GRAĐEVINSKA FIZIKA.pdf

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

GRAĐEVINSKI FAKULTET

Željko Koški GRAĐEVINSKA FIZIKA PREDAVANJA

Osijek, 2007.

0

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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

UVOD VREDNOVANJE TOPLINSKIH KARAKTERISTIKA ZGRADA TEHNIČKI PROPIS O UŠTEDAMA ENERGIJE I TOPLINSKA ZAŠTITA ZGRADA SANACIJA TOPLINSKE ZAŠTITE ZGRADA OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE U ZGRADAMA SUNČEVO ZRAČENJE KAO IZVOR ENERGIJE PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE U ZGRADAMA PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE I POSTOJEĆE ZGRADE ZAŠTITA OD BUKE U ZGRADAMA LITERATURA

002 010 040 060 090 105 123 139 155 170

1

1. UVOD 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 što 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. 2

PROJEKCIJA ENERGETSKIH IZVORA SVIJETA EJ

1000 800

E. NA R A LE NUK E. RNA A L O S HIDRO

600 400

UGLJ EN

200

PLIN NAFTA

0 1970

1980

1990

2000

2010

2020 godina

3

CILJEVI ENERGETSKE POLITIKE REPUBLIKE HRVATSKE

4

NACIONALNI PROGRAMI ZA ENERGETSKU EFIKASNOST UTEMELJENI SU 1997. GODINE

5

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)

NUKLEARNA ENERGIJA 2%

PLIN 25%

DRVO

50%

TEKUĆA GORIVA

4% 2%

UGLJEN

17%

VODNE SNAGE

6

STRUKTURA FINALNE POTROŠNJE ENERGIJE U REPUBLICI HRVATSKOJ

PROMET PROMET 30%

OPĆA POTROŠNJA OPĆA POTROŠNJA 48%

22%

INDUSTRIJA INDUSTRIJA

STRUKTURA OPĆE POTROŠNJE ENERGIJE PO POTROŠAČIMA

GRADITELJSTVO 4%

POLJOPRIVREDA 11% 19%

USLUGE 66%

KUĆANSTVA

7

STRUKTURA POTROŠNJE ENERGIJE U KUĆANSTVIMA PO ENERGENTIMA

DRVO I UGLJEN

ELEKTRIČNA ENERGIJA

25%

39%

21% 15%

PLIN

LOŽ ULJE

STRUKTURA POTROŠNJE ENERGIJE U KUĆANSTVIMA PREMA NAMJENI

NETOPLINSKI POTROŠAČI 20%

KUHANJE 15%

55% 10%

GRIJANJE

SANITARNA TOPLA VODA

8

POTROŠNJA ENERGIJE ZA ZAGRIJAVANJE ZGRADA

ZAGRIJAVANJE ZGRADA 33%

67%

OSTALA POTROŠNJA

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. ŠTEDNJA ENERGIJE

RASIPANJE ENERGIJE

E

E

9

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.)

10

UNUTRA

ZID

VANI

L JETNA KLIMATIZACIJA

ZIMSKI VJETAR LJETNA INSOLACIJA LJETNI POVJETARAC

DIFUZIJ A V ODENE PARE

Omotač zgrade treba štititi od vanjskih utjecaja ali i omogućiti interakciju vanjskog i unutrašnjeg prostora.

NEUGODNI M IRISI

L JETNA VLAGA NEUG ODNI M IRISI UGODNI MIRISI

POGLED VAN

PRAS INA, SMOG POGL ED UNUTRA ZIMSKO SUNCE

UMJETNA RASVJETA

UMJE TNA RASVJ ETA DNEV NO SVJETL O

ZRAČNI ZVUK

STANARI

BUKA RADIJACIJA PO SJETIOCI, PRIJATELJI AGRE SIVNA DJECA L OPOVI

PRODORI INSTALACIJA

VLAGA

KIŠA, SNIJEG, L ED

INSEKTI, POLEN, MIKROORGANIZMI I SL.

O SV JETLJENJE

ZIMSKO GRIJANJE

BIOLOŠKI UTJECAJ I ZVUK

2.1. KVALITETA OMOTAČA ZGRADE

ATMOSFERSKI UTJECAJI

ZIMSKE TEMPERATURE

TOPLINA

ZIMSKA INSOLACIJA

11

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

12

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 uštedi toplinske 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.

VOLUMEN ZGRADE 4096 m3

4096 m3

4096 m3

16 16

16 16 16

16

32 8

8

POVRŠINA OMOTAČA ZGRADE 1536 m2 fo = 0,375

1792 m2 fo = 0,437

8

2176 m2 fo = 0,531

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 13 trebale imati i kvalitetniji omotač u toplinskom smislu.

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 uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti u zgradama propisuje najveće dopuštene koeficijente prolaska topline “U” za obodne konstrukcije prema njihovom položaju u zgradi : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

VANJSKI ZIDOVI, ZIDOVI PREMA GARAŽI, TAVANU ZIDOVI PREMA NEGRIJANOM STUBIŠTU ZIDOVI PREMA TLU PODOVI NA TLU STROPOVI IZMEĐU STANOVA ILI RAZLIĆITIH GRIJANIH FUNKCIONALNIH CJELINA STROPOVI PREMA TAVANU STROPOVI PREMA NEGRIJANOM PODRUMU RAVNI I KOSI KROVOVI IZNAD GRIJANIH PROSTORA STOPOVI IZNAD VANJSKOG PROSTORA I IZNAD GARAŽA

14

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

15

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)

+20

t ( C) UNUTRA ti

VANI

+20

+10

+10

0

0 te

-10 3

75

3

U = 0,71 W/m2K

t ( C) UNUTRA ti

VANI

te

-10 3

60

3

U = 0,85 W/m2K

16

II PERIOD IZGRADNJE (1901-1945)

+20

t ( C) UNUTRA ti

VANI

+20

+10

+10

0

0 te

-10 3

45

t ( C) UNUTRA ti

VANI

te

-10

3

2

U = 1,08 W/m2K

38

2

U = 1,23 W/m2K

III PERIOD IZGRADNJE (1946-1975)

+20

t ( C) UNUTRA ti

VANI

+20

+10

+10

0

0 te

-10 2

25

2

U = 1,54 W/m2K

t ( C) UNUTRA ti

VANI

te

-10 2 12 2 8

U = 1,29 W/m2K

17

IV PERIOD IZGRADNJE (1976-2000)

+20

t ( C) UNUTRA ti

VANI

+20

+10

+10

0

0 te

-10 2

25

5

U = 0,48 W/m2K

8

t ( C) UNUTRA ti

VANI

te

-10 2

20

5

U = 0,55 W/m2K

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 zimi i nepotrebno troše veće količine energije potrebne za zagrijavanje klimatizaciju ljeti. 18

2.1.3. TOPLINSKA KVALITETA PROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE 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.

