Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektivetermotehnika.vinca.rs/content/files/energetska-efikasnost-zgrada-u... · Elektronska adresa autora: [email protected], [email protected]

Dragoslav M. [umarac

Gra|evinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija

Energetska efikasnost zgrada u Srbiji‡ stawe i perspektive

Originalni nau~ni radUDC: 624.05:536.24

U ovom radu su prikazane najnovije informacije iz oblasti energetskeefikasnosti u zgradama (stambenim, poslovnim, industrijskim) u Srbiji.Posebna pa`wa je posve}ena energetskoj efikasnosti postoje}ih ili novihzgrada. Prose~na potro{wa energije u zgradama u Srbiji je preko 150 kWh/m2

godi{we, dok u razvijenim evropskim zemqama iznosi ispod 50 kWh/m2. Ova~iwenica primorava nas, inèwere svih specijalnosti, da intenziviramoaktivnosti na postizawu standarda koji vaè u zemqama EU. U ovom radu jeprikazano istraìvawe uticaja ventilacionih gubitaka kroz prozoreniskog kvaliteta, bilo da je kvalitet wihove izrade lo{, da su izra|eni odlo{ih materijala ili da nemaju adekvatno zastakqewe. Pored ventilacio-nih gubitaka, koji su u na{im zgradama od velikog zna~aja, posebna pa`wa jeposve}ena konduktivnim gubicima, koji su posledica kvaliteta i ener-getske efikasnosti fasade. Merewima izvr{enim na reprezentativnimzgradama u bloku 34 na Novom Beogradu, sagra|enim 60-tih godina pro{logveka, sve navedene tvrdwe su dokazane. Tokom masivne izgradwe stambenihzgrada u eri socijalizma nije se posve}ivala pa`wa energetskoj efikas-nosti. Pored merewa sprovedenih na Novom Beogradu, prikazana su merewa utipi~nom tavanskom prostoru u Beogradu. Ovim merewima je pokazano da sutavanski prostori znatno opasniji u pogledu gubitka energije od samihstanova. Posebna pa`wa je posve}ena ispitivawu i primeni plasti~nihprozora. Sva istraìvawa i merewa su izvr{ena u posledwih pet godina uzpodr{ku Ministarstva za nauku i tehnolo{ki razvoj Republike Srbije.Ministarstvo prostornog planirawa i za{tite ̀ ivotne sredine prihva-tilo je dostignu}a nau~nika u oblasti energetske efikasnosti i po prviput uvrstilo Sertifikat o energetskoj efikasnosti zgrada u Srbiji uZakon o planirawu i izgradwi (Slu`beni glasnik RS 72/09).

Kqu~ne re~i: zgrade, energetska efikasnost, gubici toplote, merewe gubitaka toplote

D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29

11

Elektronska adresa autora: [email protected], [email protected]

Uvod

U socijalisti~koj obnovi zemaqa jedan od projekata je bila masovna izgrad-

wa stanova za radni~ku klasu. To nije bio samo slu~aj sa SFR Jugoslavijom {ezdese-

tih godina pro{log veka, nego i sa DR Nema~kom, Poqskom, ê{kom i drugim

zemqama Isto~nog bloka. Moto tada{weg „dru{tva blagostawa” i izgradwe je da

niko nije smeo da bude bez stana, a da je zaposlen. S jedne strane je to bio dobar proje-

kat ali kvalitet stanova je zato bio na niskom nivou. îtavi delovi gradova, kao na

primer Novi Beograd, gra|eni su sistemom brze gradwe. O energetskoj efikasnosti

se nije ni vodilo ra~una. Fasade su ra|ene sa malo primene gra|evinske fizike. Sto-

larija lo{eg kvaliteta. To je doprinelo da je potro{wa energije u takvim zgradama i

preko 150 kWh/m2 na godi{wem nivou. Ovaj rad predstavqa sublimaciju istraì-

vawa iz oblasti energetske efikasnosti koji je autor sa saradnicima uradio protek-

lih pet godina uz podr{ku Ministarstva za nauku i tehnolo{ki razvoj Republike

Srbije. U radu je dat prikaz merewa na zgradi u Novom Beogradu u bloku 34, zatim na

jednom tipi~nom potkrovqu u Beogradu, kao i istraìvawa u vezi primene PVC

prozora u industriji i stanogradwi.

Merewa na stambenoj zgradi

U toku zime, od 31. decembra 2004. do 11. januara 2005, izvr{eno je niz merewa na

stambenoj zgradi u ulici Bulevar AVNOJ-a 213, u bloku 34 na Novom Beogradu u tri stana

koji se nalaze na I, II i III spratu jedan iznad drugog.

Omota~ zgrade ~ine:

(1) pod, prema negrejanom podrumu, bruto povr{ine 258,85 m2,

(2) tavanica, prema negrejanom tavanu, bruto povr{ine 258,85 m2, i

(3) spoqa{wi fasadni zid, ukupne povr{ine 1387,90 m2, koji se sastoji od tri zida

razli~ite strukture, koji su tako i uzeti u prora~unu, a ozna~eni su kao ZID1, ZID 2 i

ZID3. Kako su merewa obavqena samo sa jedne strane objekta, to je detaqno anali-

zirana samo struktura zida na kome su obavqana merewa (u na{em slu~aju ZID1).

Elementi zida i wegove karakteristike dati su u tabl. 1.

