Zaπto zgrade od prirodnihmaterijala?

Obzirom da zgradarstvo praktiËkipredstavlja pojedinaËno najveÊisegment potroπnje energije u EU(preko 40%), logiËno je da se poslje-dnjih godina sve viπe pobuuje in-

teres znanstvene i struËne javnostiu nalaæenju novih tehnologija za po-veÊanje energetske uËinkovitostizgrada i primjenu obnovljivih izvoraenergije.

Potroπnja energije u zgradama seobiËno odnosi na toplinsku energiju

potrebnu za grijanje prostora i osi-guranje potroπne tople vode, zatimna elektriËnu energiju i tzv. primarnuenergiju. Dok su prva tri navedenadijela energetske potroπnje dobropoznata, πiroj, pa Ëak i struËnoj,javnosti je malo poznata upravo taprimarna energija. Ona predstavljaenergiju koja je potrebna da bi seodreeni graevinski materijal ili

tehnologija proizvela i jako varira odproizvoda do proizvoda. I dok je zastandardne graevinske elementepotrebno relativno mnogo primarneenergije, jasno je da se najmanjeprimarne energije troπi upotrebomprirodnih materijala (Ëak i do 10puta manje).

Osim energetsko-ekoloπkog as-pekta, sve viπe se razmatra i zdrav-

14 5/2007 • RUJAN/SEPTEMBER

S T R U » N O

Fakultet kemijskog inæenjerstva i tehnologije radi na novom energetsko-ekoloπkom projektu, nazvanom E-dom, Ëiji je spiritus movens: uklapanje u prirodu, koriπtenje tradicionalnih i novih vrijednosti, oËuvanje okoliπa i hrabrost, ne samo za osmiπljavanje,nego i za primjenu novog i joπ nepoznatog

energetski i ekoloπki odræivazgrada buduÊnosti

E-dom

Dr. sc. Zvonimir GlasnoviÊMr. sc. Mladen SesartiÊ

Prva idejna skica E-doma

stveni aspekt zgrada u kojima æivimoili boravimo, odnosno boravka u ta-kvim prostorima koji neÊe imati ne-povoljan utjecaj na zdravlje ljudi. Tose prije svega odnosi na termalnikomfor i osiguranje svjeæeg zraka ta-ko da sustavi kontrolirane ventilacijedanas imaju potpuni prioritet u nave-denom smislu. Pri tome se posebnapozornost posveÊuje zaπtiti od ra-dona, plina koji se sve ËeπÊe spo-minje kao jedan od vrlo nepovoljnihutjecajnih faktora na zdravlje ljudi.

Oba navedena aspekta, tj. i ener-getsko-ekoloπki i ovaj drugi kojim seosigurava zdravo stanovanje, uvje-tovala su veliki interes EU javnostiza zgradama koje su napravljene odprirodnih materijala.

©to se æeli postiÊi projektom E-dom?

Spomenuti energetsko-ekoloπkiuvjeti novog tipa gradnje su i podlo-ga za pokretanje tehnologijsko-ra-zvojnog projekta pod nazivom “E-dom”, koji u osnovi predstavlja manjihotel u blizini Zagreba. Cilj projektaje pokazati kako se na sustavan na-

Ëin mogu primijeniti nove tehnologi-je u svrhu postizanja potpune ener-getske neovisnosti i ekoloπke odræi-vosti predmetne zgrade hotela teosiguranje πto zdravijih uvjeta bo-ravka u takvim prostorima, a uz na-ravno πto manje troπkove ulaganja.

Osnovna namjena E-doma kao ho-telskog smjeπtaja je obogaÊivanjeponude Zagreba u smislu kongres-nog turizma, pri Ëemu bi relativno ma-la kongresna dvorana u njemu osi-guravala prostor za odræavanje work-

shopova, sastanaka, konvencija,izloæbi, seminara i sl., kada neki svjet-ski kongres po odreenoj temi prije-e na rad po sekcijama (tzv. “breakouts”). To je i prilika da se, bez obzirana temu nekog takvog kongresa,skrene paænja na vaænost temaenergije i ekologije koje se danasreflektiraju na sve segmente ljudskogæivota. Zbog toga se E-dom planirakao ekskluzivni prostor (wellnesscentar, bazen, kao i ostali sadræajineophodni za hotel s pet zvjezdica) s

puno maπtovitosti u oplemenjivanjuboravka u njemu (bilo za delegate,bilo za osobe u pratnji) te s vrhun-skim tehniËko-tehnoloπkim uvjetima iopremom koja Êe se moÊi pokazati usvom radu. Hotel Êe imati oko 20apartmana, rasporeenih na dvakata, kojima se æeli pokazati i mo-guÊnost katnosti takvih graevina.

