Nebojša Adžić, arh.,
Održivo građenje
Iz publikacije: Savremeni izraz tradicionalnih kuća u Crnoj Gori
Publikacija izdata od strane: Ministarstva za ekonomski razvoj i Ministarstva turizma i zaštite životne sredine uz pomoć GTZ-a, zastupnika njemačkog Ministarstva za ekonomsku saradnju i razvoj.
Na početku trećeg milenijuma svjedoci smo sve izraženije promjeneklime na Zemlji, usled povećane emisije CO2 u atmosferi, uzrokovane povećanom potrošnjom fosilnih goriva.
Održiva energija i održivi razvoj su u osnovi prevazilaženja nastale krize i problema koji se gomilaju usled nekontrolisanog razvoja potreba i zahtjeva savremene civilizacije.
Održivi razvoj se definiše kao onaj koji zadovoljava sadašnje potrebe, pri čemu se ne ugrožava mogućnost budućih generacija da ostvare svoje potrebe. Održiva energija je energetski efikasan način proizvodnje i korišćenja energije koja ima što manji uticaj na okolinu.
Održiva gradnja, kao jedan od značajnijih segmenata održivog razvoja, uključuje primjenu građevinskih materijala koji nijesu štetni po okolinu, energetsku efikasnost zgrada i upravljanje otpadom nastalimu procesu gradnje ili rušenja objekata. U datom kontekstu održiva gradnja mora obezbijediti trajnost, kvalitet u oblikovanju i konstrukciji, uz ekonomsku i ekološku prihvatljivost.
U skladu sa deklarativnim proglašenjem „ekološke države“ i tendenciji priključenja Evropskoj uniji, Republika Crna Gora je pristupila Ženevskoj konvenciji o dalekosežnom prekoračenom zagađenju vazduha (1979), Multilateralnom Ugovoru o energetskoj povelji i Protokolu energetske povelje o energetskoj efikasnosti i s njom povezanom zaštitom životne sredine (1994), Sporazumu o energetskoj zajednici (2005) i Kjoto protokolu (2007). Republika Crna Gora je saglasna sa predlogom Evropske komisije (januar 2007. godine) da se ispune sljedeći ciljevi u državama članicama EU do 2020. godine: smanjiti emisiju gasova staklene bašte za 20%; drastično povećati energetsku efikasnost i smanjiti potrošnju energije za bar 20%; povećati udio obnovljivih izvora energije na 20% ukupne potrošnje primarne energije; povećati udio biodisel goriva na bar 10%.
Obnovljivi izvori energije u zgradama
Izvori energije na Zemlji se mogu podijeliti na obnovljive i neobnovljive. Neobnoviljivi izvori ili fosilna goriva su ograničenog kapacitetai osim toga njihovim sagorijevanjem nastaju štetni gasovi koji uzrokuju klimatske promjene i zagađuju okolinu. Nažalost, u sadašnjem trenutku, najveći procenat svih sistema na zemlji funkcioniše primjenom neobnovljivih izvora.
Obnovljivi izvori su sačuvani u prirodi i obnavljaju se u cjelosti ili djelimično, i u njih spadaju: energija vodotoka, vjetra, sunčeva energija, biogoriva, biomasa, bioplin, geotermalna enegija, energija plime i osjeke i energija morskih talasa.
Najčešće korišćeni oblici obnovljive energije u kućama su biomasa, sunce i vjetar.
Biomasu je moguće pretvoriti u razne oblike korisne energije i to u toplotnu, električnu energiju i tečna goriva za automobile. Proizvodnja toplotne energije je uobičajeni način korišćenja biomase, kao ogrijevnog drveta u raznim oblicima, briketi, palete, cjepanice i sl. Godišnji prirast količine drveta, kao najznačajnijeg energenta ove vrste u Crnoj Gori, ukupno je ocijenjen na 2,6 m3/ha, godišnje, dok je trenutni nivo potrošnje procijenjen na oko 1.032,6 m3/ha, godišnje, što jasno ukazuje na energetski potencijal biomase u Crnoj Gori.
