0

SVEUILITE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

GRAEVINSKI FAKULTET

eljko Koki

GRAEVINSKA FIZIKA

Osijek, 2007.Osijek, 2014. (tree dopunjeno izdanje)

1

OVAJ SAETAK PREDAVANJA IZ IZBORNOG PREDMETA GRAEVINSKA FIZIKA SASTAVLJEN JE ZA POTREBE IZVOENJA NASTAVE NA GRAEVINSKOM FAKULTETU U OSIJEKU PO NOVOM NASTAVNOM PROGRAMU USKLAENOM 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 PROIRENIM ZNANJIMA IZ PODRUJA FIZIKE ZGRADA I SUVREMENIM SPOZNAJAMA KOJE TREBAJU OSIGURATI PROVEDBU PRINCIPA ODRIVOG GRADITELJSTVA, UTEDE ENERGIJE I ZATITE OVJEKOVOG OKOLIA.

SADRAJ :

stranica

1. UVOD 002 2. VREDNOVANJE TOPLINSKIH KARAKTERISTIKA ZGRADA 010 3. TEHNIKI PROPIS O UTEDAMA ENERGIJE I TOPLINSKA ZATITA ZGRADA 046 4. SANACIJA TOPLINSKE ZATITE ZGRADA 062 5. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE U ZGRADAMA 092 6. SUNEVO ZRAENJE KAO IZVOR ENERGIJE 107 7. PASIVNO KORITENJE SUNEVE ENERGIJE U ZGRADAMA 125 8. PASIVNO KORITENJE SUNEVE ENERGIJE I POSTOJEE ZGRADE 141 9. ZATITA OD BUKE U ZGRADAMA 157

2

Glavni problemi odrivog razvitka ljudskog drutva u budunosti su :

1. Osiguranje dovoljnih koliina jeftine energije

2. Zatita okolia

Pod pojmom odrivog razvitka podrazumijeva se onaj razvitak koji zadovoljava dananje potrebe, ali bez ugroavanja mogunosti da i budue generacije ostvare svoje potrebe.

Energija koju dobivamo iz fosilnih goriva kao to su ugljen, nafta, zemni plin sasvim je ograniena.

Namee se velika potreba uporabe obnovljivih izvora energije koji e osigurati odrivi razvitak.

Tehnologiju uporabe obnovljivih izvora energije treba znaajno usavriti kako bi cijena energije postala nia od cijene energije dobivene iz klasinih izvora.

Odriva gradnja, kao dio odrivog razvitka, moe se definirati kao gradnja koja upotrebljava ekoloki iste materijale, proizvodi energetski efikasne graevine i gospodari otpadom u sferi graditeljstva.

1. UVOD

3

PROJEKCIJA ENERGETSKIH IZVORA SVIJETA

1970 1980 1990 2000 2010 2020 godina

1000

800

600

400

200

0

UGLJEN

NUKLEA

RNA E

.

PLIN

NAFTA

SOLARNA

E.

HIDRO

EJ

4

CILJEVI ENERGETSKE POLITIKE REPUBLIKE HRVATSKE

5

NACIONALNI PROGRAMI ZA ENERGETSKU EFIKASNOST UTEMELJENI SU 1997. GODINE

6

Osiguranje dovoljnih koliina energije za odrivi razvitak bazira se na dva nuna elementa:

1. Pronalaenje i usavravanje tehnologija koje e u budunosti osigurati to veu uporabu obnovljivih izvora energije

2. Racionalna potronja i tednja energije kojom raspolaemo

STRUKTURA POTRONJE PRIMARNE ENERGIJE U REPUBLICI HRVATSKOJ (1999.g)

2%25%

4%

17%2%

50%TEKUA GORIVA

UGLJEN

NUKLEARNA ENERGIJA

VODNE SNAGE

DRVO

PLIN

7

OPA POTRONJA PROMET

INDUSTRIJA

STRUKTURA FINALNE POTRONJE ENERGIJE U REPUBLICI HRVATSKOJ

STRUKTURA OPE POTRONJE ENERGIJE PO POTROAIMA

48%

22%

30%OPA POTRONJA PROMET

INDUSTRIJA

4% 11%

19%

66%

KUANSTVA

GRADITELJSTVO

USLUGE

POLJOPRIVREDA

8

STRUKTURA POTRONJE ENERGIJE U KUANSTVIMA PO ENERGENTIMA

STRUKTURA POTRONJE ENERGIJE U KUANSTVIMA PREMA NAMJENI

39%

15%21%

25%

PLIN LO ULJE

DRVO I UGLJEN ELEKTRINA ENERGIJA

55%

10%

15%

20%

SANITARNA TOPLA VODA GRIJANJE

NETOPLINSKI POTROAI

KUHANJE

9

33%

67%

POTRONJA ENERGIJE ZA ZAGRIJAVANJE ZGRADA

ZAGRIJAVANJE ZGRADA

OSTALA POTRONJA

E E

Prve naftne krize poetkom 70-ih godina pa sve do danas uzrokovale su kontinuirano nadograivanje propisa o toplinskoj zatiti zgrada. Zgrade graene prije tog perioda i danas su u funkciji i nepotrebno troe velike koliine energije zbog slabe ili nikakve toplinske izolacije.

RASIPANJE ENERGIJE TEDNJA ENERGIJE

10

2. VREDNOVANJE TOPLINSKIH KARAKTERISTIKA ZGRADA

ELEMENTI KOJI PRIMARNO ODREUJU TOPLINSKI KOMFOR ZGRADA :

2.1. KVALITETA OMOTAA ZGRADE

(KVALITETA OBODNIH KONSTRUKCIJA I ELEMENATA)

2.2. KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUJA U KOJEM SE

GRAEVINA NALAZI

2.3. LOKACIJA ILI UA SITUACIJA GRAEVINE

2.4. NAIN GRIJANJA ZIMI I NAIN KLIMATIZACIJE ILI

PROVJETRAVANJA LJETI

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

11

2.1. KVALITETA OMOTAA ZGRADE

Omota zgrade treba tititi od vanjskih utjecaja ali i omoguiti interakciju vanjskog i unutranjeg prostora.

ZIMSKA INSOLACIJA

ZIMSKE TEMPERATURE

ZIMSKI VJETAR

LJETNA INSOLACIJA

LJETNI POVJETARAC

LJETNA VLAGA

NEUGODNI MIRISI

UGODNI MIRISI

PRASINA, SMOG

POGLED UNUTRA

UMJETNA RASVJETA

DNEVNO SVJETLO

BUKA

RADIJACIJA

AGRESIVNA DJECA

LOPOVI

INSEKTI, POLEN,MIKROORGANIZMI I SL.

BIO

LO

K

I U

TJ

EC

AJ

IZ

VU

KO

SV

JE

TL

JE

NJ

E

VL

AG

AT

OP

LIN

A

AT

MO

SF

ER

SK

I U

TJ

EC

AJ

I

ZIMSKO GRIJANJE

LJETNA KLIMATIZACIJA

DIFUZIJA VODENE PARE

NEUGODNI MIRISI

POGLED VAN

UMJETNA RASVJETA

ZRANI ZVUK

STANARI

PRODORI INSTALACIJA

UNUTRAZID

VANI

KIA, SNIJEG, LED

ZIMSKO SUNCE

POSJETIOCI, PRIJATELJI

12

Kvalitetu omotaa zgrade treba prilagoditi svim ostalim elementima koji mogu imati utjecaj na toplinski komfor u zgradama i racionalnu potronju energije :

2.1.1. KVANTITATIVNI ODNOS VOLUMENA ZGRADE I OMOTAA 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 SUNEVOG ZRAENJA 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

13

2.1.1. KVANTITATIVNI ODNOS VOLUMENA ZGRADE I OMOTAA ZGRADE

Odnos volumena neke zgrade i povrine njenog omotaa moe imati bitnu ulogu u koliini potroene energije potrebne za zagrijavanje zgrade.

Tehniki propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zatiti u zgradama utvruje faktor oblika zgrade fo = A/Ve (m-1). To je omjer oploja A (m2) i obujma Ve (m3) grijanog dijela zgrade.

Zgrade razvedenih oblika mogu imati i do 35 % veu povrinu omotaa zgrade od zgrada pravilnih geometrijskih oblika.

Zgrade razvedenih oblika troe i vie energije potrebne za zagrijavanje, pa bi zbog toga trebale imati i kvalitetniji omota u toplinskom smislu.

VOLUMEN ZGRADE

4096 m3

1536 m

88 8

16

1616

16

16

16

32

1792 m 2176 m2 22

POVRINA OMOTAA ZGRADE

4096 m3 4096 m3

fo = 0,375 fo = 0,437 fo = 0,531

14

2.1.2. TOPLINSKA KVALITETA NEPROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE

Svaki omota zgrade ini vie vrsta razliitih obodnih konstrukcija i elemenata. Svaka od tih obodnih konstrukcija doprinosi ukupnoj toplinskoj kvaliteti omotaa proporcionalno ueu povrine pojedine konstrukcije u ukupnoj povrini omotaa zgrade. Omota zgrade dijeli grijani od negrijanog prostora.

Obodne konstrukcije dijelimo na neprozirne i prozirne. Izmeu njih postoje velike funkcionalne razlike, to znai i velike razlike u materijalima od kojih mogu biti izvedene.

Neprozirne obodne konstrukcije u pravilu ine vei dio omotaa zgrade. Kod stambenih zgrada taj odnos neprozirnih prema prozirnim konstrukcijama je u najveem broju sluajeva 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).

Tehniki propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zatiti u zgradama propisuje najvee doputene koeficijente prolaska topline U za obodne konstrukcije prema njihovom poloaju u zgradi :

1. VANJSKI ZIDOVI, ZIDOVI PREMA GARAI, TAVANU 2. ZIDOVI PREMA NEGRIJANOM STUBITU 3. ZIDOVI PREMA TLU 4. PODOVI NA TLU 5. STROPOVI IZMEU STANOVA ILI RAZLIITIH 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 GARAA

15

1-VANJSKI ZIDOVI, ZIDOVI PREMA GARAI, TAVANU 2-ZIDOVI PREMA NEGRIJANOM STUBITU 3-ZIDOVI PREMA TLU 4-PODOVI NATLU 5-STROPOVI IZMEU STANOVA ILI RAZLIITIH 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 GARAA

16

Na kvalitetu omotaa zgrade utjecali su, u razliitim periodima izgradnje zgrada na naem podruju, osim klimatskih naroito jo gospodarski, tehniko-tehnoloki i socioloki elementi. Na sljedeim primjerima vanjskih zidova vidimo znaajne promjene u njihovoj toplinskoj kvaliteti zavisno od perioda u kojem su graeni.

I PERIOD IZGRADNJE (1700-1900)

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

3 75 3

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

3 60 3

U = 0,71 W/m2K U = 0,85 W/m2K

17

II PERIOD IZGRADNJE (1901-1945)

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

3 45 3

U = 1,08 W/m2K

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

t i

2 38 2

U = 1,23 W/m2K

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

2 25 2

U = 1,54 W/m2K

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

2 12 2 8

U = 1,29 W/m2K

III PERIOD IZGRADNJE (1946-1975)

18

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

2 25 5 8

U = 0,48 W/m2K

VANIUNUTRAt ( C)

+20

+10

0

-10te

ti

2 20 5

U = 0,55 W/m2K

IV PERIOD IZGRADNJE (1976-2000)

V PERIOD IZGRADNJE (2001- do danas)

19

PRETHODNI PRIMJERI POKAZUJU DA JE TOPLINSKA KVALITETA VANJSKIH ZIDOVA BILA NA NAJNIOJ RAZINI U PERIODU IZGRADNJE OD 1946-1975.

U TOPLINSKOM SMISLU LOE OBODNE KONSTRUKCIJE IZ TOG PERIODA IMAJU U PROSJEKU AK TRI PUTA LOIJU TOPLINSKU IZOLACIJU U ODNOSU NA ONU KOJA SE IZVODI DANAS.