Meutim, iako je E-dom prven-stveno namijenjen kongresnom tu-rizmu, ta zgrada bi mogla posluæiti ikao paradigma sliËnih zgrada koje bi

15

E-DOM

5/2007 • RUJAN/SEPTEMBER

MoguÊi izgled apartmana nakon zavrπetka izgradnje

MoguÊi izgled hodnika buduÊeg E-doma napravljenog od drveta

MoguÊi izgled apartmana u izgradnji

16

S T R U » N O

se mogle izgraditi u Hrvatskoj, ali idalje u svijetu, a koje ne bi bile samesebi svrha, ili samo eksperimental-nog karaktera, veÊ prostori u kojimabi ljudi rado boravili i æivjeli.

Zbog toga projekt E-doma ima vi-πe namjena i u tom smislu bi takvegraevine mogle biti: osnova agro-turizma; promoviranja novog tipagradnje i novih tehnologija energet-ske uËinkovitosti; njima bi se mogloukazati i na maksimalnu zaπtitu kul-turnih vrijednosti te prirode i okoliπa;razvijati koncepcija poboljπanja kva-litete æivota i radnih uvjeta, gospo-darska uËinkovitost radi osiguranjastabilnog dohotka i primjerenog æi-votnog standarda poljoprivrednikana seoskom podruËju te skladan ra-zvitak poljoprivrednih regija; pove-Êati moguÊnosti odræivog razvoja se-oskih podruËja sa suvremenim raz-vojnim programima; poveÊati zapo-πljavanje i usmjereni razvitak podru-Ëja prema tercijarnim djelatnostimate razvoj sustava træiπta turistiËkihmoguÊnosti (seoski turizam, eko-turizam, kongresni turizam i rekrea-tivni turizam), pri Ëemu Êe se sam E-dom, kao hotelski smjeπtaj, okrenutitzv. “fer-turizmu” Ëiji je cilj jednakozadovoljstvo i davatelja i primateljausluga kao i lokalne zajednice.

Nadalje, takav tip gradnje i pri-mijenjenih tehnologija energetske

uËinkovitosti i obnovljivih izvoraenergije nije pogodan samo za indi-vidualne stambene objekte, veÊ seod prirodnih materijala i s novim teh-nologijama mogu graditi i manje po-slovne graevine.

No, obzirom na zaista veliku πirinuovakvog tipa projekta, Fakultet ke-mijskog inæenjerstva i tehnologije jeu prvoj fazi okupio tim iskusnih stru-Ënjaka razliËitih struka od: kemijskihinæenjera (dr.sc. Ljubica MatijaπeviÊ,dr.sc. Ante JukiÊ, Igor DejanoviÊ, tedr.sc. Robert Wimmer iz institutaGrAT - Center for Appropriate Tech-nology at the Vienna University ofTechnology), energetiËara zgrade(mr.sc. Mladen SesartiÊ iz ©vicar-ske) te strojarskih inæenjera (dr.sc.Veljko Filipan, Tomas Doerig iz ©vi-carske i Dino OmahiÊ koji je ujedno iidejni zaËetnik E-doma) i elektro in-æenjera (dr.sc. Zvonimir GlasnoviÊ)te za cjelovito arhitektonsko-urbani-stiËko rjeπenje takoer angaæirao ijednog od najboljih svjetskih arhi-tekata na podruËju zgrada od pri-rodnih materijala, mr.sc. WerneraSchmidta (Atelier Werner Schmidtiz ©vicarske). Zbog toga je realnooËekivati da Êe izgradnja E-domaujedno postati i osnova za usposta-vu jednog potpuno novog standardagraenja, a koji bi mogao reguliratiovakvu gradnju u buduÊnosti.

