Presoja tehničnih ukrepov za varčevanje energije

Glede na podnebne razmere, obstoječe stanje in obratovalne pogoje v vaši stavbi lahko energetsko učinkovitost sistemov ovoja izboljšate z naslednjimi ukrepi:
a) obvladovanje toplotnih izgub in toplotnih dobitkov skozi transparentne površine z ustrezno izbiro okvirov in zasteklitve,
b) izboljšanje toplotne izolacije zidov, streh in podov z boljšimi materiali ali z večjo debelino,
c) izboljšanje toplotne izolacije celotne stavbe s fasadami z dvojno lupino (neprozorno ali prozorno, pri čemer je prvo lažje projektirati in upravljati),
d) obvladovanje toplotnih dobitkov skozi transparentne površine z uporabo ustreznih senčil,
e) zmanjšanje prodiranja zraka skozi ovoj (okna in vrata, špranje v zidovih, stike med elementi ovoja),
f) znižanje prostorov in toplotno porazdelitvijo zraka (v okoljih, kjer prevladuje hlajenje),
g) tako projektiranje in upravljanje odprtin, da omogočajo prezračevanje in zmanjšujejo ogrevalne/hladilne izgube (pri mehanskem prezračevanju izrabo toplote izhodnega zraka),
h) obvladovanje toplotnih dobitkov skozi neprozorne površine s povečanjem njihove refleksivnosti,
i) uporaba rastlinja za zasenčevanje površin poleti in znižanje temperature zraka okoli stavbe z uparjanjem in izhlapevanjem.

Največje prihranke energije dosežemo, če najdemo optimalno kombinacijo1 različnih ukrepov.
Pri izboljševanju toplotnih lastnosti posameznih elementov ovoja je treba težiti k izenačevanju izolativnosti, da odpravimo toplotne mostove.
Toplotna izolacija je seveda bistveno pomembna v okoljih, kjer prevladuje ogrevanje,
koristna pa je tudi v okoljih, kjer prevladuje hlajenje, čeprav v teh okoljih lahko
dosežemo še boljše rezultate s kombinacijo izolacije in toplotne kapacitivnosti zidov
ter uporabe naravnega prezračevanja in sistemov senčil.
a. Zasteklitev
Transparentni sistemi kot deli ovoja stavbe morajo predvsem imeti nizko toplotno
prehodnost (ob ustreznih koeficientih prepustnosti za svetlobo in odsevnosti
svetlobe, da zagotavljajo zadostno naravno osvetlitev). Sistemi zasteklitve nizkoemisijskimi
prevlekami se glede toplotne izolativnosti lahko primerjajo z neprozornimi
stenami; take rešitve že nastopajo v standardih in praksi v severni Evropi. Sistemi
zasteklitve in transparentne fasade so pomemben del ovoja stavbe tudi zato, ker
omogočajo neposreden dovod dnevne svetlobe in sončnega sevanja v stavbo.
Možna slabost pa je pregrevanje poleti. Sodobne zasteklitve s spektralno selektivnimi
prevlekami so zasnovane tako, da s filtriranjem maksimirajo prepustnost za svetlobo
ob minimiziranju toplotnih dobitkov. Najobičajnejši in najbolj prilagodljivi način zaščite
pred toplotnimi obremenitvami zaradi sončnega sevanja pa je uporaba senčil.
Glavni parametri pri izbiri ustrezne zasteklitve oziroma sistema oken so:
U toplotna prehodnost toplotni tok na enoto površine v stavbo oziroma iz
nje na stopinjo temperaturne razlike [W/(m2K)]. Nizke vrednosti U so pomembne
za zmanjševanje toplotnih izgub pozimi.
g faktor prehoda sončnega sevanja delež celotne vpadle energije
sončnega sevanja, ki je prepuščen v notranjost stavbe. Nizke vrednosti
zmanjšujejo dobitke od sončnega sevanja.
τv prepustnost za vidno svetlobo delež celotne vpadle sončne svetlobe, ki je
prepuščen v notranjost stavbe. Visoke vrednosti pomenijo večjo razpoložljivost
naravne dnevne svetlobe.

