EEPannonia. Akcijski plan energetske učinkovitosti za pograničnu regiju. Ožujak 2015.

Transcription

1 EEPannonia Akcijski plan energetske učinkovitosti za pograničnu regiju Ožujak 2015.

2 1

3 Content 1 Uvod Prijedlog mjera energetske učinkovitosti u pograničnoj regiji Ovojnica zgrade Funkcije ovojnice zgrade Tehnologije ovojnice zgrade Energetska učinkovitost u sustavima za grijanje, hlađenje i ventilaciju Koncept klimatizacije prostora Tehnike umjetne ventilacije Tehnike klimatizacije prostorija Promjene u ponašanju Predstudija izvedivosti korištenja sunčeve energije na složenim objektima u vlasništvu grada Osijeka Uvodno o energiji Sunca i fotonaponskim sustavima Potencijal sunčeve energije u pograničnoj regiji Hrvatske i Mađarske Utjecaj fotonaponskih sustava na smanjenje emisija CO Različite tehnologije fotonaponskih sustava (modula) Fotonaponski sustavi na školama u Osijeku Tehnički potencijal proizvodnje električne energije iz FN sustava na školama u vlasništvu grada Osijeka Teorijska razmatranja i pretpostavke analize isplativosti Analiza isplativosti Zaključna razmatranja i preporuke Pravni okvir i dokumentacija potrebna za provedbu projekta Izvori financiranja Lokalni/Regionalni izvori financiranja Nacionalni izvori financiranja (Hrvatska) Izvori financiranja u EU Alternativni izvori financiranja Zaključci Literatura

4 1 Uvod Ova je studija izrađena u okviru projekta EE Pannonia Izrada zajedničkog akcijskog plana energetske učinkovitosti za pograničnu regiju. Projekt se provodi u okviru Programa prekogranične suradnje Mađarska Hrvatska Dugoročni opći ciljevi ovog programa su promicanje razvoja utemeljenog na kulturi i znanju, koji počiva na uspješnom upravljanju prirodnom i kulturnom baštinom te intenzivnim društveno-gospodarskim odnosima s obje strane granice. Projekt se provodi u okviru Programa za razvoj gospodarske suradnje i zajedničkih ljudskih resursa, u sklopu aktivnosti pod nazivom Zajedničko lokalno planiranje, strategije i programi. Međunarodna suradnja započela je 1. prosinca godine partnerstvom između vodećeg korisnika, Regionalne inovacijske agencije južnog Podunavlja, Grada Osijeka i Regionalne energetske agencije Sjever. Kyoto protokol, strategija EU 2020 i druge obaveze primoravaju zemlje EU-a na racionalno korištenje energije i smanjenje potrošnje fosilnih goriva u svom energetskom miksu. Ovi zahtjevi Hrvatskoj i Mađarskoj daju smjernice za energetski razvoj u narednim godinama. Prepoznato je da je uloga lokalne uprave u smanjenju potrošnje energije značajna, ne samo zbog njezinog velikog udjela u potrošnji, već i zato što građani kopiraju njezine aktivnosti. Stoga je namjera ovog projekta olakšati energetski učinkovito upravljanje gradovima kroz osiguravanje potpora namijenjenih uglavnom općinama. Tijekom šest mjeseci zajedničkog rada, partneri na projektu proveli su sljedeće aktivnosti: - Uz pomoć zajedničke metodologije i termografske analize za 16 javnih zgrada u Mađarskoj pripremljene su analize energetske učinkovitosti; - Za 19 javnih objekata u Hrvatskoj izrađeni su energetski certifikati koji će pomoći u definiranju opsega potrebnih ulaganja te pridonijeti analizi gubitka energije i određivanju karakteristika potrošnje na pograničnom području; - Izrađeni su sažeci projekata za sve uključene objekte što bi trebalo olakšati pripremu projektnih prijava za programe energetske učinkovitosti koji se financiraju iz kohezijskih i strukturnih fondova; - Kako bi se podigla svijest o važnosti energetske učinkovitosti, organizirane su 2 konferencije i 3 info dana; - Izrađena je interaktvina web stranica projekta koja će omogućiti komuniciranje sa širom javnošću. 3

5 Glavni rezultat projekta je Zajednički akcijski plan energetske učinkovitosti za prekograničnu regiju kojeg držite u ruci, a izradili su ga stručnjaci. Njegov je cilj na temelju iskustava stečenih kroz gore navedene analize te potencijala obnovljive energije u ovoj pograničnoj regiji predložiti odgovarajući fokus za programe energetske učinkovitosti koji se financiraju iz kohezijskih i strukturnih fondova. Na ovaj se način može osigurati da se obnovom postignu najveće uštede. Akcijski plan također razmatra prikladne tehnologije i zapošljavanje energetskih stručnjaka u gradovima i općinama. 4

6 2 Prijedlog mjera energetske učinkovitosti u pograničnoj regiji 2.1 Ovojnica zgrade Budući da građevinski sektor čini 50% ukupne svjetske potrošnje energije i sirovina, a uz to vezane emisije CO 2 čine preko 30% ukupnih emisija u svijetu, arhitekti i inženjeri snose ogromnu odgovornost. Arhitektura u razdoblju koje slijedi nakon razdoblja u kojem su se koristila fosilna goriva ne predstavlja stil, modu ili trend, već je riječ o biološkoj neophodnosti, reakciji na pitanje opstanka. Upotrebom metoda projektiranja u razdoblju bez fosilnih goriva nastaju zgrade koje funkcioniraju izvan arhitekturno-tehničkih sustava na koje smo prethodno navikli. Ako koriste energiju koja dolazi od fosilnih goriva, konvencionalne zgrade koje su u širokoj upotrebi mogu jedino zanemariti kontekst lokalnih klimatskih uvjeta i lokalno dostupnih resursa. Razina udobnosti ovih kuća stvorena je kroz povjerenje u ono što je moderno u napretku, uz upotrebu gotovo beskrajne količine energije i sirovina. Neovisno o vanjskim uvjetima i potrebama interijera, građene su zgrade koje su bile izolirane od međuodnosa s okolišem i koristile su izrazito velike količine energije. Reakcija u građevinskoj industriji i projektiranju jasna je na prvi pogled: energetski učinkovite tehnologije i one koje koriste ekološke izvore energije postale su glavne teme često se kaže da je nedostatak očigledniji u djelima nego znanju. Za sada je ovo dobra vijest. Međutim, ona je valjana samo u jednostranom pristupu. Dodavanje energetskih tehnologija zgradama iz samo jednog razloga neće voditi ka postizanju dobrih rješenja s aspekta održivosti. Eko-dani će gotovo uvijek za rezultat imati zgrade s pomoćnim protezama: suvremene, nove energetski učinkovite tehnike se primjenjuju kao posebne opcije na zgrade koje su izgrađene pomoću zastarjelih tehnoloških sustava. Vanjski elementi zalijepljeni za zgradu te aparati koji se primjenjuju u kući neće dovesti do integracije u složeni, holistički organizam. Društvena aktivnost koja uzrokuje najviše ozbiljnih pitanja vezanih uz energiju i negativne učinke na klimatske promjene je građevinska industrija, koja je odgovorna za otprilike 50% potrošnje energije i time za CO 2 emisije u svijetu. Ovaj sektor regulira zakonodavac, Europski parlament s Direktivom EPBD 2010/31/EU, zahtijevajući da sve nove javne zgrade koje će biti izgrađene u zemljama članicama EU nakon godine te sve nove zgrade nakon godine imaju gotovo nultu energetsku bilancu. Propis se zapravo primjenjuje i na postojeće zgrade, ako je to izvedivo s tehničkog, funkcionalnog i gospodarskog aspekta [1.3]. U skladu s ovom direktivom, pravni propisi vezani uz energiju zgrade postaju sve 5