19

DVOSTRUKI PROZOR

JEDNOSTRUKI PROZOR

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.

DULJINA REŠKI

DULJINA REŠKI

6,9 m

9,1 m

11,1 m

150 c m

DULJINA REŠKI

120 c m

20

2.1.4. KVANTITATIVNI ODNOS PROZIRNIH I NEROZIRNIH 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. 21

2.1.5. DJELOVANJE SUNČEVOG ZRAČENJA – INSOLACIJA 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 :

BOJA POVRŠINE GRAĐEVINSKOG ELEMENTA BOJA POVRŠINE GRAĐEVINSKOG ELEMENTA BIJELA ŽUTA, NARANČASTA, SVIJETLO CRVENA TAMNO CRVENA, SVIJETLO ZELENA SMEĐA, TAMNO ZELENA, TAMNO PLAVA TAMNO SMEĐA, CRNA

KOEFICIJENT APSORPCIJE (%) KOEFICIJENT APSORPCIJE (%) 0,2 – 0,3 0,3 – 0,5 0,5 – 0,7 0,7 – 0,9 0,9 – 1,0

22

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.

UPADNO SUNČEVO ZRAČENJE

ZID

APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA UNUTRA

APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA VAN

REFLEKTIRANO SUNČEVO ZRAČENJE

VANI

UNUTRA

23

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.

UPADNO SUNČEVO ZRAČENJE

APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA VAN

REFLEKTIRANO SUNČEVO ZRAČENJE

VANI

UNUTRA

APSORBIRANO ZRAČENJE KOJE ODLAZI PREMA UNUTRA

PROPUŠTENO SUNČEVO ZRAČENJE

24

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.

25

U zimskom periodu potrebno je što je moguće više ostvariti prodor sunčevih zraka kroz prozirne dijelove konstrukcije. U ljetnom periodu potrebno je ostvariti učinkovitu zaštitu od sunčevih zraka koje narušavaju toplinski komfor u zgradama.

LJETNO SUNCE

ZIM SKO SUNCE

E NJ ČE RA

JUG

OZ TN EK DIR

DIR E K TN O Z RA Č RE ENJ E FL EK TIR AN OZ RA ČE REFLEKTIRAJUĆA NJ E P LOHA P OVEĆEVA UČIN AK SUNČEVOG ZRAČENJA

ZAŠTITA OD DIREKTNOG SUN ČEVOGZRAČENJA

SMANJENJE RE FLEK SIJE UMANJUJE UČINAK SUNČEVOGZRAČENJA

SJEVER

JUG

SJEVER

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.

26

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. PRESJEK

GUBITAK TOPLINE KROZ TOPLINSKI NEZAŠTIĆENI DIO OBODNE KONSTRUKCIJE

TLOCRT

GUBITAK TOPLINE KROZ TOPLINSKI NEZAŠTIĆENI DIO OBODNE KONSTRUKCIJE

27

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.

PRESJEK

DODATNA TO PLINSKA IZOLACIJA ELIMINIRA NEPOTREBNE GUBITKE TOPLINE PREKO TOPLINSKIH MOSTOVA

TLOCRT

DODATNA TO PLINSKA IZOLACIJA ELIMINIRA NEPOTREBNE GUBITKE TOPLINE PREKO TOPLINSKIH MOSTOVA

28

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.

PRESJEK KONSTRUKCIJA VRAĆA TOPLINU OKOLINI NAKON NJENOG HLAĐENJA

AKUMULIRANA TOPLINA U KONSTRUKCIJI

TOPLINA OKOLINE PRELAZI U KONSTRUKCIJU

29

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/αe + d1/2λ1) + d2*G2*c2 (1/αe + d1/λ1 + d2/2λ2) +...... .......+ dn*Gn*cn (1/αe + d1/λ1 + d2/λ2 +.........+dn/2λn)] (kJ/m2K) d = debljina pojedinog sloja (u metrima) G = specifična težina (kg/m3) c = specifični toplinski kapacitet (J/kg K) λ = koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K)

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. 30

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.

AA

B

2K2K U=0,58 U=0,58 W/m W/m

U=0,54

2K 2K W=425,4 W=425,4kJ/m kJ/m UNUTRA

t ( C) +20

1

2

3

C C

W/m2K

2 U=0,58 U=0,58 W/m W/m2K K

W=127,2 kJ/m2K VANI

UNUTRA

t ( C)

ti

+20

1

2

2 W=138,9 W=138,9 kJ/m kJ/m2K K

VANI

UNUTRA

3

t ( C)

ti

+20

+10

+10

+10

0

0

0

te

-10 MASIVNA AB KONSTRUKCIJA DOPRINOSI DOBROJ AKUMULACIJI TOPLINE

-10

te

AKUMULACIJA TOPLINE JE SMANJENA ZBOG MALE MASE KONSTRUKCIJE SA UNUTRAŠNJE STRANE PREGRADE

1

2

3

VANI

ti

te

-10 AKUMULACIJA TOPLINE JE SMANJENA ZBOG MALE MASE KONSTRUKCIJE SA UNUTRAŠNJE STRANE PREGRADE

31

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.

32

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. LJETNO SUNCE

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.

