJEVERNA ZEMLJOPISNA ŠIRINA
0o 30o 60o 90o
IZVAN ATMOSFERE 35,5 30,9 19,6 14,6
NA TLU
(VEDRO NEBO)
23,8 21,7 13,4 9,2
NA TLU (OBLAČNO NEBO) 17,1 18,4 8,36 6,3
UKUPNO APSORBIRANO
(U TLU I ATMOSFERI)
23,8 22,15 10,87 5,0
Grad Osijek smješten je na 45o i 33' sjeverne zemljopisne širine. Intenzitet, trajanje i
spektralna raspodjela insolacije ovise o dnevnom i godišnjem ciklusu, o zemljopisnoj širini i
stanju atmosfere. Trajanje osunčanja za 45O sjeverne zemljopisne širine u ljetnom periodu
iznosi od 15 do 15,5 sati na dan, a zimi od 8,5 do 9 sati. Osunčanje se mjesečno produljuje
odnosno skraćuje za 1,5 sat. Stvarno trajanje osunčanja kraće je zbog naoblake i magle,
neravnina zemljine površine i ostalih zapreka (stabla, zgrade i sl.). Prosječno trajanje
osunčanja u europi kreće se od 20 do 66% od teoretski mogućeg, a najviše ovisi o
meteorološkim prilikama.
104
POLOŽAJ ZEMLJE U ODNOSU NA SUNCE 21. PROSINAC
21. LIPANJ
21. OŽUJAK I 23. RUJAN
KUTEVI UPADA SUNČEVIH ZRAKA
ZA VRIJEME ZIMSKOG I LJETNOG
SOLSTICIJA I ZA VRIJEME
PROLJETNOG I JESENJEG EKVINOCIJA
105
6.1. GEOMETRIJA SUNČEVOG ZRAČENJA
Azimut je kut kojeg zatvara pravac sjever-jug i horizontalna projekcija sunčevih zraka na
zemljinu površinu. Kada je sunce u podne točno na jugu, kut azimuta je jednak 0o.
Pozitivne vrijednosti azimuta su na istočnoj strani svijeta, a negativne na zapadnoj.
Položaj Sunca može se u svakom trenutku jednostavno odrediti kutem koji čini visina
sunca u odnosu na horizont i kutem azimuta.
106
POLOŽAJI SUNCA U GODIŠNJEM I DNEVNOM CIKLUSU
SJEVER
JUG
DNEVNE POZICIJE SUNCA
21. OŽUJAK I 21. RUJAN
21. PROSINAC
21. LIPANJ
PROLJEĆE - LJETO
JESEN
- ZIMA
DNEVNE POZICIJE SUNCA
107
SUNČANI “PROZOR”
SUNČANI ”PROZOR” ODREĐUJU NAJPOVOLJNIJE POZICIJE SUNCA NA NEBESKOMSVODU.
TE POZICIJE ZA NAŠE ZEMLJOPISNE ŠIRINE OSTVARUJU SE U DNEVNIM CIKLUSIMA OD 9.00
D0 15.00 SATI.
DRUGU KONSTANTU ODREĐUJU GRANICE ODREĐENE EKLEKTIKOM ZIMSKOG I LJETNOG
SOLSTICIJA.
DJELOVANJE SUNČEVOG ZRAČENJA KROZ ZAMIŠLJENI SUNČANI “PROZOR” PREDSTAVLJA
PODRUČJE OPTIMALNIH VREMENSKIH I PROSTORNIH POTENCIJALA ZA KORIŠTENJE SUNČEVE
ENERGIJE.
PROSTOR KROZ KOJI SUNCE NAJJAČE DJELUJE MOŽE BITI REDUCIRAN ZBOG KONFIGURACIJE
TERENA, VEGETACIJE I SUSJEDNIH GRAĐEVINA KOJE PRAVE SJENU.
108
6.2. KARTA SREDNJE GODIŠNJE OZRAČENOSTI SUNCEM VODORAVNE PLOHE U HRVATSKOJ
Prema klimatskim podacima grad Osijek ima prosječno godišnje oko 1900
sunčanih sati, a od toga oko 600 sati za vrijeme sezone grijanja što predstavlja
dobre preduvjete za intenzivno korištenje sunčevog zračenja u arhitekturi.
OSIJEK
109
Sunčeva se energija može iskorištavati na dva načina :
A) AKTIVNO
B) PASIVNO
Aktivna primjena sunčeve energije podrazumijeva njezinu izravnu pretvorbu u toplinsku ili
električnu energiju. Pri tome se toplinska energija od sunčeve dobiva pomoću solarnih
kolektora ili solarnih kuhala, a električna pomoću fotonaponskih (solarnih) ćelija ili panela.
Pasivna primjena sunčeve energije znači izravno iskorištavanje dozračene sunčeve topline
odgovarajućom izvedbom građevina (smještajem u prostoru, primjenom odgovarajućih
materijala, prikladnim rasporedom prostorija i ostakljenih ploha itd).
6.3. NAČINI KORIŠTENJA SUNČEVE ENERGIJE U ZGRADAMA
-30
-15
0
15
30
SJEVER
JUG
Da bi se postigli što bolji rezultati u korištenju
sunčeve energije bilo na aktivan ili na pasivan način
jako je bitna orijentacija solarnih sustava prema
stranama svijeta.
Idealna je južna orijentacija, ali se dobri rezultati
postižu i sa otklonom do 30O od juga. Pri tome su
povoljnije jugoistočne orijentacije zbog ranijeg
početka djelovanja sunčevog zračenja u dnevnom
ciklusu.
110
Industrija sunčanih ćelija i fotonaponskih panela danas je jedna od najbrže rastućih industrija.
U 2004. godini proizvedeno je sunčanih ćelija ukupne vršne snage 1146 MW, što je porast od 54%
u odnosu na prethodnu godinu. Po proizvodnji prednjači Japan gdje je proizvedeno 550 MW, zatim
Europa s 299 MW u posljednjih pet godina prosječne godišnja stopa rasta proizvodnje je bila 42%.
PROIZVODNJA SUNČANIH ĆELIJA IZMEĐU 1988. I 2004. GODINE
111
6.4. SOLARNI SUSTAVI ZA GRIJANJE I PRIPREMU
POTROŠNE TOPLE VODE
Solarni sustavi su izvori topline za grijanje i
pripremu ptv-a koji kao osnovni izvor energije
koriste toplinu dozračenu od sunca, odnosno
sunčevu energiju. Solarni se sustavi za grijanje
u najvećem broju slučajeva koriste kao dodatni
izvori topline, dok kao osnovni služe plinski,
uljni ili električni kotlovi. Njihova je primjena
kao osnovni izvori topline za sustave grijanja
rijetka i ograničena na područja s dovoljnom
količinom sunčevog zračenja tijekom cijele
godine, u kojima su ujedno i klimatski uvjeti
povoljniji pa je sezona grijanja kratka. Aktivni
solarni se sustavi stoga ponajviše koriste za
pripremu ptv-a.
Osnovni dijelovi solarnih sustava su: - KOLEKTOR
- SPREMNIK TOPLE VODE S
IZMJENJIVAČEMTOPLINE
- SOLARNA STANICA S CRPKOM I REGULACIJOM
- RAZVOD S ODGOVARAJUĆIM RADNIM (SOLARNIM)
MEDIJEM.