7 strožiji, što se također odnosi i na mađarske propise, putem Odluke br. 7/2006 (24. svibnja) koju je donio TNM 1. Osim toga, EU želi do godine smanjiti emisije stakleničkih plinova za 80-95%, ispod vrijednosti izmjerenih godine [1.4]. Da bi se postigao ovaj održivi razvoj, potrebno je poboljšati energetska svojstva ne samo novih zgrada, već i svih postojećim zgrada, što čini gotovo 95% svih zgrada u svijetu čitava naselja: naselja trebaju obnovu i rekonstrukciju nakon koje će njihova energetska bilanca dosegnuti nultu razinu potrošnje energije. Energetski optimizirana obnova postojećih zgrada često neće uspjeti dosegnuti nultu vrijednost zbog gospodarskih propisa ili propisa o zaštiti spomenika. Energetski deficit kojeg proizvode stare zgrade kompenzirat će se dodatnom proizvodnjom energije u energetski pozitivnim zgradama koje će biti izgrađene. Ovaj se rezultat može postići jedino uz pomoć pametnih zgrada s inteligentnim upravljanjem i gotovo nultom potrošnjom energije ili aktivnih kuća (zgrada s pozitivnom energetskom bilancom), čiji prostorno-organizacijski, strukturni i operativni koncept koristi lokalna bogatstva za stvaranje optimalnih toplinskih, svjetlosnih i zračnih uvjeta u unutarnjim prostorima, uz istovremenu proizvodnju ekološke energije. Predavanjem viška energije pametnim energetskim mrežama urbanih sustava moguće je napraviti prvi korak prema stvaranju složenih pametnih gradova. Ovo će svojstvo zgrade eksponencijalno povećavati složenost zgrada i tehnologija gradnje, uz velike zahtjeve korisnika i tražene rezultate. Kako bi riješile ovaj složeni zadatak, pametne zgrade zahtijevaju pametne metode planiranja. Europski parlament s direktivom EPBD 2010/31/EU (u daljnjem tekstu: Preinaka ) regulira i zahtijeva da sve nove javne zgrade koje će biti izgrađene u zemljama članicama EU nakon godine te sve nove zgrade nakon godine imaju gotovo nultu energetsku bilancu. Kvantifikacija i uvođenje ovih zahtjeva dužnost je zemalja članica te one također trebaju najaviti da se dio energetskih potreba može zadovoljiti energijom iz obnovljivih izvora. Prije propisivanja vrijednosti ovih zahtjeva zemlje članice moraju provesti pregovore s Europskom unijom. Prema originalnoj definiciji, zgrada koja ima gotovo nulte potrebe za energijom: ima vrlo visoku energetsku učinkovitost količina potrebne energije bi trebala biti blizu nule ili vrlo niska, potrebna energija treba u značajnoj mjeri biti pokrivena energijom iz obnovljivih izvora (uključujući energiju iz obnovljivih izvora na toj lokaciji ili u blizini). Zgrada s gotovo nultom potrošnjom energije: 1 Tárca Nélküli Miniszter, Ministar bez portfelja 6

8 ima visoku energetsku učinkovitost - drugim riječima, u skladu s mađarskom terminologijom, nedostaci zgrade su niski; ona optimalno koristi toplinske tokove od dobitaka; dobro je zaštićena od pregrijavanja ljeti; tehnički sustavi su učinkoviti, a njihova potreba za dodatnom energijom je niska. količina potrebne energije je gotovo nulta ili vrlo niska - ona dolazi iz prethodne točke; tehnički sustavi za grijanje ili hlađenje mogu se smanjiti, ali sanitarna topla voda će uvijek biti donekle neophodna. potrebna energija će u značajnom opsegu biti pokrivena energijom iz obnovljivih izvora (uključujući energiju iz obnovljivih izvora na samoj lokaciji ili u blizini). Cilj Preinake je provesti definiranje traženih vrijednosti kroz izračune referentnih zgrada. Zahtjevi za specifičnim primarnim energetskim potrebama (kwh/m 2 a) su adekvatni ako, iako su dovoljno strogi, mogu biti primijenjeni na 95% zgrada. Ove će zgrade, pod pretpostavkom da su izgrađene uz standarde kvalitete i tehnička rješenja iz godine te zadovoljavaju uvjete na osnovnoj razini, koristiti obnovljive izvore energije u urbanom sklopu pomoću fotonaponskih sustava, grijanja na biomasu ili uz upotrebu dizalica topline. Za pokretanje dizalica topline može se koristiti energija u vremenu izvan vršnog opterećenja (tzv. H-tarifa ili geo-tarifa), budući da izgrađeni sustav ima tehnički zajamčeni kapacitet za pohranu. U danoj se situaciji može koristiti električna energija niske primarne energije iz elektroenergetske mreže. Udio primarne energije označava udio električne energije koji u elektroenergetsku mrežu dolazi iz obnovljivih izvora te također izražava gubitke i energetske potrebe za transport putem kablova. Kod preostalih 5% osnovnim se zahtjevima može udovoljiti upotrebom boljih elemenata i/ili upotrebom više od jednog izvora obnovljive energije i/ili u sretnom slučaju mogućnost korištenja električne energije niske primarne energije iz elektroenergetske mreže (iako se takvi slučajevi obično mogu izbjeći čak i uz nepovoljne izvore, upotrebom odgovarajućeg ahitektonskog koncepta). Budući da je promjena našeg životnog stila dovela do činjenice da ljudi jedva da provode neko vrijeme na otvorenom, klimatiziranje zgrada ima sve veću ulogu u stvaranju osjećaja udobnosti i ugode. Društvo koje koristi energiju koja dolazi od nefosilnih goriva mora biti socijalizirano za adekvatnu upotrebu zgrada. Ljudi moraju naučiti promijeniti svoj neposredni okoliš u zgradama, u skladu s vlastitim potrebama. Povećanje svijesti o uzročno-posljedičnim odnosima neizbježno je za postizanje odgovarajućeg djelovanja, tj. u slučaju neispravnosti kosog prozora iznad termostata radijatora slično tehnologiji koja se koristi u automobilskoj industriji - bit će prikazana poruka koja će umjesto: otvorena prednja lijeva vrata glasiti: ventilacija gubi xy količinu energije. Osnovno svojstvo ovojnice kod održivog rješenja, uz propis o količini ulazne energije, je proizvodnja energije. Funkcije manipulirane reakcije fasade i krova uvećane su kapacitetima za prikupljanje i proizvodnju energije. Ove su 7