90o

POKROV BIBE R CRIJ EPOM LETVE 2,4/4,8 V ENTILIRANI Z RAČNI SLOJ 2,4 cm BITUMENSKA LJEP ENKA DAŠČANA O PLATA 2,4 cm ZATVORENI ZRAČNI SLO J 2cm TO PLINSKA IZOLACIJA 12 cm PARNA BRANA GIPSK ARTO NSKA P LOČA 1,2 cm

33

2.2. KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUČJA U KOJEM SE GRAĐEVINA NALAZI 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 građevinskoklimatske 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. 34

2.3. LOKACIJA ILI UŽA SITUACIJA GRAĐEVINE 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. LJETNO SUNCE NE PRODIRE KROZ KROŠNJU BL ELOGORIČNOG STABLA

JUG

LJETO CRNOGORIČNA STABLA U LJETNOM PRIODU STVARAJ U OSJEĆAJ SVJEŽINE

SJEVER

35

ZIMSKO SUNCE PRODIRE KROZ KROŠNJU BL ELOGORIČNOG STABLA

ZIMA CRNOGORIČNA STABLA ŠTITE OD JAKOG Z IMSKOG VJET RA

JUG

SJEVER

36

2.4. NAČIN GRIJANJA ZIMI I NAČIN KLIMATIZACIJE ILI PROVJETRAVANJA LJETI 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 novom tehničkom propisu o uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti zgrada 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.

37

2.5. MIKROKLIMA FUNKCIONALNE JEDINICE (STANA, POSLOVNOG PROSTORA I SL.) 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)

G ARAŽ A KUHINJA

KUP.

DNEVNI BORAVAK SPAVAO NICA

S

STAKLENIK

38

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.

KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUČJA

TOPLINSKA KVALITETA OMOTAČA ZGRADE

LOKACIJA ILI UŽA SITUACIJA

MIKRO KLIMA STANA

NAČIN GRIJANJA 39

3. TEHNIČKI PROPIS O UŠTEDI TOPLINSKE ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA Prvi propisi iz područja toplinske zaštite zgrada u Hrvatskoj doneseni su 1970. a zatim 1980. i 1987. Najnoviji Tehnički propis o uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti u zgradama usvojen je 2005. godine s primjenom od 1. srpnja 2006. 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 UŠTEDU TOPLINSKE ENERGIJE I TTOPLINSKU ZAŠTITU - IZGLED I SADRŽAJ ISKAZNICE POTREBNE TOPLINE ZA GRIJAVANJE ZGRADE - ODRŽAVANJE ZGRADA U ODNOSU NA UŠTEDU TOPLINSKE 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)

40

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)

41

3. TEHNIČKI PROPIS O UŠTEDI TOPLINSKE ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA I. OPĆE ODREDBE Članak 1. (1) Ovim Tehničkim propisom (u daljnjem tekstu: Propis) propisuju se tehnički zahtjevi glede uštede toplinske energije i toplinske zaštite koje treba ispuniti kod projektiranja novih i projektiranja rekonstrukcije i adaptacije postojećih zgrada koje se griju na unutarnju temperaturu višu od 12 °C, sadržaj projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu, iskaznica potrebne topline za grijanje zgrade, te održavanje zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu. (2) Propisom se propisuju i tehnička svojstva i drugi zahtjevi za neke građevne proizvode koji se ugrađuju u zgradu u svrhu uštede toplinske energije i toplinske zaštite, potvrđivanje sukladnosti tih proizvoda s navedenim zahtjevima te ostali tehnički zahtjevi glede uštede toplinske energije i toplinske zaštite.

Članak 2. (1) Zahtjevi iz ovoga Propisa koji se odnose na toplinsku zaštitu zgrade tijekom ljeta, primjenjuju se, u skladu s namjenom zgrade, i kod projektiranja novih odnosno kod projektiranja rekonstrukcije i adaptacije postojećih zgrada, koje se tijekom zime ne griju ili se griju do temperature 12 °C. (2) Zahtjevi iz ovoga Propisa koji se odnose na sprječavanje nastajanja građevinske štete, koja nastaje npr. zbog kondenzacije vodene pare, primjenjuju se i kod projektiranja novih odnosno projektiranja rekonstrukcije i adaptacije postojećih zgrada, za koje nije predviđeno grijanje ili koje se griju do temperature 12 °C. 42

3.1. Određivanje koeficijenata prolaska topline, U PREMA TEHNIČKOM PROPISU O UŠTEDI TOPLINSKE ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA (“Narodne novine” broj 79/05.) Koeficijenti prolaska topline, U [W/(m2·K)], određuju se: – za neprozirne građevne dijelove prema HRN EN ISO 6946:2002, HRN EN ISO 6946/A1:2003 i HRN EN ISO 6946/A2. – 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.

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)] 43

NAČINI IZRAČUNA KOEFICIJENTA PROLASKA TOPLINE “U”

3.1.1. za homogene građevinske elemente U = ________1_________ [W/m2K] 1/αi + d/λ + 1/αe 3.1.2. za višeslojne građevinske elemente ___________________1_______________ U=

1/αi + d1/λ1 + d2/λ2 + . . . . + dn/λn + 1/αe

[W/m2K]

3.1.3. građevinski elementi sa zatvorenim slojem zraka ___________________1_______________ 2 U=

1/αi + d1/λ1 + d2/λ2 + Rz + dn/λn + 1/αe

[W/m K]

3.1.4. heterogeni građevinski elementi d =ddebljina = debljina pojedinog pojedinog sloja sloja (u metrima) (u metrima) 2K) 2K) αi=α= koeficijent koeficijent unutarnjeg unutarnjeg prijelaza prijelaza topline topline (W/m (W/m 2K) K) vanjskog vanjskog prijelaza prijelaza topline topline (W/m (W/m αe=αkoeficijent e= koeficijent 2 λ =λkoeficijent = koeficijent toplinske toplinske provodljivosti provodljivosti (W/m (W/m K)K) 2K/W) Rz= Rz= toplinski toplinski otpor otpor zatvorenog zatvorenog zračnog zračnog sloja sloja (m2(m K/W)

44

POLOŽAJ ZATVORENOG SLOJA ZRAKA I SMJER TOPLINSKOG TOKA

HORIZONTALNI SLOJ ZRAKA – UZLAZNI TOPLINSKI TOK

HORIZONTALNI SLOJ ZRAKA – SILAZNI TOPLINSKI TOK

VERTIKALNI SLOJ ZRAKA DULJINE DO 3 metra

RAČUNSKE VRIJEDNOSTI TOPLINSKOG OTPORA Rz ZATVORENOG SLOJA ZRAKA U m2K/W ZA SLOJ ZRAKA DEBLJINE U cm

faktor e 1

2

0,05

0,29

0,33

0,11

0,26

0,20

3

4

5

6

7

8

9

10

0,35

0,36

0,37

0,38

0,37

0,39

0,40

0,40

0,29

0,31

0,32

0,33

0,34

0,34

0,35

0,35

0,35

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

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

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

45

Najveće dopuštene vrijednosti koeficijenta prolaska topline, U [W/(m2·K)], građevnih dijelova s plošnom masom većom od 100 kg/m2