Enojna in dvojna stekla
Zaradi sorazmerno visoke toplotne prevodnosti stekla so okna z enojnim steklom
zelo šibek člen toplotne izolacije stavbe. Nadalje okna z enojnim steklom tudi slabo
varujejo proti zunanjemu hrupu. Zato v številnih primerih okna z enojnim steklom že
nadomeščajo okna z dvojnim steklom. Zračna reža med stekloma zmanjša toplotno
prehodnost za najmanj dvakrat. Zaprti prostor med steklenima ploščama pa
omogoča tudi uporabo “mehkih prevlek” z nizko prepustnostjo in/ali selektivnimi
lastnostmi na eni od plošč in uporabo plinov z nizko prevodnostjo, kar znatno izboljša
toplotne lastnosti zasteklitve.
Termoodbojna zasteklitev
Okno s dvojno termoodbojno zasteklitvijo navadno sestavljata zunanje prozorno
steklo in notranje steklo s prevleko, ki zagotavlja nizke emisije v globokem IR
spektru; prevleka je nanesena na v režo med stekloma obrnjeno površino (mehka
prevleka mora biti obvezno zaščitena v reži). Prevleka zmanjšuje sevalno izmenjavo
toplote med stekloma in s tako zmanjša prehodnost toplote za okoli 40%. Dodatno
zmanjšanje za okoli 20% je mogoče doseči, če je prostor med stekloma napolnjen z
zmesjo zraka in žlahtnega plina, npr. argona ali kriptona, ki ima nižjo toplotno
prevodnost kot zrak.
Zasteklitev za obvladovanje sončnega sevanja
Okna z dvojno zasteklitvijo za obvladovanje sončnega sevanja so pogosto
sestavljena iz zunanjega stekla z reflektivno prevleko in notranjega stekla brez
prevleke. Prevleka je lahko nanesena na zunanji ali na notranji površini zunanjega
stekla, odvisno od tega, ali gre za “trdo” ali “mehko” prevleko. Taka zasteklitev odvija
vpadno sončno sevanje. Možna slabost take zasteklitve je zelo majhna prepustnost
za svetlobo, torej vizualno neugodje uporabnikov in večja poraba električne energije
za razsvetljavo.
Najbolj zanimive rešitve za zmanjšanje toplotnih dobitkov poleti so torej stekla s
“spektralno selektivnimi” prevlekami, ki odbijajo večino vpadnega sončnega sevanja
v bližnjem IR spektru, svetlobo pa prepuščajo.
Selektivna zasteklitev je stroškovno najbolj ekonomična (vračilni rok pod 10 let) pri
uporabi v stavbah, kjer prevladuje hlajenje, v toplejših podnebjih in v kombinaciji z
upravljanjem dovoda dnevne svetlobe. Stopnja selektivnosti je lahko izražena kot
količnik LSG (razmerje med svetlobnim in toplotnim dobitkom sončnega sevanja), τv
/g. Najvišje stopnje selektivnosti je navadno mogoče doseči s tenkimi kovinskimi
“mehkimi prevlekami” z nizko emisivnostjo v globokem IR spektru in nizko
emisivnostjo v bližnjem IR spektru; take prevleke so lahko ekonomične tudi v hladnih
podnebjih, saj zmanjšujejo porabo za hlajenje poleti in porabo za ogrevanje pozimi.
Spektralno selektivna zasteklitev pa je primerna samo na stavbe, kjer je edina
poraba energije za ogrevanje.
Druge zasteklitve
Kot rešitvi za izboljšanje toplotne izolacije prideta lahko v poštev tudi trojna zasteklitev ali dvojna okna in okviri; edina slabost teh rešitev je velika debelina.
Upoštevati moramo, da ima okno z dvojno zasteklitvijo in nizkoemisijsko prevleko boljše toplotne lastnosti od okna s trojno zasteklitvijo, a brez prevleke.
Primer zelo tanke in za svetlobo prepustne tehnologije je vakuumska zasteklitev, ki pa v Evropi ni razširjena.
Nanašanje prevlek za obvladovanje sončnega sevanja in nizkoemisijskih prevlek na obstoječo zasteklitev. Zamenjavi zasteklitve se lahko izognemo s prozornimi folijami, ki jih lahko prilepimo
na notranjo (nizkoemisijske folije) ali na zunanjo površino. Ta rešitev je seveda cenejša od zamenjave zasteklitve, ima pa krajšo življenjsko dobo in slabše toplotne lastnosti.