VELIKI PROBLEM JE TO SE VEINA TIH ZGRADA I DANAS NALAZI U FUNKCIJI TO ZNAI DA SE NEPOTREBNO TROE VEE KOLIINE ENERGIJE POTREBNE ZA ZAGRIJAVANJE ZIMI I KLIMATIZACIJU LJETI.

20

Na toplinsku kvalitetu prozirnih obodnih konstrukcija najvie utjeu sljedei elementi:

A) BROJ STAKLENIH PLOHA I DEBLJINE ZRANIH SLOJEVA IZMEU PROZIRNIH

MATERIJALA (TRANSMISIJSKI GUBITAK TOPLINE)

B) MATERIJAL OD KOJEG JE NAPRAVLJEN OKVIR I NAIN SPAJANJA ELEMENATA OKVIRA (TRANSMISIJSKI GUBITAK TOPLINE)

C) PRIANJANJE POKRETNIH ELEMENATA UZ FIKSNE ELEMENTE ILI DOBRO ZAPTIVANJE (VENTILACIJSKI GUBITCI TOPLINE)

Koeficijent prolaska topline U znaajno varira za prozore razliite kvalitete. Od 6,0 W/m2K za jednostruke prozore do 0,7 W/m2K za vrlo kvalitetne trostruke prozore.

Ventilacijski gubitci topline kroz nepoeljne spojnice prozora mogu biti i do 30 % od ukupnih gubitaka topline kroz omota zgrade.

Ventilacijski gubitci topline u pravilu se pojavljuju na spojevima doprozornika i pokretnih dijelova prozora i na spojevima doprozornika sa neprozirnim dijelovima obodne konstrukcije.

2.1.3. TOPLINSKA KVALITETA PROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE

21

Problem ventilacijskih gubitaka topline posebno je izraen u zgradama koje su u uporabi vie desetljea zbog slabije kvalitete prozirnih obodnih konstrukcija.

Ukupna duljina spojnica na jednom prozoru u odnosu na povrinu prozora moe varirati zavisno od broja prozorskih krila i naina njihovog otvaranja.

JEDNOSTRUKI PROZOR

DVOSTRUKI PROZOR

120 cm

150

cm

DULJINA REKI

6,9 m

DULJINA REKI

9,1 m

DULJINA REKI

11,1 m

22

spojni dvokrilni prozor (krilo na krilo) U= 2,7 do 3,3 W/m2K

dvostruki dvokrilni prozor U=2,4 W/m2K

jednostruki dvokrilni prozor s jednostrukim ostakljenjem U= 5,0 do 6,0 W/m2K

Horizontalni presjeci kroz prozore

23

jednostruki prozor s IZO ostakljenjem U= 2,9 do 3,4 W/m2K

Detalj drvenog prozora s IZO staklima

24

1. Trostruko ostakljenje 2. lijeb krila

3. Gumene brtve 4. Drveni doprozornikDrveni prozor s IZO ostakljenjem

Drveni prozor s trostrukim ostakljenjem

25

1. etverostruko ostakljenje 2. Aluminijska aluzija3. Gumene brtve 4. Drveni okvir 5. Aluminijska obloga

1. Trostruko ostakljenje 2. Gumene brtve

3. Drveni okvir 4. Obloga od aluminija

Drveni prozor sa toplinskom zatitom okvira

Drveni prozor sa etverostrukim ostakljenjem

26

PVC prozor sa dvostrukim ostakljenjem ima ukupni

Uw=1,0 W/m2K

PVC prozor sa trostrukim ostakljenjem ima ukupni

Uw=0,83 W/m2K

27

2.1.4. KVANTITATIVNI ODNOS PROZIRNIH I NEPROZIRNIH ELEMENATA ZGRADE

Brojani odnos povrine prozirnih i neprozirnih obodnih konstrukcija u omotau zgrade moe imati veliku ulogu u formiranju toplinske kvalitete omotaa zgrade. Prosjeno se taj odnos kree od 1:3 do 1:4.

Odnos puno-prazno u proeljima u poetku je ovisio o konstruktivnim mogunostima zgrade i o mogunostima ostakljenja. Tehnolokim razvitkom stvorene su neograniene mogunosti u tom pogledu. Danas je dimenzioniranje prozora vezano uz potrebu za dnevnim osvjetljenjem i arhitektonskom ureenju zgrade.

Kroz prozirne dijelove omotaa zgrade u pravilu se gubi vie topline nego kroz neprozirne dijelove u zimskom periodu. Pravilnim dimenzioniranjem i orijentacijom prozirnih elemenata mogu se postii vrlo dobri rezultati u racionalnom koritenju energije.

Globalno gledano, u naim klimatskim uvjetima najpovoljnija rjeenja su ona koja imaju vee staklene povrine na junim stranama proelja, i obrnuto, postavu manjih zastakljenih povrina na sjevernim proeljima.

Kod zgrada sa vie ostakljenja treba inzistirati na toplinskoj kvaliteti tih povrina kako se ukupni toplinski gubitci kroz omota zgrade ne bi poveali.

Dananje tehnologije omoguuju i 100 postotno ostakljenje jer troslojna i etveroslojna ostakljenja u kombinaciji s novim materijalima daju izvrsne rezultate u toplinskom smislu.

Izvoenje veih ostakljenih povrina proelja mogu se nesmetano izvoditi ako se to opravda njihovom toplinskom kvalitetom, a takav odnos imaju i trenutno vaei propisi vezani uz toplinsku zatitu zgrada.

28

Fizikalni procesi fuzije, koji se neprekidno deavaju na suncu, oslobaaju velike koliine energije koja se u obliku elektromagnetskih valova ravnomjerno iri svemirom. Do zemljine atmosfere dolazi energija od oko 1350 W/m2. Do zemljine povrine prolaskom kroz atmosferu sunevo zraenje jo oslabi. To ovisi o kutu upada sunanih zraka, istoi atmosfere , oblanosti i visini sunca iznad horizonta.

Osim direktnih sunevih zraka na zemljinu povrinu dolazi i dio suneve energije koji se rasprio od zemljine povrine i drugih objekata u atmosferi. to je tzv. reflektirano ili difuzno sunevo zraenje.

Ukupno sunevo zraenje koje pada na jedinicu povrine nekog graevinskog elementa razlae se u nekoliko dijelova. Omjer meu tim dijelovima ovisi o koeficijentu apsorpcije, refleksije i transparentnosti povrine graevinskog elementa na koji pada sunevo zraenje.

Koliina apsorbiranog kratkovalnog sunevog zraenja ovisi najvie o boji povrine graevinskog elementa :

2.1.5. DJELOVANJE SUNEVOG ZRAENJA INSOLACIJA

BOJA POVRINE GRAEVINSKOG ELEMENTA KOEFICIJENT APSORPCIJE (%)

BIJELA 0,2 0,3 UTA, NARANASTA, SVIJETLO CRVENA 0,3 0,5 TAMNO CRVENA, SVIJETLO ZELENA 0,5 0,7 SMEA, TAMNO ZELENA, TAMNO PLAVA 0,7 0,9 TAMNO SMEA, CRNA 0,9 1,0

BOJA POVRINE GRAEVINSKOG ELEMENTA KOEFICIJENT APSORPCIJE (%)

29

Treba razlikovati djelovanje sunevog zraenja koje padne na neprozirni i prozirni graevinski element ili konstrukciju. na sljedea dva crtea prikazana je ta bitna razlika u raspodjeli sunevog zraenja.

APSORBIRANO ZRAENJE KOJE ODLAZI PREMA UNUTRA

REFLEKTIRANOSUNEVO ZRAENJE

APSORBIRANO ZRAENJE KOJE ODLAZI PREMA VAN

UPADNO SUNEVO ZRAENJE

VANI UNUTRA

ZID

30

Puno veu ulogu u apsorpciji sunevog zraenja imaju prozirni dijelovi omotaa zgrade. Vei dio sunevog zraenja ti elementi proputaju u unutranjost zgrade, pa se na taj nain i koliina iskoritenja dodatne toplinske energije poveava.

VANI UNUTRA

APSORBIRANO ZRAENJE KOJE ODLAZI PREMA UNUTRA

REFLEKTIRANO

SUNEVO ZRAENJE

PROPUTENOSUNEVO ZRAENJE

APSORBIRANO ZRAENJE KOJE ODLAZI PREMA VAN

UPADNO SUNEVO ZRAENJE

31

U naim kontinentalnim klimatskim uvjetima potreba za sunevom energijom u razliitim godinjim dobima obrnuto je proporcionalna sa intenzitetom sunevog zraenja. To je dodatni problem koji treba savladati omota zgrade odnosno obodne graevinske konstrukcije i elementi.

Snaga zimskog sunca samo je 10 % manja od ljetnog, a razlog toga je dulji prolazak sunevog zraenja kroz atmosferu.

32

U zimskom periodu potrebno je to je mogue vie ostvariti prodor sunevih zraka kroz prozirne dijelove konstrukcije.

ZIMSKO SUNCE

DIREKTNO ZRAENJEREFLEKTIRANO ZRAENJE

REFLEKTIRAJUAPLOHA POVEEVAUINAK SUNEVOGZRAENJA

JUG SJEVER

LJETNO SUNCE

DIR

EK

TNO

ZR

A

ENJE

SMANJENJE REFLEKSIJEUMANJUJE UINAKSUNEVOGZRAENJA

ZATITA OD DIREKTNOGSUNEVOGZRAENJA

JUG SJEVER

U ljetnom periodu potrebno je ostvariti uinkovitu zatitu od sunevih zraka koje naruavaju toplinski komfor u zgradama.

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.

33

2.1.6. TOPLINSKI MOSTOVI U OBODNIM KONSTRUKCIJAMA

Toplinski mostovi su dijelovi omotaa zgrade koji imaju znatno manji toplinski otpor ili otpor prolazu topline od prosjenog otpora za cijeli omota zgrade. Oni najee nastaju na mjestima ortogonalnih projekcija unutranjih nosivih konstrukcija na obodne konstrukcije koje ine omota zgrade. Slabom kvalitetom u toplinskom smislu toplinski mostovi predstavljaju mjesta kroz koja se nepotrebno gubi toplinska energija potrebna za zagrijavanje u zimskom periodu. Zbog sniene temperature unutranje povrine toplinskih mostova moe doi do pojave kondenzacije vodene pare. Ako do kondenzacije i ne doe ti dijelovi omotaa zgrade, zbog hladnije povrine, predstavljaju mjesta breg taloenja praine. To rezultira sa promjenom boje unutranje povrine tih dijelova konstrukcije i sa veim temperaturnim naprezanjima.

GUBITAK TOPLINE

KROZ TOPLINSKINEZATIENI DIOOBODNE KONSTRUKCIJE

TLOCRT GUBITAK TOPLINEKROZ TOPLINSKINEZATIENI DIOOBODNE KONSTRUKCIJE

PRESJEK

34

DODATNA TOPLINSKA IZOLACIJA ELIMINIRANEPOTREBNEGUBITKE TOPLINEPREKO TOPLINSKIHMOSTOVA

TLOCRT

DODATNA TOPLINSKA IZOLACIJA ELIMINIRANEPOTREBNEGUBITKE TOPLINEPREKO TOPLINSKIHMOSTOVA

PRESJEK

Kod dobro izoliranih zgrada sa neizoliranim toplinskim mostovima gubici topline mogu se poveati na 10 % od ukupnih toplinskih gubitaka.

Vrednovanje toplinske kvalitete omotaa zgrade ne smije zaobii provjeru kvalitete eventualnih toplinskih mostova, koji u pravilu moraju biti dodatno izolirani sa vanjske strane.