Redni broj

Građevni dio

U [W/(m2·K)] Θe,mj,min > + 3 °C

Θe,mj,min ≤ + 3 °C

1

Vanjski zidovi, zidovi prema garaži, tavanu

1,00

0,80

2

Zidovi prema negrijanom stubištu temperature veće od 0 °C, zidovi prema negrijanoj prostoriji

1,30

1,30

3

Zidovi prema tlu

1,00

0,80

4

Podovi na tlu (do dubine tlocrta prostorije 5 m)

0,80

0,65

5

Stropovi između stanova, stropovi između grijanih radnih prostorija različitih korisnika

1,40

1,40

6

Stropovi prema tavanu, stropovi prema negrijanoj prostoriji iznad

0,85

0,70

7

Stropovi prema negrijanom podrumu, stropovi prema negrijanoj prostoriji ispod

0,65

0,50

8

Ravni i kosi krov iznad grijanog prostora

0,70

0,55

9

Stropovi iznad vanjskog prostora, stropovi iznad garaže

0,45

0,40

Napomena: Θe,mj,min je srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca na lokaciji zgrade.

46

3.2. MINIMALNA TOPLINSKA ZAŠTITA (1) Kod zgrade koja se grije na temperaturu višu od 12 °C koeficijenti prolaska topline, U [W/(m2·K)], građevnih dijelova zgrade koji graniče s vanjskim zrakom, tlom ili dijelom zgrade s temperaturom ≤ 12 °C ne smiju biti veći od vrijednosti utvrđenih u tablici 4. iz Priloga »C« ovoga Propisa. (2) U tablici iz stavka 1. ovoga članka navedene vrijednosti koeficijenta prolaska topline, U [W/(m2·K)], vrijede za svaki građevni element ploštine 0,5 m2 ili veći. (3) Kod zgrade koja se grije na temperaturu 18 °C ili višu koeficijent prolaska topline, U [W/(m2·K)], prozora, balkonskih vrata, krovnih prozora i drugih prozirnih elemenata u omotaču grijanog dijela zgrade ne smije biti veći od 1,80 W/(m2·K). (4) Kod zgrade koja se grije na temperaturu višu od 12 °C, a manju od 18 °C, mogu se ugraditi prozori, krovni prozori i/ili drugi prozirni elementi u omotaču grijanog dijela zgrade s koeficijentom prolaska topline, U [W/(m2·K)], ne većim od 3,00 W/(m2·K). (5) Kod zgrade koja se grije na temperaturu višu od 12 °C koeficijent prolaska topline, U [W/(m2·K)], stjenki kutije za rolete ne smije biti veći od 0,80 W/(m2·K). (6) Kod zgrade grijane na temperaturu višu od 12 °C koeficijent prolaska topline, U [W/(m2·K)], vanjskih vrata s neprozirnim vratnim krilom ne smije biti veći od 2,90 W/(m2·K).

47

3.3. ZAHTJEVI ZA NOVE ZGRADE GRIJANE NA TEMPERATURU 18 °C ILI VIŠU Članak 7. Stambena zgrada za koju je grijanje predviđeno na temperaturu 18 °C ili višu mora biti projektirana i izgrađena na način da godišnja potrebna toplina za grijanje po jedinici ploštine korisne površine zgrade, Qh'' [kW·h/(m2·a)], ovisno o faktoru oblika zgrade, f0, nije veća od vrijednosti: Qh'' = 51,31 kW·h/(m2·a) – za f0 ≤ 0,20 – za 0,20 < f0 < 1,05 Qh'' = (41,03 + 51,41·f0) kW·h/(m2·a) Qh'' = 95,01 kW·h/(m2·a). – za f0 ≥ 1,05

Članak 8. Nestambena zgrada za koju je grijanje predviđeno na temperaturu 18 °C ili višu mora biti projektirana i izgrađena na način da godišnja potrebna toplina za grijanje po jedinici obujma grijanog dijela zgrade, Qh' [(kW·h/(m3·a)], ovisno o faktoru oblika zgrade, f0, nije veća od vrijednosti: Qh' = 16,42 kW·h/(m3·a) – za f0 ≤ 0,20 – za 0,20 < f0 < 1,05 Qh' = (13,13 + 16,45·f0) kW·h/(m3·a) Qh' = 30,40 kW·h/(m3·a). – za f0 ≥ 1,05

48

Članak 9. (1) Stambena zgrada mora biti projektirana i izgrađena na način da koeficijent transmisijskog toplinskog gubitka po jedinici oplošja grijanog dijela zgrade, HT'=HT/A [W/(m2·K)], ovisno o faktoru oblika zgrade, f0, nije veći od vrijednosti utvrđene jednadžbom: – HT' = 0,45 + 0,15/f0 kada srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca na lokaciji zgrade jest > 3 °C, odnosno – HT' = 0,30 + 0,15/f0 kada srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca na lokaciji zgrade jest 3 °C. (2) Vrijednost HT' koja se prema jednadžbama iz stavka 1. ovoga članka dobije za f0 = 0,20 m-1 primjenjuje se i za f0 < 0,20 m-1. Vrijednost HT' koja se prema jednadžbama iz stavka 1. ovog članka dobije za f0 = 1,05 m-1 primjenjuje se i za f0 > 1,05 m-1. (3) Odredbe stavka 1. i 2. ovoga članka primjenjuju se i na nestambene zgrade kod kojih je učešće ploštine prozora u ukupnoj ploštini pročelja f ≤ 30 %, (4) Srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka iz stavka 1. ovoga članka očitava se za najbližu postaju iz podataka sadržanih u Prilogu »E« ovoga Propisa.