Tablica 1. Ukupna toplotna otpornost za ZID 1

Materijald

[cm]r

[kg/m3]c

[J/kgK]m

[–]l

[W/mK]d/l

[m2K/W]

Knin gips 1 1400 840 12,00 0,7 0,014

Parna brana 0,01 2700 940 600000,00 203 0,000

Stiropor 2 30 1260 45,00 0,041 0,488

Armirani beton (AB) 8 2500 960 90,00 2,33 0,034

Stiropor 6 25 1260 40,00 0,041 1,463

Armirani beton (AB) 6 2500 960 90,00 2,23 0,026

2,025


12

Ukupna toplotna otpornost je R = 2,02 m2K/W, a koeficijent prolaza toplote je

k = 1/R = 0,46 W/m2K {to je mawe od kmaks. = 0 ,90 W/m2K.

Merewa

Merewa su vr{ena u tri ista stana na I, II i III spratu. Pre merewa izvr{ene su

slede}e promene. U stanu na tre}em spratu su zameweni prozori. Ugra|eni su novi

visokokvalitetni prozori sa niskoemisionim staklom nema~kog proizvo|a~a KBE. U

stanu na prvom spratu izvr{ena su dihtovawa prozora trakom za dihtovawe na mestima gde

je ispod prozora prolazio vazduh. Tako|e su premazane spoqne povr{ine fasade sa obe

strane zgrade i popravqene o{te}ene fuge. Na drugom spratu nisu preduzimane nikakve

promene.

Mereni su temperatura, relativna vla`nost, toplotni fluks i ventilacioni

gubici, a fasada je i snimana sa spoqa{we strane termovizijskom kamerom. Temperatura

je merena na pet mesta u svakom stanu: na uli~nom zidu (severna strana, S) spoqa, (SS) i

unutra (SU), na dvori{nom (ju`na strana, J) zidu, spoqa (JS) i unutra (JU) i u sredini

stana (S). Relativna vla`nost je merena u sredini svakog stana. Sa spoqa{we strane je

merena na drugom spratu na uli~nom zidu (SS) i na drugom spratu na dvori{nom zidu (JS).

Toplotni fluks je meren na jednom mestu u svakom stanu: na uli~nom zidu (S) sa

unutra{we strane. Ventilacioni gubici mereni su u stanovima na prvom i tre}em spratu

u po jednoj sobi povr{ina 13,01 m2 i spratne visine 2,48 m. Termovizijskom kamerom

izvr{eno je snimawe predwe i zadwe fasade sva tri sprata. Na priloènoj {emi (sl. 1)

prikazani su poloàji mera~a u stanovima. Ukupno je mereno 39 parametara.

Ure|aji za merewa

Za merewe vlage i tem per a ture kori{}en je senzor HIH3602-Honeywell. Senzor sesastoji iz dva dela: Pt1000 senzora za merewe tem per a ture i kapacitivnog polimernogsenzora za merewe relativne vla`nosti. [ema poloàja mera~a po stanovima, prikazanaje na sl. 1.


13

Slika 1. Raspored senzora po stanu

Podaci su preko A/D konvertora, Pupinovog ure|aja tipa AT LAS-MTU i AT -LAS-MAX, preno{eni na industrijski ra~unar (PLC), odakle su modemski slati nara~unar na kome su merene vrednosti sa svih dava~a akumulirane svakoga sata. Mernisistem izra|en je u Institutu „Mihajlo Pupin” i postavili su ga wegovi inèweri.

Toplotni fluksevi su mereni na jednom mestu u svakom stanu fluksmetrima ai prora~unavani iz temperaturske razlike na istim mestima i poznatih toplotnihotpornosti slojeva zida.

Ventilacioni gubici su mereni na osnovu JUS U. J5.100 (1983) sa korekcijomna uticaj tem per a ture u skladu sa LAB 08-2-08-055 i LZ 254. Ova merewa je izvr{ioInstitut za ispitivawe materijala iz Beograda.

Za snimawa je kori{}ena termovizijska kamera ameri~ke firme In fra red So lu -tions Inc.

Rezultati merewa tem per a ture

Na sl. 2(a), 2(b) i 2(v) prikazane su temperaturske promene u stanovima na 1, 2.

i 3. spratu. Za prvi sprat postoje 5 izmerenih temperatura (dve spoqa{we, JS i SS i

tri unutra{we, JU, S i SU). Ispostavilo sa da dva termoelementa ne funkcioni{u

ispravno i zato su izostale po jedna temeperatura na drugom (SS) i jedna na tre}em

spratu (JS). Grafici predstavqaju promene temperatura u toku vremena, merene

svakog sata u toku ovih 12 dana. Svaka kriva je nacrtana pomo}u 24×12 = 288 ta~aka. To

najboqe govori o preciznosti merewa.


14

Slika 2. S ‡ temperatura vazduhau sredini stana, SU ‡ temperaturasevernog zida unutra, JU ‡ temperatura ju`nog zida unutra, JS ‡ temperaturaju`nog zida spoqa, SS ‡ temperaturasevernog zida spoqa

Sa sl. 2(a), 2(b) i 2(v)

vide se mnogi podaci. Kao

prvo, broj pikova odgova-

ra broju dana (12). Spoqa-

{we tem per a ture su niè

od unutra{wih. Varija-

cija tem per a ture pri sme-

ni dan-no} mawa je na se-

vernoj (SS) nego na ju`-

noj (JS) spoqa{woj stra-

ni. Ovo je vrlo izraèno,

jer se radi o nizu od 12 sun-

~anih dana kada je temperatura zida sa spoqa{we strane na ju`noj strani rasla i do

blizu trideset stepeni. Vidi se, zatim, da su tem per a ture zidova sa unutra{we stra-

ne, i na ju`noj i na severnoj strani, niè od tem per a ture vazduha u sredini stanova.

Iz tabl. 4 vidi se da je sredwa temperatura stana na tre}em spratu za dva stepena

vi{a od sredwih temperatura na prvom i na drugom spratu. Ovo je neposredna

posledica promene prozora na tre}em spratu {to je uticalo na smawewe gubitaka

toplote.