Sunčeva energija se može koristiti za grijanje i osvjetljenje prostora -pasivno ili aktivno preko sistema kolektora za dobijanje tople vode, kao i putem fotonaponskih ćelija za proizvodnju električne energije. Korišćenjem sunčeve energije mogu se smanjiti potrebe za energijomu kućama za 70 – 90%. U Crnoj Gori potencijal sunčeve energije je veoma značajan i može se upoređivati sa područjem Grčke i Italije. Priobalje i centralno područje je najatraktivnije za primjenu sunčeve energije zbog većeg broja sunčanih sati – 2.000 – 2.500 sati/godišnje.
Proizvodnja električne energije iz vjetra zahtjeva lokaciju izloženu vjetru, pri čemu su za domaćinstva interesantne male vjetrenjače snage do nekoliko desetina kW, koje se mogu koristiti i kao dodatni izvori energije. U Crnoj Gori postoji dobar potencijal za iskorišćavanje energije vjetra na lokacijama duž Jadranskog primorja, u području planine Rumije između Bara i Skadarskog jezera, gdje njegova prosječna brzina iznosi 6 – 7 m/s. Ostala područja su na brežuljcima iznad Petrovca i na planinama izneđu Herceg Novog i Orahovca. Drugo interesantno područje se nalazi u kontinentalnom predjelu oko Nikšića (5,5 – 6,5 m/s)
Energetske potrebe u zgradama
U zgradama se energija koristi za različite potrebe, za rasvjetu, grijanje, hlađenje, toplu vodu, kuvanje i ostalo.
Različite analize pokazuju da prosječna potrošnja energije za grijanje iznosi 30 – 60% ukupne potrošnje energije u zgradama, u zavisnostiod klimatskih prilika. Potrošnja za pripremu tople vode iznosi 10 -20%, a za kuvanje 5 – 10%. Potrošnja energije za rasvjetu iznosi 10- 25%, a za ostale potrebe (npr. TV, kompjuter i sl.) još oko 15% ukupne potrošnje energije. U zgradama koje se hlade potroši se 3 -10% ukupne potrošnje energije, dok samo za ventilaciju se potrošioko 3% ukupne potrošnje.
U Crnoj Gori uporedo sa rastom životnog standarda predviđa se i povećanje energetskih potreba, istovremeno sa povećanjem ukupnog broja stambenih objekata, udjela zagrijavane ukupne površine objekata i udjela ukupne površine hlađenih stambenih objekata od 50 -80%. Potrošnja tople vode po stanovniku će se povećavati za 50%.
Analizirajući ukupne troškove, može se konstatovati da energetska potrošnja namijenjena za grijanje i kondicioniranje vazduha predstavlja najznačajniji dio energetske potrošnje u zgradama, zbog čega su u članicama Evropske Unije direktno propisane količine toplote koje se po m2 stambene površine smiju potrošiti za grijanje, a iznose 80 – 120 kWh/m2 godišnje, sa tendencijom smanjenja do 60 kWh/m2 godišnje. Novi propisi zahtijevaju da savremene nisko energetske zgrade troše ispod 40 kWh/m2 godišnje, a pasivne do 15 kWh/m2 godišnje. Uporednom analizom datih utrošaka može se konstatovati da se energijom potrebnom za grijanje standardno izolovane kuće mogu zagrijati 3 – 4 niskoenergetske ili 7 – 8 pasivnih kuća.
Racionalizacija potrošnje energije stvorila je nove pojmove u graditeljstvu, a to su: „niskoenergetska zgrada“, „pasivna kuća“ i „nulta kuća“.
„Niskoenergetsku zgradu“ karakteriše optimalno projektovanje zgrade sa povoljnim odnosom spoljnih površina i zapremine, izvanredna toplotna izolacija zgrade, dobra zaptivenost od vjetra, korišćenje sunčeve energije kroz zastakljene površine, vrlo niska potreba za toplotom – 40 – 60 kWh/m2 godišnje, štedljivi sistemi za grijanje ili snabdijevanje toplotom i dobra ventilacija.