Okviri
Toplotna prehodnost okvira vpliva na skupno toplotno prehodnost okna (vrednost U)
sorazmerno razmerju med ploščino okvira in ploščino zasteklitve. Zaradi visoke
toplotne prevodnosti kovinskih materialov imajo okviri iz plastike in okviri iz lesa
boljše toplotne lastnosti, kljub temu pa so lahko novejši kovinski okviri s toplotnimi
pregradami stroškovno ugoden kompromis.
b. Toplotna prehodnost neprozornih površin
Toplotno prehodnost neprozornih površin lahko zmanjšamo z izboljšavami izolacije, navadno z vgradnjo dodatne plasti izolacijskega materiala na obstoječo konstrukcijo.
Med običajne izolacijske materiale za stavbe spadajo: steklena volna, poliuretanska pena, polistirenska pena, celulozna izolacija in kamena volna.

Navadno se skupaj z izolacijsko plastjo vgradi še parna zapora, saj lahko zaradi temperaturnega gradienta, ki ga povzroči izolacija, pride do kondenzacije, ki lahko škoduje izolaciji in/ali povzroči nastajanje plesni. Parna zapora mora biti vgrajena na topli strani izolacije. Pri ogrevani hiši se toplotna zapora vgradi med toplo notranjostjo in izolacijo.

Glede na ugotovljena glavna šibka mesta v izolaciji ovoja vaše stavbe lahko v načrt za predelavo/obnovo uvrstite nekaj značilnih ukrepov:
izboljšanje izolacije navpičnih sten z zunanje strani izboljšanje izolacije navpičnih sten z vbrizganjem izolacijskega materiala v votlino v steni (če jo stena ima)

  • izboljšanje izolacije navpičnih sten z notranje strani
  • izboljšanje izolacije sten prostorov, ki ležijo delno pod zemljo, z notranje strani
  • izboljšanje izolacije sten prostorov, ki ležijo delno pod zemljo, z zunanje strani
  • izboljšanje izolacije talne plošče (na splošno tlaka in stropov nižjih neogrevanih con)
  • izolacija sten za radiatorji
  • omejitev in zmanjšanje toplotnih mostov v ovoju stavbe
  • izboljšanje izolacije strehe s sevalnimi zaporami (tanka folija ali prevleka iz materiala, ki močno odbija IR sevanje, navadno aluminija na eni ali na obeh straneh nosilnih plošč)
  • izboljšanje izolacije strehe z izdelavo prezračevalne reže (učinkovitost te rešitve lahko izboljšamo s sevalnimi zaporami v strešni reži)

c. Toplotna masa, njen položaj glede na izolacijo, izpostavljenost
Ta ukrep je zelo pomemben in pride najbolj v poštev pri novih stavbah, včasih pa pride v poštev tudi pri predelavah. Toplotna masa lahko shrani energijo in tako zmanjšuje dnevna in sezonska nihanja temperature. Pri hranjenju toplote pri dnevnih nihanjih ne sodeluje vsa masa, globino sten, ki je pomembna pri tem pojavu, pa je mogoče izračunati npr. z uporabo standardov UNI-CEN. Masa vnaša tudi časovno zakasnitev, t.j. zamik med konico temperature zunanje površine in konico temperature notranje površine. Tako je masa zelo pomemben element pasivnih/nizkoenergijskih strategij ogrevanja pozimi, pa tudi pasivnih/nizkoenergijskih strategij hlajenja poleti.
Vpliva na toplotno ugodje, saj vpliva na temperaturo površin sten in temperaturo zraka (na ugodje uporabnikov pa vplivata obe te temperaturi oziroma njuna kombinacija – operativna temperatura).
Da je ukrep učinkovit, mora biti toplotna masa v stiku z notranjim okoljem in zrakom.