Rezultati merewa relativnevla`nosti

Na sl. 3 prikazane su zavis-

nosti relativne vla`nosti u

stanovima i na spoqnim povr-

{inama ju`ne i severne fasade

na svaki sat u toku 12 navedenih

dana. Vidi se da su pri niìm

temperaturama vi{e relativne

vla`nosti {to je u skladu sa

Klauzijus-Klapejronovom jed-

na~inom. Tako|e se vidi da su i

varijacije relativne vla`nos-

ti izraènije pri ve}im tem -

peraturskim promenama {to je

slu~aj sa ju`ne strane zgrade gde

su temperaturske promene ve}e.

Tako|e se zapaà da je vremenska varijacija relativne vla`nosti u stanu na tre}em

spratu mawa od varijacije vla`nosti u stanovima na drugom i prvom spratu. Ovo se

moè dovesti u vezu sa okolno{}u da su na tre}em spratu promeweni prozori i time,

sigurno, smawena infiltracija.

U tabl. 3 prikazane su sredwe relativne vla`nosti i odgovaraju}e stan-

dardne devijacije pri izra~unavawu sredwih vrednosti. S obzirom na standardne


15

Tablica 2. Sredwe tem per a ture i standardne devijacije

Sprat JS JU S SU SS

1T [°C] 9,22 18,44 22,86 19,43 5,51

stand. dev. [°C] 4,39 1,04 0,53 1,06 1,84

2T [°C] 9,61 18,93 23,10 18,78 –

stand. dev. [°C] 4,99 1,49 0,86 1,44 –

3T [°C] – 20,33 24,69 19,48 5,49

stand. dev. [°C] – 1,16 0,74 1,50 1,89

Slika 3. JS ‡ relativna vla`nost ju`nog zida spoqa,SS ‡ relativna vla`nost severnog zida spoqa

devijacije moè se re}i da su sredwe

vla`nosti u stanovima pribli`ne, kao

i da je sredwa vla`nost na ju`noj strani

napoqu nià od one na severnoj strani

napoqu. Standardna devijacija na ju`-

noj strani je ve}a od one na severnoj zato

{to je ve}a i varijacija na tome delu.

Standardne devijacije u stanovima su

mawe, jer su mawe i varijacije tem per a -

ture nego napoqu.

Rezultati merewa gustine toplotnog fluksa

Na sl. 4 prikazane su izmerene zavisnosti gustine toplotnog fluksa kroz

severni zid u sva tri stana u funkciji vremena sa odmeravawem na svaki sat u toku

navedenih 12 dana. Na sl. 5(a) i 5(b)

prikazane su izmerene i izra~unate

vrednosti gustina toplotnog fluksa u

funkciji vremena sa odmeravawem na

svaki sat u navedenom periodu.Gustine toplotnih flukseva su iz-

ra~unate na bazi izmerenih tem pera-tura za odgovaraju}e spratove i sever-ni zid (spoqa i unutra) i na osnovuodre|ene toplotne otpornosti za tajzid (tabl. 1). Sa grafika na sl. 5(a) i5(b) vidi se da je slagawe izme|u izme-renih gustina toplotnih fluksevafluksmetrima i ovako odre|enih vrlodobro. Da je slagawe izvrsno jo{ boqe


16

Tablica 3. Sredwe relativne vla`nostii standardne devijacije

Sprat JS S SS

1r [%] – 29,92 –

stand. dev. [–%] – 2,26 –

2r [%] 59,15 28,05 72,74

stand. dev. [–%] 14,24 2,08 8,13

3r [%] – 30,50 –

stand. dev. [–%] – 1,12 –

Slika 4. Satne vrednosti gustine toplotnogfluksa q kroz severni zid u sva tri stana

Slika 5. Upore|ewe izmerene i prora~unate gustine toplotnog fluksa u zavisnostiod vremena za stan na prvom (a) i tre}em (b) spratu

se vidi sa grafika na slikama 6(a) i 6(b) gde su prikazane relativne razlike ovihdveju vrednosti u funkciji vremena. Pikovi koji se javqaju na nekim mestima i kojiodstupaju od nulte relativne razlike, o~igledno su posledice nekih pojava smetwivezanih za merewe.

Rezultati merewa ventilacionih gubitaka

Merena je zapremina izvu~enog vazduha iz prostorija pri potpritisku od

50 Pa, u toku 5 minuta. Izvr{ena su po tri merewa u svakom stanu. Pritisak je kon-

trolisan u prostorijama i izvan wih. Kontrolisana je sredwa temperatura. Broj

izmena vazduha u prostorijama dobijen je kao koli~nik zapremine izvu~enog vazdu-

ha iz prostorije i efektivne zapremine prostoije. Ustanovqeno je da je sredwi broj

izmena vazduha u stanu na prvom spratu 6,4 1/h, a u stanu na tre}em spratu 5 1/h.

Rezultati merewa termovizijskom kamerom

Snimawe je izvr{eno po obla~nom danu, tako da ni jedan deo fasade nije bio

osun~an, pa su uslovi snimawa bili idealni. Spoqa{wa temperatura vazduha iznosi-

la je 8 °C. Iz snimaka je ustanovqeno da se temperatura prozora kretala izme|u 10,9 °C

i 16,3 °C, {to je u skladu sa okolno{}u da fasada mora biti toplija od okolnog

vazduha. Prozori na drugom spratu topliji su od prozora na tre}em spratu za 2 °C, {to

zna~i da novi prozori boqe termi~ki izoluju. Prime}uje se da je zona ispod novo-

ugra|enih prozora tako|e toplija. To je posledica lo{e izvedenog zaptivawa novo-

ugra|enih prozora. Zapaèno je da je dowa tre}ina prozora na prvom spratu toplija

od gorwe dve tre}ine. To je zato {to su pri snimawu roletne za toliko bile spu{tene

i dokazuje da spu{tawe roletni dodatno termi~ki izoluje.