9 značajke najčešće kombiniraju u energetski učinkovita rješenja ove se opcije ne mogu i ne smiju tretirati odvojeno, s obzirom na to da su multifunkcionalne strukture ovojnice energetski najučinkovitije. Zbog novih fasadnih tehnologija proizvodnja energije upotreba solarnog zračenja za proizvodnju električne energije i topline je još jedna komponenta na koju se pažnja pri projektiranju fasade mora obratiti već u fazi određivanja orijentacije zgrade. Ako fasada također zadovoljava funkciju zgrade te je opremljena pravim kapacitetima, u zgradama se može uštedjeti na opsegu tehničkih sustava Funkcije ovojnice zgrade Zimsko razdoblje grijanja Prijenosni toplinski gubici - Debljina toplinske izolacije i kvaliteta upotrijebljenih stakala odredit će površinske temperature na unutarnjim površinama fasade te prijenosne toplinske gubitke zgrade. Površinske temperature također utječu na gubitak topline zbog ventilacije, budući da temperatura zraka u prostoriji mora biti viša u slučaju nižih temperatura površina na odvojenim konstrukcijama. Površinske temperature također utječu na asimetriju zračenja i na brzinu unutarnjeg protoka zraka jer hladni zrak pada duž površine fasade. U skladu s time postoji povezanost između opsega izolacije i projektiranog sustava za prijenos topline. Na primjer, u zgradama s dobrom toplinskom izolacijom radijatori ne moraju nužno biti postavljeni uz vanjsku fasadu, što pojednostavljuje i smanjuje montažne radove. Primjena isijavajućeg sustava grijanja je moguća bez ikakvog gubitka udobnosti. Površinske temperature također su određene potrebnim kapacitetom grijanja, koji se smanjuje paralelno s poboljšanjem toplinske izolacije. Sve ovo čini odabir sustava za proizvodnju i prijenos topline fleksibilnijim. Paralelno s povećanjem debljine toplinske izolacije smanjuje se gubitak topline uslijed prijenosa, iako termoizolacijski efekt nije u direktnoj proporciji s debljinom toplinske izolacije. Zbog ovog se razloga u praksi može odabrati debljina toplinske izolacije, uzimajući u obzir slijedeće faktore: vrstu konstrukcije zgrade potreban prostor količinu energije potrebnu za proizvodnju topline koncept tehničkog sustava zgrade funkciju zgrade vrstu zgrade udio staklenih površina. 8

10 Tanji slojevi izolacije se mogu koristiti, osobito u slučajevima velikog unutarnjeg stvaranja topline (toplinsko opterećenje ili toplinski dobitak). Ako se na nekim projektima ne može staviti deblja toplinska izolacija zbog nedostatka prostora ili ona nije poželjna iz drugih razloga (zaštita spomenika, vizura grada, itd.), vakumska toplinska izolacija može predstavljati učinkovito alternativno rješenje. Zbog poboljšanja tehnologija toplinske izolacije tijekom vremena te zbog sve strožih uvjeta, fenomen toplinskog mosta ima sve važniji utjecaj na termalno-tehnička svojstva zgrada. Pojava toplinskih mostova je važno pitanje, kako s aspekta građevinske fizike tako i energetike, i to je pitanje potrebno rješavati svjesno i s posebnom pažnjom tijekom projektiranja. Pri izradi montažnih i neprozirnih fasada te na spojevima stropnih i zidnih konstrukcija postaje sve teže stvoriti odgovarajuću građevinsku konstrukciju i fizičke detalje, budući da debeli sloj mora imati veliki termoizolacijski učinak. U ovim slučajevima upotreba vakuumske toplinske izolacije također može dati dobre rezultate. Što se tiče stakala, možemo birati između dvoslojnih i troslojnih struktura; kod ovog potonjeg efekt toplinske izolacije je otprilike dva puta jači, uz ukupni kapacitet prijenosa energetskog zračenja koji je oko 10 do 15% manji, dok je prozirnost općenito gotovo 10% manja nego kod dvoslojnih stakala. Raspon vjernosti boja i transparentnosti može se promijeniti kod troslojnih stakala, troškovi montaže su veći, a skuplje je i postavljanje instalacija. Odabir stakla koje će se koristiti obično ovisi o sljedećim faktorima: udjelu staklenih površina unutarnjem toplinskom opterećenju i proizvodnji topline konceptu sustava prijenosa topline. Kod visokih unutarnjih toplinskih dobitaka i malog udjela fasadnih stakala, upotreba dvoslojnih stakala je u većini slučajeva dobro rješenje. Ako je udio stakala veći, onda troslojne staklene površine ne samo smanjuju potrošnju energije, već i povećavaju osjet toplinske ugode i omogućavaju instaliranje manjih i jednostavnijih tehničkih sustava. Budući da su s aspekta toplinske tehnologije najslabije točke staklenih konstrukcija konstrukcije oplate i okvira, veliki udio površina okvira ima nedostatke u pogledu energetske potrošnje, međutim, ova pojava kontinuirano slabi paralelno s povećanjem staklenih površina. Stoga, s energetskog aspekta, treba izbjegavati rješenja u obliku malih vrata i prozora. Primjer: Utjecaj debljine toplinske izolacije na energetske potrebe za grijanje i učinak grijanja je sljedeći: 9

11 Kod konvencionalnih uredskih zgrada, u usporedbi sa zgradom koja ima lošu kvalitetu toplinske izolacije (U zid = 0,5 W/m 2K, U staklo = 1,4 W/m 2K), u zgradi s dobrom toplinskom izolacijom (U zid = 0,2 W/m 2K, U staklo = 0,7 W/m 2K) smanjenje energije iznosi otprilike 30%, a potrebna toplinska snaga se smanjuje za oko 25%, pa se u tom slučaju mogu primijeniti manja i jeftinija tehnička rješenja. Utjecaj debljine toplinske izolacije na količinu energije potrebne za grijanje i učinak grijanja, uz visoko unutarnje toplinsko opterećenje, iznosi kako slijedi: ako tijekom radnih sati dođe do dodatnog unutarnjeg toplinskog opterećenja (stvaranja topline) (oko 50 W/m 2K), uslijed upotrebe strojeva, opreme i možda umjetne rasvjete, energetske potrebe za grijanjem će se smanjiti za 75-90%. Unutarnje toplinsko opterećenje (stvaranje topline) ima ograničenije djelovanje na učinak grijanja, zbog neophodnih razdoblja zagrijavanja. Utjecaj kvalitete stakala na energetske potrebe za grijanjem, kao funkcija udjela staklenih površina: veliki udio (70%) staklenih površina na fasadama koje su okrenute ka sjeveru ima osobito negativan utjecaj na energetsku učinkovitost. Kod fasada koje su okrenute ka jugu, pri malom udjelu staklenih površina (30%) prednost staklenih struktura s trostrukim ostakljenjem u odnosu na dvostruko ostakljenje je malo. U suprotnom slučaju, kod visokog udjela staklenih površina (70%), površine s trostrukim ostakljenjem predstavljaju optimalno rješenje s energetskog aspekta, ali imaju i dodatne prednosti u smislu udobnosti. Planiranje i izvedba velikih ostakljenih površina na konvencionalnim uredskim zgradama ima više nedostataka s energetskog aspekta nego upotreba malih staklenih površina jer se solarni toplinski dobici mogu iskoristiti samo u ograničenoj mjeri, budući da su potrebne tehnike zasjenjivanja. Toplinski gubici zbog ventilacije: Zbog napretka u kvaliteti tehnike toplinske izolacije, udio i negativno djelovanje toplinskih gubitaka koji nastaju zbog ventilacije su se povećali. Smanjenje protoka zraka za ventilacije na razinu koja je potrebna za higijenu te iskorištenje otpadne topline dovest će do uštede energije. Toplinski gubici uslijed ventilacije i unutarnje stvaranje topline (toplinskog opterećenja) međusobno su povezani visoko unutarnje toplinsko opterećenje (stvaranje topline) kompenzira toplinske gubitke izazvane ventilacijom, odnosno, neželjeno toplinsko opterećenje može se eliminirati iz zgrade uz pomoć ventilacije. U ovom je slučaju značaj iskorištenja otpadne topline, osim kad se otpadna toplina iskorištenog zraka može iskoristiti u druge svrhe, npr. u drugim dijelovima zgrade za pripremu sanitarne tople vode. S aspekta potrebe za ventilacijom, najpresudniji faktor je izmjena zraka pa je stoga preporučljivo u sobama instalirati što manje građevinskih materijala i uređaja koji emitiraju mirise te štetnih materijala. Prema definiciji izmjene zraka, važnu ulogu imaju zračna nepropusnost ovojnice zgrade te mogućnost podešavanja 10

