Energetska efikasnost – Koja pozicija je najvažnija i zašto?

Ako bi se otvorila diskusija o tome kojoj arhitektonskoj (građevinskoj) poziciji treba posvetiti najveću pažnju prilikom projektovanja i izvođenja, nije sasvim izvesno kakav bi rezultat na kraju bio.

U okviru procesa projektovanja, a naročito u fazi proračuna, favorit, a uvek i pokazni primer, bi bio spoljašnji (fasadni zid). To je u velikoj meri i jasno, jer se korisnik veoma lako identifikuje sa karakteristikama (vrlinama i manama) koje ova pozicija ima.

Takođe, u realnom životu, naročito u procesima rekonstrukcije i adaptacije, fasadni zid nije uvek pozicija koja je dostupna, naročito u slučajevima kada nisu u pitanju individualne kuće, već se fokus stavlja na prozore, što je i sasvim logično, jer je ta pozicija lakše dostupna i brže se realizuje.

U ovom tekstu će se analizirati karakteristični slučajevi iz projektantske prakse naše firme „ARHITEKTURA I ENERGIJA“, a odnose se mahom na velike stambene objekte, a delom i na velike poslovne objekte, sa ciljem da se ukaže na uočenu statističku pravilnost, koja može pomoći drugim projektantima, izvođačima i investitorima, pri donošenju odluka u vezi energetske efikasnosti zgrada.

Za početak treba reći da se u projektovanju i izgradnji moraju poštovati osnovni uslovi koje je zakonodavac propisao, kroz Pravilnik o energetskoj efikasnosti zgrada, a tiču se maksimalno dozvoljenih koeficijenata prolaza toplote kroz pozicije termičkog omotača, što je prikazano na grafikonu ispod:

Vizuelno posmatrano, većina pozicija je sa svojim maksimalnim vrednostima grupisana u relativno uskom opsegu između 0.15 i 0.4 W/m2K, a značajno odstupanje se odnosi na transparentne pozicije i vrata, koje su u opsegu između 1.5 i 1.6 W/m2K.

Moglo bi se zaključiti, da je ovako dramatična razlika (od desetak puta) svakako signal koji ne treba zanemariti.

Jasno je da postoje tehničko-tehnološka ograničenja pri proizvodnji transparentnih pozicija (prozora, balkonskih vrata, izloga, zid zavesa, lanterni, itd), te da će razlika u tretmanu u poređenju sa netransparentnim pozicijama uvek postojati.

ENERGIJA ZA GREJANJE

U skladu sa aktualnom domaćom regulativom, u okviru Elaborata energetske efikasnosti se proverava samo grejni (zimski) period, među kojima su i pojave:

• Toplotni gubici
• Toplotni dobici
• Energija potrebna za grejanje.

Dakle, da bi korisniku u enterijeu, zimi bilo ugodno, odnosno da bi temperatura vazduha u enterijeru bila ujednačena tokom celog perioda korišćenja prostora, potrebno je izbalansirati odnos između gubitaka toplote i dobitaka toplote. Kako su gubici toplote kod tradicionalno projektovanih i građenih zgrada veći od toplotnih dobitaka, da bi „sistem“ bio u balansu, potrebno je u njega uvesti energiju za grejanje.

To se može vizuelizovati klackalicom ili vagom, gde se s jedne strane nalaze gubici toplote, a sa druge strane dobici toplote i energija potrebna za grejanje (slika ispod):

Ako je sistem u balansu, gubici toplote su 50% ukupne energije u sistemu, a ostatak od 50% se odnosi na dobitke toplote i potrebnu energiju za grejanje.

Gubici toplote se sastoje od:

• Transmisionih gubitaka (od toplote koja „prolazi“ kroz omotač, od toplije, ka hladnijoj strani)
• Ventilacionih gubitaka (nastalih infiltracijom kroz otvore i fuge, ukoliko je u pitanju prirodno provetravanje, tj. ukoliko objekat ima prozore, odnosno gubitaka preko mehaničkih sistema za provetravanje, ako objekat nema prozore)

Dobici toplote obuhvataju:

• Solarne dobitke (od solarne radijacije preko transparentnih / zastakljenih pozicija, i u manjem obimu preko netransparentni pozicija krovova i fasadnih zidova)
• Dobitke od ljudi (koji zavise od broja i aktivnosti ljudi u nekom prostoru)
• Dobitke od opreme (uglavnom električnog tipa).