Kolektor je osnovni dio svakog solarnog
sustava i u njemu dolazi do pretvorbe sunčeve
u toplinsku energiju. Dozračena sunčeva
energija prolazi kroz prozirnu površinu koja
propušta zračenje samo u jednom smjeru te se
pretvara u toplinu koja se predaje prikladnom
prijenosniku topline: solarnom radnom mediju
(najčešće smjesi vode i glikola).
112
Solarni fotonaponski pretvornici služe za izravnu pretvorbu sunčevog zračenja u električnu
energiju, a izvode se kao fotonaponski paneli koji mogu biti od: monokristaličnog i
polikristaličnog slicija, amorfnog silicija, kadmij-telurida i bakar-indij-diselenida.
Fotonaponski moduli mogu biti:
samostojeći FN moduli mogu biti čisto istosmjerni (dc), kombinirani istosmjerno-izmjenični
(dc/ac) ili hibridni s pomoćnim izvorima kao što su benzinski ili dizelski agregati, vjetroturbine,
hidroturbine ili mali kogeneracijski izvori (npr. motor ili mikroturbina).
Umreženi FN moduli koriste mrežu kao spremnik u interaktivnom režimu rada. tada se viškovi
(najčešće danju za sunčanog vremena) predaju mreži, a noću i u uvjetima manje insolacije iz
mreže se uzimaju manjkovi.
Fotonaponski sustavi predstavljaju integriran skup FN modula i ostalih komponenata, projektiran
tako da primarnu sunčevu izravno pretvara u konačnu električnu energiju kojom se osigurava rad
određenog broja istosmjernih i/ili izmjeničnih trošila, samostalno ili zajedno s pričuvnim izvorom.
Ovisno o načinu rada, postoje dvije vrste FN sustava:
- samostalni (autonomni), za čiji rad mreža nije potrebna
- mrežni, spojeni na električnu mrežu:
- pasivni, kod kojih mreža služi (samo) kao pričuvni izvor
- aktivni (interaktivni), kod kojih mreža može pokrivati manjkove, ali i preuzimati viškove
električne energije iz fn modula
- hibridni, koji su zapravo samostalni povezani s drugim (obnovljivim) izvorima.
6.5. SOLARNI FOTONAPONSKI PANELI
113
Solarni kolektori i fotonaponski paneli mogu se instalirati na zgrade na različite načine.
pri tome je vrlo važna uloga arhitekta koji mora na estetski prihvatljiv i energetski
učinkovit način predložiti postavu sustava za prihvat sunčevog zračenja.
Posebno zahtjevan projektantski zadatak je i postava sustava za korištenje sunčeve
energije na postojeće zgrade.
Na sljedećim fotografijama može se vidjeti nekoliko u estetskom smislu manje uspješnih
interpolacija solarnih sustava na stambenim zgradama.
114
OVI PRIMJERI POKAZUJU USPJEŠNIJU POSTAVU SOLARNIH SUTAVA NA KUĆAMA.
115
Solarni kolektori mogu biti smješteni i pored zrada za koje prikupljaju energiju.
Prikupljena energija se dovodi do mjesta uskladištenja i potrošnje podzemnim putem.
116
Najbolja rješenja integracije solarnih sustava u oblikovanju zgrade predstavljaju
postave tih sustava u plohe pročelja ili krova zgrada.
117
118
U Danskoj na otoku Aero u mjestu Marstal
nalazi se najveći svjetski solarni sustav
za dobivanje toplinske energije s
površinom kolektora od 9000 m 2 .
Marstal je mjesto s 3500 stanovnika i od
1996. godine to mjesto ima centraliziranu
proizvodnju toplinske energije za grijanje
i pripremu potrošne tople vode pomoću
sunčeve energije za 1320 kuća.
U ljetnim mjesecima (lipanj, srpanj i
kolovoz) solarni sustav daje 100 %
potrebnu toplinsku energiju za pripremu
potrošne tople vode, a u ostalim
mjesecima je manji ili veći udio solarne
energije, uz klasičan način dobivanja
toplinske energije na konvencionalni
način pomoću loživog ulja.
Sustav daje godišnje cca. 3600 MWh
toplinske energije što je 13–15 % ukupnih
potreba i pri tome se uštedi
400 000 litara loživog ulja, a time se
godišnje značajno smanji emisija štetnih
tvari u okoliš.
119
7.1. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE U ZGRADAMA
Korištenje sunčeve energije u arhitekturi na pasivan način ne traži nikakve nove i komplicirane
tehnologije. Sustav funkcionira tako da se pomoću dobro ukomponiranih tradicionanih materijala
za građenje, kao što su, drvo, kamen staklo i metal maksimalno iskoristi snaga vječnog izvora
topline sunca.
Pored toga pasivne solarne kuće treba prilagoditi i mogućnostima korištenja energetske moći
prirode koja nas okružuje (voda, vjetar, zemlja, vegetacija i sl.)
Temeljni princip pasivnog korištenja sunčeve energije sastoji se u tome da se kuća otvara prema
Suncu i da koristi njegovu energiju. Čim sunca nestane i čim vanjski uvjeti postanu nepovoljni
treba se zaštititi zatvaranjem prema okolini.
Dosadašnja svjetska iskustva pokazuju da se pomoću pasivnog korištenja sunčeve energije u
arhitekturi postižu veoma visoki postotci ušteda toplinske energije potrebne za zagrijavanje
zgrada. Zbog toga će najvjerojatnije takav način izgradnje i u većoj mjeri prirodnog zagrijavanja
zgrada postati dominantan u budućnosti.
120
Da bi pasivna solrna kuća zahvatila što više sunčeve energije u zimskom periodu potrebno je da
njena južna strana ima što veću ostakljenu površinu. To može biti izvedeno na različite načine
(prozori, balkonska vrata, ostakljenje zida, staklenik i sl.)
Na žalost, efekti zagrijavanja mogu biti štetni u ljetnom periodu jer pretjerano zagrijavanje južne
strane traži dodatno rashlđivanje zgrade.
Problem prevelikog osunčanja može se pojaviti i za vrijeme zimskih sunčanih dana kada je
naročito izražen problem velikih dnevnih temperaturnih amplituda.
Ukratko, zadatak pasivnih solarnih sustava bio bi da se prihvati što više sunčevog zračenja kada
je to korisno, a da se prostorije ne pregriju, te da se što više topline akumulira u elementima
zgrade. Isto tako treba se maksimalno zaštititi od jakog sunca u ljetnom periodu.
Put do realizacije ovih ni malo jednostavnih zahtjeva nazi se u sveobuhvatnom proučavanja
fizikalnih procesa nakon prodora sunčevih zraka u unutrašnjost zgrade.
Na svakoj građevini zasebno treba analizirati fizikalne procese koji će se dešavati sa energijom
sunca koja uđe u zgradu i projektom utvrditi najbolja rješenja. sve izložene zahjeve treba rješavati
na praktično izvodiv i ekonomski prihvatljiv način.
Ovako definiran način zagrijavanja podiže i opću kvalitetu života i zdravlja ljudi. Zidovi i podovi u
takvim zgradama su topli što stvara osjećaj ugodnog boravka. Nadalje u takvim zgradama postoji
dovoljno topline i sunca za život biljaka tijekom zime jer u pravilu postoje veće ostakljene plohe ili
staklenik koji može funkcionirati kao zimski vrt. Na taj način ostvaruje se povratak prirodi u
vlastitom domu ili na radnom mjestu.