12 ventilacijskih otvora. Da bi se izbjegla neželjena izmjena zraka kroz šupljine koje nastaju uslijed tlaka i vakuumskog efekta vjetra ili toplinskog uzgona, ventilacije dimnjakom, te također uslijed različitih tlakova uzrokovanih ventilacijskim uređajem, tijekom izvedbe se posebna pažnja mora posvetiti zrakopropusnosti ovojnice zgrade. U ovu se svrhu može provesti mjerenje zrakopropusnosti (Blower-Door test) radi provjere zrakopropusnosti. Zrakopropusnost je također važna za fiziku zgrade, zbog opasnosti od oborinske vlage. U slučajevima kad se ventilacija odvija kroz fasadu, vrata i prozori obično imaju samo dvije pozicije za otvaranje koje korisnicima ne omogućavaju da prilagode promjer ventilacije prema svojim individualnim potrebama i klimatskim uvjetima vanjskog okruženja. Stoga je definitivno poželjno da se ventilacija odvija pomoću ventilacijskih uređaja koji se mogu fino podesiti (vrata i prozori) regulacija se u nekim slučajevima može odvijati automatski. Za prethodno zagrijavanje svježeg zraka mogu se koristiti obnovljivi izvori energije, kao što su podzemne vode ili slojevi tla, a svježi zrak se može prethodno zagrijati na temperaturu do oko 10 ºC. Ovo smanjuje negativni utjecaj povećane izmjene zraka na energetsku potrošnju zgrade. Iskorištenje otpadne topline iz istrošenog zraka moguće je ostvariti pomoću dizalice topline koja koristi toplinu istrošenog zraka. Uređaji za izmjenu topline su vrlo učinkoviti, ali je preduvjet da tijekovi istrošenog i svježeg zraka budu spojeni u izmjenjivaču topline. To znači da povrat topline nije moguć u slučajevima gdje se svježi zrak propušta kroz fasadu, što ima svojih prednosti i omiljeno je kod korisnika te uživa veliku popularnost. Dizalica topline za istrošeni zrak također se može integrirati u tehnički sustav koji radi isključivo s ispušnim ventilatorima, kada se toplina dobivena iskorištenjem otpadne topline pomoću dizalice topline prenosi na sustav grijanja površine ili se koristi za pripremu sanitarne tople vode. Ako uvjeti okoliša konstrukcije ili namjena zgrade zahtijevaju mehaničko upuhivanje i ispuhivanje zraka, energetskom je smislu dobro iskoristiti otpadnu toplinu. Iskorištenje otpadne topline ima prednosti osobito u slučaju ventilacijske inundacije, kad se temperatura svježeg zraka mora zagrijavati na 2 K ispod temperature prostorije. Ako se snabdijevanje svježim zrakom odvija kroz fasadu, potrebno je razmotriti udio pokretačke energije koja je potrebna za potencijalni povrat topline i količinu topline koja se može povratiti. Primjer: Utjecaj izmjene zraka na količinu energije potrebne za grijanje i učinak grijanja - Izmjena zraka ima značajan utjecaj na količinu energije potrebne za grijanje, a koja može porasti i do 50%, uzrokovano ventilacijom. Utjecaj izmjene zraka na rast toplinskog učinka može porasti čak do 65%! Kod velikog unutarnjeg toplinskog opterećenja, utjecaj izmjene zraka na količinu energije potrebne za grijanje i toplinski učinak je kako slijedi: ako tijekom radnih sati dolazi do dodatnog unutarnjeg toplinskog opterećenja (stvaranja topline) (oko 50 W/m 2K), zbog upotrebe aparata, opreme i možda umjetne rasvjete, energetske se potrebe znatno 11

13 smanjuju. Utjecaj izmjene zraka na energiju potrebnu za grijanje ostaje, utjecaj izmjene zraka na kvalitetu grijanja je nizak, budući da se unutarnje toplinsko opterećenje i izmjena zraka odvijaju istovremeno. Kod prethodnog zagrijavanja svježeg zraka, utjecaj izmjene zraka na energiju potrebnu za grijanje i učinak grijanja: kod prethodnog zagrijavanja svježeg zraka, npr. pomoću podzemnih voda, potreba za toplinskom energijom se može smanjiti do 25%, dok učinak grijanja jedva da raste kod povećanog (udvostručenog) broja izmjena zraka. Kod iskorištenja otpadne topline, utjecaj izmjene zraka na energiju potrebnu za grijanje i učinak grijanja: kod malog broja izmjena zraka (n = 1 h-1) se uz pomoć iskorištenja otpadne topline može ciljati na postizanje 25%-tnog smanjenja, a kod velikog broja izmjena zraka (n = 2 h -1) ova vrijednost može porasti do 40%. S druge strane, važno je u obzir uzeti postojanje potrebe za energijom zbog veće količine uređaja te povećane energetske potrebe radi upravljanja otporom uređaja za povrat topline. Toplinski dobici solarnog sustava: Količina proizvedenih solarnih toplinskih dobitaka ovisi o svojstvima površina s izravnim i površina s difuznim širenjem svjetla: njihovoj veličini njihovoj orijentaciji opsegu prijenosa energije do kojeg dolazi umnožavanjem ukupnog kapaciteta prijenosa energetskog zračenja (g vrijednost) i faktoru korekcije zasjenjivanja. Iskoristivost solarnih toplinskih dobitaka ovisi o volumenu dostupnih količina za pohranu topline. Tokovi solarnog dobitka su u korelaciji s unutarnjim toplinskim opterećenjem, kao i energijom potrebnom za grijanje i lokalnim klimatskim uvjetima. Paralelno sa značajno poboljšanim tehnologijama toplinske izolacije smanjuje se količina energije potrebna za grijanje, ali i volumen toplinskog dobitka koji se pomoću nje može iskoristiti, budući da potreba za toplinskom energijom za grijanje postoji samo u hladnim, oblačnim danima, kad je solarno zračenje slabo. Razmjer solarnih toplinskih dobitaka raste u direktnoj proporciji s porastom udjela staklenih površina. U uredskim zgradama koje imaju više od 30% staklenih površina solarni toplinski dobici se obično teško mogu iskoristiti. S druge strane, veliki udio staklenih površina vodi do većih toplinskih gubitaka u dane niskog zračenja, u oblačnim danima u kojima jedva da ima sunca tako da se ukupna energetska bilanca pogoršava. Ljeti se u takvim uredskim zgradama s visokim udjelom staklenih površina stvaraju visoki solarni toplinski dobici (termalni profit) i rizik od pregrijavanja je velik. Osnovna određujuća značajka tokova solarnih toplinskih dobitaka su lokalne klimatske prilike, koje mogu biti drukčije samo nekoliko kilometara dalje. Prikladne prilike i okvirni uvjeti nastaju kad se velika količina sunčevog zračenja spoji s niskim vanjskim temperaturama i velikom potražnjom za 12