49

3.4. ZRAKONEPRPUSNOST OMOTAČAZGRADE, PROVJETRAVANJE PROSTORA ZGRADE

Članak 18. (1) Zgrada mora biti projektirana i izgrađena na način da građevni dijelovi koji čine omotač grijanog prostora zgrade, uključivo možebitne spojnice između pojedinih građevnih dijelova i prozirne elemente koji nemaju mogućnost otvaranja, budu zrakonepropusni u skladu s dosegnutim stupnjem razvoja tehnike i tehnologije u vrijeme izrade projekta. (2) Zrakopropusnost reški prozora, balkonskih vrata i krovnih prozora mora ispuniti zahtjeve propisane hrvatskim normama kojima se uređuju razredi zrakonepropusnosti utvrđene u tablici 3. iz Priloga »C« ovoga Propisa.

Članak 19. (1) Zgrada mora biti projektirana i izgrađena na način da se osigura minimalno provjetravanje prostora zgrade koje je potrebno: – da se ne ugrozi higijena i zdravstveni uvjeti, – i/ili zbog korištenja uređaja za grijanje s otvorenim plamenom. (2) Broj izmjena unutarnjeg zraka s vanjskim zrakom kod zgrade u kojoj borave ili rade ljudi treba iznositi najmanje n = 0,5 h-1 ako tehničkim propisom kojim je uređeno to područje nije drukčije propisano. (3) U vrijeme kada ljudi ne borave u dijelu zgrade koji je namijenjen za rad i/ili boravak ljudi, potrebno je osigurati izmjenu unutarnjeg zraka od najmanje n = 0,2 h-1.

50

3.5. TOPLINSKI MOSTOVI

Članak 24. (1) Zgrada koja se grije na temperaturu višu od 12 °C mora biti projektirana i izgrađena na način da utjecaj toplinskih mostova na godišnju potrebnu toplinu za grijanje bude što manji. Da bi se ispunio taj zahtjev, pri projektiranju treba koristiti sve ekonomski prihvatljive tehničke i tehnološke mogućnosti. (2) Utjecaj toplinskih mostova kod proračuna godišnje potrebne topline za grijanje i koeficijent transmisijskog toplinskog gubitka po jedinici oplošja grijanog dijela zgrade određuju se prema HRN EN ISO 13789:2000, HRN EN ISO 14683:2000 i HRN EN ISO 14683/AC: 2004, HRN EN ISO 10211-1:2002, HRN EN ISO 10211-1/AC:2004, HRN EN ISO 10211-2:2002 i HRN EN 13370:2002. (3) Ako je potencijalni toplinski most projektiran u skladu s hrvatskom normom koja sadrži katalog dobrih rješenja toplinskih mostova, tada se može umjesto točnog proračuna iz stavka 2. ovoga članka utjecaj toplinskih mostova uzeti u obzir povećanjem koeficijenta prolaska topline, U [W/(m2·K)], svakog građevnog dijela oplošja grijanog dijela zgrade za ΔUTM = 0,05 W/(m2·K).

51

3.6. SADRŽAJ PROJEKTA ZGRADE U ODNOSU NA UŠTEDU TOPLINSKE ENERGIJE I TOPLINSKU ZAŠTITU

Članak 44. Sadržaj projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu podrazumijeva tehničko rješenje zgrade i uvjete za njezino građenje u projektima arhitektonske ili građevinske struke.

Članak 45. (1) Glavni projekt zgrade koji se odnosi na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu sadrži : tehnički opis, proračun fizikalnih svojstava zgrade glede uštede toplinske energije i toplinske zaštite, program kontrole i osiguranja kvalitete, nacrte i Iskaz potrebne topline za grijanje (iskaznica potrebne topline za grijanje zgrade).

52

3.7. ISKAZNICA POTREBNE TOPLINE ZA GRIJANJE ZGRADE

Članak 49. (1) Iskaznica potrebne topline za grijanje zgrade je sastavni dio dokumentacije o održavanju i unaprjeđivanju bitnih zahtjeva za građevinu. (2) Iskaznica iz stavka 1. ovoga članka sadrži: – Iskaz potrebne topline za grijanje – Izjavu izvođača radova o izvedenim radovima sukladno projektu iz članka 45. ovoga Propisa. (3) Posebna Iskaznica potrebne topline za grijanje izrađuje se za pojedini dio zgrade kada se provode odvojeni toplinski proračuni prema odredbi članka 33. stavka 1. ovoga Propisa. (4) Iskaznica iz stavka 1. ovoga članka mora biti dostupna na uvid kupcima, najmoprimcima i drugim ovlaštenim korisnicima zgrade ili njenog dijela. (5) Iskaznicu iz stavka 1. ovoga članka izrađuju projektant glavnog projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu i izvođač radova. (6) Istinitost i točnost podataka u Iskaznici iz stavka 1. ovoga članka potvrđuje projektant (ovlašteni arhitekt ili ovlašteni inženjer) glavnog projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu, svojim potpisom i žigom, a sukladnost izgrađene zgrade sa glavnim projektom kojim se daje tehničko rješenje zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu i sa odredbama ovoga Propisa potvrđuje izvođač radova potpisom glavnog inženjera gradilišta i pečatom tvrtke izvođača radova. (7) Iskaznica se prilaže ostaloj dokumentaciji potrebnoj kod tehničkog pregleda zgrade odnosno dijela zgrade.

53

ISKAZNICA POTREBNE TOPLINE ZA GRIJANJE prema poglavlju VI. Tehničkog propisa o uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti kod zgrada, za zgradu grijanu na temperaturu 18 °C ili višu I. ISKAZ POTREBNE TOPLINE ZA GRIJANJE ZGRADE (podaci iz glavnog projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu)1 1. OZNAKA PROJEKTA 2. OPIS ZGRADE Naziv zgrade ili dijela zgrade Lokacija zgrade (katastarska čestica, ulica, kućni broj, naselje s poštanskim brojem) Mjesec i godina izrade projekta Oplošje grijanog dijela zgrade A (m2) Obujam grijanog dijela zgrade Ve (m3) Faktor oblika zgrade f0 (m-1) Ploština korisne površine zgrade AK (m2) Način grijanja (lokalno, etažno, centralno, toplansko) Vrsta i način korištenja obnovljive energije Učešće obnovljive energije u potrebnoj toplini za grijanje (%) Srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca na lokaciji zgrade Θe,mj,min (°C) Srednja mjesečna temperatura vanjskog zraka najtoplijeg mjeseca na lokaciji zgrade Θe,mj,max (°C)