35

AKUMULIRANA TOPLINA

U KONSTRUKCIJI

KONSTRUKCIJA VRAATOPLINU OKOLINI NAKONNJENOG HLAENJA

PRESJEK

TOPLINA OKOLINEPRELAZI U

KONSTRUKCIJU

2.1.7. AKUMULACIJA TOPLINE ELEMENATA ZGRADE

Akumulacija topline je svojstvo graevinskih materijala da mogu prihvatiti dovedenu im toplinu, u sebi je akumulirati (sauvati) i kod hlaenja okoline ponovo je predavati okolini. Ova karakteristika vrlo je bitna u zgradama tijekom zimskog perioda kada grijanje ne radi kontinuirano cijeli dan, ve se u pravilu prekida preko noi. Akumulirana toplinska energija omoguuje da se temperatura u prostorijama bitno ne smanji tijekom noi. Koliina toplinske energije koja se akumulira u graevinskom elementu ovisi najvie o razlici temperatura elementa i okolnog zraka, te o specifinom toplinskom kapacitetu i masi elementa.

36

Da bi se ostvarili to bolji preduvjeti za akumulaciju topline potrebno je materijale sa veom specifinom teinom u vieslojnim pregradama postaviti sa unutranje tople strane. To znai da se toplinsku izolaciju obodnih konstrukcija uvijek treba postavljati sa vanjske strane.

Ovaj nain postave toplinske izolacije u zgradama nuno je ostvariti jer nepostojanje akumulirane topline u obodnim konstrukcijama loe se odraava na ostvarivanje toplinskog komfora i racionalnu potronju energije.

W = koeficijent akumulacije topline = koliina topline koju graevinski element akumulira po jedinici povrine, za jedininu razliku temperatura unutarnjeg i vanjskog zraka, kada je postignuto stacionarno stanje.

W = U d1*G1*c1 (1/e + d1/21) + d2*G2*c2 (1/e + d1/1 + d2/22) +...... .......+ dn*Gn*cn (1/e + d1/1 + d2/2 +.........+dn/2n) (kJ/m2K)

d = debljina pojedinog sloja (u metrima) G = specifina teina (kg/m3) c = specifini toplinski kapacitet (J/kg K) = koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K)

37

Na sljedea tri primjera vidimo vanjske zidove sa priblino jednakim koeficijentima prolaska topline U , ali sa bitno razliitim koeficijentima akumulacije topline W (kJ/m2K).

Temperaturna krivulja na ovim primjerima nam pokazuje na kojoj temperaturi pojedini sloj zida akumulira toplinu.

VANIUNUTRA

t ( C)

+20

+10

0

-10

VANIUNUTRA

t ( C)

t i

tete

+20

+10

0

-10

t i

VANIUNUTRA

t ( C)

+20

+10

0

-10te

t i

1 112 223 33

A U=0,58 W/m2K

W=425,4 kJ/m2K

B U=0,54 W/m2K

W=127,2 kJ/m2K

C U=0,58 W/m2K

W=138,9 kJ/m2K

MASIVNA AB KONSTRUKCIJA DOPRINOSI DOBROJ AKUMULACIJI TOPLINE

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

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

38

Iz temperaturnih krivulja i zona zamrzavanja vanjskih dijelova zida vidi se da postavljanje toplinske izolacije sa vanjske strane obodne konstrukcije predstavlja imperativ sa stajalita akumulacije topline.

Pored ovog zahtjeva postava toplinske izolacije sa vanjske strane graevinskih elemenata potrebna je i zbog pravilne difuzije vodene pare, ali i zbog smanjenja temperaturnih naprezanja konstrukcije koja bi u suprotnom mogla biti izloena 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 specifine teine. Zbog toga se kod takvih zgrada sposobnost akumulacije topline treba poveati pomou dodatnih konstruktivnih ili pregradnih elemenata koji mogu preuzeti funkciju uskladitenja topline.

39

2.1.8. TOPLINSKA STABILNOST OBODNIH KONSTRUKCIJA I ELEMENATA U LJETNOM PERIODU

Ljetni period nae kontinentalne klime karakteriziraju relativno velike dnevne promjene temperature vanjskog zraka i vrlo velike promjene intenziteta sunevog zraenja. Te promjene postavljaju pred obodne konstrukcije zgrada dodatne toplinsko fizikalne zahtjeve koje definiramo kao toplinsku stabilnost. Toplinska stabilnost vanjskih graevinskih elemenata predstavlja svojstvo elementa da sauva relativno postojanu temperaturu na svojoj unutranjoj povrini kod periodinih promjena temperature vanjskog zraka.

POKROV BIBER CRIJ EPOMLETVE 2,4/4,8

VENTILIRANI Z RANI SLOJ 2,4 cmBITUMENSKA LJEPENKA

DAANA OPLATA 2,4 cmZATVORENI ZRANI SLOJ 2cmTOPLINSKA IZOLACIJA 12 cm

PARNA BRANA

GIPSK ARTONSKA PLOA 1,2 cm

LJETNO SUNCE

90o Ako omota zgrade nije dovoljno toplinski stabilan temperatura unutranjeg zraka, u ljetnom periodu, znatno e prijei granice udobnog i zdravog boravka koji odreuje osnovni toplinski komfor.

40

Jedan od elemenata koji mogu bitno utjecati na utedu toplinske energije i toplinski komfor u zgradama je klima podruja u kojem se zgrada nalazi.

Po starim propisima na podruju Republike Hrvatske bile su ustanovljene 3 graevinsko-klimatske zone.

Novi tehniki propis uzima kao kriterij za minimalnu toplinsku zatitu zgrade srednju mjesenu temperaturu vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca u godini na lokaciji zgrade (e,mj,min).

POSTOJE DVIJE KATEGORIJE : - e,mj,min VEA OD +3oC - e,mj,min MANJA ILI JEDNAKO +3oC

U prilogu tehnikog propisa nalaze se svi potrebni klimatski podaci za sve meteoroloke postaje u dravi.

Dobar projekt zgrade mora proanalizirati i sve mikroklimatske elemente koji mogu imati utjecaj na utedu energije i toplinski komfor. Ti elementi koji bi trebali odrediti i koncepcijsku i inenjersku stranu arhitektonskog pristupa su:

planinski okoli, ravniarski pejza, blizina rijeke ili jezera, dolina, kotlina, visoravan, umovit kraj, uma, mikroklima veih gradova, blizina mora ili oceana, koliina i vrsta padalina, rua vjetrova i sl.

Samo kompleksnim prilagoavanjem arhitektonskog oblikovanja zgrada svim klimatskim karakteristikama moe se doi do kvalitetnih rjeenja.

2.2. KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUJA U KOJEM SE GRAEVINA NALAZI

41

Detaljna analiza i prilagodba ue lokacije zgrade moe doprinijeti utedama toplinske energije u zgradama. najei elementi na koje treba obratiti pozornost u prilagodbi ueg okolia zgrade su:

- ORIJENTACIJA ZGRADE PREMA STRANAMA SVIJETA - OSUNANJE PARCELE I EVENTUALNI NAGIB PARCELE

- RUA VJETROVA

- POSTAVA SUSJEDNIH ZGRADA - VEGETACIJA - POSTAVA POMONIH ZGRADA I OPREME NA PARCELI

Na sljedea dva crtea prikazan je dobar primjer odabira i postave stabala na parceli to se moe izvesti i naknadno u cilju ostvarivanja utede energije i dobrog toplinskog komfora.

2.3. LOKACIJA ILI UA SITUACIJA GRAEVINE

LJETNO SUNCENE PRODIRE KROZ

KRONJUBLELOGORINOG STABLA

CRNOGORINA STABLAU LJETNOM PRIODUSTVARAJ U OSJEAJSVJEINE

JUG SJEVER

LJETO

42

ZIMSKO SUNCEPRODIRE KROZ KRONJUBLELOGORINOG STABLA

CRNOGORINA STABLATITE OD JAKOG ZIMSKOG VJETRA

JUG SJEVER

ZIMA

43

Nain grijanja i klimatizacije ili provjetravanja treba biti to je mogue via prilagoen toplinskim karakteristikama omotaa zgrade.

Naalost, u velikoj veini postojeih zgrada nekvalitetne obodne konstrukcije su uvjetovale postavu predimenzioniranih sustava grijanja i hlaenja. Nakon eventualnog graevinskog saniranja omotaa takovih zgrada trebalo bi prilagoditi i sustave grijanja i hlaenja kako oni ne bi i dalje nepotrebno troili vie energije za grijanje i hlaenje.

Izrada projekta i izvedba sustava grijanja i klimatizacije u novim zgradama mora se maksimalno prilagoditi toplinskim karakteristikama omotaa zgrade. To se postie izradom posebnih projekata grijanja i eventualno ventilacije i klimatizacije u zgradama.

Prema vaeem tehnikom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zatiti u zgradama potrebno je kod dimenzioniranja sustava grijanja posebno izraunati primitke toplinske energije putem sunevog zraenja kroz prozirne obodne elemente. Takoer se predvia poblie definiranje protusunane zatite prozirnih elemenata zgrade u ljetnom periodu kako bi se sprijeilo prekomjerno zagrijavanje zgrada.

U poboljavanju efikasnosti sustava grijanja u zgradama sve veu ulogu e u budunosti imati koritenje suneve energije na pasivan nain, ali i aktivno pomou sunanih kolektora i panela.

2.4. NAIN GRIJANJA ZIMI I NAIN KLIMATIZACIJE ILI PROVJETRAVANJA LJETI

44

Mikroklima stana ili poslovnog prostora moe utjecati na racionalnu potronju energije i ostvarivanje dobrog toplinskog komfora u zgradama. Na stvaranje mikroklime utjeu sekundarni izvori topline koji svojim radom stvaraju dodatnu toplinsku energiju :

- TEDNJACI, HLADNJACI I SLINI IZVORI TOPLINE U STANOVIMA (1)

- ELEKTRINI I PLINSKI BOJLERI ZA PRIPREMU SANITARNE VODE (2)

- KAMINI I OTVORENA LOITA (3)

- AKUMULIRANA TOPLINA U GRAEVINSKIM ELEMENTIMA OSTVARENA GRIJANJEM I

OSUNANJEM (4)

- ISPUNI PLINOVI U GARAI, DIM KAO POSLJEDICA PUENJA I SL. (5)

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

GARAA

KUHINJA

DNEVNI BORAVAK

STAKLENIK

SPAVAONICA

KUP.

S

45

KLIMATSKE KARAKTERISTIKE PODRUJA

TOPLINSKA KVALITETAOMOTAA ZGRADE

LOKACIJA ILIUA SITUACIJA

MIKRO KLIMASTANA

NAINGRIJANJA

Najvei utjecaj na racionalnu potronju energije i ostvarivanje dobrog toplinskog komfora u zgradama ima toplinska kvaliteta omotaa zgrade. Ostala tri elementa na koja ovjek moe utjecati imaju bitno manju ulogu. Izraenije djelovanje jednog od elemenata moe znaajno smanjiti utjecaj drugih elemenata.

Na sljedeem crteu vidi se meusobni odnos elemenata koji najvie odreuju racionalnu potronju energije i toplinski komfor u zgradama.

3. TEHNIKI PROPIS O RACIONALNOJ UPORABI ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZATITI U ZGRADAMA

Prvi propisi s podruja toplinske zatiti u hrvatskoj doneseni su 1970. A zatim 1980. I 1987. Prethodni Tehniki propis o utedi toplinske energije i toplinskoj zatiti u zgradama usvojen je 2005. godine., i Tehniki propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zatiti u zgradama (NN 110/2008).

Trenutno vai Tehniki propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zatiti u zgradama (NN 97/2014)

46

PREMA NAMJENI ILI VELIINI ZGRADE TEHNIKI PROPIS RAZLIKUJE 3 KATEGORIJE NOVIH ZGRADA:

- STAMBENE ZGRADE - NESTAMBENE ZGRADE (GOSPODARSKE ILI JAVNE NAMJENE)) - ZGRADE MALOG OBUJMA (Ve 100m3 I OBITELJSKE KUE DO BRUTO POVRINE 400m3)

47

48

49

50

51

52

53

KOEFICIJENT PROLASKA TOPLINE GRAEVINSKIH ELEMENATA U (PO STARIM PROPISIMA : KOEFICIJENT PROLAZA TOPLINE k)

U = koliina topline koja u jedinici vremena proe okomito kroz jedinicu povrine graevinskog elementa pri jedininoj razlici temperatura zraka sa obje strane elementa, kada je postignuto stacionarno stanje.