Efekat ventilacionih gubitaka

Koli~ina toplote koja se u jedinici vremena mora nadoknaditi Q [J/h] usled

protoka vazduha mase &m [kg/h] u jedinici vremena, moè se izraziti na slede}i na~in:


17

Slika 6. Relativna razlika izme|u izmerenih i izra~unatih gustina toplotnog fluksau toku vremena za prvi (a) i tre}i (b) sprat

Q mc T n Vc Tp p= =& D Dr [J/ h] (1)

gde je n [1/h] broj izmena vazduha u prostoriji na sat, r [kg/m3] gustina vazduha, V [m3]

zapremina prostorije, cp [J/kgK] specifi~na toplopta vazduha pri konstantnom pri-

tisku, i DT [K] razlika unutra{we i spoqa{we tem per a ture u zimskom periodu. Na

osnovu izraza (1) odre|uju se specifi~ni toplotni gubici q [J/m2h], tj. toplotni gubi-

ci po jedinici korisne povr{ine S, i oni iznose:

qQ

Sn hc Tp= = r D [J/ m H]2 (2)

gde je h visina prostorije. Ako se prostorija greje s [h/d] sati dnevno i d [d/a] dana

godi{we i kada se sa J pre|e na kWh dobija se:

q = 3,33×10–4 nhsd DT [kWh/m2a] (3)

Po{to je u Beogradu, prema podacima Beogradskih elektrana, s = 16 h/d, a

broj dana u toku kojih se greje godi{we d = 160 d/a i DT = 5 K, iz izraza (3) se dobija:

q

n

n=

=

=

25 6 2

64 0 5

81 9

, ,

, ,

,

kWh / m a

kWh / m a

kWh /

2

2

[1/h]

[1/h]

m a2 , ,n =

ì

íï

îï 6 4 [1/h]

(4)

O~igledno je da su toplotni gubici usled razmene vazduha vi{e nego zna~aj-

ni, kada se uporede sa 100 kWh/m2, {to predstavqa karakteristi~nu vrednost ukupnih

specifi~nih toplotnih gubitaka. Smawivawem broja izmena vazduha sa 5 do 6 1/h na

vrednost koju dozvoqava stanard od 2 1/h, mogla bi da se postigne velika u{teda

energije.

Merewa na tipi~nom potkrovqu

Posle istraìvawa i merewa koja su obavqena na tri stana u zgradi na

Novom Beogradu u toku 2005. i 2006. godine, a koja su objavqena u radu na 36. KGH Kon-

gresu [5], logi~an nastavak su bila istraìvawa i na tipi~nim potkrovqima u

Beogradu. Merewa su izvr{ena na dva potkrovqa na istoj lokaciji u Mirijevu u

Beogradu. Prvo potkrovqe (staro) je izgra|eno 1987. godine, bez adekvatne termi~ke

za{tite i drugo (novo) rekonstruisano po svim standardima energetski efikasnih

objekata. Ura|ena su merewa ventilacionih gubitaka, sa posebnim akcentom na

kvalitetu ugra|enih prozora i krovnih baxa koje postoje na ovim potkrovqima.

Rezultati su potkrepqeni i merewima termovizijskom kamerom [6, 7].


18

Tipi~na potkrovqa u Srbiji

U Beogradu i Srbiji uop{te, postoje razli~iti tipovi potkrovqa. Naj-

~e{}e se u samom tavanskom prostoru adaptiraju stambene jedinice sa ugra|enim

krovnim prozorima. Pored toga postoje potkrovqa sa krovnim baxama, sl. 7(a), koje

se izra|uju da bi se izbegli prozori u krovnoj ravni. Tre}i tip potkrovqa dobija se

nadzi|ivawem, naj~e{}e ravnih krovova, sl. 7(b). Sva potkrovqa su ra|ena od lakih

materijala, drvene konstrukcije op{ivene limom, i sa jednim slojem mineralne vune,

debqine 5 cm.

Merewa su obavqena na dva potkrovqa, starom i rekonstruisanom. Staro

potkrovqe je ra|eno 1987. godine. Na wemu nisu vr{ene nikakve rekonstrukcije.

Prozori su drveni sa dvostrukim staklom, a ugra|eni su u baxe. Drveni okviri su u

dosta lo{em stawu. Krovne baxe su izra|ene od drvene konstrukcije sa slojem ter

papira spoqa i unutra i jednostrukim slojem mineralne vune debqine 5 cm, sl. 8(a).

Daske koje su se nalazile prema unutra{wosti stana su se rasu{ile sa velikim

prorezima izme|u wih {to je davalo velike ventilacione gubitke. Sa spoqa{we


19

Slika 7. Tipi~na potkrovqa: (a) sa krovnim baxama, (b) dobijena nadzi|ivawem ravnog krova

Slika 8. Krovne baxe pre rekonstrukcije i u toku rekonstrukcije

strane baxa bio je lim dosta dobrog kvaliteta. Rekonstrukcija baxa obuhvatila je

postavqawe sa spoqa{we strane sloja stiropora debqine 5 cm i vodootpornog

maltera, sl. 8(b). Sa unutra{we strane postavqen je sloj stiropora debqine 2 cm, a

preko wega umesto lamperije, gips kartoni. Drveni prozori su zameweni PVC

petokomornim prozorima sa dvostrukim niskoemisionim staklom i puwewem argo-

nom. Prozori su od profila nema~ke proizvodwe poznate firme KBE.

