Arhitektonski koncept energetski efikasnih objekata

Kada govorimo o projektovanju energetski efikasnih objekata najčešće se misli na proračune potrebne debljine izolacije, izboru kvalitetne stolarije i građevinskih materijala, ili o energetski efikasnim sistemima grejanja i klimatizacije. Ono što se često zaboravlja je činjenica da samo projektovanje objekta u arhitektonskom smislu može drastično uticati na efikasnost samog objekta. Promišljeno planiranje i poštovanje više prirodnih faktora na samoj lokaciji, uticaja sunca, vetra i orijentacije, dovešćedo smanjene potrebe za održavanjem i utroškom energije za korišćenje objekta. Nekoliko koraka je potrebno slediti prilikom dizajniranja energetski efikasnih objekata u samom startu, a promišljenim dizajnom izbeći će se potreba za predimenzionisanim mašinskim sistemima.

Orijentacija objekta na parceli

Prilikom koncipiranja arhitektonskog rešenja objekta prvi ulazni podatak koji se uzima u obzir je položaj objekta na parceli i orijentacija ka stranama sveta. Naravno, presudni značaj imaju klimatski uslovi u kojima se gradi, jer su dobra rešenja u hladnim i umerenim klimatskim područjima često nepovoljna u toplim klimama. Za naše uslove klime najpovoljniji položaj objekta biće u pravcu istok-zapad. Objekat koji je idealno izduženije forme u ovim pravcima imaće veće površine fasade orjentisane ka jugu i severu. Orijentacija većih staklenih površina ka jugu ima najpovoljniji uticaj na iskorišćenje solarnih dobitaka u zimskom periodu, čime se smanjuju potrebe za grejanjem objekta.

// Otvaranjem objekta ka jugu postiže se i najpogodnije prirodno osvetljenje tokom cele godine. Potrebno je predvideti optimalan odnos staklene površine i korisne površine prostorije koju osvetljava kako bi se obezbedio dobar balans solarnih dobitaka i gubitaka kroz prozore i sprečilo pregrevanje u letnjem periodu. //

Proračunima energetske efikasnosti je moguće odrediti optimalne veličine. Sa severne strane objekta treba izbegavati postavljanje prozora velikih dimenzija, jer su gubici toplote dosta veći kroz prozore nego kroz zidove, a ne mogu da se nadoknade dobicima od sunčevog zračenja sa ove strane. Ova je orijentacija idealna za pomoćne prostorije. Izbor kvalitetnih prozora je takođe veoma značajan u cilju postizanja dobrih energetskih performansi objekta.

slika 2. orijentacija i osunčanje objekta na parceli

Izvor: https://mainesunworks.com/solar-design-concepts/

Faktor oblika pasivnog objekta

Faktor oblika predstavlja odnos površine termičkog omotača objekta u odnosu na njegovu grejanu zapreminu. Što je objekat kompaktniji imaće povoljniji faktor oblika, a samim tim i manje gubitke toplote ka spoljašnjoj sredini. Ovo je naročito važno kada se projektuju objekti male korisne površine. Kod veoma razuđenih objekata malih dimenzija biće skoro nemoguće postići dobru energetsku efikasnost objekta. Potrebno je težiti smanjenju površine termičkog omotača i tražiti neke druge arhitektonske izraze kojima će se postići vizuelna dinamika bez drastičnog narušavanja energetskih karakteristika.

slika 3. velika površina termičkog omotača u odnosu na grejanu zapreminu

Kod objekata većih korisnih površina je lakše postići dobar odnos termičkog omotača i grejane površine, međutim potrebno je i ovde voditi računa da ne dolazi do velikih smicanja grejanih površina po etažama, što dovodi kako do lošijeg faktora oblika tako i do pojave većih količina termičkih mostova i gubitaka toplote.

Raspored prostorija u kući prema orijentaciji

Prema južnoj strani objekta trebalo bi orijentisati prostorije u kojima se boravi tokom dana kao što je dnevna soba i trpezarija, dečije sobe, zimska bašta, takođe terase, lođe i bašte. Veće dimenzije prozorskih otvora i balkonskih vrata sa južne strane će propustiti dovoljnu količinu svetlosti i toplote u unutrašnjost u toku zime, dok se u toku leta strehama i senilima može izbeći pregrevanje. Prostorije okrenute ka jugu imaju dobru osvetljenost tokom cele godine.