Mjerna jedinica : [W/(m2K)]

3.2. Odreivanje koeficijenata prolaska topline, U

PREMA TEHNIKOM PROPISU O RACIONALNOJ UPORABI ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZATITI U ZGRADAMA (Narodne novine broj 97/2014.) Koeficijenti prolaska topline, U [W/(m2K)], odreuju se: za neprozirne graevne dijelove prema HRN EN ISO 6946:2002, s tim da se za graevnedijelove koji granie s tlom uzima da je Re =0 za prozore i balkonska vrata prema HRN EN ISO 10077-1:2002, ili prema tehnikim specifikacijama za proizvode, odnosno mjerenjem prema HRN EN ISO 12567-1:2002; za ostakljenje prema HRN EN 673:2003, ili prema tehnikim specifikacijama za proizvode.

54

3.1.1. za homogene graevinske elemente

________1_________ 1/i + d/ + 1/e

3.1.2. za vieslojne graevinske elemente ___________________1_______________ 1/i + d1/1 + d2/2 + . . . . + dn/n + 1/e

3.1.3. graevinski elementi sa zatvorenim slojem zraka ___________________1_______________ 1/i + d1/1 + d2/2 + Rz + dn/n + 1/e

3.1.4. heterogeni graevinski elementi

NAINI IZRAUNA KOEFICIJENTA PROLASKA TOPLINE U

U = W/m2K

W/m2K U =

U = W/m2K

d = debljina pojedinog sloja (u metrima) = koeficijent unutarnjeg prijelaza topline (W/m2K) e= koeficijent vanjskog prijelaza topline (W/m2K) = koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K) Rz= toplinski otpor zatvorenog zranog sloja (m2K/W)

d = debljina pojedinog sloja (u metrima) i= koeficijent unutarnjeg prijelaza topline (W/m2K) e= koeficijent vanjskog prijelaza topline (W/m2K) = koeficijent toplinske provodljivosti (W/m K) Rz= toplinski otpor zatvorenog zranog sloja (m2K/W) 55

POLOAJ ZATVORENOG SLOJA ZRAKA I SMJER TOPLINSKOG TOKA

faktor e

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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

HORIZONTALNI SLOJ ZRAKA UZLAZNI TOPLINSKI TOK

0,05 0,29 0,33 0,35 0,36 0,37 0,38 0,37 0,39 0,40 0,40 0,11 0,26 0,29 0,31 0,32 0,33 0,34 0,34 0,35 0,35 0,35 0,20 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

HORIZONTALNI SLOJ ZRAKA SILAZNI TOPLINSKI TOK

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

VERTIKALNI SLOJ ZRAKA DULJINE DO 3 metra

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

56

3.3. Najvee doputene vrijednosti koeficijenta prolaska topline, U [W/(m2K)],

Napomena: e,mj,min je srednja mjesena temperatura vanjskog zraka najhladnijeg mjeseca na lokaciji zgrade 57

3.4. ISKAZNICA POTREBNE TOPLINSKE ENERGIJE ZA GRIJANJE I TOPLINSKE ENERGIJE ZA HLAENJE ZGRADE

58

59

60

61

62

Grad Osijek proglaen je slobodnim kraljevskim gradom 1809.g. i od tada poinje njegov intenzivni gospodarski razvitak. Tijekom druge polovice 20. stoljea grad doivljava snanu demografsku ekspanziju i premauje broj od 100.000 stanovnika. To je rezultiralo izgradnjom velikog broja viestambenih zgrada koje imaju sve pozitivne i negativne karakteristike modernog doba prepoznatljive u veini europskih gradova.

Posebno nasljee stambene arhitekture predstavljaju viestambeni objekti nastali od 1946. do 1975. U to vrijeme intenzivne stambene izgradnje nastajali su objekti bez ikakve toplinske zatite. Bilo je to vrijeme jeftine uvozne energije koja se bespotrebno troila na zagrijavanje viestambenih zgrada.

To su objekti koji e biti u funkciji jo dugi niz godina to znai da e, ukoliko se ne rekonstruiraju, nepotrebno troiti velike koliine energije potrebne za zagrijavanje u zimskom periodu i energije za klimatizaciju prostora u ljetnom periodu. Starost tih objekata izmeu 30 i 60 godina takoer je vana injenica koja namee potrebu za sustavnom obnovom i rekonstrukcijom. Ukupan toplinski komfor u tim stambenim zgradama nije odgovarajui sa stajalita dananjih zahtjeva suvremenog stanovanja.

Prethodne injenice nameu potrebu sustavnog istraivanja, ali i brzog razrjeenja ovog problema nepotrebnog troenja velikih koliina energije.

4. SANACIJA TOPLINSKE ZATITE ZGRADA

63

Kao primjer projektantske sanacije toplinske zatite odabrana je viestambena zgrada u Vukaovarskoj ulici br. 62-86 u Osijeku. To je peterokatnica sa 155 jednakih 2,5 sobnih stanova izgraena 1964. godine. Stanovi su sa dnevnim boravkom i kuhinjom orijentirani na jug, a sa spavaonicama na sjever. Dua strana objekta je orijentirana na jug to predstavlja temeljni preduvjet za koritenje sunevog zraenja. Vanjski zidovi su izvedeni od obostrano bukane pune opeke debljine 25 cm. Parapetni zidovi su montani armirano-betonski elementi. Toplinska izolacija obodnih konstrukcija uope ne postoji osim u slojevima ravnog krova. Zbog ne postojanja toplinske izolacije buka na proeljima je u jako loem 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 ukljuuje sve obodne konstrukcije iznosi 1,76 W/m2K.

JUNO PROELJE

SITUACIJSKI PLAN

VUKOVARSKA ULICA

VUKOVARSKA 62-86

64

VUKOVARSKA 62-86 OSIJEK

SJEVERNO PROELJE

JUNO PROELJE

DETALJ JUNOG PROELJA

65

POSTOJEE STANJE

66

DETALJ PARAPENOG VANJSKOG ZIDA POSTOJEE STANJE

PRESJEK POSTOJEE STANJE

67

JUNO I SJEVERNO PROELJE POSTOJEE STANJE

JUG

SJEVER

68

POPIS I SASTAV SVIH OBODNIH KONSTRUKCIJA KOJE INE OMOTA ZGRADE POSTOJEE STANJE

A) VANJSKI ZIDOVI U= 1,54 W/m2K - vapnena buka 2 cm - normalna opeka 25 cm - vapnena buka 2 cm

B) PARAPETNI ZIDOVI U= 2,89 W/m2K - vapnena buka 2 cm - normalna opeka 6,5 cm - AB montani element 8 cm

C) NADVOJI I HORIZONTALNI U= 2,94 W/m2K SERKLAI - vapnena buka 2 cm - armirani beton 25 cm - produna buka 2 cm

D) PROZORI I BALKONSKA U= 2,70 W/m2K VRATA - spojni prozor sa dvostrukim ostakljenjem i meuslojem zraka 0d 4 cm sa drvenim okvirom

E) STROP IZNAD U= 1,47 W/M2k OTVORENOG PROLAZA - hrastov parket 2 cm - blindit 3,5 cm - polumontani AB strop 19 cm - produna buka 2 cm

F) STROP IZNAD PODRUMA U= 1,30 W/m2K - hrastov parket 2 cm - blindit 3,5 cm - polumontani AB strop 19 cm - produna buka 2 cm

G) RAVAN KROV U= 0,59 W/m2K - vapnena buka 2 cm - polumontani AB strop 25 cm - parna brana - trane ploe 5 cm - beton za pad 8 cm - hidroizolacija (2+3) 1 cm - uvaljani ljunak 2 cm

H) NADSVIJETLA IZNAD U= 3,10 W/m2K STUBINIH PROSTORA - dvostruko fiksno ostakljenje sa meuslojem zraka 12 mm u okviru od aluminijskih profila

69

Prije izrauna koeficijenata prolaska topline U za razliite obodne konstrukcije zgrade treba razlikovati nekoliko razliitih putova gubitaka topline koji se u zimskom periodu ostvaruju kroz omota zgrade. Gubitci topline mogu biti :

a) TRANSMISIJSKI preko krutih materijala koji ine omota zgrade b) VENTILACIJSKI preko upljina u omotau te preko otvorenih vrata, prozora i loih spojnica

Ventilacijski gubitci topline mogu se kretati od 15-30 % od ukupnih gubitaka topline, to naravno najvie ovisi od ukupne toplinske kvalitete omotaa zgrade.

Transmisijski gubitci topline mogu se podijeliti na one koji se deavaju okomito kroz omota zgrade (U), i na one koji preko unutarnjih konstrukcija provode toplinu do vanjske povrine omotaa zgrade i predaju je u atmosferu (UL) .

UL

UL

U

U

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 omota zgrade.

Odnos povrina ova dva koeficijenta u omotau zgrade je najee oko 95 % prema 5 %.

70

STRUKTURA POVRINE OMOTAA ZGRADE

POSTOJEE STANJE

Obodna konstrukcija 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. SERKLAI 391,0 4,6 2,94

D) PROZORI I BALKON. VRATA 2127,1 25,2 2,70 E) STROP IZNAD OTVOR. PROLAZA 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 STUBITA 113,1 1,3 3,10

UKUPNA POVRINA : 8448,6 100,0 1,76

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

71

DULJINA PROJEKCIJA UNUTRANJIH KONSTRUKCIJA NA PROELJA I LINEARNI KOEFICIJENTI PROLASKA TOPLINE U

KONSTRUKCIJA m % UL (W/mK)

X) PROJEKCIJA STROPNIH KONSTRUKCIJA NA PROELJA

1613,6 47,8 0,26

Y) PROJEKCIJA UNUTARNJIH ZIDOVA NA PROELJA

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

72

PRORAUN POVRINSKIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJENOJ SEZONI GRIJANJA (QSEZONE-P)

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

R = 1 / U

q = U * Dt QSEZONE-P = UZ * Dt * P * T

q = gustoa toplinskog toka (W/m2) R = toplinski otpor graevinskog elementa (m2K/W) UZ = koeficijent povrinskog prolaska topline za cijelu zgradu(W/m2K) Dt = prosjena razlika temperature unutranjeg i vanjskog zraka u jednoj sezoni grijanja (oK = 15,9 za Osijek) P = povrina omotaa 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)

73

PRORAUN LINEARNIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJENOJ SEZONI GRIJANJA (QSEZONE-L)

QSEZONE-L = ULZ * Dt * D * T

ULZ = linearni koeficijent prolaska topline za cijelu zgradu (W/mK) D = ukupna duljina projekcija unutranjih konstrukcija na omota zgrade (m)

QSEZONE-L = 0,19 * 15,9 * 3372,1 * 181 * 86400

QSEZONE-L = 1,5931 * 1011 (Ws ili Joula)

SVEUKUPNI GUBITAK TOPLINE U PROSJENOJ 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

74

ODABIR OBODNIH KONSTRUKCIJA ZGRADE ZA IZVEDBU DODTANE TOPLINSKE IZOLACIJE

Temeljem prethodno izraunatih vrijednosti gubitaka topline moe se zakljuiti da stambena zgrada u Vukovarskoj ulici br. 62-86 u cjelini ima vrlo lou toplinsku zatitu. Komparacija pokazuje da velika veina neprozirnih obodnih konstrukcija ima nekoliko puta vee koeficijente prolaska topline U od trenutno propisanih vaeim tehnikim propisom. Najvei gubitci topline su kroz :

a) vanjske zidove b) parapetne zidove c) nadvoje i horizontalne serklae d) strop iznad podruma e) strop iznad otvorenih prolaza.

Procjenjuje se da se upravo te obodne konstrukcije treba dodatno toplinski izolirati. Moe se pretpostaviti da bi se izvedbom dodatne toplinske izolacije ravnog krova toplinski gubitci smanjili za zanemarivo malu apsolutnu vrijednost to bi rezultiralo ekonomski gledano neisplativom investicijom. Slina procjena vrijedi i za prozore i balkonska vrata. Njihovom zamjenom ostvarile bi se znaajnije utede toplinske energije, ali bi vrijednost te investicije bila prevelika sa stajalita vlasnika stanova.