Rezultati merewa ventilacionihgubitaka na potkrovqima

Oprema kojom je izvr{eno merewe prikazana je na sl. 9. Merena je zapremina

izvu~enog vazduha iz prostorija pri potpritisku od 50 Pa, u toku 5 minuta (kao i u

slu~aju zgrada, poglavqe: Rezultati merewa ventilacionih gubitaka). Izvr{ena

su po tri merewa u svakom potkrovqu. Pritisak je kontrolisan u prostorijama i

izvan wih. Kontrolisana je sredwa temperatura. Broj izmena vazduha u prostorijama

dobijen je kao koli~nik zapremine izvu~enog vazduha iz prostorije i efektivne

zapremine prostorije. Na starom potkrovqu nije ni bilo mogu}e izvr{iti merewe

dok se nije izvr{ilo oblagawe lamperije PVC folijom (sl. 10). Rezultati merewa

na starom potkrovqu dati su u tabl. 4.

Broj sredwih izmena je bio 15,5 na ~as, iako je izvr{eno oblagawe lamperije

PVC folijom. To je pet puta vi{e od dozvoqenog broja izmena po propisima. Re-

zultati merewa na rekonstruisanom potkrovqu dati su u tabl. 5. Iz tabl. 5 se jasno

vidi da je posle oblagawa baxa i posle ugradwe savremenih PVC prozora KBE, broj

izmena vazduha u toku jednog sata smawen na 0,5, {to je izvanredan rezultat.

Rezultati merewa termovizijskom kamerom

Snimawe je izvr{eno po sun~anom prohladnom danu u jutarwim satima, 14.

aprila 2006. godine. Jo{ uvek su Beogradske elektrane isporu~ivale toplotnu ener-


20

Slika 9. Oprema za ispitivawe Slika 10. Oblagawe PVC folijom lamperije

giju, tako da su temperatur-

ne razlike spoqne i unu-

tra{we tem per a ture bile

velike, pa su uslovi snima-

wa bili idealni. Spoqa{-

wa temperatura vazduha iz-

nosila je 5 °C. Snimci ter-

movizijskom kamerom dati

su na sl. 11 i 12. za staro i no-

vo potkrovqe, za prozor u

dnevnoj sobi, kao i u tabl. 6 i

7. Sa snimaka se vidi da je

temperatura stakla uz dowu

ivicu kod prozora starog

potkrovqa L5 = 18,65 °C, dok

je tempreratura stakla uz do-

wu ivicu kod prozora rekon-

struisanog potkrovqa L2 =

= 21.75 °C, {to zna~i da je raz-

lika u temperaturi oko 3 °C.

Dakle, novi prozori imaju

boqe karakteristike u smis-

lu termi~ke izolacije.

Primena PVC prozora

Posledwih pedest godina u Evropi i kod nas sve je u~estalija primena PVC

prozora ne samo u industrijskim objektima ve} i u stanogradwi. Ovako izra|eni


21

Tablica 4. Rezultati merewa na starom potkrovqu

Merewe br. 1 Merewe br. 2 Merewe br. 3

p1/tsr [Pa/°C] 50/20 55/20 45/20

p2 [Pa] 60 66 54

Dp [Pa] 10 11 9

q [m3/h] 504 536 472

qsr [m3/h] 504

Broj izmena P = 15,5 1/h

Tablica 5. Rezultati merewa narekonstruisanom potkrovqu

Merewe br. 1 Merewe br. 2 Merewe br. 3

p1 [Pa]/tsr [°C] 50/20 55/20 45/20

p2 [Pa] 55 61 49

Dp [Pa] 5 6 4

q [m3/h] 16 19 13

qsr [m3/h] 16

Broj izmena P = 0,5 1/h

Slika 11. Snimak termovizijskom kameromprozora u starom potkrovqu

Slika 12. Snimak termovizijskom kameromprozora u novom potkrovqu


22

Tablica 7. Rezultati merewa na prozoru rekonstruisanog potkrovqa

Oznake** Emisivnost Pozadina Prose~anStandardnedevijacije

Maksimum Minimum

A1 0,92 20,98 23,15 0,29 24,9 22,1

A2 0,92 20,98 21,65 0,38 22,6 20,6

A3 0,92 20,98 19,62 0,50 21,5 18,7

A4 0,92 20,98 22,68 0,51 23,6 21,1

A5 0,92 20,98 18,29 0,61 19,2 17,0

L1 0,92 20,98 21,57 0,30 22,1 21,0

L2 0,92 20,98 20,71 0,42 21,7 19,5

L3 0,92 20,98 20,19 0,29 20,7 19,4

L4 0,92 20,98 23,54 0,30 24,1 22,5

L5 0,92 20,98 21,34 0,35 22,1 20,5

P1 0,92 20,98 18,94 ‡ ‡ ‡

P2 0,92 20,98 19,75 ‡ ‡ ‡

P3 0,92 20,98 25,1 ‡ ‡ ‡

** A1 ‡ prozorsko staklo; A2 ‡ prozorski ram (dowa ivica); A3 ‡ {tok (dowa ivica); A4 ‡ prozorski ram(desna ivica); A5 ‡ {tok (dowi levi ugao); L1 ‡ prozorsko staklo (uz levu ivicu rama); L2 ‡ prozorsko staklo(uz dowu ivicu rama); L3 ‡ {tok (leva ivica); L4 ‡ zid ispod prozorskog parapeta; L5 ‡ prozorsko staklo (uzdesnu ivicu rama); P1 ‡ {tok (dowi desni ugao); P2 ‡ zid, levo od prozora; P3 ‡ zid iznad radijatora