Teorija korištenja sunčevog zračenja na pasivan način razlikuje 3 osnovna načina:
- DIREKTAN ZAHVAT SUNČEVOG ZRAČENJA
- TROMBOV ZID
- IZVEDBA STAKLENIKA
121
7.1.DIREKTAN ZAHVAT SUNČEVOG ZRAČENJA
Princip direktnog zahvata sunčevog zračenja
podrazumjeva izvedbu većih staklenih površina
na južnim pročeljima zgrade kako bi se stvorili
preduvjeti za što veću apsorpciju sunčevog
zračenja u masivnim elementima zgrade.
(zidovi, podovi, stropovi)
Uskladištena toplina noću nakon prestanka
djelovanja sunca vraća se u prostore zgrade i
na taj način štedi energiju potrebnu za
zagrijavanje. Pri tome je bitno i povezivanje
ostalih prostora zgrade sa prostorom koji je
tijekom dana izložen sunčevom zračenju
akumulirao toplinu.
Posebno važnu ulogu ima toplinska izolacija
koja sa vanjske strane treba zaštiti gubitke
akumulirane topline prema van ili prema
negrijanim prostorima zgrade.
Barem 50 % oplošja preostora na koji djeluje
sunčevo zračenje bi trebalo imati veću masu
odnosno veći koeficijent apsorpcijje. To se
dodatno može poboljšati izvedbom tamnih
tonova površine građevinskih elemenata koji su
izloženi sunčevom zračenju.
TOPL INSKAIZOLACIJA
MAS IVNA KONSTRUKCIJA
TERMALNI
ZASTOR
TOPL INSKAIZOLACIJA
MAS IVNA KONSTRUKCIJA
TERMALNI ZASTOR
ZIMSKA NOĆ
ZIMSKI DAN
TERMALNI ZASTORUVA AKUMULIRANU
TOPL INU
Č POVRAT TOPL INE
122
7.2. TROMBOV ZID
Trombov zid je posebno izvedena konstrukcija
koja se sastoji od tamno obojenog zida velike
mase ispred kojeg se sa južne strane
postavlja staklena ploha koja povećava efekt
akumulacije topline.
Ovako osmišljena konstrukcija zida dobila je
naziv po francuskom inženjeru Felixu Trombu.
Materijali koji se mogu upotrijebiti za izvedbu
zida velike mase mogu biti opeka, kamen,
beton ali i voda. voda postavljena u plastične
ili metalne spremnike i izložena sunčevom
zračenju bolje će akumulirati sunčevu toplinu.
Zbog strujanja topline u vodi izbjeći će se i
jaka površinska zagrijavanja trombovog zida
što je problem kod uporabe klasičnih
materijala.
Važnu ulogu u funkcioniranju ovog sustava
imaju i otvori za ventilaciju u trombovom zidu
koji omogućuju prirodnu cirkulaciju zraka u
prostoriji, a time i prenošenje topline u ostale
dijelove zgrade.
Sa vanjske strane trombov zid treba izolirati
termalnim zastorom koji štiti od gubitaka
topline tijekom zimske noći, ali i od jakog
sunca tijekom ljeta.
TOPL INSKAIZOLACIJA
MAS IVNA KONSTRUKCIJA
TERMAL NI
ZASTOR
TERMAL NI ZASTOR
TOPL INSKAIZOLACIJA
MAS IVNA KONSTRUKCIJA
ZIMSKI DAN
TOPLI ZRAK
HLADNI ZRAK
POVRATTOPL INE
ZIMSKA NOĆ
TERMALNI ZASTORUVA AKUMULIRANU
TOPL INU
Č
123
7.3. STAKLENIK
Treći i najefikasniji način korištenja sunčevog
zračenja na pasivan način predstavlja izvedba
staklenika na južnim stranama zgrada.
Tijekom zimskog dana sunčeva energija akumulira
se u masivnim konstrukcijama oko staklenika.
Za vrijeme noći aktivnom postavom termalnog
zastora izvedenim uz staklenu plohu čuva se
akumulirana toplina koja prelazeći sa konstrukcija
zagrijava i prostor staklenika i prostore koji ga
omeđuju.
Posebno bitno i korisno je povezivanje udaljenijih
dijelova zgrade sa prostorima staklenika kako bi se
toplina prenijela u hladnije dijelove zgrade. To se
najbolje može izvesti prirodnom cirkulacijom toplog
zraka ili prinudnim načinom.
Posebnu pozornost treba posvetiti zaštiti staklenih
ploha u ljetnom periodu od direktnog sunčevog
zračenja zbog pregrijavanja.
TOPLINSKAIZOLA CIJA
MASIVNA KONSTRUKCIJA
TERMALNI
ZASTOR
ZIMSKI DAN
TOPL I ZRA K
HLADNI ZRAK
TOPLINSKA
IZOLA CIJA
MASIVNA KONSTRUKCIJA
TERMALNI ZASTOR
POVRATTOPLINE
ZIMSKA NOĆ
TERMALNI ZASTORUVA AKUMULIRANU
TOPLINU
Č
124
Važan preduvjet za korištenje sunčevog zračenja na pasivan način predstavljaju slobodne
površine ispred južnih strana zgrada.
Na sljedećem prikazu vide se tlocrtni oblici nužnih slobodnih površina ispred slobodno
stojeće zgrade i tlocrtni oblik sume bačenih sjena sa sjeverne strane.
GRANICA PARCELE
POTREBNESLOBODNE
POVRŠINE ZBOG
PRIHVATASUNČEVOG ZRAČENJA
SUMA DNEVNIH BAČENIH
SJENADVOSTREŠNEZGRADE
S
125
Kvalitetno prihvaćanje sunčevog zračenja nije ograničeno samo na slobodno stojeće zgrade
na slobodnim parcelama. Primjer koji sljedi pokazuje projektantsko rješenje za novo
stambeno naselje u nizu bazirano na aktivnom i pasivnom korištenju sunčeve energije u
Saveznoj američkoj državi Colorado.
IZOMETRIJA
STAMBENOG
SUSJEDSTVA PRESJEK
SITACIONI PLAN
126 KOMPJUTORSKA ANALIZA KRETANJA SUNCA A-9.30 B-12.00 I C-15.30
STAN U
JUŽNOM BLOKU
STAN U
SJEVERNOM BLOKU
127
Najučinkovitije korištenje sunčevog zračenja u kategoriji obiteljskih kuća predstavljaju zgrade
koje imaju izvedene aktivne i pasivne sustave.
Sljedeći primjer prikazuje prosječnu obiteljsku kuću u Saveznoj američkoj državi Maine koja
ima aktivne i pasivne mogućnosti korištenja sunčevog zračenja.
128
PROJEKT SOLARNE KUĆE SOLAR-SYSTEM
Donjodravska obala 49 OSIJEK
129
TEHNIČKI OPIS LOKACIJA
Novi stambeno – poslovni objekt lociran je u sjeveroistočnom dijelu grada, na parceli k.č.br. 8395,
k.o. Osijek u Osijeku, Donjodravska obala 49. Lokacija se nalazi u zoni namijenjenoj za - urbanu
rekonstrukciju – prema generalnom urbanističkom planu grada Osijeka.
Prilaz do objekta predviđen je izgradnjom pristupnog puta sa sjeverne strane parcele a koji se spaja
na ciglarsku ulicu. NAMJENA OBJEKTA I ARHITEKTONSKA DISPOZICIJA PROSTORA
Namjena građevine je poslovno-stambena i predviđa tri različite funkcionalne cjeline: - POSLOVNI DIO U SUTERENU I DIJELU PRIZEMLJA
- DVOSOBAN STAN U PRIZEMLJU
- ČETVEROSOBAN STAN NA 1. KATU
Objekt je nepravilne tlocrtne geometrije dimenzija 17,10x10,60 + 13,31x1,75 + 8,75x1,60 + 6,90x1,95 m.