Zakljuno, da bi se maksimalno efikasno i najekonominije poboljala toplinska zatita zgrade treba dodatno izolirati samo one obodne konstrukcije koje imaju najvee toplinske gubitke u zimskom periodu. U ovom konkretnom sluaju izvedbom dodatne toplinske zatite gore navedenih konstrukcija saniralo bi se 53,8 % ukupne povrine omotaa zgrade.

75

DETALJ IZVEDBE NOVE TOPLINSKE IZOLACIJE VANJSKIH ZIDOVA

LEGENDA :

1-VAPNENA BUKA 2 cm 2-NORMALNA OPEKA 6,5 cm 3-ARMIRANI BETON 8 cm 4-GRAEVINSKO LJEPILO - TOKASTO 5-STAKLENA VUNA 6 cm 6-GRAEVINSKO LJEPILO 2 mm 7-STAKLENA MREICA 8-IZRAVNAVAJUI SLOJ GRA. LJEPILA 9-ZAVRNI SLOJ FASADNE BUKE 10-STAKLENA VUNA 2 cm 11-POLIAMIDNI PRIVRSNI EP

76

DETALJ DONJEG ZAVRETKA TOPLINSKE IZOLACIJE NA PROELJU

1 ZID OD NORMALNE OPEKE 25 cm 2 PRODUNA BUKA 2 cm 3 GRAEVINSKO LJEPILO TOKASTI NANOS 4 STAKLENA VUNA 6 cm 5 GRAEVINSKO LJEPILO SA STAKLENOM MREICOM 2 mm 6 IZRAVNAVAJUI SLOJ GRAEVINSKOG LJEPILA 7 ZAVRNI SLOJ FASADNE BUKE 8 OJAANJE METALNI PROFIL SIDREN U ZID

77

DETALJ SPOJA VANJSKOG ZIDA I RAVNOG KROVA

1 OPAV POCINANIM LIMOM 0,55 mm 2 POLIAMIDNI PRIVRSNI EP 3 ZAVRNI SLOJ FASADNE BUKE 4 IZRAVNAVAJUI SLOJ GRAEVINSKOG LJEPILA 3 mm 5 GRAEVINSKO LJEPILO SA STAKLENOM MREICOM 2 mm 6 STAKLENA VUNA 6 cm 7 GRAEVINSKO LJEPILO TOKASTI NANOS 8 PRODUNA BUKA 2 cm 9 ARMIRANI BETON 25 cm 10- POLUMONTANA AB STROPNA KONSTRUKCIJA 19 cm 11- PARNA BRANA 12- POSTOJEA TOPLINSKA IZOLACIJA RAVNOG KROVA 5 cm 13- BETON ZA PAD 6-10 cm 14- HIDROIZOLACIJA (2+3) 15- UVALJANI LJUNAK 2 cm 16- PRODUNA BUKA 2 cm

78

DETALJ TOPLINSKE IZOLACIJE STROPA IZNAD NEGRIJANOG PODROMA

1 HRASTOV PARKET 2,2 cm 2 BLINDIT 3,5 cm 3 POLUMONTANA AB STROPNA KONSTRUKCIJA 19 cm 4 ZAVRNI SLOJ BUKE 5 IZRAVNAVAJUI SLOJ GRAEVINSKOG LJEPILA 3 mm 6 POLIAMIDNI PRIVRSNI EP 7 GRAEVINSKO LJEPILO SA STAKLENOM MREICOM 2 mm 8 STAKLENA VUNA 6 cm 9 VAPNENA BUKA 2 cm

79

JUNO I SJEVERNO PROELJE NAKON SANACIJE

JUG

SJEVER

80

PRORAUN UTEDA TOPLINSKE ENERGIJE NAKON SANACIJE

Proraun uteda toplinske energije izvest e se tako da se sveukupni toplinski gubitci zgrade nakon sanacije odbiju od ukupnih toplinskih gubitaka zgrade prije sanacije. Dobivena razlika predstavlja konkretnu utedu toplinske energije u jednoj prosjenoj sezoni grijanja.

STRUKTURA POVRINE OMOTAA ZGRADE

NAKON SANACIJE TOPLINSKE ZATITE

Obodna konstrukcija 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. SERKLAI 391,0 4,6 Novi = 0,55

D) PROZORI I BALKON. VRATA 2127,1 25,2 2,70 E) STROP IZNAD OTVOR. PROLAZA 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 STUBITA 113,1 1,3 3,10

UKUPNA POVRINA : 8448,6 100,0 Novi = 1,09

81

DULJINA PROJEKCIJA UNUTRANJIH KONSTRUKCIJA NA PROELJA I LINEARNI KOEFICIJENTI PROLASKA TOPLINE UL NAKON SANACIJE

KONSTRUKCIJA m % UL (W/mK)

X) PROJEKCIJA STROPNIH KONSTRUKCIJA NA PROELJA

1613,6 47,8 NOVI = 0,039

Y) PROJEKCIJA UNUTARNJIH ZIDOVA NA PROELJA

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

82

PRORAUN POVRINSKIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJENOJ SEZONI GRIJANJA

NAKON SANACIJE (QSEZONE-P-N)

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

R = 1 / U

q = U * Dt QSEZONE-P = UZN * Dt * P * T

q = gustoa toplinskog toka (W/m2) R = toplinski otpor graevinskog elementa (m2K/W) UZN = novi koeficijent povrinskog prolaska topline za cijelu zgradu(W/m2K) Dt = prosjena razlika temperature unutranjeg i vanjskog zraka u jednoj sezoni grijanja (oK = 15,9 za Osijek) P = povrina omotaa 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)

83

PRORAUN LINEARNIH GUBITAKA TOPLINE U PROSJENOJ 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 unutranjih konstrukcija na omota 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 PROSJENOJ 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

84

UKUPNA UTEDA TOPLINSKE ENERGIJE U JEDNOJ PROSJENOJSEZONI GRIJANJA

E = QSEZONE-UK - QSEZONE-UK-N (kWh)

E = 1.071.283,3

- 645.374,7 = 425.908,6

(kWh)

UTEDA TOPLINSKE ENERGIJE U JEDNOJ SEZONI GRIJANJA = 425.908,6 (kWh)

ZAKLJUAK

Temeljem provedenog prorauna za stambenu zgradu na Vukovarskoj ulici br. 62-86 moe se zakljuiti da je sanacijom toplinske zatite samo 53,8 % omotaa zgrade mogue ostvariti oko 40 % uteda toplinske energije potrebne za zagrijavanje u jednoj prosjenoj sezoni grijanja. Prema trenutim cijenama materijala i rada na sanaciji procjenjuje se da bi se ovako predloena sanacija toplinske zatite isplatila nakon 4 sezone grijanja, nakon ega bi svaka sezona donosila konkretnu dobit.

Budui, da sline zgrade, samo u Osijeku, a vjerojatno i u Republici Hrvatskoj ine oko 40 % izgradnje sigurno se njihovom sanacijom u toplinskom smislu mogu ostvariti vrlo velike utede energije.

85

PILOT PROJEKT POVEANJA ENERGETSKE EFIKASNOSTI U ZGRADARSTVU - DJEJE JASLICE "IVANICA" U OSIJEKU Zagreb, lipanj 2002. AUTORI : eljka Hrs Borkovi,dipl.ing.arh. Vedran Krstulovi,dipl.ing.stroj.

KUEN ZGRADA NACIONALNI PROGRAM ENERGETSKE EFIKASNOSTI U ZGRADARSTVU

UVOD Stalna skrb o poveanju energetske efikasnosti je jedna od temeljnih komponenti odrivog razvitka. Energetska efikasnost znaajno doprinosi smanjenju utjecaja na okoli energetskog sektora, poveanju zaposlenosti, te veoj 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 Poar. Nacionalni energetski program poveanja energetske efikasnosti u zgradarstvu KUEN zgrada, ima kao glavni cilj uspostavu mehanizama koji e osiguravati trajno smanjenje energetskih potreba pri projektiranju, izgradnji i koritenju novih zgrada i naselja, te sanaciji i rekonstrukciji postojeih, stvaranje povoljnih parametara mikroklime u prostoru zgrade, uz smanjenje nepovoljnog utjecaja na okoli. Najbolji primjeri za stvaranje povoljnih uvjeta za provoenje energetske efikasnosti u zgradarstvu su pilot projekti, kojima se promovira primjena modernih tehnologija i prati energetska i ekoloka opravdanost kroz vrijeme. Analize pokazuju da uvoenje suvremenih principa energetske efikasnosti u zgradarstvu omoguuje energetsku utedu 30-70 %. DJEJE JASLICE IVANICA u Osijeku predstavljaju slobodno stojei prizemni objekt vrtia, izgraenog 1974. godine, koji je pretrpio znatna oteenja od granatiranja tijekom rata. Analizom postojeeg stanja ustanovljeno je izuzetno loe stanje vanjske opne zidova i ravnog krova, s gotovo potpuno propalom fasadnom oblogom, nedostatno izoliranim zidovima, termiki nekvalitetnim prozorima, te ravnim krovom koji na vie mjesta proputa 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 rije o substandardnom objektu djejih jaslica koji je nuno sanirati i zatititi od daljnjeg propadanja.

TLOCRT I PROELJE

86

Ulaganje u dobrobit i bolju budunost djece kao i suvremena energetska politika s ciljem zatite okolia jasno ukazuje na ispravnost pristupa obnovi ovog objekta po principima energetske efikasnosti. Pilot projekt DJEJIH JASLICA IVANICA u Osijeku trebao bi postati primjer obnove postojeeg objekta sa ciljem trajnog smanjenja energetskih potreba, postizanja povoljnije mikroklime u prostoru zgrade, te zatite okolia. Mjerenja energetske potronje prije i nakon obnove, sigurno e pokazati znaajnu utedu u potronji energije, a pilot projekt postati jo jedna smjernica za primjenu energetske efikasnosti u zgradarstvu, kao i za suvremeno gospodarenje energijom u cijeloj zemlji.

TEHNIKI OPIS OBJEKTA Objekt je slobodno stojei prizemni razvedenog tipa u tri dilatacije, ukupne bruto graevinske povrine od 858 m2. Nosivu konstrukciju ine armirano - betonski trakasti temelji s proirenjima 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 uplje 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). Zavrna obrada vanjskih zidova (fasade) izvedena je u etiri obrade i to: fasadna opeka zidova i parapeta (203 m2) vidljive betonske povrine stupova i greda obraene su teraplastom na podlozi od produnog morta (376 m2) obloga dijela fasade (zidova) s ploama od poliranog kamena na cementnom mortu (108 m2) obloga od pranog kulira (52 m2). Sva obloga fasade od kamenih ploa je u cijelosti otpala. Kako zidovi nisu dodatno toplinski izolirani, a posebno betonske fasadne povrine, termografskom analizom te proraunom utvreni su znatni gubici topline.

SJEVERNI ULAZ U OBJEKT

ZAPADNO PROELJE

87

Pregledom ostakljenih stijena utvreno je da su izvedene od eloksiranih aluminijskih profila nepovoljnih toplinskih karakteristika sa vrlo loim brtvljenjem krila, te neadekvatnom kvalitetom stakla. Isto je potvreno i rezultatima termografske analize i prorauna. Hidroizolacija krova je viestruko popravljana ("krpana"), a oteenja na podgledu prostorija ukazuju na potrebu za temeljitim rjeenjem sanacije ravnog krova. Kako je neophodno zamijeniti hidroizolaciju krova preporuuje se na osnovu termografske analize i prorauna ujedno izvesti i dodatnu toplinsku izolaciju. Zatita od sunca je izvedena na junim fasadama objekta (prostorije za boravak djece) u vidu armirano-betonskih brisoleja - pergola poduprta elinim stupovima. Pergola je mjestimino oteena te je nuno mjesta oteenja sanirati.