Tablica 6. Rezultati merewa na prozoru starog potkrovqa

Oznake* Emisivnost Pozadina Prose~anStandardnedevijacija

Maksimum Minimum

A1 0,92 17,98 20,45 0,31 21,9 19,5

A2 0,92 17,98 19,11 0,66 20,6 17,2

A3 0,92 17,98 21,61 0,42 22,6 20,5

A4 0,92 17,98 19,03 0,48 20,5 18,0

A5 0,92 17,98 22,76 0,71 24,4 20,8

L1 0,92 17,98 16,15 0,46 17,3 15,0

L2 0,92 17,98 18,86 0,62 19,9 17,6

L3 0,92 17,98 21,34 0,36 21,9 20,2

L4 0,92 17,98 15,86 0,42 16,6 15,2

L5 0,92 17,98 18,65 0,26 19,4 18,0

P1 0,92 17,98 20,56 – – –

P2 0,92 17,98 20,35 – – –

P3 0,92 17,98 43,32 – – –

P4 0,92 17,98 24,97 – – –

* A1 ‡ prozorsko staklo; A2 ‡ prozorski ram (dowa ivica); A3 ‡ prozorski ram (desna ivica);A4 ‡ zid desno od prozora; A5 ‡ zid ispod prozora; L1 ‡ {tok (dowa ivica); L2 ‡ {tok (desna ivica); L3 ‡ prozorsko staklo (uz desnu ivicu rama); L4 ‡ {tok (dowi desni ugao);L5 ‡ prozorsko staklo (uz dowu ivicu rama); P1, P2 ‡ zid (desno od prozora); P3 ‡ radijator;P4 ‡ zid iznad radijatora

prozori su jeftini, jednostavni za odràvawe ali se ne mogu koristiti kod velikih

fasada kao aluminijumski. O mehani~kim i termi~kim karakteristikama ovih pro-

zora bi}e re~i u ovom poglavqu.

U okviru istraìvawa najva`niji je prora~un mehani~kih uticaja na okvir

prozora. Od tih osobina zavisi kakva }e primena biti i na velike fasade PVC

prozora u budu}nosti.

Na sl. 13 dat je karakteristi~an presek {toka i krila prozora, a na sl. 14 dat

je prora~unski model ne{to upro{}eniji. Krilo je modelirano kona~nim elementi-

ma tipa quske (shell). Pri tome imamo dva tipa materijala, ~eli~ni, unutar samog

krila, i plasti~ni koji je oko wega. Ukupan broj elemenata je 3800, a broj ~vorova

4040. Grani~ni uslovi su slobodni oslonci u ~etiri ta~ke. Dve su {arke na {toku, a

dve mehanizmi za zatvarawe prozora. Moduo elasti~nosti ~elika je 210 GPa, a plas-

tike 10 puta mawi. Ovakav model je dovoqan u numeri~kom smislu da obezbedi iz-

vanrednu ta~nost.

Od optere}ewa uzet je vetar uobi~a-

jen za prora~une u Beogradu od 0.9 kN/m2.

Taj vetar se prenosi preko stakla na

okvir krila. Samim tim on je nanet kao

linijsko optere}ewe na okvir krila.

Na sl. 15 prikazan je kompletan nume-

ri~ki model za prora~un na mehani~ke

uticaje.

Iz analize naprezawa, koja su data na

sl. 16, vidi se da je najoptere}eniji ugao

samog krila. Tu su najve}a naprezawa,


23

Slika 13. Popre~ni presek {toka i krilaPVC prozora debqine 112

Slika 14. Aproksimativni model popre~nogpreseka krila

Slika 15. Model kona~nih elemenata krila

mada je tu ram i najkru}i. Za optere}ewe vetrom od 0,90 kN/m2, odnosno 0,27 kN/m po

ramu krila, maksimalni napon u plasti~nom delu u uglu je 18,9 MPa. Maksimalni

napon u ~eliku je kod oslonca ({arke) i iznosi 14,85 MPa, a u plasti~nom delu na

istom mestu je 7,92 MPa.

Za vetar od 0,90 kN/m2 najve}e pomerawe je na sredini krila i iznosi 0,164 mm

(sl. 16). O~igledno je da su pomerawa toliko mala da i pri uobi~ajenom vetru u

Beogradu ne dolazi do promene zaptivenosti i velikih ventilacionih gubitaka.

Klasifikacija profilana otpornost na poàr(EN13501-2:2003)

Istraìvawa su obavqena u Centru

za istraìvawe poàra u Holandiji

(TNO Built Environment and Geosciences,

Rijswijk, The Neth er lands) po evropskim

normama (EN 13501-2:2003). Na sl. 17 i 18

pokazani su modeli prozora izloèni

poàru. Na sl. 17 prikazan je prozor od

PVC profila izloèn poàru, a na sl.

18 drveni prozor izloèn poàru istog

intenziteta. Jasno je da je otpornost na

poàr PVC prozora mnogo ve}a i u labo-

ratoriji u Holandiji je dobijena klasi-

fikacija otpornosti EW 30-ef, odnosno

pona{awe prozora od PVC profila pri

poàru je zadovoqavaju}e.


24

Slika 16. Deformacija krila usledvetra 0,9 kN/m2

Slika 17. PVC prozor Slika 18. Prozor od drveta

Profili od kombinacije PVC i aluminijuma

Poznato je da su prozori od aluminijumskih profila najboqih mehani~kih

karakteristika i da se mogu koristiti i za fasade najve}ih dimenzija. Me|utim

aluminijumski profili su i najskupqi. Kombinacijom PVC i aluminijuma zadrà-

vaju se termi~ke karakteristike na visokom nivou i jednog i drugog profila, ali se

zna~ajno popravqaju mehani~ke karakteristike PVC. Pri tome se cena takvih pro-

fila u odnosu na PVC pro file neznatno pove}ava, a u odnosu na aluminijumske zna-

~ajno smawuje.