ANALIZA 1 – velike stambene zgrade

Analizirani su arhitektonski projekti 18 velikih zgrada koji su nastali u više beogradskih firmi, na lokacijama u Beogradu, ukupne grejane površine preko 242.000 m2 , svi sertifikovani u C energetski razred, što je ilustrovano u tabeli ispod:

Prva analiza koja se ovde prezentuje se odnosi na strukturu energija u toplotnom bilansu tih 18 zgrada, a rezultati predstavljeni grafikonom koji sledi:

Uočljivo je veoma malo odstupanje u raspodeli pri komparaciji različitih projekata:

Gubici toplote (max.50%)

• Transmisioni gubici u opsegu od 26-30%
• Ventilacioni gubici, u opsegu od 20-24%

Dobici toplote

• Solarni dobici, u opsegu od 7-10%
• Dobici od ljudi, oko 4%
• Dobici od opreme, u opsegu od 9-12%

Potrebna energija za grejanje, u opsegu od 27-32%

Može se zaključiti sledeće:

• Transmisioni gubici su po pravilu veći od ventilacionih gubitaka toplote, ali ne previše (do 10%).
• Energija potrebna za grejanje je u rangu transmsionih gubitaka toplote.
• Sličnost rezultata se može objasniti aktuelnim trendom u projektovanju/dizajniranju stambenih zgrada (zgrade međusobno „liče“ i po funkcionalnoj strukturi i po arhitektonskoj fizionomiji.

S obzirom na to da je pojedinačna najveća energija koja se odnosi na transmisione gubitke, dalja analiza ide u tom smeru, odnosno struktuiraju se transmisioni gubici toplote kroz pojedine pozicije termičkog omotača zgrada, što je dato grafikonom ispod:

Uvidom u rezultate, može se zaključiti sledeće:

• Transmisoni gubici kroz transparentne pozicije su dominantni, i kreću se u opsegu od 41 do 74%. Kod 16 od 18 slučajeva, preko polovine gubitaka toplote prolazom, se odnosi na prolaz kroz transparentne zone termičkog omotača
• Gubici kroz fasadne zidove su na drugom mestu, ali sa značajno manjim udelom, u opsegu od 10-25%
• Gubici kroz krovove su veoma skromni, do 5% i odnose se dominantno na visoke zgrade, sa preko 15 etaža, sem u jednom slučaju, kada su oko 12%, kod niže zgrade, sa 3 etaže.
• Gubici kroz zidove ka negrejanim prostorima (stepeništa, liftovi, hodnici), su na trećem mestu po udelu, u opsegu od 10-19%. Ovako neočekivano visok rezultat je posledica nefleksibilnog tretmana tih pozicija našeg Pravilnika, o čemu će biti reči u nekom od narednih tekstova)
• Sve ostale pozicije su sa veoma skromnim udelom, okvirno ispod 5% pojedinačno.

Iz prethodnog se može zaključiti da se apsolutni prioritet mora posvetiti transparentnim pozicijama.

ANALIZA 2 – velike poslovne zgrade

Iako je u našoj projektantskoj i graditeljskoj praksi fokus na stanogradnji, analizirano je i 8 slučajeva velikih poslovnih objekata, ukupne grejane površine od preko 116.000 m2, kako bi se mogla napraviti paralela, odnosno proveriti prethodno izrečeno. U pitanju je 5 novih zgrada i 3 postojeće za koje je rađen projekat rekonstrukcije i adapracije sa energetskom sanacijom.

Sve zgrade su sertifikovane u C energetski razred.