Najvei gubici topline ustanovljeni su na prozorima zbog loe kvalitete okvira i veinom ugraenog jednostrukog stakla. Vanjski zid zidan opekom 25 i 38 cm, s gotovo potpuno propalom fasadom, takoer pokazuje velike gubitke topline, kao i ravni krov koji proputa vodu na vie mjesta.

TERMOGRAFSKA SNIMKA TOPLINSKIH GUBITAKA KROZ OSTAKLJENE POVRINE

TERMOGRAFSKA SNIMKA TOPLINSKIH MOSTOVA

88

RAVNI KROV IZNUTRA I IZVANA PROELJE ISTOK

89

PRIJEDLOG SANACIJE OBJEKTA S PROCJENOM TROKOVA Na osnovu rezultata utvrenih termografijom i proraunom toplinskih potreba objekta, te stanja objekta, planiran je zahvat na postojeem objektu u svrhu obnove i to vee utede energije. Zahvat predvia radove na fasadi i krovu odnosno ovojnici objekta, te radove na instalacijama grijanja unutar objekta. Sanacija ovojnice objekta predviena je u dvije faze: 1. Zamjena postojeih staklenih stijena s novim, znatno boljih termikih karakteristika (k=1,30 W/m2K umjesto sadanjih k=3,50 W/m2K), ime 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 povrinskom obradom, te sanacija ravnog krova izvedbom toplinske izolacije u debljini 12 cm, te nove hidroizolacije, ime 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 postojee s 238.000 KWh na 69.000 KWh odnosno za 71%, a toplinsko optereenje objekta sa 134.000 W na 37.000 W odnosno za 72%. Kod razvoda cjevovoda za krug ogrijevne vode uoljiv je nedostatak toplinske izolacije, to uzrokuje zamjetne toplinske gubitke. Da bi se sprijeila mogunost kontakta djece s vruim povrinama, radijatori u dnevnom boravku/spavaonicama su s prednje i gornje strane zatieni drvenim konstrukcijama s relativno malim otvorima za cirkulaciju zraka. Ovo rjeenje znatno smanjuje uinkovitost radijatora. Termostatski ventili nisu nigdje ugraeni, a pojedini radijatorski ventili u pomonim prostorijama nisu u funkciji. Ugradnja termostatskih ventila s regulacijom prema temperaturi prostora rezultirala bi znatnim utedama na grijanju i sprijeila pregrijavanje zraka u prostorijama. Uzevi u obzir da se sanitarna topla voda u potpunosti priprema elektrinim grijaima ukupne instalirane el. snage od 14 kW, te da bi se primjenom mjera utede topline znatno smanjila potronja topline te bi toplinska podstanica bila prekapacitirana, povoljno rjeenje bi bilo prelazak na pripremu STV pomou izmjenjivaa, s toplinom iz toplinske mree. El. grijai bi u tom sluaju sluili kao pomoni agregati.

POSTOJEE STANJE UKUPNI GUBICI : 133,6 kW

STANJE NAKON SANACIJE UKUPNI GUBICI : 36,8 Kw

90

31 postojeu arulju moe se zamijeniti tedljivim rasvjetnim tijelima, a u 38 neonskih svjetiljki s ukupno 114 cijevi mogu se ugraditi tedljivi starteri. Dodatno, za neonsku rasvjetu mogue je ugraditi senzore intenziteta vanjskog svjetla, pri emu bi se jakost svjetla regulirala prema koliini dnevnog svjetla. Pored navedenoga, mjera prebacivanja aktivnosti vezanih za veu potronju elektrine energije - pranje, suenje i glaanje rublja - u razdoblje jeftinije tarife ostvarila bi odreene financijske utede. Raunska analiza i ocjena toplinskih fizikalnih svojstava graevinskih elemenata i konstrukcija predmetne graevine izvrena 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 POSTOJEE 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 postojea konstrukcija ne zadovoljava niti u pogledu trenutno vaee doputene vrijednosti koeficijenta prolaza topline k, to znai da djeca borave u substandardnim uvjetima, te da je nuna sanacija i zatita objekta od daljnjeg propadanja.

PROCJENA TROKOVA SANACIJE saetak trokovnika PREGLED TROKOVA I GRAEVINSKO- OBRTNIKI RADOVI 1.239.412,00 II INSTALATERSKI RADOVI 38.570,00 III OSTALI TROKOVI 126.000,00 UKUPNO: kn 1.403.982,00 uveano za PDV (22%) 308.876,00 SVEUKUPNO: kn 1.712.858,00

STANJE NAKON SANACIJE UKUPNI GUBICI : 36,8 Kw

UREENI PROSTOR DJEJEG IGRALITA S JUNE STRANE

91

ZAKLJUAK Prema provedenoj analizi, utede u energiji proizlaze kombinirano iz graevinskih zahvata na objektu djejih jaslica i iz zahvata u energetsku uinkovitost sustava grijanja i troila u objektu. Po provedbi graevinske sanacije I. - prozora i prozorskih okvira, moe se oekivati smanjenje potrebne toplinske energije za oko 40%, a po provedbi sanacije II. - krova i vanjskih zidova moe se oekivati 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 postojee za 71%, a toplinsko optereenje objekta za 72%. Navedene mjere racionalizacije grijanja, nevezano za graevinske zahvate, pruaju oekivano smanjenje potreba za grijanjem za barem 30%, dok prelazak na pripremu sanitarne tople vode u toplinskoj podstanici zajedno s ostalim mjerama supstitucije i smanjenja potronje el. energije kod perilica i arulja, omoguuje ukupno smanjenje elektrine radne snage za vie od 20 kW. Analizirani objekt djejih jaslica samo je jedan od brojnih objekata postojeeg fonda stambene i javne izgradnje koji sastavom postojee konstrukcije ne zadovoljava u pogledu prolaza topline i toplinskih gubitaka niti trenutno vaee propise. A poznato je da neprimjerena toplinska izolacija objekata nepovoljno djeluje kako na vijek trajanja zgrada, tako i na zdravlje i ivot ljudi koji u njima ive. Stoga, investiranje u graevinske zahvate ne treba promatrati samo sa stanovita energetskih uteda, obzirom da se radi o objektu zahtjevne namjene-smjetaj predkolske djece-koji je pretrpio posljedice ratnih djelovanja, te ve samim time zahtijeva postizanje odreenih standarda smjetajnog komfora i spreavanje daljnjeg propadanja zbog oteenja i dotrajalosti pojedinih elemenata. Nadalje, odabir vrtia kao objekta za pilot projekt je povoljan obzirom na tipske karakteristike ove ustanove kao predstavnika potroaa energije iz sektora nekomercijalnih usluga. Iskustva steena na ovom projektu iroko su primjenjiva na veini slinih objekata, u prvom redu ustanova za predkolsku djecu, zatim kola i dr. Izvedene analize podrazumijevaju zajedniki rad barem dva nacionalna energetska programa KUEN zgrada - Program poveanja energetske efikasnosti u zgradarstvu i MIEE Mrea industrijske energetske efikasnosti s mogunosti primjene iskustava u drugim programima (KUEN Program poveanja energetske efikasnosti u centraliziranim toplinskim sustavima). Time se dobivaju i saznanja korisna za razradu zakonske i druge regulative kojom se definira poloaj potroaa energije ovog tipa, kao i za svrsishodnost buduih mjera za poticanje zahvata u energetsku efikasnost unutar ovog sektora, te za mogue djelovanje na nacionalnoj i lokalnoj razini.

NEUREENI PROSTOR DJEJEG IGRALITA S JUNE STRANE

UREENI PROSTOR DJEJEG IGRALITA S JUNE STRANE

92

5. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE U ZGRADAMA

Spoznaja o konanoj iscrpivosti konvencionalnih energetskih izvora i ubrzani razvitak ljudskog drutva pokrenuli su intenzivna istraivanja razliitih oblika energije koji se u prirodi obnavljaju.

Potronja energije u svijetu svake godine se poveava pa je postupno uvoenje obveze uporabe obnovljivih vrsta energije i zakonska obveza. Europska unija propisala je obvezu da do kraja 2010. godine od ukupne potronje energije 12 % mora biti iz obnovljivih izvora energije. Takvi propisi dodatno e stimulirati istraivaki rad na tehnolohiji uporabe obnovljivih energetskih izvora.

Uporaba obnovljivih izvora energije ima i tu komparativnu prednost da ne zahtjeva osobito sloene tehnologije kao to je to sluaj sa nuklearnom energijom. Zbog toga to su u suglasju s prirodom, obnovljivi izvori energije ekoloki su isti, to znai da se njihovom uporabom ni najmanje ne zagauje ovjekov okoli.

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE SU:

- ENERGIJA VJETRA - BIOMASE STVORENE FOTOSINTEZOM - GEOTERMALNA ENERGIJA - ENERGIJA VODOTOKOVA - ENERGIJA PLIME I OSEKE - ENERGIJA MORSKIH VALOVA - SUNEVO ZRAENJE - VODIK

93

5.1. ENERGIJA VJETRA

Energija vjetra koristila se kroz povijest na razliite naine. To je bila karakteristika samo onih podruja koja obiluju snanim i konstantnim vjetrovima. Ukupna kinetika energija zranih strujanja u zemljinoj atmosferi procjenjuje se na oko 3x1015 kwh godinje, to predstavlja samo oko 0,2 % energije sunevog zraenja koje dopire do zemlje. Dananje tehnologije koritenja energije vjetra postiu najdjelotvornije rezultate s vjetrenjaama koje pokreu generatore za proizvodnju elekrine energije pa ih najee nazivamo vjetroelektrane.

Dvije treine energije vjetra dostupno je tijekom zimskih mjeseci. Zato se vjetroelektrane savreno nadopunjuju s hidroelektranama i sunevom energijom ije uinkovitije koritenje ostvarujemo u proljee i ljeto.

Tehnologa iskoritavanja energije vjetra je sigurna i neprekidno napreduje, trokovi su znatno smanjeni, a struno i javno miljenje ima naglaeno pozitivan stav. Energija vjetra nije samo obnovljivi izvor energije ve stvara i radna mjesta u graevinskoj i proizvodnoj industriji. Elektrane na ugljen isputaju velike koliine otpdanih plinova u atmosferu. Proizvodnjom energije iz snage vjetra znaajno se na globalnoj razini smanjuju emisije ugljinog i sumpornog dioksida koji su glavni uzrok pojave kiselih kia.

94

Preduvjet za funkcioniranje vjetroelektrana je brzina vjetra koja mora biti vea od 4 m/sec. U naoj zemlji velike potencijalne mogunosti za koritenje energije vjetra postoje u planinskim i primorskim podrujima gdje snaga vjetra i uestalost vjetrova ima zadovoljavajue razine. Prve vjetroelektrane izgraene su na otoku Pagu i u kod ibenika.

Od poetka 90-ih godina prolog stoljea poinje brzi razvoj tehnologije turbina za vjetroelektrane. U samo pet godina teina turbina smanjena je za polovicu. Stvorena buka prepolovljena je za samo tri godine. Godinja proizvodnja turbine poveala 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 tritu je naprisutnija klasina vjetroturbina s horizontalnom osi i rotorom s tri kraka. dinamikom rotora s tri kraka je najlake upravljati. Inercijski moment trokrakog rotora prema tornju ne mijenja se tijekom okretanja. To rezultira manjim problemima uslijed oscijalacija nego kog jedno i dvokrakih rotora. Takoer, trokraki rotor bolje je prihvaen od strane javnosti jer stvara manje buke budui da se vrhovi krakova sporije okreu. uz to je i optiki mirniji zbog okretanja na manjoj brzini. Oko 90% vjetroturbina koje se danas koriste u svijetu imaju trokraki rotor.

95

Pretvorba kinetike energije vjetra u kinetiku energiju vrtnje vratila odvija se pomou lopatica rotora vjetrene turbine ili vjetroturbine. Pri tome se rotor i elektrini generator nalaze na zajednikom vratilu (tonije, izmeu njih postoji odgovarajui prijenosnik). U generatoru dolazi do pretvorbe kinetike energije vrtnje vratila u konanu, elektrinu energiju pa se cijelo postrojenje esto naziva i vjetrogeneratorom. Jedna ili vie vjetroturbina s pripadajuom opremom (generator, prijenosnik, kuite, stup, temelji, kuite, regulacija, trafostanica itd) ini vjetroelektranu.