Ulaz u objekt nalazi se sa sjeverne strane. Dvosoban stan u prizemlju ima zaseban ulaz, a poslovni
prostori i stan na prvom katu imaju zajedničku vertikalnu komunikaciju.
Centralno smješten staklenik orijentiran na južnu stranu omogućuje iskorištenje sunčeve energije na
pasivan način. Ispod poda staklenika nalazi se spremište termalne energije iz kojeg se nakon
prestanka djelovanja sunčevog zračenja akumulirana toplina vraća u prostorije objekta.
Orijentacija većine prostorija u objektu je na južnu stranu. Zapadna i sjeverna strana objekta imaju
reduciran broj otvora zbog pregrijavanja ljeti (zapad) i rasipanja energije zimi (sjever). KONSTRUKCIJA I MATERIJALI
Objekt ima trakaste betonske temelje debljine 90 cm ispod nosivih zidova .
Stropna konstrukcija je predviđena kao polumontažna tipa “Wienerberger” 16+5 cm koju treba
postaviti na horizontalne serklaže, sa nalijeganjem min. 12 cm. Na nju dolazi zvučna izolacija i
pod u zavisnosti od namjene prostorije – parket ili keramika.
Krovna konstrukcija biti će izvedena kao podrožnička. Opterećenje krova prenosi se na podrožnice
koje se nalaze na ab horizontalnim serklažima, a putem ovih na nosive zidove. Samo se iznad
prostora dnevnog boravka na prvom katu, zbog većeg raspona, između dva vertikalna AB
serklaža postavlja pravokutni čelični profil koji nosi rogove. Iznad sjeverne krovne plohe nalazi
se posebna krovna konstrukcija od čeličnih profila i drvene građe koja pokriva i dio terasa na
prvom katu.
130
Izvedba krovnog pokrova na svim krovnim plohama predviđena je crijepom tipa Bramac.
Oluke i opšave svih krovnih detalja izvesti pocinčanim limom debljine 0,55 mm.
Horizontalnu i vertikalnu hidroizolaciju podruma izvesti hidroizolacijskim ljepenkama i premazima
(2+3).
Toplinsku izolaciju vanjskih zidova izvesti kao izolaciju debeloslojne kompaktne fasade
termoizolacionim materijalima proizvođača pfleiderer novoterm. predviđa se izvedba tri sloja
toplinske izolacije debljine po 5 cm, a svaki sloj se nezavisno, pomoću plastičnih čepova, sidri u
nosivi dio zida. Kao završni sloj pročelja izvodi se izravnavajući sloj armiran plastičnom mrežicom.
Toplinsku izolaciju krovne konstrukcije (galerije) izvesti po kosini između rogova debljine 15 cm
kao puno izolirani krovni vezač s dodatnom izolacijom ispod rogova od 10 cm (15 + 10 cm)
novotermovim proizvodima. Zbog različitog načina grijanja poslovnog prostora u podrumu stropna
konstrukcija iznad podruma je toplinski je izolirana s donje strane.
Izvedba vanjskih nosivih zidova predviđena je wienerberger blok opekom d=30 cm u produžnom
mortu. Unutarnji nosivi zidovi su od wienerberger blok opeke d=25 cm. Armiranobetonski zidovi
izvest će se u debljini od 50 cm. Pregradni zidovi su od šuplje opeke mo-15, debljine 12 cm, u
produžnom mortu mm-5.
Predviđena kvaliteta betona je mb – 30 za sve konstruktivne elemente.
Kvaliteta čelika je ra-400/500, ma-500/560.
Konstrukciju stubišta čine armirano-betonske kose ploče debljine 12 cm.
U cijelom objektu se planira izvedba PVC vanjske stolarije čiji profili imaju prekinuti toplinski most.
Sve staklene plohe imaju protusunčanu zaštitu od sunca u vidu roleta postavljenih sa vanjske
strane. Staklenik ima zaštitu od sunca sa vanjske strane od plastificiranog platna. Tijekom zimskih
mjeseci staklenik se štiti od prekomjernog gubitka toplinske energije termalnim zastorima koji su
postavljeni s unutrašnje strane staklenika. INSTALACIJE
Instalacije vodovoda i odvodnje spojiti će se na gradsku mrežu.
Instalacije centralnog grijanja izvode se kao podno grijanje s izvorom energije na električni pogon.
Objekt je opremljen instalacijama jake i slabe struje. Izvodi se i nezavisan telefonski priključak koji
mora omogućiti tri linije za tri različite funkcionalne cjeline u objektu.
131
SOLARN A KUĆA - SOL AR SYSTEMDONJODRAVSKA OBAL A OSIJEK
MJ 1:200
I KAT
PRIZEMLJE
SUTEREN
TE
TE
TE
TE
KH
KH
KP
KP
KP
DB
DB
SP
S P
UZORCI
S PRE MIŠ TE
SP
SP
UČIO NICA
GD
UL
UL UL
STAKLENIK
STA KLENIK
INSTALACIJE
132
POPREČNI PRESJEK
ISTOČNO PROČELJE
ZAPADNO PROČELJE
MJ 1:200
JUŽNO PROČELJE
SJEVERNO PROČELJE
MJ 1:200
133
134
135
8. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE I POSTOJEĆE ZGRADE
Primjenu pasivnih solarnih sustava moguće je izvesti i u sklopu postojećih zgrada.
Iskustva u primjeni pasivnih sustava u rekonstrukciji zgrada poznata su pod nazivom
retrofitting. izvedene rekonstrukcije dokazuju da se cjelovitom sanacijom zgrada bez toplinske
izolacije i primjenom pasivnih solarnih sustava može uštedjeti i preko 70 % energije potrebne za
zagrijavanje. Kod postojećih zgrada moguća je primjena svih poznatih sustava za korištenje
sunčevog zračenja.
Dogradnjom staklenika, kao arhitektonski najsavršenijeg načina korištenja sunčeve energije na
pasivan način, ostvaruju se značajne uštede toplinske energije. S arhitektonskog stajališta
neodržavani stambeni objekti, kroz obnovu i dogradnju novih sklopova i elemenata, ostvaruju
mogućnost za suvremen redizajn cijelog objekta koji će biti u eksploataciji još dugi niz godina.
Pored arhitektonskih i energetskih doprinosa realizacijom takvih projekata ostvaruju se i
sljedeći biološko-ekološki doprinosi i poboljšanja:
- povećanje toplinskog komfora u stambenim objektima, a time i zdravlje ljudi
-povećanje stambene površine kvalitetnim osunčanim i ozelenjenim prostorima koji
podižu opću kvalitetu stanovanja
-smanjenje zagađenja čovjekovog okoliša zbog redukcije emitiranja otpadnih plinova
Kao primjer projektantske realizacije rekonstrukcije zgrade pomoću pasivnih solarnih sustava
poslužit će nam opet stambena zgrada u vukovarskoj ulici br. 62-86 u Osijeku čije postojeće
stanje je već prezentirano u četvrtom poglavlju ove knjige.
Da bi se postigla izveda bilo kojeg pasivnog solarnog sustava na ovom objektu potrebno je
prvo zadovoljiti sljedeće preduvjete:
- dodatno toplinski izolirati sve obodne građevinske elemente kako bi se gubici topline sveli
na najmanju moguću mjeru.