Zato je priporočljivo:

  • vgraditi izolacijo tako, da je med izolacijo in notranjim zrakom določena debelina stene (to lahko dosežemo z vgradnjo izolacije med dve plasti zidu ali bližje zunanji površini zidu),
  • izogibati se spuščenim stropom in dvojnim podom, ki pomenijo plast zraka med maso in notranjim zrakom ter tako izolirajo velik del notranjega okolja od mase in npr. onemogočajo uporabo  nočnega prezračevanja za pasivno hlajenje stavbe.
  • Toplotna masa, namenjena za shranjevanje energije, ki pozimi prihaja v stavbo skozi prozorne površine, mora imeti visoko absorptivno površino.

d. Dvoplaščne fasade
Dvoplaščne fasade in prezračevane fasade pridejo v poštev pri obnovah in novogradnjah v podnebjih, kjer prevladuje hlajenje, in v podnebjih, kjer prevladuje ogrevanje. Ker ti pasivni sistemi močno vplivajo na prezračevanje, dobitke sončnega sevanja in toplotne izgube, jih morajo projektirati strokovnjaki ob upoštevanju potreb konkretne stavbe.
Drugi plašč je lahko prozoren ali neprozoren, odvisno od ogrevalnih, hladilnih in svetlobnih potreb v notranjosti stavbe, reža pa je lahko prezračevana naravno ali mehansko. Prozorne dvoplaščne fasade je težko projektirati in upravljati, zato je treba biti pri odločitvi za to rešitev izredno previden.
Privlačna alternativa za izboljšanje izolacije zunanjih navpičnih sten je preprosta naravno prezračevana sekundarna lupina, ki jo sestavljajo vodoodporne izolirane plošče in dvojna okna.
Dvoplaščne fasade služijo tudi kot zaščita stavb pred pregrevanjem v vročih podnebij.
Zunanja lupina senči notranjo nepozorno streho, stene in okna, prezračevanje reže med lupinama pa odstranjuje odvečno toploto, ki prodira skozi zunanjo lupino. Idealni sistem pri taki rešitvi obsega zunanjo lupino majhne mase z visoko odsevno zunanjo površino (za zmanjšanje absorpcije sončnega sevanja) in notranjo površino z nizkimi emisijskimi vrednostmi v IR spektru (za zmanjšanje izmenjave toplote med obema lupinama).
Reža med primarno in sekundarno lupino ima lahko tudi druge prednosti, npr. ščiti premične sisteme senčil ali izrablja naravno cirkulacijo zraka za strategije cirkulacije zraka v zgradbi in zunaj nje z upravljanjem oken in odprtin med stavbo in režo.
e. Senčila
Za učinkovito zaščito pred sončnim sevanjem so na voljo različni pristopi.
Mednje spadajo pravilna orientacija, velikost in razpored ter zaščitna celotnih sten s stebrišči, balkoni in nadstreški.
Učinkovitost naprave za zasenčenje okna je izražena kot koeficient senčenja (S.C.), ki je opredeljen kot razmerje g_okna/g_enojnega_stekla, kjer je g faktor prehoda sončnega sevanja.
V nadaljevanju so predstavljene različne vrste senčil.
Prednost premičnih naprav je možnost ročnega ali samodejnega upravljanja, s čimer se njihovo delovanje prilagaja položaju Sonca in drugim parametrom okolja.
Notranje žaluzije
Notranje žaluzije so zelo razširjena rešitev zaščite oken. Zelo lahko se jih vgradi in uporablja, njihov glavni prispevek pa je k uravnavanju ravni osvetlitve in enakomernosti. Na splošno niso učinkovite pri zmanjševanju poletnih toplotnih obremenitev, saj zaustavljajo sevanje že v sobi; če so dobro projektirane in združene s spektralno selektivno zasteklitvijo, pa lahko v določenih okoliščinah prispevajo k obvladovanju sončnega sevanja in dnevne svetlobe. Lahko so edina primerna rešitev, če obstoječe stanje onemogoča uporabo zunanjih senčil.
Zunanje žaluzije
Sončno sevanje zaustavijo, še preden vstopi v prostor (tako kot vsa zunanja senčila), zato so najučinkovitejša rešitev za obvladovanje sončnega sevanja.
Žaluzije morajo biti izdelane iz materiala z majhno toplotno kapacitivnostjo in morajo imeti odsevne površine, da shranijo in nato sevajo v stavbo čim manj energije.
Priporočljive so rešitve, ki omogočajo gibanje zraka med žaluzijo in oknom, s čimer se odvaja energija, absorbirana v žaluzijah. Slabosti določenih izvedb zunanjih žaluzij so težave z vzdrževanjem in krajša življenjska doba, na trgu pa so že nove zasnove, ki lahko prenašajo tudi močan veter.
Žaluzije med okenskima stekloma
Pri teh napravah so žaluzije vgrajene med obema stekloma dvoslojne zasteklitve. Tako kot notranje in zunanje žaluzije tudi te žaluzije učinkovito zaustavljanje neposrednega in posrednega sevanja, dopuščajo pa tudi vstop sončne svetlobe pozimi, saj je mogoče nagib lamel spreminjati. Kot zaščita pred neželenimi dobitki sončnega sevanja so srednje učinkovite. Sončno sevanje doseže prostor med
stekloma in ga segreje, zato del toplote pride tudi v prostor.
Možna slabost je kondenzacija pare v medprostoru med stekloma pozimi.