I ovde se radi o projektima koji su kreirani u nekoliko različitih beogradskih firmi, a ilustrovani su u tabeli ispod:

Sledi analiza koja se odnosi na strukturu energija u toplotnom bilansu tih 8 zgrada, a rezultati predstavljeni grafikonom:

I ovde je uočljivo je blago odstupanje u raspodeli pri komparaciji različitih projekata:

Gubici toplote (max.50%)

• Transmisioni gubici u opsegu od 19-27%
• Ventilacioni gubici, u opsegu od 22-31%

Dobici toplote

• Solarni dobici, u opsegu od 6-12%
• Dobici od ljudi, oko 3-6%
• Dobici od opreme, u opsegu od 6-9%

Potrebna energija za grejanje, u opsegu od 26-34%

Slično kao i kod stambenih zgrada, i kod poslovni se može se zaključiti sledeće:

• Transmisioni gubici su veći od ventilacionih gubitaka toplote, ali ne previše (do 10%), sem u jednom slučaju, gde su ventilacioni gubici veći
• Energija potrebna za grejanje je u nešto veća od transmisionih gubitaka toplote, do 10%.

Struktuiranje transmisionih gubitaka toplote kroz pojedine pozicije termičkog omotača zgrada je dato grafikonom ispod:

Uvidom u prethodne rezultate, može se zaključiti sledeće:

• Prisutno je nešto više tipova pozicija termičkog omotača u poređenju sa analiziranim stambenim zgradama.
• Transmisoni gubici kroz transparentne pozicije su i ovde dominantni, i kreću se u opsegu od 40 do 84%. Kod 7 od 8 slučajeva, preko polovine gubitaka toplote prolazom, se odnosi na prolaz kroz transparentne zone termičkog omotača.
• Gubici kroz fasadne zidove su na drugom mestu, ali sa značajno manjim udelom u poređenju sa transparentnim pozicijama, u opsegu od 8-30%.
• Gubici kroz sve ostale pozicije su sa veoma skromnim udelom, okvirno ispod 5% pojedinačno.

Iz prethodnog se može zaključiti da se apsolutni prioritet mora posvetiti transparentnim pozicijama, naročito imajući u vidu da se kod poslovnih zgrada javlja i potreba u upotrebi zid zavesa.

KOMENTAR I ZAKLJUČAK

Moglo bi se reći, na osnovu našeg iskustva iz prakse, da su dve odluke presudne u procesu projektovanja energetski efikasnih objekata:

• Odrediti (projektnim zadatkom) u koji energetski razred treba projektovani objekat da bude sertifikovan, odnosno da li postoji uslov da on bude bolji, nego što propisi to nalažu, jer će to biti reper na osnovu koga će sve pozicije morati da respektuju.
• Definisati kakve transparentne pozicije treba projektovati, po pitanju karakteristika ramova, staklo paketa itd., imajući u vidu ekonomska ograničenja ili imperative po pitanju prethodnog stava.

U velikom, moglo bi se reći dominantnom broju slučajeva, navedeni uslovi su na granici onog što je propisima zahtevano (standarni C energetski razred, a što se tiče transparentnih pozicija dvoslojni staklo paket).

Retko se u samom startu traže nešto bolje termičke performanse transparentnih površina, jer je to ekonomski nepovoljnije rešenje sa aspekta investicija (eksploatacioni troškovi su retko u fokusu). Troslojni staklo paket je skuplji od dvoslojnog, teži, što uglavnom iziskuje i dublje, tj. skuplje profile prozora, što je veoma teško opravdati. U većini ovde navedenih i analiziranih slučajeva, niskoemisioni dvoslojni staklo paket je standardno rešenje.

Arhitektonsko rešenje, odnosno dizajn fasade i prozora, naročito u slučajevima velikih fasadnih otvora, što je imanentno arhitektura poslovnih zgrada, a u zadnje vreme i arhitekturi stambenih zgrada, svakako indukuju potrebu za projektovanjem i ugradnjom kvalitetnih sistema zastakljenih pozicija, sa visokim termičkim performansama.

Ne zaboravite – preko 50% toplotnih gubitaka transmisijom se odvija kroz transparentne pozicije (prozore).

Autor teksta: dr Aleksandar Rajčić, d.i.a.