Iz iskustava revizija postojećih objekata u Crnoj Gori, za grijanje se troši oko 200 – 260 kWh/m2 godišnje za klasično građene objekte, bez neke posebne izolacije. U slučaju dovođenja ove vrijednosti na evropski prosjek ostvarile bi se uštede čak i do 100%.
„Objekat nulte energije“ ili „nulta kuća“ je uobičajeni termin koji se koristiza objekte čija je neto godišnja (u uobičajenim godinama) potrošnja energije jednaka nuli. Ovo se može mjeriti na više načina (vezano za troškove, energiju, emisije CO2) i u zavisnosti od toga koja se definicija koristi, postoje različiti stavovi o značaju proizvodnje i štednje energije kako bi se postigao energetski balans. Iako su „Objekti nulte energije“ još uvijek rijetki u razvijenim državama, sve više dobijaju na značaju i popularnosti. Takozvani „nulta energija“ („zero – energy“) pristup se smatra kao potencijalno rješenje niza socijalnihi ekoloških pitanja, uključujući smanjenje emisije CO2, smanjenje zavisnosti od nafte, od uvoza goriva i uopšte od fosilnih goriva, te kao rješenje koje daje odgovarajuće instrumente za obezbjeđenje energije u slučaju budućih energetskih kriza.
Energetski efikasna gradnja
Energetski i ekološki održivo građenje teži ka: smanjenju gubitaka toplote iz zgrade poboljšanjem toplotne zaštite spoljašnjih elemenata i povoljnijem odnosu površine i zapremine objekta, povećanju toplotnih dobitaka u zgradi povoljnijom orijentacijom zgrade i korišćenjem sunčeve energije, primjenom obnovljivih izvora energije u zgradama (biomasa, sunce, vjetar i dr.), povećanjem energetske efikasnosti termoenergetskih sistema. Koristi od energetski efikasne gradnje su mnogostruke, a najviše se ogledaju kroz finansijske uštede na smanjenim računima za grijanje, hlađenje i električnu energiju, udobnije i kvalitetnije stanovanju, duži životni vijek zgrade, doprinos zaštiti okoline i smanjenje emisije štetnih gasova u okolinu, kao i kroz globalne klimatske promjene.
Kod gradnje nove kuće važno je već u fazi idejnog projektovanja predvidjeti sve što je neophodno da se dobije kvalitetna i optimalna energetski efikasna kuća: analizirati lokaciju, orijentaciju i oblik kuće; primijeniti visok nivo toplotne zaštite kompletnog spoljšnjeg omotača kuće, iskoristiti toplotne dobitke od sunca i zaštititi se od pretjeranog osunčanja; koristiti energetski efikasne sisteme grijanja, hlađenja, ventilacije i kombinovati iste sa obnovljivim izvorima energije. Prema postojećim analizama utvrđeno je da se već u fazi projektovanja izborom optimalnih rješenja mogu ostvariti energetske uštede od 30%.
Prilikom odabira lokacije za gradnju kuće prema mogućnostima, odabrati mjesto izloženo suncu, koje nije u sjenci od susjednih objekata i koje je zaštićeno od jakih vjetrova. Kuće je dobro orjentisati prema jugu, a zatvoriti prema sjeveru, ograničiti dubinu kuće i omogućiti niskom zimskom suncu da prodre u unutrašnjost. Kompaktan volumen kuće takođe utiče na smanjenje toplotnih gubitaka. Prilikom projektovanja potrebno je grupisati prostore sličnih funkcionalnih zahtjeva i slične unutrašnje temperature, npr. pomoćne prostore lociratina sjeveru, a dnevne na jugu.
Optimalna toplotna zaštita je jedno od osnovnih načela energetskiefikasne gradnje. Nedovoljna toplotna zaštita uzrokuje povećanje toplotnih gubitaka zimi, oštećenja usled pojave kondezacije zbog razlike u temperaturi između neizolovanog, grijanog prostora i spoljašnje temperature, kao i pregrijavanja prostora ljeti, što utiče na stvaranje neudobnih i nezdravih uslova za stanovanje i rad, a dovodi i do oštećenja konstruktivnih sklopova.