14 toplinskom energijom za grijanje. Do takve podudarnosti često dolazi kod zgrada podignutih na velikoj visini, međutim, česte magle opet imaju nepovoljni kontraefekt. Kako bi se spriječilo da solarni toplinski dobici neposredno dovedu do povećanja unutarnje temperature te time do potrebe za uklanjanjem nastale topline putem ventilacije, postoji potreba za adekvatno velikim medijem za pohranu topline koji se može brzo aktivirati i integrirati u toplinsku bilancu unutarnjeg prostora. Ako je zgrada izgrađena od teških konstrukcija, potreba za toplinskom energijom za grijanje se smanjuje. Što se tiče kuća s lakom konstrukcijom od faznih promjenjivih materijala, oni su učinkovita pomoćna ili možda zamjenska rješenja za konstrukcije zgrada s kapacitetima za pohranu topline. S aspekta funkcionalnih korelacija, posebnu pažnju treba posvetiti pri iskorištavanju tokova solarnih termalnih dobitaka radi zaštite od refleksije, koja npr. u uredskim zgradama često nastaje u radnim stanicama. Ovaj se problem može riješiti upotrebom unutarnjih žaluzina koje štite od unutarnje refleksije. S aspekta interakcije stvaranja unutarnjeg toplinskog opterećenja i solarnih dobitaka nastaje kontraefekt jer istovremeno unutarnje toplinsko opterećenje i solarni dobici koji dolaze od solarnog zračenja blokiraju učinkovitu upotrebu tokova solarnih toplinskih dobitaka, osobito ako nedostaju građevne konstrukcije s adekvatnim kapacitetima za pohranu topline. Ako je cilj iskoristiti solarne toplinske dobitke u prostoriji, sredstva za zasjenjivanje moraju biti u otvorenoj poziciji (ispred staklenih površina nema sredstava za zasjenjivanje koja bi osigurala zaštitu od sunčevog svjetla). Temperatura zraka u prostoriji će brzo rasti, osobito u nedostatku građevinskih konstrukcija s adekvatnim kapacitetima za pohranu topline, što ne dovodi u svim slučajevima do osjeta toplinske ugode. U praksi je čak i tijekom zime potrebno djelomično ili potpuno zasjenjenje protiv sunčevog svjetla. U idealnom slučaju zatvaranje sredstava za zasjenjivanje odvija se ovisno o temperaturi zraka u prostoriji. Ako je temperatura prostorije previsoka te se sredstvo za zasjenjivanje iz ovog razloga zatvori, potreba za toplinskom energijom za grijanje prostorije/zgrade će porasti. Primjer: Utjecaj orijentacije i staklenih površina na količinu energije potrebne za grijanje - Ako su sredstva za zasjenjivanje u otvorenoj poziciji (nema zasjenjenja) kod fasadnih konstrukcija okrenutih ka jugu, promjena udjela staklenih površina ne utječe na količinu energije potrebne za grijanje. U tom se slučaju čak i u zimsko doba može dogoditi da se unutarnji prostori pregriju. U slučaju bilo koje druge orijentacije, količina energije potrebne za grijanje raste u direktnom razmjeru s promjenom udjela staklenih površina. Kod velikog unutarnjeg toplinskog opterećenja utjecaj orijentacije i staklenih površina na količinu energije potrebne za grijanje je kako slijedi: ako tijekom radnih sati dođe do 13

15 dodatnog unutarnjeg toplinskog opterećenja (stvaranja topline) (oko 50 W/m 2K) zbog upotrebe aparata, opreme i možda umjetne rasvjete, tada je utjecaj orijentacije na količinu energije potrebne za grijanje znatno manji. Količina energije potrebne za grijanje raste proporcionalno povećanju udjela staklenih površina. Utjecaj mase spremnika topline na količinu energije potrebne za grijanje, pri primjeni reguliranih konstrukcija za zasjenjivanje: masa spremnika topline ima značajno djelovanje na promjenu količine energije potrebne za grijanje. Kod velikih staklenih površina na fasadi (udio staklenih površina iznosi 70%) i primjene teških građevinskih konstrukcija (unutarnji zidovi su čvrste strukture, ploče bez spuštenih stropova i lažnih podova), energetske se potrebe smanjuju za 40%. Utjecaj sredstava za zasjenjivanje na količinu energije potrebne za grijanje, pri primjeni srednje teških građevinskih konstrukcija: reguliranje zaštite od sunca ima ograničeni utjecaj na promjenu količine energije potrebne za grijanje. Tokovi solarnih toplinskih dobitaka na južno orijentiranim fasadama se u praksi ne mogu potpuno iskoristiti jer djelovanje refleksije (potrebne primjene zaštite od refleksije) i prevelike temperature zraka u prostoriji (obavezna primjena zasjenjenja) to sprječavaju Tehnologije ovojnice zgrade Toplinska izolacija Toplinska izolacija poboljšava toplinsku i zvučnu izolaciju zgrada. Do toplinske izolacije dolazi zbog smanjenja toplinskih gubitaka uslijed prijenosa topline te činjenice da će stvaranje većih temperatura površine dovesti do smanjenja toplinskih gubitaka do kojih dolazi zbog ventilacije. Toplinska izolacija štiti vanjske konstrukcije zgrade od kondenzacije i mraza te pridonosi postizanju ugodnog i higijenskog unutarnjeg okoliša u prostorijama zgrade. Utjecaj toplinske izolacije bilo kojeg materijala nastaje uslijed slabe sposobnosti zraka zatvorenog u porama da provodi toplinu što su pore zraka manje i što ih je više te što su ravnomjernije raspoređene u materijalima za toplinsku izolaciju, tim je bolje djelovanje toplinske izolacije. Materijali s faktorom toplinske provodljivosti ispod 0,1 W/mK nazivaju se toplinsko-izolacijskim materijalima. Razlikujemo između organskih i anorganskih, mineralnih toplinsko-izolacijskih materijala; i jedni i drugi se izrađuju od prirodnih ili sintetičkih materijala. 14