- smanjiti nepotrebne ventilacijske gubitke zamjenom vrata i prozora koji su dotrajali.
- prilagoditi vegetaciju užeg okoliša objekta u smislu omogućavanja djelovanja sunčevog
zračenja u zimskom periodu.
136
8.1. DIREKTNI ZAHVAT SUNČEVOG ZRAČENJA.
Direktan zahvat sunčevog zračenja u ovom konkretnom primjeru mogao bi se ostvariti
povećanjem ostakljenih površina na južnom pročelju tako da se poveća površine konstrukcije
koje bi sunce zagrijavalo. Nakon zalaska sunca konstrukcija bi akumuliranu toplinu predavala
okolini. Sljedeći crtež prikazuje kako to može biti ostvareno.
137
8.2. IZVEDBA TROMBOVOG ZIDA
Postojeći vanjski zid sa južne strane kojem se može i povećati masa služio bi kao skladište
topline. Da bi se efekt upijanja sunčevih zraka povećao vanjsku površinu zida treba ostakliti i
obojati u tamnu boju. tako će upijanje sunčeve energije biti najveće. Trombov zid treba toplinski
izolirati i sa unutrašnje strane kako bi dolazak toplinskog vala u prostoriju pao poslije zalaska
sunca.
138
8.3. DOGRADNJA STAKLENIKA
139
Dogradnjom staklenika sa južne strane svake stambene jedinice formira se novi
osunčani i ozelenjeni prostor stana koji doprinosi racionalnoj potrošnji energije
potrebne za zagrijavanje. Staklenik kao element arhitektonskog izražavanja pruža
mogućnost redizajna cijelog objekta. Stan i staklenik u naravi predstavljaju dvije
različite klimatske zone. Najkvlaitetniji dio stana postaje staklenik koji ustvari, u
toplinskom smislu, preuzima ulogu kontaktne zone između vanjskog zraka i stana.
Staklenik nam omogućava da u zadanim uvjetima svog stana ostvarimo, kad god je to
moguće, kontakt sa prirodom, odnosno sa Suncem, zelenilom i vizurama na okoliš.
U konkretnom primjeru staklenik predstavlja proširenje dnevnog boravka sa novom
korisnom površinom od oko 15 m2. Tijekom većeg dijela godine staklenik može
preuzeti funkcije dnevnog boravka što proširuje mogućnost organiziranja novih
funkcija u postojećem dnevnom boravku kao što su hobby prostor, radni prostor i sl.
Stan sa staklenikom omogučava različite mogučnosti sezonskog prilagođavanja
klimatskim prilikama.
Za vrijeme toplih sunčanih dana bitno je spriječiti direktno osunčanje staklenih ploha i
zidova staklenika kako ne bi došlo do prekomjernog zagrijavanja konstrukcija.
Proljetno i jesenje sunce svojim zračenjem može u stakleniku ostvariti ugodnu sobnu
temperaturu, a samim tim i mogućnost boravka u prirodnijem okolišu tijekom većeg
dijela godine.
Tijekom sunčanih zimskih dana zagrijana zračna masa unutar staklenika doprinosi
uštedama energije. Pored toga temperatura zraka u stakleniku viša je od vanjske za
desetak oC pa se itada staklenik može koristiti za neke potrebe.
U kratkom oblačnom i snježnom zimskom razdoblju termalni zastori staklenika
pretvaraju ga u „zaštitnu“ zonu koja doprinosi racionalnom korištenju energije. To se
ostvaruje zbog smanjenja transmisijskih i naročito ventilacijskih gubitaka topline.
140
Konstrukcija staklenika treba biti zasebno dilatirana, pri čemu se postojeći objekt može koristiti
kao ukruta protiv horizontalnih sila. Nove stropne i zidne konstrukcije staklenika zajedno sa
postojećim konstrukcijama trebaju biti mjesta uskladištenja topline sunčevog zračenja.
141
Najveću pozornost kod dogradnje staklenika kao elementa za korištenje sunčevog zračenja treba
obratiti na:
- ZAHVAT SUNČEVIH ZRAKA
- ZAŠTITU OD DIREKTNOG SUNČEVOG ZRAČENJA
- TOPLINSKU ZAŠTITU, TJ. TERMALNE ZASTORE
- MJESTA AKUMULACIJE TOPLINE I BOJU NJIHOVE POVRŠINE
- POSTAVU ZELENILA I NJEGOVO SEZONSKO PRILAGOĐAVANJE
- OTVORI ZA VENTILACIJU I UKUPNO FUNKCIONIRANJE VENTILACIJE STANA
- RASPORED STAKLENIH PLOHA ZBOG OSTVARENJA DOBRIH VIZURA
142
A) za vrijeme toplih sunčanih dana veoma je
bitno spriječiti direktno osunčanje
staklenih ploha i parapetnog zida
staklenika zbog toga da ne dođe do
prekomjernog dnevnog zagrijavanja
konstrukcija
B) proljetno i jesenje sunce svojim zračenjem
može u stakleniku ostvariti ugodnu
sobnu temperaturu, a samim tim i
mogućnost boravka u prirodnijem oklišu
tijekom većeg dijela godine
C) za sunčanih zimskih dana zagrijana
zračna masa u stakleniku dodatno
doprinosi uštedama energije potrebne za
zagrijavanje. osim toga temperatura
zraka u staklniku je viša za desetak
stupnjeva od vanjskog zraka pa se i tada
staklenik može koristiti za neke potrebe.
D) u kratkom maglovitom i snježnom
zimskom razdoblju termalni zastori
staklenika pretvaraju ga u zaštitnu zonu
koja doprinosi racionalnom korištenju
energije. To se ostvaruje zbog smanjenja
transmisijskih i naročito ventilacijskih
gubitaka topline.
8.4. SEZONSKA PRILAGODBA
STANA SA STAKLENIKOM
143
Kod rekonstrukcija stambenih zgrada često je najbitnije motivirati vlasnike stanova za ulazak
u takav zahvat. tu značajno mogu pomoći različiti pristupi u obnovi sagledavajući odabranu
zgradu u cjelini. (PRIMJERI: A, B I C)
Izgradnja novih stambenih površina na ravnom krovu doprinijela bi učinkovitijem financiranju
rekonstrukcije cijele zgrade.
144
Iz ovog primjera vidi se da se rekonstrukcija ne mora na jednak način provesti za sve
stanove. Ostvarivanje inividualnog pristupa, odnosno zadovoljenje razlike u željama
pojedinaačnih vlasnika mogle bi se zadovoljiti preseljenjem unutar jedne stubišne jedinice.
Ukoliko bi bio problem stanovanja na određenoj etaži mogle bi se formirati i različito
obnovljene stubišne jedinice.
145
Ovaj presjek pokazuje mogućnost organizacije krovne terase kao zajedničke rekreativne
zone stanara. Takvi sadržaji imaju puno opravdanje jer u 155 stanova u zgradi živi više od
500 ljudi, pa bi ozelenjeni i osunčani prostori za rekreaciju, boravak na otvorenom i
okupljanje bili dobro prihvaćeni, a mogli bi donijeti i finacijsku korist.
146
Prilagodba stambene zgrade sa
dograđenim staklenikom
dnevnim atmosferskim uvjetima
u zimskom periodu.
147
prilagodba stambene zgrade sa
dograđenim staklenikom
dnevnim atmosferskim uvjetima
u ljetnom periodu.