Premične lamele

Prednosti fiksnih naprav in prilagodljivost premičnih naprav združujejo senčila s premičnimi lamelami.

Stalne naprave so na splošno naprave, zasnovane posebej za konkretno stavbo; so manj prilagodljive kot premične naprave.
Posebno pazljivi moramo biti pri fiksnih sistemih senčil na to, da lahko v ogrevalni sezoni oziroma v podnebjih, kjer prevladuje ogrevanje, zmanjšajo dobitke sončnega sevanja. Za optimiziranje geometrije za učinkovito senčenje poleti in čim manjše izgube dobitkov sevanja pozimi so na voljo diagrami in računalniški programi.
Nadstreški
V vročih podnebjih so sorazmerno razširjena rešitev. Njihova glavna prednost je v tem, da lahko pri pravilni postavitvi spuščajo v prostor neposredno sevanje nizkega zimskega sonca, zaustavljajo pa sevanje poleti (in delno zaustavljajo tudi difuzno sevanje).
Njihova glavna omejitev pa je uporabnost samo za okna, obrnjena na jug. Pri oknih, obrnjenih na vzhod ali na zahod, se vpadni kot sončnega sevanja spreminja in je
majhen, zato so potrebna drugačna (navpična) senčila. Stranski učinki: lahko ovirajo zračne tokove v stavbi in ob stavbi.
Vodoravni sončni zasloni
Zelo zanimiva rešitev, ki omogoča vstop dnevne svetlobe, hkrati pa senčenje, je vodoravni sončni zaslon. To je vodoravna reflektivna površina, postavljena skozi okno ali tik ob njem na zunanji strani, precej visoko v okenski odprtini. Ustrezno postavljen zaslon lahko skupaj z nadstreškom senči glavni del okenske odprtine, ob tem pa z odsevanjem med zaslonom in stropom omogoči dovod sončne svetlobe tudi do konca prostora.
Stenske žaluzije
Stenske žaluzije se najpogosteje uporabljajo kot fiksne naprave, lahko pa tudi kot premične: kot velike celostenske zunanje žaluzije. Pri premični izvedbi lahko zaustavljajo sončno sevanje poleti (delno tudi difuzno sevanje), pozimi pa prepuščajo sončno svetlobo v prostor.
Žaluzije fiksne izvedbe so tudi učinkovita fizična zaščita stavbe. Njihove možne slabosti pa so: zaslanjanje razgleda (zlasti pri fiksni izvedbi) in večja potreba po umetni razsvetljavi. Prav tako je lahko (podobno kot pri vseh zunanjih napravah) zahtevnejše njihovo vzdrževanje, če v projektu stavbe ni predviden dostop do stenskih žaluzij.
Stenske žaluzije lahko vplivajo tudi na zračne tokove (pospešujejo ali ovirajo naravno prezračevanje), odvisno od njihove geometrije in nagiba ter od okolice stavbe.
Na voljo so različne vrste stenskih žaluzij. Nekatere izvedbe imajo posebno oblikovane odsevne lamele, ki odbijajo neposredno strmo vpadajočo sončno svetlobo, poševno vpadajočo svetlobo pa odbijajo v strop prostora (in tako pripomorejo k naravni razsvetljavi prostora ter energetskim prihrankom in ugodju).
f. Zrakotesnost
Zmanjšanje nekontroliranega zračenja lahko v podnebjih, kjer prevladuje ogrevanje, pomeni do 20% možnih prihrankov energije. Šibke točke ovoja so navadno okna in vrata, ki morajo biti ustrezno projektirana, nadaljnje možne šibke točke pa so še zidovi in stiki med konstrukcijskimi elementi.
g. Znižanje prostorov
Znižanje prostorov ublaži učinke oblikovanja slojev zraka po višini. Zato je treba pozimi ogrevati manjšo količino zraka.
h. Projektiranje in upravljanje odprtin
Seznam ukrepov, s katerimi lahko obvladujemo prezračevanje (prečno ali zunanje) in s tem zmanjšamo energetske izgube:

  • ročno (ali samodejno) upravljanje odpiranja vrat in oken
  • projektiranje okenskih odprtin z upoštevanjem potreb prezračevanja
  • upravljanje odpiranja vrat med conami z različnimi temperaturnimi nastavitvami
  • uporaba stopnišč in atrijev za prezračevanje

Funkcije lahko ločimo in predvidimo določene odprtine (ali dele običajnih odprtin) posebej za prezračevanje ter jih z mrežami zaščitimo pred vdori, druge posebej za dovod dnevne svetlobe, običajna okna in vrata pa še naprej služijo za razgled, razsvetljavo z dnevno svetlobo itd.
i. Odsevnost
Odsevnost je osnovna lastnost površine, ki jo lahko sorazmerno preprosto spremenimo z enostavno površinsko obdelavo, npr. z nanosom odsevne barve na streho ali na izpostavljene navpične stene. Odsevnost je sposobnost odsevanja vpadlega sončnega sevanja, njene vrednosti so v območju od 0 do 1. V tradicionalnih arhitekturah vročih podnebij je zelo pogosta bela barva zunanjih površin stavbe (npr. “bele vasi” na območju Mediterana). Tradicionalne “hladne” strehe in stene so bele, ker svetle površine absorbirajo manj sončnega sevanja kot temne. Raziskovalci so v sodelovanju z industrijo odkrili, da je mogoče izdelati tudi “hladne” strehe drugih barv, z uporabo pigmentov, ki odsevajo nevidno sevanje v bližnjem IR spektru, ki nosi več kot polovico energije v spektru sončnega sevanja. “Hladne” strehe in stene odsevajo večji delež sončnega sevanja kot konvencionalne strehe, s tem pa znižujejo temperaturo v stavbi, porabo energije za klimatizacijo in zmanjšujejo obseg dviga povprečne temperature v mestnih območjih. Če je ovoj stavbe dobro izolirana in je izolacija vgrajena zunaj, so dobitki toplote pozimi v glavnem skozi transparentne površine, torej visoko odsevne površine nimajo neugodnih vplivov na lastnosti ovoja pozimi.
j. Uporaba rastlinja
Zunanje rastlinje, npr. drevesa, lahko delno zasenčijo fasado stavbe in znižajo temperaturo okoli stavbe poleti. Rastline absorbirajo sončno sevanje, izhlapevanje vode iz rastlin pa še dodatno shladi zrak okoli stavbe. Z rastlinjem je mogoče ustvariti tudi “zelene” strehe in fasade: prst, trava in rastline na stavbi pomenijo hkrati izolacijo in toplotno kapacitivnost, zelo učinkovito v podnebjih, kjer prevladuje hlajenje. Večinoma se uporabljajo listavci, da ne ovirajo toplotnih dobitkov pozimi. Za podporo vzpenjajočih se rastlin (npr. bršljana) se uporabljajo kovinske mreže približno 30 – 40 cm od stene, da je mogoče prezračevanje in da rastline ne poškodujejo sten.

Social Share Toolbar

Leave a Reply