16 Na temelju strukture razlikujemo sljedeće vrste toplinske izolacije: pjenasti vlaknasti i granulirani ili materijali za premaz. Ono što blokira kretanje i prodiranje zraka kod vlaknastih materijala su zračne pore između vlakana, a kod pjenastih i granuliranih materijala ili izlivene toplinske izolacije riječ je o porama stanične strukture koja se nalazi u materijalu. Pjenasta izolacija i izolacija od mineralne vune dominiraju tržištem s udjelom od 90%. Nedavno je došlo do napretka na području toplinske izolacije koja se izrađuje od obnovljivih materijala pa su moguća područja primjene ovih materijala sve veća. Integracija - toplinska se izolacija može primijeniti i s vanjske i s unutarnje strane vanjskih konstrukcija zgrade. Termoizolacijski efekt ne ovisi o poziciji na koju se postavlja termoizolacijski sloj, ali upotrebom vanjske toplinske izolacije nastaje manje toplinskih mostova, a također kostur nije podložan promjenama temperature. Posebna se pažnja mora posvetiti kako bi se izbjegla pojava toplinskih mostova. Utjecaj mase spremnika topline na unutarnje prostore zgrade ostaje, a kao rezultat toga u vrućim se mjesecima znatno poboljšava unutarnja klima. S druge strane, prostorije koje se ne koriste redovito i koje nisu opremljene unutarnjom toplinskom izolacijom se mogu brže zagrijati. Konstrukcija fasade i krova, krećući se iznutra prema van, mora biti sve propusnija za difuziju, kako ne bi blokirala protok vlažnosti i oborina (obično iz unutarnjih prostora prema van). Mineralna toplinska izolacija koja se izrađuje od prirodnih sirovina: Riječ je o pjenastim materijalima čija je sposobnost toplinske izolacije slabija od uobičajene. Oni odolijevaju tlaku i koroziji pa se primjenjuju kao slojevi za niveliranje ispod glazura, kao lagani aditiv betonu i žbuci ili kao toplinsko-izolacijsko punjenje ploča. Za proizvodnju perlita koriste se staklaste vulkanske stijene koje sadrže vodu, a koje nakon zagrijavanja i povećanja volumena (ekspanzije) postaju hidrofobne (odbijaju vodu) ili se tretiraju asfaltom. Posebna područja primjene uključuju aditive za izolacijske sendvič panele, toplinsku zaštitu i zaštitu od udarne buke te nanos i punjenje izolacije na krovnim strukturama. Ekspandirani perlit se također može koristiti za proizvodnju toplinsko-izolacijskih panela. Mineralna toplinska izolacija od sintetičkih materijala: U postupku proizvodnje toplinske izolacije od stakla ili kamene vune te recikliranog stakla, mješavina vapnenca ili pijeska se topi i prerađuje u toplinsku izolaciju, uz upotrebu veziva. Uz dobru toplinsku i zvučnu izolaciju ovi su materijali također vrlo otporni na plamen te imaju 15

17 difuzni kapacitet (propuštaju vlagu) i otporni su na vremenske uvjete. Toplinska izolacija od staklene pjene izrađuje se upjenjivanjem stakla uz pomoć kalcij karbonata. Ovi materijali zadržavaju svoj oblik te su zbog svoje zatvorene stanične strukture otporni na tlak te na difuziju vode i vlage. Zbog ovih pogodnih karakteristika koriste se kao toplinska izolacija za temelje zgrade kao temeljna ploča, podnožje zidova te za toplinsku izolaciju ravnih krovova i struktura izloženih tlaku. Mineralna pjena sastoji se od kalcij-silikatnog vapnenca, silikatnog (kvarcnog) pijeska i vode, kojima se kod primjene u interijerima dodaje celuloza. Struktura materijala sastoji se od otvorenih kapilara i pora koje omogućavaju apsorpciju velikih količina vode te tako mogu u velikoj mjeri regulirati udio vlage u unutarnjim prostorima. Za upotrebu na vanjskim površinama ovaj se materijal mora učiniti hidrofobnim i vodootpornim uz pomoć impregnacije. Toplinska izolacija prirodnog porijekla, izrađena od organskih sirovina: Toplinska izolacija od celuloznih vlakana proizvodi se od recikliranog papira, a tretirana je borovim solima da bi bila otporna na plamen i štetne organizme. Osim što je dobar toplinski izolator, ovaj materijal ima veliki kapacitet apsorpcije vlage i difuzije vodene pare (to su materijali koji dišu ). Prikladni su za toplinsku izolaciju krovova, zidova ili ploča kuća lagane konstrukcije te za popunjavanje šupljih struktura. Za proizvodnju toplinske izolacije od drvene vune, nusproizvodi od drveta iz drvne industrije se usitnjavaju i pretvaraju u vlakna. Dodaje se voda, čime nastaje pulpa koja se može pod pritiskom oblikovati u ravne panele i nakon toga osušiti. Za lijepljenje materijala koristi se drvna smola. Ovaj materijal ima veliki kapacitet apsorpcije vlage i difuzije vodene pare (to su materijali koji dišu ) te je otporan na tlak (vjetra). Može se primijeniti na konstrukcijama vanjskih i unutarnjih zidova, krovnim konstrukcijama i pločama. Višeslojni paneli od drvene vune izrađuju se od kombinacije drvene vune, mineralne vune, poliuretanskih (PUR) i polistirenskih ploča te se koriste kao slabija toplinska izolacija podrumskih ploča i kao zaštita protiv toplinskih mostova u zgradama koje imaju potencijal za stvaranje toplinskih mostova, kao integrirani zaslon. Ostala toplinska izolacija izrađuje se od životinjskih ili biljnih proizvoda, obnovljivog pluta, kokosove palme, lana, trske, drvene ili ovčje vune, itd., koji se prerađuju u fleksibilne ploče nalik prostirkama. One su skupe zbog ograničene količine resursa pa se njihova proizvodnja odvija u malim količinama. Toplinska izolacija sintetičkog porijekla, izrađena od organskih sirovina: Polimerizacijom stirena i upotrebom hlapljivih dodataka dobivamo ekspandirani polistiren (EPS) koji se često naziva i stiroporom. Ovi materijali imaju dobru sposobnost toplinske izolacije; iako ne propadaju, počinju se mrviti u slučaju izlaganja direktnom sunčevom svjetlu. Također su osjetljivi na temperaturu i razrjeđivače. Vrlo su otporni na difuziju vlage pa je s 16