Pored kvalitetne toplotne izolacije spoljašnjeg omotača kuće, jedan od uslova energetski efikasne gradnje je i izbjegavanje jakih toplotnih mostova.
Toplotni most je manji dio omotača grijanog dijela zgrade, kroz koji je povećano kretanje toplote usled promjene materijala, debljine ili geometrije datog segmenta zgrade. Usled smanjenog otpora toplotnoj provodljivosti, temperatura unutrašnje površine pregrade na toplotnom mostu je manja nego na ostaloj površini, što povećava rizik od kondezacije. Toplotni mostovi se najčešće javljaju prilikom postavljanja toplotne izolacije sa unutrašnje strane, na konstruktivnim, termički neizolovanim djelovima zgrade, kao i u kombinaciji sa termički neizolovanim zidom. Postavljanjem toplotne izolacije sa spoljašnje strane izbjegavaju se gubici u toplotnim mostovima. Pozicija prozora u zidu takođe ima značajnu ulogu u izbjegavanju toplotnih mostova. Ako je tehnički moguće, prozore treba postavljati u nivou toplotne izolacije, a ako nije moguće, potrebno je toplotno izolovati spoljašnji dio prozorskog otvora oko samog prozorskog okvira.
Prozori i spoljašnji zid zajedno predstavljaju preko 70% ukupnih toplotnih gubitaka kroz spoljašnji omotač zgrade, pri čemu transmisioni gubici toplote kroz prozore i gubici provjetravanjem predstavljaju više od 50% toplotnih gubitaka zgrade. U ukupnim toplotnim gubicima prozora učestvuju staklo i prozorski profil. Zahtjevi koje mora ispuniti prozorski profil, nezavisno do vrste materijala od kojeg se izgrađuju su: dobro zatvaranje, prekinut toplotni most u profilu, jednostavno otvaranje i nizak koeficijent prolaska toplote. Dok se na starim zgradama koeficijent prolaska toplote prozora kreće od 3-3,5 W/m2K, (sa toplotnim gubicima koji kod takvih prozora iznose prosječno 240- 280 kWh/m2 godišnje), evropsko zakonodavstvo propisuje niže vrijednostiu rasponu 1,4 – 1,8 W/m2K, dok kod niskoenergetskih i pasivnih kuća date vrijednosti su u rasponu 0,8 – 1,1 W/m2K. Stakla za prozore se danas izrađuju kao izolacijska stakla, dvoslojna ili troslojna sa različitim punjenjima gasom argonom ili kriptonom i sa premazima koji poboljšavaju toplotne karakteristike.
Toplotna izolacija spoljašnjeg zida se po pravilu postavlja sa spoljnje strane. Postavljanje toplotne izolacije sa unutrašnje strane je nepovoljno sa aspekta arhitektonske fizike i često je skuplje zbog potrebe dodatnog rješavanja problema difuzije vodene pare, strožijih protiv požarnih zahtjeva, gubitka korisnog prostora i sl.
Toplotna izolacija krova ili plafona prema negrijanom tavanskom prostoruima značajnu ulogu u postizanju kvalitetnijeg standarda i uslova za stanovanje i rad. Iako je procenat krovnih površina u ukupnim toplotnim gubicima kuće oko 10 – 20%, u slučaju da krov nema toplotnu izolaciju ti gubici mogu biti i preko 30%. Za toplotnu izolaciju krova potrebno je koristiti nezapaljive i paropropusne toplotne izolacijske materijale.
Toplotni gubici poda prema terenu iznose do 10% ukupnih toplotnih gubitaka. Slično kao i kod plafonske konstrukcije prema negrijanom tavanu i podnu konstrukciju prema negrijanom podrumu treba adekvatno toplotno izolovati, kao i podne konstrukcije iznad otvorenih prolaza.