Tehnologije graevine odprirodnih materijala do

potpune energetske neovisnosti

Graevinski materijaliOsnovni graevinski materijali od

kojih Êe se zgrada izgraditi Êe biti pri-rodnog porijekla. Tu se u prvom redumisli na drvo, slamu, glinu, ovËju vu-nu i sl. Zidovi Êe biti napravljeni odpreπane slame koja Êe biti debljineod 90 do 120 cm. Na taj naËin seosigurava vrlo mali koeficijent prola-za topline (ispod 0.1 W/m2K), a πtotakav zid svrstava meu najbolje izo-liranim konstrukcijama.

Na zgradi se predviaju ener-getski uËinkoviti prozori koeficijen-ta prolaza topline ispod 0.5W/m2K, a na juænoj strani i solarnizidovi kojima Êe se zahvaÊati solar-na energija te time smanjitipotrebe za grijanjem unutarnjihprostora na toj strani zgrade i do35%. Stropovi zgrade, te dijelovifasade bi bili naËinjeni od termiËkiobraenog drveta (thermowood)koje u svojoj eksploataciji pokazujevrlo dobra svojstva i otpornost naatmosferske uvjete. Upravo zbogsve veÊeg interesa za prirodnegraevinske materijale, Fakultetkemijskog inæenjerstva i tehno-logije Êe intenzivirati svoje aktiv-

nosti na razvoju i primjeni novihtehnologija na tom podruËju.

Toplinska energija (grijanje prostora i toplavoda)

Grubi energetski proraËuni zgra-de pokazuju da bi potroπnja energijeza grijanje prostora mogla biti ispodvrijednosti od 6 kWh/m2g., a πto jeznatno manje Ëak i od pasivnog,odnosno Minergie-P standarda gra-evine (15 kWh/m2g.). Obzirom dase radi o hotelskom prostoru, logi-Ëno je planirati relativno velike po-trebe za toplom vodom. Takoergrubi proraËuni pokazuju da bi se tapotroπnja mogla kretati izmeu 15 i20 kWh/m2g. Potrebna toplinskaenergija i za grijanje prostora i za po-troπnu toplu vodu Êe se osiguravati

5/2007 • RUJAN/SEPTEMBER

Primjer gradnje i gotove kuÊe sa zidovima od slame u Wahlen bei Laufen, ©vicarska

paralelno iz dva izvora, tj. uz pomoÊgeotermalne dizalice topline isolarnih termalnih kolektora, pri Ëe-mu Êe se koristiti: ravni, vakuumskicijevni i hibridni termalno-fotona-ponski kolektori.

Meutim, kako je Fakultet kemij-skog inæenjerstva i tehnologije predsebe postavio joπ jedan izuzetno za-htjevan cilj, odnosno postizanje pot-pune energetske neovisnosti ova-kvog objekta, te Ëinjenice da se ljetimogu proizvesti relativno velike ko-liËine toplinske energije iz solarnihkolektora, a da su po zimi evidentnimanjkovi te energije, projektom sepredvia i sezonski spremnik ener-gije kojim bi se ovi viπkovi i manjkovitoplinske energije meusobno ura-vnoteæili. S druge strane, planiranisezonski spremnik energije bi znat-

no smanjio i potrebni kapacitet geo-termalnih dizalica topline jer bi setoplina iz njega mogla zimi koristiti iza grijanje hotelskih prostora.

Hotelska zgrada Êe se projektiratis posebnom prostorijom (strojarni-com) iz koje Êe se distribuirati to-plinska energija u sve prostore zgra-de. U zgradi Êe se predvidjeti podnagrijanja te stropna hlaenja jer Êe setako osigurati maksimalno uËinkovi-ta distribucija energije, dok Êe i su-stav ventilacije takoer imati svojdoprinos u grijanju i hlaenju hotel-skih prostora.

ElektriËna energijaIako Êe se u E-domu koristiti

energetski uËinkoviti elektriËni po-troπaËi (svi A klase), ipak se zbogekskluzivnosti prostora oËekuje re-

lativno velika potroπnja elektriËneenergije. NajveÊi dio te energije Êese troπiti za elektriËnu rasvjetu kojaÊe se zbog toga vrlo paæljivo projek-tirati, jer se istovremeno mora po-stiÊi i maksimalni komfor (relativnovisoka razina rasvjete kao i potreb-ne boje svjetlosti) i πto manja po-troπnja elektriËne energije.