54

3. POTREBNA TOPLINA ZA GRIJANJE ZGRADE Godišnja potrebna toplina za grijanje Qh (kW·h/a)

Godišnja potrebna toplina za grijanje po jedinici ploštine korisne površine zgrade Qh'' (kW·h/m2·a) (za stambene zgrade)

Godišnja potrebna toplina za grijanje po jedinici obujma grijanog dijela zgrade Qh' (kW·h/m3·a) (za nestambene zgrade)

najveća dopuštena

izračunata

najveća dopuštena

izračunata

___________ 1)

popunjava projektant glavnog projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu

Obrazac 1, list 2/3

55

4. DRUGA ENERGETSKA OBILJEŽJA ZGRADE najveći dopušteni

izračunati

Koeficijent transmisijskog toplinskog gubitka po jedinici oplošja grijanog dijela zgrade HT' [W/(m2·K)] Koeficijent transmisijskog toplinskog gubitka HT (W/K)

Koeficijent toplinskog gubitka provjetravanjem HV (W/K)

Ukupni godišnji gubici topline Ql (J)

Godišnji iskoristivi unutarnji dobici topline Qi (J)

Godišnji iskoristivi solarni dobici topline Qs (J)

Ukupni godišnji iskoristivi dobici topline Qg (J)

5. ODGOVORNOST ZA PODATKE Projektantska tvrtka (naziv i adresa) Projektant glavnog projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu (potpis i žig) Glavni projektant građevine (potpis i žig)

56 Datum i pečat projektantske tvrtke

II. IZJAVA IZVOĐAČA RADOVA2 Izvođač radova (naziv i adresa)

Glavni inženjer gradilišta (ime i prezime)

Mjesec i godina završetka gradnje Ovom Izjavom potvrđuje se da su radovi na zgradi odnosno dijelu zgrade iz točke I. ove Iskaznice izvedeni sukladno tehničkim rješenjima i uvjetima za građenje iz glavnog projekta zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu ……………………….. (upisati oznaku projekta) i sukladno odredbama Tehničkog propisa o uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti kod zgrada. Datum, potpis glavnog inženjera gradilišta, pečat tvrtke izvođača radova

___________ 2)

popunjava izvođač radova prije tehničkog pregleda

57

3.8. ODRŽAVANJE ZGRADE U ODNOSU NA UŠTEDU TOPLINSKE ENERGIJE I TOPLINSKU ZAŠTITU Članak 50. (1) Održavanje zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu mora biti takovo da se tijekom trajanja zgrade očuvaju njezina tehnička svojstva i ispunjavaju zahtjevi određeni projektom zgrade i ovim Propisom, te drugi zahtjevi koje zgrada mora ispunjavati u skladu s posebnim propisom donesenim u skladu sa Zakonom o gradnji. (2) Održavanje zgrade koja je izvedena odnosno koja se izvodi u skladu s prije važećim propisima u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu mora biti takovo da se tijekom trajanja zgrade očuvaju njezina tehnička svojstva i ispunjavaju zahtjevi određeni projektom zgrade i propisima u skladu s kojima je zgrada izvedena. (3) Održavanjem zgrade ili na koji drugi način ne smiju se ugroziti tehnička svojstva i ispunjavanje propisanih zahtjeva za zgradu propisana ovim Propisom.

58

Članak 51. (1) Održavanje zgrade u smislu uštede toplinske energije i toplinske zaštite podrazumijeva: – pregled zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu u razmacima i na način određen projektom zgrade i/ili na način određen posebnim propisom donesenim u skladu sa Zakonom o gradnji, – izvođenje radova kojima se zgrada zadržava u stanju određenom projektom zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu i ovim Propisom odnosno propisom u skladu s kojim je zgrada izvedena. (2) Ispunjavanje propisanih uvjeta održavanja zgrade dokumentira se u skladu s projektom zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu, te: – izvješćima o pregledima i ispitivanjima zgrade i pojedinih njezinih dijelova, – zapisima o radovima održavanja, – na drugi prikladan način ako ovim Propisom ili posebnim propisom donesenim u skladu sa Zakonom o gradnji nije što drugo određeno.

Članak 52. Za održavanje zgrade dopušteno je rabiti samo one građevne proizvode za koje je izdana isprava o sukladnosti prema posebnom propisu ili je uporabljivost dokazana u skladu s projektom zgrade u odnosu na uštedu toplinske energije i toplinsku zaštitu i ovim Propisom.

59

4. SANACIJA TOPLINSKE ZAŠTITE ZGRADA 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. 60

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.

SITUACIJSKI PLAN

VUKOVARSKA 62-86

JUŽNO PROČELJE

VUKOVARSKA ULICA

61

VUKOVARSKA 62-86 OSIJEK

SJEVERNO PROČELJE

JUŽNO PROČELJE

DETALJ JUŽNOG PROČELJA

62

POSTOJEĆE STANJE

63

PRESJEK – POSTOJEĆE STANJE

DETALJ PARAPENOG VANJSKOG ZIDA – POSTOJEĆE STANJE 64

JUŽNO I SJEVERNO PROČELJE – POSTOJEĆE STANJE

JUG

SJEVER

65

POPIS I SASTAV SVIH OBODNIH KONSTRUKCIJA KOJE ČINE OMOTAČ ZGRADE POSTOJEĆE STANJE

A)

VANJSKI ZIDOVI - vapnena žbuka - normalna opeka - vapnena žbuka

U= 1,54 W/m2K 2 cm 25 cm 2 cm

B) PARAPETNI ZIDOVI - vapnena žbuka - normalna opeka - AB montažni element

U= 2,89 W/m2K 2 cm 6,5 cm 8 cm

C) NADVOJI I HORIZONTALNI SERKLAŽI - vapnena žbuka - armirani beton - produžna žbuka D) PROZORI I BALKONSKA VRATA - spojni prozor sa dvostrukim ostakljenjem i međuslojem zraka 0d 4 cm sa drvenim okvirom

U= 2,94 W/m2K 2 cm 25 cm 2 cm U= 2,70 W/m2K

E) STROP IZNAD OTVORENOG PROLAZA - hrastov parket - blindit - polumontažni AB strop - produžna žbuka

U= 1,47 W/M2k 2 cm 3,5 cm 19 cm 2 cm

F) STROP IZNAD PODRUMA - hrastov parket - blindit - polumontažni AB strop - produžna žbuka

U= 1,30 W/m2K 2 cm 3,5 cm 19 cm 2 cm

G) RAVAN KROV - vapnena žbuka - polumontažni AB strop - parna brana - tršćane ploče - beton za pad - hidroizolacija (2+3) - uvaljani šljunak

U= 0,59 W/m2K 2 cm 25 cm 5 cm 8 cm 1 cm 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

66

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) .