Toplotni dobici od sunca mogu učestvovati sa značajnim procentom u ukupnom energetskom bilansu kuće. Prilikom projektovanja potrebno je posebnu pažnju posvetiti zaštiti od pretjeranog osunčanja, kao i prihvatu sunca. Toplotna masa zida ili poda u južno orijentisanim prostorijama može akumulirati toplotnu energiju tokom dana i distribuirati je u okolne prostorije tokom noći. Pretjerano zagrijavanje tokom ljeta se može spriječiti sredstvima za zaštitu od sunca, usmjeravanjem dnevnog svjetla, zelenilom, prirodnim provjetravanjem i sl.
Rješenja koja se primjenjuju u praksi u cilju zaštite od pretjeranog osvjetljenjasu: arhitektonska geometrija: zelenilo, tremovi, strehe, nadstrešnice, balkoni i dr.; elementi spoljašnje zaštite od sunca: pokretni i nepokretni brisoleji, spoljašnje žaluzine, roletne, tende i sl.; elementi unutrašnje zaštite od sunca: roletne, žaluzine, zavjese i dr.; elementi unutar stakla za zaštitu od sunca i usmjeravanja svjetla – holografski elementi, reflektujuća stakla i folije, staklo koje usmjerava svjetlo, staklene prizme i dr.
„Pasivna kuća“
„Pasivna kuća“ je objekat koji zahtijeva neznatnu količinu energije za zagrijavanje, a uzima je pasivno od već zatečenih izvora toplote. Najvažniji dio čini toplotna energija sunčevog zračenja uhvaćena pasivno kroz prozorska okna.
U pasivnoj kući su dominantna sledeća tri principa:
– Prilikom konstruisanja neophodno je primijeniti najnovija dostignuća medicine stanovanja, što između ostalog podrazumijeva da se npr. u zimskim mjesecima za prostorije u kojima se boravi obezbijedi dovoljna količina svježeg vazduha i svjetlosti;
– Energetska potreba za grijanjem ne smije preći 15 kWh/m2 godišnje,što predstavlja oko 20% energetske potrošnje objekata izgrađenih po sadašnjim važećim propisima zemalja Zapadne i Sjeverne Evrope;
– Kompletni troškovi izgradnje ovakvih kuća ne smiju biti veći odtroškova za stambene objekte izgrađene na konvencionalni način. Analizom „pasivne kuće“ sa aspekta medicine stanovanja najveća pažnja se mora posvetiti dobroj osvijetljenosti i provjetravanju unutrašnjosti objekta. Formiranjem što je moguće većih prozorskih otvora na južnoj strani mogu se obezbijediti zdravstveno neophodne potrebne količine svjetlosti, a ujedno dobiti i potpuno besplatna toplotna energija, čiji je intenzitet na južnoj strani 2 – 4 puta veći nego na ostalim orijentacijama.
Obezbjeđivanje dovoljne količine svježeg vazduha je izuzetno značajno sa aspekta medicine stanovanja, naročito u savremenom trenutku kada se proizvode tehnološki kvalitetni prozorski otvori sa odličnom zaptivenošću. Neophodna količina vazduha, od 10 do 30 m3 po osobi, se u proljećnim, ljetnjim i jesenim mjesecima postiže povremenim otvaranjem prozora, dok zimi to nije prihvatljivo, zbog velikih toplotnih gubitaka. Kao rješenje ovog problema najpovoljnije se sa aspekta medicine i ekologije stanovanja, pokazao sistem kontrolisanog mehaničkog provjetravanja, pri čemu se izmjenjivačima uspijeva povratiti oko 90% toplote, koja bi se izgubila kod uobičajenog, standardnog načina provjetravanja. Sistem kontrolisanog mehaničkog provjetravanja u zimskom periodu koristi prednosti konstantne temperature tla, tako da se svježi vazduh predgrijava toplotom tla provođenjem kroz cijevni registar položen u zemlji. U ljetnjem periodu situacija je obratna, tj. tlo je mnogo hladnije od spoljašnjeg vazduha pri čemu se prolaskom kroz cijevni registar u zemlji vazduh hladi, tako da rashladjuje unutrašnje prostore i čini boravak u njima prijatnijim u toku ljetnjih vrućina.