Uz rasvjetu, drugi relativno velikipotroπaËi elektriËne energije bi mo-gao biti hotelski restoran, ali i dizali-ca topline, a koja postiæe svoju vr-πnu snagu upravo u zimskim mje-secima kada je i najmanje dozra-Ëene SunËeve energije.

Obzirom na postavljeni cilj pro-jekta o postizanju potpune energet-ske neovisnosti, pokrivanje potrebaza elektriËnom energijom bi se ost-varilo pomoÊu solarnih fotonapon-

skih kolektora. Oni Êe se postaviti ina krovu glavne zgrade hotela i napojedinim apartmanima (koristit Êese i hibridni solarno-termalni kolek-tori te najnovija tehnologija ugrad-benih aktivnih fotonaponskih sloje-va na staklima). Nazivna elektriËnasnaga fotonaponskih kolektora bitÊe odreena na osnovi potreba zaelektriËnom energijom i moguÊnostinjene proizvodnje iz tih kolektora.Pri tome se za takav sustav pred-via i neophodno skladiπtenje elek-triËne energije vodikovim sustavomkojim Êe se uravnoteæiti dnevni isezonski viπkovi i manjkovi elek-triËne energije.

Usklaivanje tehnologijaSvi aktivni sustavi za zahvat i

spremanje energije Êe biti optimi-rani, odnosno dimenzionirani takoda na najbolji naËin zadovolje po-trebe za energijom u klimatskompodruËju zgrade E-doma. Pri tomeje bitno uvaæiti ekonomsko-te-hniËke uvjete te meusobni odnostih tehnologija (npr. veÊi broj ter-malnih kolektora, znaËit Êe i manjudizalicu topline i manju elektriËnusnagu fotonaponskih kolektora, ato bi moglo rezultirati u relativnomanjim ulaganjima - ili ako se npr.projektira relativno veÊe spremiπtetopline, to bi opet moglo imatisliËne reperkusije, itd.). Obzirom nazahtjevnost ovako sloæenog susta-va i predmetnog problema opti-malnog dimenzioniranja opreme unavedenim tehnologijama, a πto jeu djelokrugu sistemskog inæenjer-stva, ono je od posebnog interesaza Fakultet kemijskog inæenjerstva itehnologije.

Da bi hotelski prostori E-domaimali maksimalni komfor, zatim da bise postigla maksimalna energetskauËinkovitost te da bi se ostvarila ineophodna zaπtita objekta (poæar,provala, poplava, itd.), zgrada Êe seprojektirati kao inteligentna. Poje-dnostavljeno to znaËi da Êe u zgradibiti postavljeni razni senzori i aktu-atori, a koji Êe upravljati svim su-stavima zgrade prema situacijamakoje Êe ti inteligentni sustavi pret-hodno nauËiti, odnosno za koje Êese prethodno programirati.

175/2007 • RUJAN/SEPTEMBER

E-DOM

18

S T R U » N O

5/2007 • RUJAN/SEPTEMBER

E-DOM

Zdravo stanovanje

Reguliranje zrakaOsnova zdravog stanovanja je

zdrav zrak koji Êe se u E-domu osi-guravati kontroliranom ventilacijom,pri Ëemu Êe se, izmeu ostalog, ikoncentracija radona svoditi na onekoliËine koje nisu πtetne za ljudskozdravlje. Takoer, smjeπtanjem bilja-ka u takve prostore, oni Êe dobiti nesamo na estetskoj vrijednosti, veÊ ina poboljπanju kvalitete zraka jer Êete biljke stvarati kisik i vezivati na se-be otrovne komponente. To se naj-bolje postiæe tzv. zelenim zidovima,tj. zidovima koji su obrasli biljkama ina taj naËin u sebi objedinjuju fun-kcionalnost i moderni dizajn (intere-santni su podaci da se njima postiæei do 10% uπteda u energiji koja jepotrebna za ventilaciju te da se opti-malna kvaliteta zraka postiæe kadase zelenim zidovima pokrije oko 1%tlocrtne povrπine odreenog prosto-ra). ZahvaljujuÊi mikroorganizmimakoji æive u korjenovom sustavu bilja-ka, zagaivaËi zraka poput formal-dehida, toluena i benzena mogu sena taj naËin pretvoriti u bezopasnuvodu i ugljiËni dioksid. Naime, samebiljke ipak nemaju toliki utjecaj narazgradnju otrova prisutnih u zraku,nego one zapravo pruæaju ekoloπkookruæje za uËinkovito funkcioniranjetih mikroorganizama.