U

U

UL

UL

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 %. 67

STRUKTURA POVRŠINE OMOTAČA ZGRADE POSTOJEĆE STANJE 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

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

Obodna konstrukcija

E) STROP IZNAD OTVOR. PROLAZA

KOEFICIJENT PROLASKA TOPLINE “UZ” ZA CIJELU ZGRADU UZ= 1,76 W/m2K 68

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 69

PRORAČUN POVRŠINSKIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA (QSEZONE-P)

q = Dt / R QSEZONE-P = q * P * T QSEZONE-P = UZ * Dt * P * T

R=1/U q = U * Dt

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)

70

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

71

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) b) c) d) e)

vanjske zidove parapetne zidove nadvoje i horizontalne serklaže strop iznad podruma 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. 72

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

73

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 74

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

75

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

76

JUŽNO I SJEVERNO PROČELJE – NAKON SANACIJE

JUG

SJEVER

77

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 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

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

Obodna konstrukcija

E) STROP IZNAD OTVOR. PROLAZA

78

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

79

PRORAČUN POVRŠINSKIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJEČNOJ SEZONI GRIJANJA NAKON SANACIJE (QSEZONE-P-N)

q = Dt / R QSEZONE-P = q * P * T QSEZONE-P = UZN * Dt * P * T

R=1/U q = U * Dt

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)

80

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

81

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. 82

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

83

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

84

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.

TERMOGRAFSKA SNIMKA TOPLINSKIH MOSTOVA

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

85

RAVNI KROV IZNUTRA I IZVANA

PROČELJE ISTOK

86

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 : 87 36,8 Kw

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.

STANJE NAKON SANACIJE – UKUPNI GUBICI : 36,8 Kw

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 UREĐENI PROSTOR DJEČJEG IGRALIŠTA S JUŽNE STRANE

88

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

89

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

90

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. 91

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.

92

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). 93

•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; generatorprijenosnik (Composite disk coupling)

94

5.2. BIOMASA 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 obnovljivi 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. 95

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.

96

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

97

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. 98

KARTA GEOTRMALNOG GRADIJENTA U HRVATSKOJ

G=0,018 °C/m q=29 mW/m2

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. 99

SREDNJETEMPERATURNI GEOTERMALNI POTENCIJALI

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.

100

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. 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. 101

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). 102

5.4. ENERGIJA VODENIH TOKOVA 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. 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. 103

5.5. VODIK 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. 104

6. SUNČEVO ZRAČENJE KAO IZVOR ENERGIJE

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. 105

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.

106

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. 107

21. PROSINAC

POLOŽAJ ZEMLJE U ODNOSU NA SUNCE

21. LIPANJ

KUTEVI UPADA SUNČEVIH ZRAKA ZA VRIJEME ZIMSKOG I LJETNOG SOLSTICIJA I ZA VRIJEME PROLJETNOG I JESENJEG EKVINOCIJA

21. OŽUJAK I 23. RUJAN

108

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. 109

POLOŽAJI SUNCA U GODIŠNJEM I DNEVNOM CIKLUSU

110

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.

111

6.2. KARTA SREDNJE GODIŠNJE OZRAČENOSTI SUNCEM VODORAVNE PLOHE U HRVATSKOJ

OSIJEK

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.

112

6.3. NAČINI KORIŠTENJA SUNČEVE ENERGIJE U ZGRADAMA 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). SJEVER

-30 -15 0 15 30

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. 113

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

114

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).

115

6.5. SOLARNI FOTONAPONSKI PANELI

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. 116

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.

117

OVI PRIMJERI POKAZUJU USPJEŠNIJU POSTAVU SOLARNIH SUTAVA NA KUĆAMA.

118

Solarni kolektori mogu biti smješteni i pored zrada za koje prikupljaju energiju. Prikupljena energija se dovodi do mjesta uskladištenja i potrošnje podzemnim putem.

119

Najbolja rješenja integracije solarnih sustava u oblikovanju zgrade predstavljaju postave tih sustava u plohe pročelja ili krova zgrada.

120

121

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. 122

07. 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. 123

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

124

7.1.DIREKTAN ZAHVAT SUNČEVOG ZRAČENJA

T ERMALNI Z AST OR

TOPL INSKA IZOLACIJA

ZIMSKI DAN MAS IVNA KONSTRUKCIJA

T ERMALNI Z AST OR

TERMALNI ZASTOR ČUVA AKUMULIRANU TOPL INU

TOPL INSKA IZOLACIJA

POVRAT T OPL INE

ZIMSKA NOĆ MAS IVNA KONSTRUKCIJA

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. 125

7.2. TROMBOV ZID TOPL INSKA IZOLACIJA

TERMAL NI ZASTOR TOPLI ZRAK

HLADNI ZRAK

ZIMSKI DAN MAS IVNA KONSTRUKCIJA

TERMAL NI ZASTOR

TERMALNI ZASTOR ČUVA AKUMULIRANU TOPL INU

TOPL INSKA IZOLACIJA

POVRAT T OPL INE

ZIMSKA NOĆ MAS IVNA KONSTRUKCIJA

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. 126

7.3. STAKLENIK

T OPLINSKA IZ OLA CIJA

TERMALNI ZASTOR TOPL I ZRA K

HLADNI Z RAK

ZIMSKI DAN MASIVNA KONSTRUKCIJA

TERMALNI ZASTOR

T OPLINSKA IZ OLA CIJA

TERMALNI ZAST OR ČUVA AKUMULIRANU TOPLINU POVRAT TOPLINE

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.