Pri tome se pod nazivom vjetroelekrana podrazumijevaju postrojenja za dobivanje elektrine energije, dok se pod nazivom vjetrenjaa podrazumijevaju postrojenja za dobivanje mehanikog rada (npr. za mlinove, crpke za vodu).

96

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 nosaa rotora) 10. Spinner

11. Leaj krila (blade bearing) 12. Temeljna ploa stroja (machine foundation) 13. Hidraulina jedinica (hydraulic unit) 14. Zakretna ruka (gear torque arm) 15. Zakretni prsten (yaw ring) 16. Konica (brake) 17. Toranj (tower) 18. Oprema za zakretanje (yaw gear) 19. Kompozitna spojnica diska; generator-prijenosnik (Composite disk coupling)

97

Svake godine na zemlji nastaju velike koliine suhe biomase kao produkt procesa fotosinteze. Samo oko 4 % upotrebljava se za hranu i energiju, a ostatak beskorisno trune, odnosno poveava prirodne zalihe obnovljivih izvora energije.

Biomasa je gorivo koje se dobiva od biljaka ili dijelova biljaka kao to su drvo, slama, stabljike itarica, ljuture itd. (prema uredbi o graninim vrijednostima emisije oneiujuih tvari u zrak iz stacionarnih izvora (NN 140/97)

Biomasa je obnovljiv izvor energije, a openito se moe podijeliti na drvnu, nedrvnu i ivotinjski otpad, unutar ega se mogu razlikovati:

- DRVNA BIOMASA (OSTACI IZ UMARSTVA, OTPADNO DRVO) - DRVNA UZGOJENA BIOMASA (BRZORASTUE DRVEE) - NEDRVNA UZGOJENA BIOMASA (BRZORASTUE ALGE I TRAVE) - OSTACI I OTPACI IZ POLJOPRIVREDE - IVOTINJSKI OTPAD I OSTACI

Danas se primjena biomase za proizvodnju energije potie uvaavajui naelo odrivog razvoja. Najee se koristi drvna masa koja je nastala kao sporedni proizvod ili otpad te ostaci koji se ne mogu vie iskoristiti. Takva se biomasa koristi kao gorivo u postrojenjima za proizvodnju elektrine i toplinske energije ili se prerauje u plinovita i tekua goriva za primjenu u vozilima i kuanstvima. Postoje razne procjene potencijala i uloge biomase u globalnoj energetskoj politici u budunosti, no u svim se scenarijima predvia njezin znaajan porast i bitno vanija uloga.

5.2. BIOMASA

98

Mogunosti koritenja biomase, kao alternativnog izvora energije, ima relane anse za primjenu u prostorima Istone Hrvatske.

Koritenje ove tehnologije za proizvodnju energije nije bili nepoznato na ovim prostorima ni u prolosti. Mogua rairenija uporaba ove tehnologije ovisi o tehnikoj opremljenosti i orijentaciji obiteljskih gospodarstava.

Energetski i ekoloki vrlo prihvatljiv nain koritenja biomase predstavlja kemijsku reakciju razgradnje ugljikovodika pomou bakterija. Pri tome se dobiva sagorivi plin metan, neto ugljinog 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 ureaj u kome se proces odvija naziva se digestor.

Digestor se moe izgraditi pod zemljom ili nad zemljom. Najjednostavniji oblici digestora su od nepropusne gline. Suvremeniji su izvedeni od armiranog betona, a u posljednje vrijeme najee se upotrebljava metalni digestor koji se postavlja iznad zemlje.

Kapaciteti digestora kreu se u ljetnom periodu tako da na svaki m3 volumena digestora moemo dobiti od 0,15 do 0,20 m3 bioplina.

99

PRESJEK KROZ DIGESTOR OD GLINE

PRESJEK KROZ METALNI NADZEMNI DIGESTOR

1 KOARA ZA GNOJ 2 CIJEV ZA ODVOD GNOJA 3 TOPLOMJER 4 PLINSKO BROJILO 5 MANOMETAR 6 OTVOR ZA PRANJENJE 7 CRPKA 8 CIJEV ZA CIRKULACIJU 9 - GRIJALO

100

5.3. GEOTERMALNA ENERGIJA

Geotermalna energija u uem smislu obuhvaa onaj dio energije iz dubina zemlje koji u obliku vrueg ili toplog geotermalnog medija (vode ili pare) dolazi do povrine zemlje i prikladan je za iskoritavanje u izvornom obliku (za grijanje, kupanje, lijeenje i sl) ili za pretvorbu u druge oblike (elektrinu 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 vie 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 prosjeno iznosi 0,03 C/m, a u Hrvatskoj su uobiajene vrijednosti:

U PODRUJU DINARIDA I NA JADRANU: od 0,015 do 0,025 C/m U PANONSKOM PODRUJU: OKO 0,04 C/m.

Inae, do dubine 30 m toplina zemljine povrine uvjetovana je i sunevim zraenjem, a u tim je slojevima temperatura gotovo konstantna.

101

GEOTERMALNI GRADIJENT

Dva sedimentna bazena pokrivaju gotovo cijelo podruje Republike Hrvatske: PANONSKI BAZEN I DINARIDI. Velike su razlike u geotermalnim potencijalima koji su istraeni i prilikom obavljanja istranih radovima u svrhu pronalaska nafte i plina.

G=0,018 C/m q=29 mW/m2

KARTA GEOTRMALNOG GRADIJENTA U HRVATSKOJ

102

Geotermalne potencijale u Hrvatskoj moemo 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 leita moe se iskoritavati za grijanje prostora, u razliitim tehnolokim procesima te za proizvodnju elektrine energije.

SREDNJETEMPERATURNI GEOTERMALNI POTENCIJALI

103

Bizovake toplice koriste buotinu Bizovac koja je dio istoimenog geotermalnog polja. Sustav je izgraen prije dvadesetak godina, no u meuvremenu nije proirivan ni poboljavan. Geotermalni se medij (voda) dobiva iz dvije proizvodne buotine, a kroz treu se u leite, umjesto iskoritenog, ohlaenog medija, utiskuje bunarska voda jer ne postoje ureaji za proiavanje vode iskoritene u bazenima.

Protok vode je prilino ravnomjeran i godinje prosjeno iznosi od 6 do 9 l/s, pri emu je temperatura na izvoru izmeu 85 i 90 C. Godinja se proizvodnja toplinske energije procjenjuje na nato manje od 10 000 MW. Osim tople vode, iskoritava se i plin koji se dobiva u odvajau (1,3 m3 plina po 1 m3 medija) i kao gorivo slui u kuhinji hotela.

Geotermalna se voda na podruju Hrvatske koristila od davnina i na njoj se temelje brojne toplice (npr. Varadinske, Bizovake). dok je ranije (npr. Varadinske toplice potjeu jo iz rimskih vremena) u tim toplicama voda na povrinu dotjecala prirodno, danas se koriste plitke buotine. Znaajnija istraivanja geotermalnih leita kako bi se ispitala mogua primjena u razne svrhe, ne samo zdravstveno-turistike, u Hrvatskoj zapoinju 1976. godine.

104

Jedan od kombiniranih sustava grijanja i hlaenja stambenih objekata je djelomino ili potpuno ukopavanje kue. Na taj nain koristi se velika izolacijska sposobnost i toplinska inercija koja sprijeava brze promjene temperature. Zahvaljujui tim prirodnim svojstvima jo iz rane povijesti poznati su primjeri izgradnje zemunica kao ljudskih nastambi. Kao to je vidljivo iz klimatskih podataka za podruje grada Osijeka i njegovu okolicu prosjene godinje temperature zraka variraju od -0,7o c u sijenju do 21,6o c u srpnju. Godinje oscilacije temperature zemlje na dubini od 1 metra pokazuju da se minimalna temperatura ne sputa ispod 6o c, a maksimalna ne penje iznad 20o c. Bitno je znati da vremenski razmak izmeu minimalne i maksimalne temperature u zemlji dolazi oko dva mjeseca kasnije u odnosu na promjene temperature zraka. To znai da zemlja dostie najniu temperaturu poetkom proljea, a najviu poetkom jeseni kada se temperatura zraka ve sputa na prosjenu razinu od 10o c. Primjeri ukopanih i poluukopanih stambenih objekata pokazuju da su takva rjeenja vrlo pogodna za breuljkaste ili planinske lokacije. Idealno ravna slavonska nizina ne prua kvalitetna rjeenja za ukopavanje stambenih objekata i koritenje geotermalne energije. Dodatni problem kod takvog naina izgradnje predstavljala bi visoka razina podzemnih voda i velika vlanost zemlje koja u ovim krajevima uobiajena. Dokaz za to je i vrlo rijetka izvedba podruma u nasljeenim tradicijskim slavonskim kuama. Procjenjuje se da bi se geotermalna energija u Hrvatskoj iz veine leita ponajprije mogla koristiti za sustave grijanja (ponajvie zgrada koja ine zdravstveno-turistike komplekse, gdje se geotermalni medij u te svrhe ve koristi, a zatim i za zagrijavanje staklenika (posebice u krajevima u kojima inae postoji poljoprivredna proizvodnja).

105

Pod pojmom energije vodenih tokova , ili jednostavnije hidroenergije , podrazumjevamo sve mogunosti 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 potjeu od kruenja vode u prirodi pa njihova energija, zapravo, potjee od suneve. Morski valovi, barem oni koji su uzrokovani vremenskim prilikama, zbog ega su prilino pravilni i mogu se iskoritavati, takoer potjeu od suneve energije. Osim njih, postoje jo i valovi koji nastaju zbog djelovanja zemljine kore, primjerice vulkana ili potresa, ali zbog redovito razornog djelovanja nisu prikladni za koritenje. Za razliku od njih, energija morskih mijena potjee od gravitacijskog djelovanja nebeskih tijela, tonije od meudjelovanja Mjeseca i Zemlje.

5.4. ENERGIJA VODENIH TOKOVA

Kod velikih je hidroelektrana utjecaj na okoli vrlo velik jer redovito dolazi do znaajnih promjena krajolika zbog potapanja itavih dolina pa i naselja, velikih emisija metana (od truljenja potopljenih biljaka), lokalnih promjena klime zbog velikih koliina vode itd. Za razliku od toga, utjecaj na okoli malih hidroelektrana je bitno manji jer se nerijetko mogu dobro uklopiti u krajolik (npr. iskoritavanjem postojeih hidroenergetskih sustava, naputenih mlinova i sl), mala je potronja energije za njihovu izgradnju (kumulativna emisija), cijeli sustav nije velik itd. Dakle, govorei o hidroenergiji kao obnovljivom izvoru koji je u suglasju sa odrivim razvitkom u uem se smislu misli samo na male hidroelektrane.

106

Vodik (H2) najei je element u svemiru i jedan od najeih na zemlji. ipak, na zemlji se gotovo iskljuivo nalazi u vezanom obliku, odnosno u raznim kemijskim spojevima. u zraku atmosfere u istom ga stanju pri normalnim uvjetima ima vrlo malo - izmeu 0,0001 i 0,0002% (volumnih). Kao tvar, vodik je otkriven u 18. stoljeu (Henry Cavendish, 1766. godine). Najlaki je element u prirodi i ak je 14 puta laki 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 nekodljiva za okoli. Podruje zapaljivosti vodika u zraku iznosi od 4 do 75% njegovog volumnog udjela. Donja mu je granica zapaljivosti na zraku etiri puta via nego za benzin i dva puta via nego za propan. Ipak, energija potrebna za zapaljenje na zraku je 12 puta manja nego kod benzina, ali je brzina izgaranja 8 puta vea.

Vodik se moe proizvesti iz razliitih spojeva, a zbog njegove vrlo velike prisutnosti kao pogonsko gorivo se poinje koristiti u automobilskoj industriji. Od 2007. godine kree serijska proizvodnja automobila BMW hydrogen 7 kojeg e pokretati dvojni pogon benzin i vodik.