18 aspekta tehnologije isparavanja potreban poseban oprez pri ugradnji. Mogu biti ugrađeni u konstrukcije krovova i vanjskih zidova. Kao rezultat pjenjenja rastopljenog polistirena uz ugljik dioksid te njegovog ekstrudiranja nastaje ekstrudirana polistirenska pjena (XPS). Zbog svoje homogene strukture zatvorenih stanica njezine su karakteristike visoka tlačna čvrstoća, vrlo ograničeni kapacitet apsorpcije vlage te velika otpornost na vlagu. Nije otporna na UV zračenje niti na razrjeđivače. Zbog ovih pogodnih karakteristika koristi se kao toplinska izolacija na tlu, u podnožju zgrada, kao podloga za temelje i temeljnu ploču te za ravne krovove (također i za obrnute ravne krovove) i strukture izložene pritisku, te kao rješenje za sprječavanje toplinskih mostova. Tvrda poliuretanska pjena (PUR) izrađuje se od sirove nafte ili tekućih supstanci obnovljivih materijala. U graditeljstvu je dobra za popunjavanje šupljina na licu mjesta. Zatvorena stanična struktura za rezultat ima otpornost na kemikalije i razrjeđivače te sprječava propadanje materijala. Faktor vodljivosti topline je vrlo dobar. Tvrda PUR pjena može se koristiti na zidovima i krovovima (kao toplinska izolacija iznad rogova), ali je također prikladna i za primjenu na ravnim krovovima toplinske izolacije struktura koje zahtijevaju veću tlačnu čvrstoću. Transparentna toplinska izolacija (TWD): Riječ je o toplinskoj izolaciji koja je transparentna radi sunčevog zračenja. Upotrebom transparentne toplinske izolacije povećavaju se toplinski dobici u prostorijama, a u isto vrijeme se smanjuje gubitak topline. Mogu se koristiti u dvije vrste sustava: u sustavu koji koristi izravne toplinske dobitke u sustavu koji koristi neizravne toplinske dobitke Sustav koji koristi izravne toplinske dobitke funkcionira bez kapaciteta za pohranu te se također može koristiti za difuziju svjetla (transformaciju izravnog zračenja u difuzno zračenje). Kod neizravnog načina sustav može prenositi toplinu uz vremenski pomak u unutarnju prostoriju. Transparentna toplinska izolacija ima šuplju plastičnu ili staklenu strukturu - sastoji se od saća, stanica i kapilara. Ovi materijali imaju najbolje karakteristike za toplinsku izolaciju i prijenos svjetlosti. Kapilare postavljene paralelno jedna s drugom, okomito na apsorpcijsku površinu, potiskuju konveksni toplinski transport i stvaraju termoizolacijski efekt zbog niske razine toplinske vodljivosti zraka u cijevima promjera od oko 5 mm. Korištenje termalnog dobitka odvija se na sljedeći način: solarno zračenje zrači kroz sloj transparentne toplinske izolacije koja se nalazi na vanjskoj površini fasade, iza koje tamno obojeni zid apsorbira i pretvara energiju zračenja u toplinsku energiju. Budući da, u usporedbi sa strukturom zida, materijal transparentne toplinske izolacije ima veliku otpornost na toplinsku provodljivost, toplina ulazi u zid koji, zbog svog kapaciteta za pohranu, pohranjuje toplinu i prenosi je uz vremenski odmak u unutarnji prostor. Količina neto 17

19 toplinskih dobitaka, ovisno o strukturi koja se koristi i o kvaliteti, može iznositi do kwh/m2a. Transparentna toplinska izolacija se također može napraviti između dva sloja stakla, budući da struktura zida omogućava difuzno osvjetljenje. Kako bi se spriječilo pregrijavanje konstrukcije transparentne toplinske izolacije te izbjegla izrazito visoka temperatura unutarnjih prostorija, u ljetnim mjesecima i prijelaznim razdobljima potrebno je zasjenjivanje. Uz upotrebu podesivog uređaja za zasjenjivanje, regulacija može pratiti stvarne potrebe za toplinom. Termotropska stakla kod pasivnog načina sa svojim samoregulirajućim karakterom omogućavaju reverzibilno zasjenjivanje na zadanoj, definiranoj temperaturi. Da bi se optimiziralo prirodno dnevno osvjetljenje (upotreba prirodnog svjetla), izravno svjetlosno zračenje može se pretvoriti u difuzno svjetlosno zračenje pomoću konstrukcija transparentne toplinske izolacije, a uvjeti prirodnog osvjetljenja mogu se poboljšati ka stražnjem dijelu prostorije, uz povoljne toplinsko tehničke uvjete ovojnice zgrade (fasade s transparentnom toplinskom izolacijom). Konstrukcije transparentne toplinske izolacije, ugrađene između dva sloja stakla, osiguravaju uravnoteženu distribuciju svjetla, bez sjena. Transparentnost i i pogled su neizvedivi, pa se ovo uglavnom primjenjuje na krovne prozore na fasadi i krovovima u uredima, muzejima, sportskim dvoranama ili tvorničkim halama. Zbog velikih troškova ulaganja i potrebnih uređaja za zasjenjivanje, primjena se uvijek mora uskladiti s parametrima određenog projekta,. Općenito se transparentna toplinska izolacija može koristiti za novoizgrađene zgrade i projekte obnove stare zgrade koje se obnavljaju često imaju veliku gustoću konstrukcije zidova s velikim kapacitetom pohrane topline, što se može savršeno obnoviti u energetskom smislu primjenom konstrukcija transparentne toplinske izolacije s vanjske strane. Korisno je integrirati transparentnu toplinsku izolaciju u zgradama koje imaju velike energetske potrebe tijekom cijele godine ili iz funkcionalnih razloga zahtijevaju visoke temperature (npr. veliki bazeni za plivanje ili kupke). Vakuumski izolacijski paneli (VIP): Ako iz toplinske izolacije uklonimo zrak, termoizolacijska sposobnost se uvelike povećava jer se prijenos topline koji dolazi kroz konvekciju i kondukciju može gotovo potpuno eliminirati. Vakuumske izolacijske ploče ili paneli izrađuju se od mikroporozne, tlačno otporne staklene vune ili pjene otvorenih stanica iz kojih je izvučen zrak, s centralnim punjenjem koje je zatvoreno u nepropusnu foliju. Porozni materijali finih čestica, poput aerogela ili silicijskog gela, imaju odličnu sposobnost toplinske izolacije i bez vakuuma. Ako se pri niskom tlaku zatvore u omot otporan na plinove, njihova termoizolacijska sposobnost kod iste debljine može biti 5-10 puta bolja nego kod konvencionalne toplinske izolacije. Faktori toplinske provodljivosti mogu dosegnuti vrijednosti u rasponu od 0,004 do 0,008 W/mK. Kao i kod 18

20 mikroporoznog silicijskog gela, ne dolazi do primjetnog starenja materijala, a zbog vatrootpornosti ovaj se materijal koristi u strukturnoj arhitekturi. Zbog velikog kapaciteta toplinske izolacije s ovim se materijalom može napraviti izolacija tankih građevinskih konstrukcija, kao što je slučaj s toplinskom izolacijom uskih prostora. Toplinsko-tehničke karakteristike ovih panela se gube ako se izgubi vakuumski podtlak u tom se slučaju U vrijednost materijala trostruko povećava. Zbog toplinsko-tehničkih slabosti strukture ovih ploča preporučuje se koristiti velike panele. Pri izvedbi je potrebno biti pažljiv. Zbog vakuuma se VIP paneli mogu proizvoditi samo u sklopu velike tvorničke proizvodnje gotovih dijelova. U teoriji su moguća sva rješenja u smislu veličine i oblika, međutim, iz ekonomskih se razloga ovi paneli proizvode u standardnim veličinama u rasponu od 0,5 x 0,5 m 0,5 x 1,0 m, a debljina im iznosi između 10 i 40 mm. Budući da je ove panele nemoguće rezati na određenu veličinu, na spojevima i u šupljinama koriste se konvencionalne EPS ili XPS ploče, čime se postiže tolerancija toplinskih mostova. VIP paneli se mogu pričvrstiti na konstrukciju zida pomoću ljepljive žbuke ili profila. VIP toplinska izolacija je zbog svoje male debljine osobito dobro rješenje za toplinsku izolaciju parapeta, uklanjanje toplinskih mostova (npr. na spojevima ploča ili zidova), ali je definitivno bolje rješenje pri obnovi zgrada u odnosu na upotrebu konvencionalne toplinske izolacije jer zahtijeva manje prostora. Može se koristiti i vani i unutra, na vanjskim konstrukcijama zida, kod ravnih krovova i podova (kod niskih prostorija) te za izolaciju parapeta gdje neće biti promjena u debljini zidova prema unutarnjem prostoru. VIP toplinska izolacija je s jedne strane skupo ulaganje, ali može uštedjeti vrijedan prostor. Planiranje zahtijeva dodatnu pozornost jer se ploče ne mogu iskrojiti po mjeri kako bi odgovarale željenom prostoru. Materijali za pohranu latentne topline (PCM materijali) Fazno promjenjivi materijali (PCM materijali) imaju latentni kapacitet za pohranu topline, što znači da u slučaju prijenosa topline njihova temperatura ne raste na početku, za razliku od tradicionalnih materijala za pohranu topline. Ako temperatura poraste, PCM materijal mijenja svoju konzistenciju i pohranjuje toplinsku energiju, ali porast temperature se može osjetiti tek nakon potpune promjene konzistencije. Temperatura na kojoj dolazi do promjene konzistencije naziva se točka taljenja. Ako temperatura padne ispod točke taljenja, PCM materijal isijava apsorbiranu toplinsku energiju. Ovaj se proces može višekratno ponavljati u bilo kojem trenutku. Najčešći PCM materijali su hidrati soli i parafini, koji se ugrađuju u unutarnje konstrukcije ili fasadne konstrukcije. Prednosti uključuju ograničenu potrebu za prostorom i malu težinu te samoregulirajući proces kojeg pokreće točka taljenja, što izjednačava temperaturne promjene i energiju potrebnu za grijanje. Upotreba PCM materijala zapravo se odnosi na povećanje kapaciteta za pohranu topline u zgradama. Važno je da temperatura točke taljenja PCM-a bude blizu temperature koja prevladava u sobi, to jest 19