ZIMSKA NOĆ MASIVNA KONSTRUKCIJA

127

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.

S SUMA DNEVNIH BAČENIH SJENA DVOSTREŠ NE ZGRADE

POTREBNE SLOBODNE POVRŠINE ZBOG PRIHVATA SUNČEVOG ZRAČE NJA

GRANICA PARCELE

128

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. SITACIONI PLAN

IZOMETRIJA STAMBENOG SUSJEDSTVA

PRESJEK

129

STAN U JUŽNOM BLOKU

STAN U SJEVERNOM BLOKU

130 KOMPJUTORSKA ANALIZA KRETANJA SUNCA A-9.30 B-12.00 I C-15.30

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.

131

PROJEKT SOLARNE KUĆE SOLAR-SYSTEM Donjodravska obala 49 OSIJEK

132

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. 133

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. 134

TE

MJ 1:200

KH DB GD

KP

SP

TE

SP

STAKLENIK

I KAT

SOLARN A KUĆ A - SOL AR SYSTEM DONJOD R AVSKA OBAL A OSIJEK

UL

UL

KP

UL

KP

KH

TE

DB

SP

SP STA KLEN IK

PRIZEMLJE TE

U ČIO NIC A IN STALACIJE

UZORC I

S PRE MIŠ TE

SUTEREN

135

MJ 1:200

POPREČNI PRESJEK

MJ 1:200

SJEVERNO PROČELJE

JUŽNO PROČELJE

ISTOČNO PROČELJE

ZAPADNO PROČELJE

136

137

138

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. 139

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.

140

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.

141

8.3. DOGRADNJA STAKLENIKA

142

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. 143

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.

144

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

145

8.4. SEZONSKA PRILAGODBA STANA SA STAKLENIKOM 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 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. 146 C)

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. 147

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. 148

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. 149

Prilagodba stambene zgrade sa dograđenim staklenikom dnevnim atmosferskim uvjetima u zimskom periodu.

150

prilagodba stambene zgrade sa dograđenim staklenikom dnevnim atmosferskim uvjetima u ljetnom periodu.

151

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. IZOMETRIJA - POSTOJEĆE STANJE

TLOCRT PRIZEMLJA – POSTOJEĆE STANJE

TLOCRT PRIZEMLJA – NOVO

152

153

SPECIFIČNE TOPLINSKE POTREBE STAMBENIH ZGRADA U kWh/m2

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.

PASIVNE SOLARNE KUĆE

NISKOENERGETSKE KUĆE

HR PROPISI IZ 2006.

HR PROPISI IZ 1987.

STARE KUĆE

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.

154

9. 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

155

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. 156

KARTA BUKE ZA DIO GRADA - DAN

Glavni izvor buke je promet pa su vidljive razlike u kategoriji cesta i količini onečišćenja bukom.

KARTA BUKE ZA DIO GRADA - NOĆ

Tijekom noći promet je značajno reduciran što se povoljno odražava na redukciju buke u stambenim naseljima.

157

Zona buke

1.

Namjena prostora

Zona namijenjena odmoru, oporavku i liječenju

2.

Zona namijenjena samo stanovanju i boravku

3.

Zona mješovite, pretežito stambene namjene

4.

Zona mješovite, pretežito poslovne namjene sa stanovanjem

5.

Zona gospodarske namjene (proizvodnja, industrija, skladišta, servisi)

Najviše dopuštene ocjenske razine buke imisije LRAeq u dB(A) za dan(Lday)

noć(Lnight)

50

40

55

40

55

45

65

BUKA U VANJSKOM PROSTORU – NAJVIŠE DOPUŠTENE OCJENSKE RAZINE BUKE IMISIJE

50

– Na granici građevne čestice unutar zone – buka ne smije prelaziti 80 dB(A) – Na granici ove zone buka ne smije prelaziti dopuštene razine zone s kojom graniči

Zona iz prethodne Tablice Najviše dopuštene ekvivalentne razine buke LReq u dB(A) – za dan – za noć

1

2

3

4

5

30

35

35

40

40

25

25

25

30

30

BUKA U ZATVORENIM BORAVIŠNIM PROSTORIMA. VRIJEDI ZA ZATVORENA VRATA I PROZORE.

158

Opis posla

Namjena prostora

Koncertne dvorane, kazališta i slične prostorije Kina, čitaonice, izložbene prostorije, predavaonice, učionice i slične prostorije

Najviša dopuštena ekvivalentna razina buke LA,eq u dB(A) 25

35

NAJVIŠE DOPUŠTENE EKVIVALENTNE RAZINE BUKE U ZATVORENIM PROSTORIJAMA POSEBNE NAMJENE

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 koncentraciju i/ili preciznu psihomotoriku

40

Rad koji zahtijeva često komuniciranje govorom

50

Lakši mentalni rad te fizički rad koji zahtijeva pozornost i koncentraciju

65

NAJVIŠE DOPUŠTENE OCJENSKE EKVIVALENTNE RAZINE BUKE KOJU NA RADNOM MJESTU STVARAJU PROIZVODNI I NEPROIZVODNI IZVORI BUKE

159

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. 160

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. 161

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. 162

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. 163

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. 164

VRIJEME REVERBERACIJE ZVUKA

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.

RAZINA ZVUKA (dB)

IZVOR ZVUKA ISKLJUČEN

RAZINA ZVUKA SE SMANJILA ZA 60 DB

Vrijeme reverberacije=

VRIJEME (sec) 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:

VOLUMEN PROSTORIJE APSORPCIJA ZRAKA UKUPNA POVRŠINA PLOHA U PROSTORIJI KOEFICIJENT APSORPCIJE

165

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.

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. 166

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. UPADNA ENERGIJA

REFLEKTIRANA ENERGIJA

UPADNA ENERGIJA DIFUZNO REFLEKTIRANA ENERGIJA

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.

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. 167

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. 168

AKUSTIKA PROSTORA PREDVIĐENIH ZA GLAZBU

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. 169

10. LITERATURA :

01. Vladimir Šimetin : Građevinska fizika, Građevinski institut – Fakultet građevinskih znanosti Sveučilišta u Zagrebu , Zagreb 1983. 02. Tehnički propis o uštedi toplinske energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (2005.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

170