148
Drugi primjer obnove postojećih zgrada primjenom dogradnje staklenikaje projekt rekonstrukcije
male tradicijske slavonske obiteljske kuće u Lađarskoj ulici u Osijeku.
Ovakav pristup u obnovi posebno je dobar jer zadržava nasljeđeni kvalitetni prostorni koncept
tradicijske slavonske kuće s trijemom i koristi povoljne orijentacije prostorija za korištenje
sunčeve energije.
TLOCRT
PRIZEMLJA –
NOVO
TLOCRT
PRIZEMLJA –
POSTOJEĆE
STANJE
IZOMETRIJA - POSTOJEĆE STANJE
149
150
Obnova zgrada, posebno stambenih jedinica dogranjom staklenika, postiže vrlo veliku korist
ne samo uštedom energije već i novim kvalitetnim stambenim prostorom koji predstavlja
proširenje dnevnog boravka punog sunca i zelenila.
Primjena pasivnih solarnih sustava u obnovi zgrada mora biti za svaku realizaciju posebno
projektirana i prilagođena posebnostima svakog objekta.
Za učinkovitost uštede toplinske energije u zgradama u kojima se predlaže korištenje
sunčeve energije potrebno je zadovoljitii preduvjet cjelovite toplinske sanacije omotača
grijanog dijela zgrade, kao i niz drugih mogućih mjera koje će spriječiti prekomjerne gubitke
topline.
Uštede koje se mogu ostvariti kod obnove starih ali i izgradnjom novih zgrada primjenom
korištenja sunčeve energije su veće od 70% u odnosu na klasičnu gradnju.
SP
EC
IFIČ
NE
TO
PL
INS
KE
PO
TR
EB
E
ST
AM
BE
NIH
ZG
RA
DA
U k
Wh
/m2
ST
AR
E K
UĆ
E
HR
PR
OP
ISI
IZ 1
98
7.
HR
PR
OP
ISI
IZ 2
00
6.
NIS
KO
EN
ER
GE
TS
KE
KU
ĆE
PA
SIV
NE
SO
LA
RN
E
KU
ĆE
PROSJEČNE STARE NEIZOLIRANE
KUĆE TROŠE OD 200-280 kWh/m2
ZA ZAGRIJAVANJE U JEDNOJ
PROSJEČNOJ SEZONI.
STANDARNO IZOLIRANE KUĆE
TOŠE ISPOD 100,
NISKOENERGETSKE OKO 40,
A PASIVNE SOLARNE OKO 15 kWh/m2
I MANJE.
151
10. ZAŠTITA OD BUKE U ZGRADAMA
Bukom nazivamo svaki neželjeni ili ometajući zvuk
koji to postaje subjektivnim doživljajem pojedinca.
Buka je jedan od najvećih zdravstveno-ekoloških
problema današnjice u razvijenim zemljama.
Jedan od glavnih izvora buke je promet.
Suvremena načela u sustavnoj zažtiti od buke polaze od pretpostavke da nitko ne bi smio biti
izložen razinama buke koje ugrožavaju zdravlje ili kvalitetu života.
Europski kriteriji utvrdili su da stanovništvo ne bi smjelo biti izloženo ekvivalentnoj razini jačine
zvuka od 65 decibela(db) tijekom noći, a razina jačine zvuka od 85 db ne bi se nikad smjela
premašiti.
Hrvatski propisi koji reguliraju zaštitu od buke su:
- ZAKON O ZAŠTITI OD BUKE (NARODNE NOVINE br. 20/03.)
-PRAVILNIK O NAJVIŠIM DOPUŠTENIM RAZINAMA BUKE U SREDINI U KOJOJ LJUDI RADE I BORAVE
- RAZNE HRVATSKE NORME KOJE ODREĐUJU NAČINE PRORAČUNA I MJERENJA BUKE U ZGRADAMA
152
Zakono o zaštiti od buke određuje mjere zaštite od buke na kopnu, vodi i u zraku te nadzor
nad provedbom ovih mjera radi sprječavanja ili smanjivanja buke i otklanjanja opasnosti za
zdravlje ljudi.
Buka štetna po zdravlje u smislu ovoga zakona je svaki zvuk koji prekoračuje najviše
dopuštene razine utvrđene provedbenim propisom s obzirom na vrijeme i mjesto nastanka u
sredini u kojoj ljudi rade i borave.
Prema zakonu mjere zaštite od buke obuhvaćaju:
1. ODABIR I UPORABA MALOBUČNIH STROJEVA, UREĐAJA, SREDSTAVA ZA RAD I TRANSPORT,
2. PROMIŠLJENO UZAJAMNO LOCIRANJE IZVORA BUKE ILI OBJEKATA S IZVORIMA BUKE
(EMITENATA) I PODRUČJA ILI OBJEKATA SA SADRŽAJIMA KOJE TREBA ŠTITITI OD BUKE (IMITENATA),
3. IZVEDBU ODGOVARAJUĆE ZVUČNE IZOLACIJE GRAĐEVINA U KOJIMA SU IZVORI BUKE RADNI I
BORAVIŠNI PROSTORI,
4. PRIMJENU AKUSTIČKIH ZAŠTITNIH MJERA NA TEMELJU MJERENJA I PRORAČUNA BUKE NA
MJESTIMA EMISIJE, NA PUTOVIMA ŠIRENJA I NA MJESTIMA IMISIJE BUKE,
5. AKUSTIČKA MJERENJA RADI PROVJERE I STALNOG NADZORA STANJA BUKE,
6. POVREMENO OGRANIČENJE EMISIJE ZVUKA.
PREMA ZAKONU ŽUPANIJE, GRAD ZAGREB, GRADOVI I OPĆINE, DUŽNI SU IZRADITI:
1. KARTU BUKE,
2. AKCIJSKE PLANOVE.
Karta buke je sastavni dio informacijskog sustava zaštite okoliša Republike Hrvatske i
predstavlja stručnu podlogu za izradu prostornih planova.
Akcijski plan je prikaz mjera za provođenje smanjenja buke na dopuštene razine unutar
promatranog područja.
153
KARTA BUKE ZA DIO GRADA - DAN
KARTA BUKE ZA DIO GRADA - NOĆ
Glavni izvor buke je promet pa su
vidljive razlike u kategoriji cesta
i količini onečišćenja bukom.
Tijekom noći promet je značajno
reduciran što se povoljno
odražava na redukciju buke u
stambenim naseljima.
154
Zona
buke
Namjena prostora
Najviše dopuštene
ocjenske razine buke
imisije LRAeq u dB(A)
za dan(Lday) noć(Lnight)
1. Zona namijenjena
odmoru, oporavku
i liječenju
50
40
2.
Zona namijenjena
samo
stanovanju i
boravku
55
40
3.
Zona mješovite,
pretežito
stambene
namjene
55
45
4. Zona mješovite,
pretežito poslovne
namjene sa
stanovanjem
65
50
5.
Zona
gospodarske
namjene
(proizvodnja,
industrija,
skladišta, servisi)
– Na granici građevne
čestice unutar zone –
buka ne smije prela-
ziti 80 dB(A)
– Na granici ove zone buka ne
smije prelaziti dopuštene razine
zone s kojom graniči
Zona iz prethodne
Tablice
1 2 3 4 5
Najviše dopuštene
ekvivalentne razine
buke LReq u dB(A)
– za dan
30
35
35
40
40
– za noć 25 25 25 30 30
BUKA U ZATVORENIM BORAVIŠNIM PROSTORIMA.
VRIJEDI ZA ZATVORENA VRATA I PROZORE.