Na sl. 22. prikazana je zgrada „Por{ea”

u Beogradu na kojoj je uspe{no primewen

profil sa kombinacijom PVC i alumini-

juma. Kako se sa slike vidi prozori su

neuobi~ajeno velikih dimenzija.


25

Slika 19. Kombinacija PVCi aluminijuma

Slika 20. Kombinacija PVC i aluminijuma ‡popre~ni presek {toka i krila

Slika 21. Kombinacija PVC ialuminijuma ‡ pove}awe nosivosti

u oba pravca Slika 22. Zgrada „Por{ea” u Beogradu

Mehanizmi za kontrolisanuprirodnu ventilaciju

Uo~eno je da nekada i velika zaptivenost objekata moè da izazove nega-

tivne efekte poput stvarawa kondenzata odnosno stvarawa bu|i. Naime pri rekon-

strukciji {kola, koje se naj~e{}e obavqaju tokom leta, kada se zamene dotrajali

prozori sa novim PVC prozorima, a posle kre~ewa, ako se ne posveti dovoqno pa`we

mehani~kom provetravawu u~ionica, gotovo po pravilu dolazi do pojave bu|i. Na sl.

23 prikazan je mehanizam za prirodnu ventilaciju. Pokretni deo, pri malom pri-

tisku (pri malim brzinama vetra) je otvoren. Me|utim, pri ve}im brzinama dolazi

do wegovog zatvarawa. Sam proces ugra|ivawa je jednostavan, sl. 24. Na dva dela

{toka, zaptivna guma se se~e, pri ~emu se na drugom ugra|uje mehanizam, tako da je

prirodna cirkulacija omogu}ena. Na sl. 25 je prikazan na~in rada mehanizma za

prirodnu ventilaciju. Osnovne karakteristike mehanizma za prirodnu ventilaciju

KBE Clima TEC_70 sistema su:

‡ samo-regulatorni sistem za prirodnu

ventilaciju,

‡ omogu}uje kontrolisanu izmenu vaz-

duha i elimini{e pojavu bu|i,

‡ zadovoqava preporuke o energetskoj

efikasnosti,

‡ potpuno je pokriven spoqa{wim

okvirom, tako da je nevidqiv,

‡ lako se instalira, i

‡ obezbe|uje i zvu~nu izolaciju.

Na~in rada mehanizma za prirodnu

ventilaciju je prikazan na sl. 25.


26

Slika 24. Ugra|eni mehanizamza prirodnu ventilaciju

Slika 23. Mehanizam za prirodnuventilaciju (REGEL-air)

u „otvorenom stawu”

Slika 25. Na~in rada mehanizmaza prirodnu ventilaciju

Zakqu~ak

Na osnovu merewa obavqenih na zgradi u bloku 34 na Novom Beogradu, moè

se zakqu~iti da je postavqawe novih prozora doprinelo povi{ewu sredwe tem per a -

ture u stanu na tre}em spratu za 2 °C. Postavqawe prozora smawilo je infiltraciju,

i to se vidi iz smawene varijacije relativne vla`nosti. Merewe je pokazalo da je

projektovana termoizolacija zida 1 zaista i izvedena, i da se nije promenila u toku

eksploatacije zgrade, jer su izmerena i izra~unata gustina toplotnog fluksa

jednake, a to je mogu}e jedino ukoliko je ekvivalentna toplotna otpornost odre|ena

na osnovu projektnih podataka zaista takva kako je predvideo projekat. Tako|e se

moè zakqu~iti da se dobici usled zra~ewa ne smeju zanemarivati jer to sledi iz

o~igledne ~iwenice da se ju`na fasada zagrevala do vrlo visokih temperatura to-

kom sun~anih dana. Upore|ivawem varijacije tem per a ture na ju`noj i na severnoj

fasadi spoqa, mogu}e je ustanoviti koji su dani bili sun~ani. Dan kada je velika

razlika izme|u ovih dvaju temperatura bio je sun~an. Na osnovu ovakvog pristupa

mogu}e je ustanoviti da je od 12 analiziranih dana bilo 9 sun~anih (sl. 2). Ventila-

cioni gubici zgrada su zna~ajni u slu~ajevima lo{e drvene stolarije.

Na osnovu merewa na potkrovqima, pre svega ventilacionih gubitaka, moè

se zakqu~iti da su potkrovqa prave termi~ke rupe u omota~ima zgrada, ukoliko nisu

adekvatno termi~ki izolovana. U ovom primeru nije bilo mogu}e ni izmeriti ven-

tilacione gubitke dok baxe nisu bile obloène dodatnom PVC folijom. Postav-

qawe novih PVC prozora, poznate nema~ke firme KBE, doprinelo je povi{ewu

sredwe tem per a ture prozorskog stakla za ~ak 3 °C. Dodatno oblagawe baxa spoqa

stiroporom, rabic mreòm i malterom, kao i dodatni stiropor od 2 cm sa unutra{we

strane sa gips kartonima doprineli su, zajedno sa ugradwom novih prozora, da

ventilacioni gubici spadnu sa 15,5 izmena po satu na svega 0,5 izmena po satu. Kao

{to je zakqu~eno i posle merewa na stanovima, za potkrovqa je jo{ vi{e potrebno

uneti u pravilnike o tehni~kom prijemu zgrada stroìje kontrole o izvr{enoj

termi~koj za{titi i kvalitetu ugra|enih prozora.

Zahvaquju}i i ovim istraìvawima, u novom Zakonu o planirawu i izgrad-

wi u{la su dva ~lana koja uvode tzv. Sertifikate energetske efikasnosti zgrada.