Orijentacija ka istoku ima dobru osunčanost tokom prepodnevnih sati i prijatno zagrevanje, pogodna je za spavaće sobe, kuhinje, kupatila, garderobe, radne sobe. Zapadna strana je duboko osunčana u poslepodnevnim časovima i najčešće će biti potrebno postaviti neku vrstu zasenčenja u letnjem periodu, idealno vertikalne zasene, ili zelenilo, koje će sprečiti velika pregrevanja. Severna strana nema dovoljno osunčanosti tokom cele godine, ali je osvetljenje ravnomerno. Pogodna je za pomoćne prostorije kao što su ostave, vinski podrumi, kotlarnice, garaže, stepeništa, kupatila i slično. Takođe prostorije koje same generišu veću proizvodnju toplote treba postavljati sa ove strane, na primer računarske prostorije u nestambenim objektima, kuhinje i slično.

slika 4. Povoljan faktor oblika/ Objekat: Maison Bessancourt, Francuska / izvor: www.archilovers.com / Foto: Hervé Abbadie

// Kada se radi o višeporodičnim stambenim objektima najbolja opcija su dvostrano orijentisani stanovi u pravcu sever-jug, što je pogodno zbog mogućnosti dobrog provetravanja objekta naročito u letnjem periodu. //

Stanove jednostrano orijentisane ka zapadnoj strani treba izbegavati zbog pregrevanja. Takođe, manje stanove bolje je orijentisati ka južnoj nego ka severnoj strani. Naravno, svaki objekat treba prilagoditi konkretnoj lokaciji i uticajima, treba analizarati položaj okolnih objekata, senke koje bacaju na parcelu, uticaj dominantnih vetrova kao i mogućnost otvaranja eventualnih pogleda iz objekta na okruženje. Idealno bi bilo da pre odlučivanja za kupovinu određene parcele investitori već u ovoj fazi konsultuju stručnjaka i dobiju analizu svih pogodnosti ili eventualnih problema koji se mogu javiti na datoj lokaciji.

Zasenčenja i solarni dobici

Kako bi se smanjila potreba za energijom za održavanje željene temperature u objektu, pasivnim merama iskorišćenja solarne energije moguće je smanjiti u velikoj meri potrebe za aktivnim sistemima koje podrazumevaju sisteme grejanja i hlađenja.

Dobro dizajnirani uređaji ili elementi na fasadi koji služe za kontrolu sunca i senčenje mogu dramatično smanjiti ogromne toplotne dobitke leti i time zahteve za hlađenje i poboljšati kvalitet prirodnog osvjetljenja enterijera zgrade.

Zimi je potrebno maksimalno iskorišćenje solarnih dobitaka. Priroda kretanja sunca je takva da sunčevi zraci u toku leta imaju visok upadni ugao gde je sunce u najvišoj tački 21. juna. U zimskim mesecima sunčevi zraci imaju nizak upadni ugao i u najnižoj su tački 21. decembra.

slika 7. Upadni ugao sunčevih zraka kroz sezone

Izvor: http://www.wbdg.org/resources/sun-control-and-shading-devices

// Postavljanjem horizontalnih zasenčenja na južnoj strani fasade moguće je propustiti niske upadne zrake zimi kada su solarni dobici potrebni, a sprečiti njihov prodor kroz prozore u letnjim mesecima kada pregrevanje unutrašnjeg prostora nije poželjno. //

Dizajn efektivnih uređaja za senčenje zavisiće od orijentacije određene fasade. Na primer, jednostavni horizontalni fiksni prepusti su veoma efikasni u zasenčenju prozora okrenutih prema jugu, međutim, isti horizontalni uređaj je neefikasan u blokiranju niskog popodnevnog sunca sa zapadne strane, tokom perioda najvećeg dobitka toplote tokom leta, gde više efekta imaju vertikalna senila. Zelenilo oko objekta je takođe potrebno planirati kako bi imalo pozitivan efekat na održavanje komfora u objektu.

Preporučena je sadnja listopadnog drveća sa južne strane koja će tokom leta sprečiti sunčeve zrake da stignu do objekta, dok će u zimskim mesecima, kada lišće opadne, propuštati dovoljnu količinu sunčeve energije. Sa severne strane je pogodnija sadnja četinarskog drveća, koje će u zimskom periodu štititi objekat od hladnih vetrova sa severa.

Slika 8. Energetski efikasna gradnja

Projektovanje energetski efikasnih objekata je složen proces u kome je ključna saradnja svih inženjera koji učestvuju u njegovoj realizaciji. Međutim, osnova od koje se prilikom procesa projektovanja polazi uvek je arhitektonski koncept. Ukoliko je on promišljen na način da uzima sve ulazne činioce u obzir i na kreativan način uspeva da odgovori na izazove lokacije i potrebe budućih korisnika, može stvoriti inspirativno arhitektonsko rešenje koje u isti mah ima i veoma povoljan uticaj na životnu sredinu i odgovorno koristi prirodne resurse.