BUKA U VANJSKOM PROSTORU –
NAJVIŠE DOPUŠTENE OCJENSKE
RAZINE BUKE IMISIJE
155
Opis posla
Najviša dopuštena
ekvivalentna razina
buke LA,eq u dB(A)
Najsloženiji poslovi upravljanja, rad
vezan za veliku odgovornost,
znanstveni rad
35
Rad koji zahtijeva veliku koncen-
traciju i/ili preciznu psihomotoriku
40
Rad koji zahtijeva često komuni-
ciranje govorom
50
Lakši mentalni rad te fizički rad koji
zahtijeva pozornost i koncentraciju
65
Namjena prostora
Najviša dopuštena
ekvivalentna razina
buke LA,eq u dB(A)
Koncertne dvorane, kazališta i
slične prostorije
25
Kina, čitaonice, izložbene prostorije,
predavaonice, učionice i slične
prostorije
35
NAJVIŠE DOPUŠTENE OCJENSKE EKVIVALENTNE
RAZINE BUKE KOJU NA RADNOM MJESTU STVARAJU
PROIZVODNI I NEPROIZVODNI IZVORI BUKE
NAJVIŠE DOPUŠTENE EKVIVALENTNE RAZINE
BUKE U ZATVORENIM PROSTORIJAMA POSEBNE
NAMJENE
156
Buka u zgradama, može stići od izvora zvuka na dva načina:
A) Preko zraka (tzv. ZRAČNI ZVUK koji se prenosi kroz vrata, prozore, otvore, ventilacione
kanale i porozne strukture građevinskih materijala)
B) prenošenjem vibracija građevinskih elemenata koji su na to pobuđeni mehaničkim putem (ZVUK UDARA ILI TOPOT).
Pod pojmom zvučne zaštite u zgradama podrazumjeva se skup različitih mjera kojima se
kontrolira rasprostiranje zvuka na način da on ne postane buka.
Zvučna zaštita od zračnog zvuka najbolje se može osigurati: - IZVEDBOM MASIVNIH KONSTRUKCIJA ZIDOVA I STROPOVA.
- IZVEDBOM LAGANIH MONTAŽNIH PREGRADA SA POSEBNIM IZOLACIJSKIM MATERIJALIMA
- KOMBINIRANIM PREGRADAMA (MASIVNA KONSTRUKCIJA I ZVUČNO-IZOLACIJSKI SLOJ)
Zvučna zaštita od zvuka udara ili topota koji je neophodno potrebna za stropove najbolje se
može osigurati: - IZVEDOM MEKANOG FINALNOG SLOJA PODA
- IZVEDBOM PLIVAJUĆEG PODA
- IZVEDBOM SPUŠTENOG STROPA
Posebni slojevi zvučne izolacije izrađuju se najčešće od mineralne vune. To je materijal koji
svojom poroznom strukturom “upija” ili apsorbira enrgiju zvučnog vala. Razlikuju se
materijali koji se upotrebljavaju za izradu zvučne izolacije za zidove i za podove gdje
izolacijski materijal treba imati puno veću čvrstoću na pritisak.
Ispravna izvedba svih građevinskih detalja i ugradnje opreme izuzetno je važna za ukupnu
razinu zaštite od buke u zgradama. Na sljedećih nekoliko primjera mogu se vidjeti posebno
važni detalji izvedbe sa stajališta zvučne zaštite.
157
Prilikom izvedbe “plivajućih podova”
obvezno je armirano-betonsku podlogu poda fizički
odvojiti od ostalih konstrukcija elastičnim
slojem odnosno zasebnom zvučnom izolacijom.
Kod izvedbe laganih montažnih prgrada izvedenih
od ploča koje se pričvršćuju na zasebnu
konstrukciju od drveta ili metala najbolje je
cijeli zračni prostor između ploča ispuniti izolacijskim
materijalom za zvučnu zaštitu.
Oblogu zidova i stropova od gipskartonskih ploča
treba izvesti bez međusobnih razmaka ploča kako
se ne bi stvarali zvučni mostovi.
158
Prilikom izvedbe svih vrsta montažnih pregrada
u zgradama potrebno je zasebnu konstrukciju tih pregrada
odvojiti od ostalih dijelova konstrukcije posebnim
polietilenskim brtvenim trakama.
Posebnim gumenim brtvenim trakama je potrebno odvojiti od
zidova i podova sve sanitarne elemente u kupaonicama i
strojeve u kuhinjama koji bi mogli proizvesti buku.
Najveću opasnost za širenje zračnog zvuka kroz masivne
zidove predstavljaju loše postavljene kutije za prekidače i
utičnice. Zbog toga se nasuprotne kutije u zidu treba montirati
uz određene pomake.
159
10.1. AKUSTIKA PROSTORIJA
Pod pojmom dobra akustika prostora podrazumjeva se prostor u kome je željeni zvuk dobro
naglašen, a svi neželjeni zvukovi su eliminirani. Da bi se bolje razumjela ova problemtika
potrebno je razmotriti temeljne principe širenja zvučnih valova.
ŠIRENJE ZVUČNIH VALOVA U OTVORENOM PROSTORU
Zvučni valovi emitirani iz izvorišne točke šire se sferno jednako u svim smjerovima. U
vanjskom prostoru zvučni valovi putuju iz izvora u sfernoj valnoj fronti koja se stalno širi. Za
izvorišnu točku koja odašilje određenu zvučnu energiju ova energija koncentrirana je u jednoj
točki na izvoru. Dalje od izvora, ista energija prenosi se sferno. Što je veća udaljenost od izvora,
veća je površina po kojoj je energija raspršena. To se može ilustrirati proučavajući jedan
segment šireće sfere.
Zvučna energija raspršuje se po
zamišljenoj sferi s površinom koja
raste razmjerno kvadratu udaljenosti
od izvorišne točke.
Površina sfere raste 4 puta sa
svakim udvostručenjem udaljenosti
od izvora. Dakle s udaljenošću od
izvora zvuk rapidno opada. Svako
udvostručenje udaljenosti od
izvorišne točke uzrokuje smanjenje
razine zvuka za 6db.
160
ŠIRENJE ZVUČNIH VALOVA U ZATVORENOM PROSTORU
U zatvorenom prostoru zvučni val udara u površinu konstrukcije građevine prije nego znatno
slabi. Zvučno polje u zatvorenom prostoru nije sferno, ali ovisi o geometriji prostora i
akustičkim svojstvima tih površina. Zapremina prostorije i udaljenosti između izvora zvuka,
površine konstrukcija građevine i mjesto slušanja također su važni.
Zvuk se na određenom mjestu slušanja u prostoriji sastoji od direktnog i reflektiranog zvuka.
Direktan zvuk jest zvuk koji se još nije odbio od neke površine. Zbroj svih reflektiranih zvukova
zove se reverberacijsko zvučno polje. Sastoji se od svih zvukova koji su se odbili jedanput,
dvaput ili više puta od površina konstrukcije građevine. Zvuk koji je reflektiran jednom zove se
prva refleksija, dvaput druga refleksija itd.
161
Signal iz izvora zvuka u prostoriji može se čuti određeno vrijeme nakon što je izvor zvuka
isključen. To je stoga što se direktan zvuk iz izvora reflektira od zidova prostorije nazad do
mjesta slušanja u prostoriji. Ovaj fenomen naziva se reverberacija. Nakon određenog
vremena, veći dio zvučne energije gubi se u refleksijama. Ovo vrijeme ovisi o volumenu i
dimenzijama i obliku prostorije kao i o apsorpcijskom kapacitetu površina prostorije.