Glavni zagaivaË zraka u stam-

benim prostorima su tzv. hlapljiviorganski spojevi ili poznati VOC (odeng. Volatile Organic Compounds),u koje spada πiroki broj organskihsupstanci koje se nalaze u bojama,lakovima i elektronskoj opremi. To sutvari koje sadræe ugljik i razliËiteomjere ostalih elemenata poputvodika, kisika, fluora, klora, broma,sumpora i duπika. One lako postanupare ili plinovi na sobnoj temperaturii Ëesto imaju oπtar miris. Hlapljiveorganske tvari sudjeluju u stvaranjupovrπinskog ozona, a povrπinskiozon Ëini veliku komponentu smoga.Izlaganje VOC-ima moæe uzrokovatizdravstvene probleme, kao glavobo-lju, umor, suhe oËi te bolesti diπnihputeva kao npr. astmu. Neke vrstebiljaka (npr. Howea forsteriana,Spathiphyllum wallisii var Petite iDracaena sp.) mogu u roku od 24sata ukloniti gotovo 100% svih koliËi-na VOC-a u zraku.

Za uklanjanje formaldehida naj-viπe se koriste Philodendron, Chlo-rophytum comosum, Sanseveria tri-fasciata i Aloe barbadensis. Cvjetnebiljke kao Gerbera Jamesonii iChrysanthemum Ëiste zrak od ben-zena. Dracaena massangeana iSpathyphyllum wallisii takoer efi-kasno uklanjaju benzen. Pri tomeSpathyphyllum dodatno neutralizirastatiËki elektricitet koji nastaje upo-rabom elektronskih ureaja u pro-storijama. Osim Ëinjenice πto Ëistezrak i stvaraju kisik, zeleni zidovi mo-gu smanjiti troπkove jer time meha-niËki filteri postaju nepotrebni. Na-ravno, evidentno je i da biljke imajupozitivni psiholoπki efekt na ljude, apoznato je i da one poveÊavaju nji-hovu produktivnost.

Krov zgradeKrov zgrade E-doma Êe biti na-

pravljen kao tzv. zeleni krov, Ëime Êese ne samo uljepπati ukupni izgledzgrade, veÊ ostvariti i ozbiljne eko-nomske i ekoloπke prednosti. Nai-me, zelenim krovovima Êe se troπko-vi odræavanja znatno smanjiti jer Êeoni πtititi pojedine zgrade E-doma odUV zraËenja, ekstremnih klimatskihpromjena i razlika u temperaturi.Krovne biljke Êe takoer sluæiti i kaofilteri jer Êe na sebe vezati Ëesticepraπine te ostale πtetne supstance,

a moÊi Êe apsorbirati Ëak i zvuk te ti-me poboljπati zvuËnu izolaciju zgra-de. Ciljanim odabirom biljaka moguse stvoriti ekoloπke oaze za lokalnufloru i faunu. Za to su posebno prik-ladne biljke niskog rasta koje ne zah-tijevaju dodatnu njegu i samostalnose razmnoæavaju. Kroz to je minimi-zirana potreba za odræavanjem temaksimiziran pozitivni ekoloπkiefekt. Biljke koje su povoljne za ze-lene krovove su izmeu ostalih:Allium sp. Bromus tectorum, Cen-taurea scabiosa, Hieracium sp.,

Potentilla sp., Sedum sp. i Semper-vivum sp.

Okruæenje E-domaKod planiranja okoliπa E-doma

nastojat Êe se zatvoriti lokalnibioloπki krugovi i odræavati taj pro-stor na ekoloπki prihvatljiv naËin.Takoer, okoliπ Êe se povezati snasadama voÊa i povrÊa, pri ËemuÊe se paziti na zasadu domaÊihvrsta voÊa i povrÊa te starih ili za-boravljenih vrsta, s ciljem poveÊa-nja biodiverziteta.

Fotonaponski kolektori i ugradbeni aktivni fotonaponski slojevi u staklima

Zeleni zid kao dio buduÊeg interijera