5.5. VODIK

107

U najranijoj povijesti ovjek je prepoznao toplinu i svjetlost Sunca to je rezultiralo pokuajem prilagodbe njegovom ciklikom kretanju. Spoznaje vezane uz kretanje sunca danas i u budunosti posebno su vane za istraivanje koritenja suneve energije u razliite svrhe. Naime, bez tehnikog razvitka metoda iskoritenja sunevog zraenja taj nepresuni izvor energije nee moi u veoj mjeri zamjeniti neobnovljive izvore energije koji su danas u uporabi.

Prouavanje kretanja Zemlje u odnosu na Sunce potrebno je iz vie razliitih razloga. Najpotrebnije je prilagoditi prikupljanje suneve energije kretanju tih dvaju svemirskih tijela. Zatim treba ostvariti odgovarajuu zatitu od sunca u dijelu godine kada je ono prejako. Nadalje, dobro poznavanje kretanja sunca treba pripomoi u procesima prostornog planiranja i arhitektonskog projektiranja kako bi se osiguralo kvalitetno osunanje i osvjetljenje tijekom sunevih mijena.

Zemlja se okree oko sunca po eliptinoj putanji. Za vrijeme ljetnih mjeseci djelovanje sunevog zraenja se pojaava zbog duljeg dnevnog osunanja i veeg kuta upada sunevih zraka. Ova situacija je potpuno oprena za junu polovicu zemljine kugle. Intenzitet sunevog zraenja znaajno se smanjuje u odnosu na zemljopisnu irinu.

6. SUNEVO ZRAENJE KAO IZVOR ENERGIJE

108

Sunce je golema uarena plinovita kugla promjera 1,391 milijuna km. Zemlja se vrti oko sunca u eliptinoj 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 (toka eliptine putanje najblia fokusu), poetkom sijenja, zemlja je 1,67% blia, a u afelu (toka eliptike putanje najudaljenija od fokusa), poetkom srpnja, zemlja je 1,67 % udaljenija od sunca. Kako se sunevo zraenje mijenja s kvadratom udaljenosti, zemlja u sijenju prima 6,9 % vie suneve energije nego u srpnju. Prema tome sijeanjske temperature bi trebale biti vie od srpanjskih, zima na sjevernoj polutki bi trebala biti toplija nago na junoj, a ljeto na junoj polutki toplije od ljeta na sjevernoj. U stvarnosti je sve upravo obratno jer odnosi u atmosferi znaajno ovise i o drugim faktorima. Sunce se sastoji uglavnom od vodika i helija. U unutranjosti Sunca vodik se nuklearnim reakcijama fuzije pretvara u helij to rezultira oslobaanjem velikih koliina energije. Uslijed tih reakcija temperatura u unutranjosti Sunca premauje 20 milijuna K. Zemlja od sunca godinje dobiva velike koliine energije to je nekoliko tisua puta vie nego to iznosi ukupna godinja potronja energije iz svih primarnih izvora. Prosjena jakost sunevog zraenja iznosi oko 1367 W/m2 (tzv. solarna konstanta).

Spektar sunevog zraenja obuhvaa radio-valove, mikrovalove, infracrveno zraenje, vidljivu svjetlost, ultraljubiasto zraenje, x-zrake i y-zrake.

Najvei dio energije pri tome predstavlja infra crveno zraenje (valne duljine > 760 nm), vidljiva svjetlost (valne duljine 400 - 760 nm) te UV zraenje. U spektru je njihov udio sljedei: 51% ini IC zraenje, 40% UV zraenje, a 9% vidljiva svjetlost.

109

U sljedeoj tablici prezentirani su podaci za usporedbu koji konkretno ilustriraju promjenu intenziteta sunevog zraenja u ovisnosti od zemljopisne irine.

OVISNOST SREDNJEG GODINJEG OSUNANJA O

ZEMLJOPISNOJ IRINI

PROSJENO OSUNANJE J/m2 NA DAN

SJEVERNA ZEMLJOPISNA IRINA

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 (OBLANO 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 smjeten je na 45o i 33' sjeverne zemljopisne irine. Intenzitet, trajanje i spektralna raspodjela insolacije ovise o dnevnom i godinjem ciklusu, o zemljopisnoj irini i stanju atmosfere. Trajanje osunanja za 45O sjeverne zemljopisne irine u ljetnom periodu iznosi od 15 do 15,5 sati na dan, a zimi od 8,5 do 9 sati. Osunanje se mjeseno produljuje odnosno skrauje za 1,5 sat. Stvarno trajanje osunanja krae je zbog naoblake i magle, neravnina zemljine povrine i ostalih zapreka (stabla, zgrade i sl.). Prosjeno trajanje osunanja u europi kree se od 20 do 66% od teoretski mogueg, a najvie ovisi o meteorolokim prilikama.

110

POLOAJ ZEMLJE U ODNOSU NA SUNCE 21. PROSINAC

21. LIPANJ

21. OUJAK I 23. RUJAN

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

111

6.1. GEOMETRIJA SUNEVOG ZRAENJA

Azimut je kut kojeg zatvara pravac sjever-jug i horizontalna projekcija sunevih zraka na zemljinu povrinu. Kada je sunce u podne tono na jugu, kut azimuta je jednak 0o. Pozitivne vrijednosti azimuta su na istonoj strani svijeta, a negativne na zapadnoj. Poloaj Sunca moe se u svakom trenutku jednostavno odrediti kutem koji ini visina sunca u odnosu na horizont i kutem azimuta.

112

POLOAJI SUNCA U GODINJEM I DNEVNOM CIKLUSU

SJEVER

JUG

DNEVNE POZICIJE SUNCA

21. OUJAK I 21. RUJAN

21. PROSINAC

21. LIPANJ

PROLJEE - LJETO

JESEN

- ZIMA

DNEVNE POZICIJE SUNCA

113

SUNANI PROZOR

SUNANI PROZOR ODREUJU NAJPOVOLJNIJE POZICIJE SUNCA NA NEBESKOMSVODU. TE POZICIJE ZA NAE ZEMLJOPISNE IRINE OSTVARUJU SE U DNEVNIM CIKLUSIMA OD 9.00 D0 15.00 SATI. DRUGU KONSTANTU ODREUJU GRANICE ODREENE EKLEKTIKOM ZIMSKOG I LJETNOG SOLSTICIJA. DJELOVANJE SUNEVOG ZRAENJA KROZ ZAMILJENI SUNANI PROZOR PREDSTAVLJA PODRUJE OPTIMALNIH VREMENSKIH I PROSTORNIH POTENCIJALA ZA KORITENJE SUNEVE ENERGIJE. PROSTOR KROZ KOJI SUNCE NAJJAE DJELUJE MOE BITI REDUCIRAN ZBOG KONFIGURACIJE TERENA, VEGETACIJE I SUSJEDNIH GRAEVINA KOJE PRAVE SJENU.

114

6.2. KARTA SREDNJE GODINJE OZRAENOSTI SUNCEM VODORAVNE PLOHE U HRVATSKOJ

Prema klimatskim podacima grad Osijek ima prosjeno godinje oko 1900 sunanih sati, a od toga oko 600 sati za vrijeme sezone grijanja to predstavlja dobre preduvjete za intenzivno koritenje sunevog zraenja u arhitekturi.

OSIJEK

115

Suneva se energija moe iskoritavati na dva naina :

A) AKTIVNO

B) PASIVNO

Aktivna primjena suneve energije podrazumijeva njezinu izravnu pretvorbu u toplinsku ili elektrinu energiju. Pri tome se toplinska energija od suneve dobiva pomou solarnih kolektora ili solarnih kuhala, a elektrina pomou fotonaponskih (solarnih) elija ili panela.

Pasivna primjena suneve energije znai izravno iskoritavanje dozraene suneve topline odgovarajuom izvedbom graevina (smjetajem u prostoru, primjenom odgovarajuih materijala, prikladnim rasporedom prostorija i ostakljenih ploha itd).

6.3. NAINI KORITENJA SUNEVE ENERGIJE U ZGRADAMA

-30

-15

0

15

30

SJEVER

JUG

Da bi se postigli to bolji rezultati u koritenju suneve energije bilo na aktivan ili na pasivan nain jako je bitna orijentacija solarnih sustava prema stranama svijeta. Idealna je juna orijentacija, ali se dobri rezultati postiu i sa otklonom do 30O od juga. Pri tome su povoljnije jugoistone orijentacije zbog ranijeg poetka djelovanja sunevog zraenja u dnevnom ciklusu.

116

Industrija sunanih elija i fotonaponskih panela danas je jedna od najbre rastuih industrija. U 2004. godini proizvedeno je sunanih elija ukupne vrne snage 1146 MW, to je porast od 54% u odnosu na prethodnu godinu. Po proizvodnji prednjai Japan gdje je proizvedeno 550 MW, zatim Europa s 299 MW u posljednjih pet godina prosjene godinja stopa rasta proizvodnje je bila 42%.

PROIZVODNJA SUNANIH ELIJA IZMEU 1988. I 2004. GODINE

117

6.4. SOLARNI SUSTAVI ZA GRIJANJE I PRIPREMU POTRONE TOPLE VODE

Solarni sustavi su izvori topline za grijanje i pripremu ptv-a koji kao osnovni izvor energije koriste toplinu dozraenu od sunca, odnosno sunevu energiju. Solarni se sustavi za grijanje u najveem broju sluajeva koriste kao dodatni izvori topline, dok kao osnovni slue plinski, uljni ili elektrini kotlovi. Njihova je primjena kao osnovni izvori topline za sustave grijanja rijetka i ograniena na podruja s dovoljnom koliinom sunevog zraenja tijekom cijele godine, u kojima su ujedno i klimatski uvjeti povoljniji pa je sezona grijanja kratka. Aktivni solarni se sustavi stoga ponajvie koriste za pripremu ptv-a. Osnovni dijelovi solarnih sustava su: - KOLEKTOR - SPREMNIK TOPLE VODE S IZMJENJIVAEMTOPLINE - SOLARNA STANICA S CRPKOM I REGULACIJOM - RAZVOD S ODGOVARAJUIM RADNIM (SOLARNIM) MEDIJEM. Kolektor je osnovni dio svakog solarnog sustava i u njemu dolazi do pretvorbe suneve u toplinsku energiju. Dozraena suneva energija prolazi kroz prozirnu povrinu koja proputa zraenje samo u jednom smjeru te se pretvara u toplinu koja se predaje prikladnom prijenosniku topline: solarnom radnom mediju (najee smjesi vode i glikola).

118

Solarni fotonaponski pretvornici slue za izravnu pretvorbu sunevog zraenja u elektrinu energiju, a izvode se kao fotonaponski paneli koji mogu biti od: monokristalinog i polikristalinog slicija, amorfnog silicija, kadmij-telurida i bakar-indij-diselenida. Fotonaponski moduli mogu biti: samostojei FN moduli mogu biti isto istosmjerni (dc), kombinirani istosmjerno-izmjenini (dc/ac) ili hibridni s pomonim izvorima kao to su benzinski ili dizelski agregati, vjetroturbine, hidroturbine ili mali kogeneracijski izvori (npr. motor ili mikroturbina). Umreeni FN moduli koriste mreu kao spremnik u interaktivnom reimu rada. tada se vikovi (najee danju za sunanog vremena) predaju mrei, a nou i u uvjetima manje insolacije iz mree se uzimaju manjkovi.

Fotonaponski sustavi predstavljaju integriran skup FN modula i ostalih komponenata, projektiran tako da primarnu sunevu izravno pretvara u konanu elektrinu energiju kojom se osigurava rad odreenog broja istosmjernih i/ili izmjeninih troila, samostalno ili zajedno s priuvnim izvorom. Ovisno o nainu rada, postoje dvije vrste FN sustava: - samostalni (autonomni), za iji rad mrea nije potrebna - mreni, spojeni na elektrinu mreu:

- pasivni, kod kojih mrea slui (samo) kao priuvni izvor - aktivni