Kao {to Evropa ima za svaku zgradu „paso{” energetske efikasnosti tako|e i kod

nas }e postojati Sertifikat energetske efikasnosti zgrade. To }e sigurno popra-

viti energetsku efikasnost u Srbiji i nametnuti nove konkretne aktivnosti inè-

werima svih struka koji se bave energetskom efikasno{}u.

Zahvalnost

Autor je zahvalan za finansijsku podr{ku dobijenu od Ministarstva za nau-

ku i tehnolo{ki razvoj Republike Srbije kroz projekte iz oblasti energetske efi-

kasnosti 283005 i 18228.


27

Literatura

[1] Eckert, E. R. G., In tro duc tion to the Trans fer of Heat and Mass, McGraw-Hill, New York,USA, 1950

[2] Schild, E., Gasselmann, H. F., Günter, D., Rainer, P., Bauphysik, Planung und Anwendung,Frider,Vieweg & Sohn, Braunschweig, Wiesbaden, Deutsch land, 1979

[3] Moor, H., Physikalische Grundlagen – Bau und Energie, Verlag der Fachvereine an denschweizerischen Hochschulen und technischen AG, Zürich und B. G. Teubner Verlag,Stuttgart, Deutsch land, 1993

[4] [umarac, D., A So lu tion of the Two Di men sional Thermoelasticity Prob lem by the Fi nite El e -ment Method, Pro ceed ings (Eds. R. W. Lewis, K. Mor gan), Nu mer i cal Meth ods in Ther malProb lems, Vol. IV, Pineridge Press, Swansea, UK, 1985, 1248

[5] [umarac, D., Georgijevi}, V., ]ori}, S., An|elkovi}, M., Dikovi}-Kordi}, N.,Vasiqevi}, P., \urovi}-Petrovi}, M., Energetski gubici zgrada, Zbornik radova,36. me|unarodni kongres o klimatizaciji, grejawu i hla|ewu, Beograd, 2005, 178‡185

[6] [umarac, D., Mandi}, R., Tri{ovi}, N., \urivi}-Petrovi}, M., Kordi}-Dikovi}, N.,Ivani{evi}, D., Predojevi}, B., Energetski gubici potkrovqa, Zbornik radova (ur.B. Todorovi}), 37. me|unarodni kongres o klimatizaciji, grejawu i hla|ewu „SMEITS”, Beograd, 2006, 369‡375

[7] \urovi}-Petrovi}, M., [umarac, D., Mandi}, R., Mogu}e u{tede primenom ener-getski efikasnih gra|evinskih materijala za omota~e potkrovqa, Energija, 10(2008), 1-2, 190‡196

[8] Energetska efikasnost zgrada, Zbornik radova (ur. D. [umarac), Gra|evinskifakultet, Beograd, 2005

[9] [umarac, D., Energetska efikasnost zgrada u Srbiji (uvodno predavawe), Zbornikradova, Konferencija Graditeqstvo i odrìvi razvoj „DIMK”, 2009, Gra|evinskifakultet, Beograd, 2009, 3‡16


28

Ab stract

En ergy Ef fi ciency of Build ings in Ser bia– State-of-the-Art and Per spec tives

by

Dragoslav M. [UMARAC

Fac ulty of Civil Engineering, Uni ver sity of Bel grade, Bel grade, Ser bia

In the pres ent pa per, state of the art of En ergy Ef fi ciency of build ings (res i den -tial, busi ness, in dus trial) in Ser bia is given. Spe cial at ten tion will be paid to en ergy ef fi -ciency of al ready ex ist ing or new build ings. Av er age en ergy spend ing in build ings inSer bia is over 150 kWh/m2 per year, while in the de vel oped Eu ro pean coun tries it is be low 50 kWh/m2. This fact forces us, en gi neers of all spe ci al ities, to in ten sify ac tiv i ties toachieve stan dards of EU coun tries. In the pres ent pa per the con tri bu tion of ven ti la tionlosses, thru the win dows of low qual ity, whether they are purely made, or from bad ma te -ri als, or with no ad e quate glass, is ex am ined. Be sides ven ti la tion losses, which are in ourbuild ings of ma jor im por tance, spe cial at ten tion will be paid to con duc tion losses, whichare con se quence of a qual ity and en ergy ef fi ciency of fa cade. With the mea sure ments ob -tained on rep re sen ta tive build ing in the Block 34 in New Bel grade, build in the six ties oflust cen tury, all above state ments are proved. Mas sive apart ment build ing con struc tion,dur ing the era of so cial ism did n't pay at ten tion to en ergy ef fi ciency. Be sides the mea sure -ments per formed in New Bel grade, the mea sure ments on typ i cal Bel grade at tic is given.From this mea sure ments it is shown that at tics are much more dan ger ous to en ergy lossesthan apart ments it self. Spe cial at ten tion is given to ex am i na tion and ap pli ca tion of plas tic win dows. All re search and mea sure ments ex plained in the pa per are per formed in thepast five years with the sup port of Min is try of Sci ence of Re pub lic of Ser bia. In the pa per,prob lem of heat ing, en ergy ef fi cient light and pos si bil ity of so lar en ergy use will be dis -cussed as well. Fi nally we have to say that Min is try of spa tial plan ning and en vi ron men talpro tec tion ac cepted achieve ments of the sci en tist in the field of en ergy ef fi ciency andthey in cor po rated for the first time Cer tif i cate of en ergy ef fi ciency of build ings in Ser biain Build ing act (Of fi cial ga zette of RS 72/09).

Key words: build ings, en ergy ef fi ciency, heat losses, meassurements of heat losses

Au thor's e-mail: [email protected]; [email protected]

Rad primqen: 20. februara 2010.Rad prihva}en: 8. marta 2010.


29

Documents

Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektivetermotehnika.vinca.rs/content/files/energetska-efikasnost-zgrada-u... · Elektronska adresa autora: [email protected], [email protected]