Vrijeme reverberacije t60 definira se kao vrijeme koje je potrebno da se razina zvuka smanji
za 60 db nakon što je izvor zvuka isključen.
VRIJEME REVERBERACIJE ZVUKA
IZVOR ZVUKA KOJI EMITIRA ZVUČNO POLJE OD 100 DB ISKLJUČEN
JE U T=0.25 SEK.
VRIJEME REVERBERACIJE JE VRIJEME KOJE JE POTREBNO DA SE
RAZINA ZVUKA SMANJI ZA 60 DB (RAZINA ZVUKA JE TADA 40 DB ).
RAZINA ZVUKA JE U OVOM PRIMJERU STABILIZIRANA PRI
POZADINSKOJ BUCI OD 30 DB.
Sabinova formula često se koristi
za procjenu vremena reverberacije
u prostoriji:
IZVOR ZVUKA ISKLJUČEN
RAZINA ZVUKA SE
SMANJILA ZA 60 DB
VRIJEME (sec)
RA
ZIN
A Z
VU
KA
(d
B)
Vrijeme reverberacije=
UKUPNA POVRŠINA PLOHA U PROSTORIJI
KOEFICIJENT APSORPCIJE
VOLUMEN PROSTORIJE
APSORPCIJA ZRAKA
162
Broj refleksija koje utječu na reverberacijsko zvučno polje ovisi o akustičkim svojstvima
površina. Kada bi površine građevine potpuno reflektirale zvuk, teoretski bi postojao
neograničen broj refleksija. Kada bi površine savršeno apsorbirale zvuk, uopće ne bi bilo
refleksija (što odgovara uvjetima slobodnog polja na otvorenom prostoru). U stvarnosti,
uvijek postoji gubitak energije kada zvučni val udari u građevinski element. Zrak također
apsorbira nešto energije zvučnih valova. Apsorpcija zvuka ovisi o i frekvenciji. Visoko
frekventni zvuk često se lakše apsorbira nego nisko frekventni zvuk.
Koeficijent apsorpcije koristi se kako bi se izrazila sposobnost materijala da apsorbira
zvuk. Ovo je važna karakteristika u akustici prostorija, posebno za izračunavanje vremena
reverberacije. Koeficijent apsorpcije izražava se postotkom te je to odnos između ukupne
apsorbirane energije zvučnog vala i ulazne zvučne energije.
163
Difuzne površine koriste se da bi se
izbjegla jeka i koncentracija zvuka. Difuzija
je također važna i na suptilniji način,
primjerice u prostorijama uređenima za
glazbu. Postoje različiti načini konstruiranja
difuzne površine. Zid ili strop može se
opremiti nagnutim, zakrivljenim ili
pomaknutim panelima. Dimenzije difuznih
panela moraju se usporediti s valnom
dužinom zvuka koji treba raspršiti. Jedno
od osnovnih pravila jest da izbočine moraju
doseći najmanje jednu sedminu valne
dužine zvuka.
Velik dio energije zvučnog vala reflektira se kad udari o površinu tvrdog građevnog materijala. Kut upada 'a' jednak je kutu refleksije 'b' za ravne površine. Ukoliko se površina ne može
smatrati ravnom, refleksija će biti difuzna.
Općenito, refleksija nikad nije potpuna kao
što je prikazano na slici gore, čak i kod vrlo
tvrdih građevnih materijala. Betonski zid
primjerice tipično ima koeficijent apsorpcije
1% pri niskim frekvencijama te 3% pri
visokim frekvencijama.
Refleksija zvučnog vala, kad on udari u
materijal, događa se zbog posebnog
akustičkog svojstva koje se može nazvati
akustički otpor (akustička impedancija). Svi
materijali imaju vlastiti akustički otpor, od
vrlo malog kod zraka, do vrlo visokog na
primjer kod betona ili stakla.
UPADNA ENERGIJA REFLEKTIRANA ENERGIJA UPADNA ENERGIJA
DIFUZNO
REFLEKTIRANA ENERGIJA
164
AKUSTIKA PROSTORA PREDVIĐENIH ZA GOVOR
U prostorijama koje su oblikovane za govor primarne refleksije trebaju se usmjeriti tako
da pokrivaju sva mjesta slušanja. Površine koje mogu uzrokovati zakašnjele refleksije treba
prekriti apsorbirajućim materijalom. Ovo stoga što zakašnjele refleksije koje stižu dosta vremena
nakon direktnog zvuka ne osnažuju već se upliću u direktan zvuk. Direktan zvuk i primarne
refleksije su najvažnije u prostorijama namijenjenim govoru. Na određenoj udaljenosti od
govornika (većoj od 8-10 metara) izravan zvuk nije dovoljan. To znači da su potrebne dodatne
refleksije sa stropa, zidova sa strane, te s posebno oblikovanih reflektora.
Zvuk koji se rano reflektira (reverberira) osnažuje direktan zvuk. Kasne refleksije, koje na
konstruktivan način ne doprinose snaženju direktnog zvuka, moraju se potisnuti (uglavnom kod
površina na stražnjem kraju prostorije).
U malim prostorijama, gdje udaljenost između govornika i slušatelja ne prelazi 8-10 m, treba ciljati
na kratko vrijeme reverberacije. Veće prostorije treba proučiti stručnjak kako bi se postigli najbolji
uvjeti kako za slušatelje tako i za govornika.
165
U prostorijama koje su oblikovane za glazbu primarne refleksije treba usmjeriti kako bi pokrile sva
mjesta slušanja. Površine koje mogu uzrokovati kasne refleksije moraju se obraditi apsorpcijskim
odnosno difuznim materijalima. Zidovi sa strane obično trebaju biti difuzni ako ne pružaju korisnu
ranu refleksiju.
Akustičko oblikovanje prostorija za glazbene izvedbe složenije je od ostalih vrsta prostorija. Ovdje
su najvažnije osobine reverberiranog zvuka. Rane refleksije, osobito s površina blizu izvora zvuka,
moraju se pažljivo proučiti. Distribucija refleksija u smislu vremena, razine zvuka, frekvencije i
smjera utječe na percepciju izvedene glazbe. Volumen i geometrija prostorije kao i distribucija
refleksivnih, apsorbirajućih i difuznih površina odredit će akustičku kvalitetu prostorije.
Refleksijske površine koriste se za usmjeravanje ranih refleksija. Apsorpcijske površine koriste se
za izbjegavanje jeke i koncentracija zvuka.
Difuzne površine važne su kako bi se izbjegao akustički odsjaj (ili koloracija frekvencija – grubi
zvuk) te kako bi se postiglo takvo reverberacijsko zvučno polje gdje se slušatelju čini kako
refleksije dolaze podjednako iz svih smjerova. Različite vrste glazbe također imaju različite
zahtjeve u smislu vremena reverberacije i ostalih akustičkih kriterija prostorije.
AKUSTIKA PROSTORA PREDVIĐENIH ZA GLAZBU
166
LITERATURA :
01. Vladimir Šimetin : Građevinska fizika, Građevinski institut – Fakultet građevinskih
znanosti Sveučilišta u Zagrebu , Zagreb 1983.
02. Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (2008.god.).
03. Martina Zbašnik Senegačnik: Pasivna kuća, Sun Arh d.o.o.; Zagreb 2009.
04. Dijelovi projektne dokumentacije o fizikalnim svojstvima građevina.
05. Internet stranice