21 trebala bi iznositi od 20 do 26 ºC. Parafine je lakše preraditi nego hidrate soli, ali je njihov kapacitet za pohranu topline nešto slabiji te oni zahtijevaju dodatna protupožarna rješenja. PCM nije prikladan za skeletne konstrukcije zbog promjene konzistencije - ugradnja je problematična jer se tijekom promjene konzistencije također mijenja i volumen PCM-a. Nosač mora imati veliku sposobnost provođenja topline i veliku površinu tako da može doći do učinkovite izravne promjene topline. Da bi se spriječilo isparavanje i topljenje PCM materijala, postoje tri načina prerade: tehnologija makro-kapsula tehnologija mikro-kapsula i tehnologija uranjanja. Moguća primjena PCM materijala koji su zasada dostupni na tržištu je u izjednačavanju temperaturnih promjena, pomoću čega se mogu promicati inovativni klimatizacijski koncepti zgrada. PCM materijali nisu prikladni za zamjenu umjetne ventilacija koja sprječava pregrijavanje ljeti niti konvencionalnih pasivnih arhitektonskih i konstrukcijskih rješenja. Međutim, njihovom adekvatnom primjenom može se smanjiti opseg tehničkih sustava te se može povećati razina udobnosti unutarnje klimatizacije zraka. Područja primjene uključuju novoizgrađene lagane kuće, zgrade s visokim udjelom staklenih površina i fasade koje primaju intenzivno solarno zračenje, ali i postojeće zgrade koje trebaju zaštitu od velikog solarnog opterećenja. Učinak PCM konstrukcija ovisi o slijedećim parametrima: količini PCM-a vrsti PCM proizvoda rasponu temperature taljenja procesu prijenosa topline između PCM-a i zraka u prostoriji. PCM u obliku mikro-kapsula se kao pasivni konstrukcijski element može integrirati u unutarnje zidove (u gipsane ili gips-kartonske ploče), dok se u obliku makro-kapsula može primijeniti na spuštene stropove ili iza staklenih fasada radi temperiranja promjena temperature tijekom dana. U ovu svrhu PCM-u se mora omogućiti da prenosi apsorbiranu toplinsku energiju: temperatura prostorije se može ohladiti ispod temperature točke taljenja uz pomoć programirane ventilacije. Da bi se izbjeglo stalno opterećenje, temperatura taljenja PCM-a mora biti oko maksimuma ugodne temperature prostorije. Ako nije moguće potpuno preuzimanje toplinske tehnologije PCM-a, potrebno je koristiti aktivne tehničke sustave za unos ciljane energije za hlađenje, radi ubrzanja i reguliranja procesa preuzimanja. Moguće rješenje je ugradnja malih ventilatora koji stvaraju konstantni protok zraka iznad spremnika 20

22 topline ili ugradnja kapilarnih mreža u spremnike topline i njegove cirkulacije pomoću rashladne tekućine. Ekonomske prednosti ovog sustava su upotreba isplative električne energije izvan razdoblja vršnih opterećenja i upotreba rashladne energije iz obnovljivih izvora (npr. upotreba temperature tla za hlađenje). Optimalna temperatura za prijelaz je ºC. Ostala posebna rješenja uključuju PCM sustav pohrane latentne topline koji cirkulira pomoću cjevovoda za vodu ili prethodno zagrijavanje/hlađenje svježeg zraka upotrebom PCM baterija. Stakla Stakla bi trebala imati niske U vrijednosti za smanjenje prijenosnih toplinskih gubitaka i postizanje visoke razine osjeta ugode. Kako bi se osigurala odgovarajuća razina prirodnog osvjetljenja, stakla bi također trebala imati visoki vidljivi t faktor prijenosa svjetla te, ako tijekom zimskog razdoblja grijanja solarni toplinski dobici imaju prioritet u dizajnu, g- vrijednost ukupnog propusnog kapaciteta energetskog zračenja bi trebala biti visoka. Nasuprot tome, ljeti se tijekom razdoblja hlađenja preferira niska g vrijednost, radi stvaranja ugodnih unutarnjih klimatskih uvjeta. Niske g vrijednosti obično za sobom povlače niske t vrijednosti prijenosa svjetlosti, tj. stvaraju se tamniji unutarnji prostori (koji zahtijevaju veću razinu umjetne rasvjete). Zbog vrlo niskih faktora prijenosa topline (U vrijednosti) koje su dosad postignute, posebna se pažnja mora posvetiti izgradnji oplata i okvira vrata i prozora. Proizvodnja: najčešće korištena vrsta stakla je float staklo (obično ravno staklo). Osnovni sastojci stakla kvarcni pijesak, soda i vapno tope se zajedno, a homogena pulpa teče u spremnik napunjen cinkom. Nakon sporog procesa hlađenja staklo se može rezati u ploče maksimalna veličina ploča je 6 x 3,2 metra. Različitim premazima staklo može dobiti različite karakteristike. Faktori od presudne važnosti kod premaza uključuju: položaj premaza materijal za premaz metoda (tehnologija) primjene premaza na staklenu površinu. Tehnologije premaza su sljedeće: nanošenje pirolitičke zaštite naknadni nanos Sol-Gel proces zaštitni slojevi nastali postupkom katodnih zraka. Kod nanošenja tankog sloja metalnih oksida nanos se fiksira na staklo u njegovoj tekućoj konzistenciji te ovaj nanos ima veliku otpornost zbog jake povezanosti stakla i nanosa ovaj se postupak može koristiti za jednoslojna stakla. Površina naknadno fiksiranih nanosa, 21