Sistem provjetravanja vrši konstantnu i potpuno neprimjetnu izmjenu vazduha u prostorijama, čime se isključuje pojava promaje sa svim njenim negativnim posledicama. Udobnost prostora koja se zahtijeva se može pratiti kroz standard temperaturne razlike unutrašnje površine spoljašnjih zidova i vazduha u njima, koji ne smije da iznosi više od 3º C, pri čemu kod pasivne kuće ovaj odnos ne smije biti većiod 0,3 ili 0,5º C.
Značaj provjetravanja se može bolje sagledati ako znamo da bi postojeća količina vazduha u jednoj spavaćoj sobi za dvije osobe, uobičajene površine od 20 m2, ili 50 m3 vazduha, bez otvaranja prozora bila dovoljna za 2,5 sati. Ako se uzme u obzir da je unutrašnja zapremina sobe umanjena za prisustvo namještaja i da vazduh u uglovima prostorije slabije cirkuliše, dolazi se do podatka da se svježi vazduh potroši za 1,5 sati. Ostatak vremena udišemo sopstveni ugljendioksid.
Standard broja izmjena vazduha na sat kod pasivne kuće mora biti manji od 0,6.
Grijanje u pasivnoj kući, kao što je već navedeno, ne smije preći okvirod 15 kWh/m2 godišnje, što se može uporediti sa energetskom potrošnjom od 1 litra lož ulja ili 1 m3 plina po m2 stambene površine godišnje. Za grijanje pasivne kuće prosječne stambene površine 120- 150 m2, u najhladnijim zimskim danima potrebna je polovina energije koju troši jedna mala električna ventilatorska grijalica, što se uspješno može pratiti na mnogim primjerima iz prakse.
Venitlacioni sistemi sa centralnim uređajem, u kome se posredstvom izmjenjivača vrši oduzimanje toplote istrošenom izlazećem vazduhu u korist ulazećeg svježeg vazduha su postali nezamjenjiv sistem grijanja pasivne kuće i zadatih standarda energetske potrošnje za potrebe grijanja. Zbog malih toplotnih gubitaka kod pasivne kuće, zagrijavanje prostorija je manje značajan faktor u odnosu na potrebe za zagrijavanjem tople vode, koje je najčešće zasnovano na primjeni solarnih kolektora. Cilj projektovanja i gradnje pasivne kuće je da se aktivno grijanje svede na neophodni minimum i to samo za nekoliko najhladnijih zimskih dana. Pasivna kuća troši 80% manje toplotne energije u odnosu na nove, dobro izolovane objekte, izgrađene na konvencionalni način. Stare, slabije termoizolovane zgrade godišnje troše oko 250 kWh toplotne energije na m2 grijane površine, što je ekvivalentno emisiji 68 kg CO2/m2 godišnje, dok i nove, dobro izolovane zgrade, građene po najnovijim pooštrenim termičkim propisima ispuštaju još uvijek 20kg/m2 štetnog CO2. Ako je prosječan vijek stambene zgrade npr. 50 godina, jedna pasivna kuća prema proračunu u toku svoje eksploatacije zaštiti planetu Zemlju od emisije 100 tona ugljen dioksida.
Ekonomski aspekti gradnje pasivne kuće vremenom su sve manje značajni, jer su se saznanja o konceptu pasivne kuće znatno proširila kao i prateća infrastruktura. Početni troškovi zadovoljenja potreba smanjenja količine toplotne energije kroz kvalitetnu toplotnu izolaciju, efikasne prozore, visokoefektivne izmjenjivače toplote ventilacionog sistema dobijaju na vrijednosti tokom eksploatacije objekta, uz ekstremno niske troškove održavanja pasivne kuće. Izostavljanjem konvencionalnog sistema grijanja postižu se znatne uštede kojima se mogu nadoknaditi navedeni troškovi smanjenja količine toplotne energije u pasivnoj kući i sl. Uz navedena upoređenja, eksperimentalnom analizom na konkretnim slučajevima došlo se do pokazatelja da su pasivne kuće ekonomski isplativije od konvencionlanih niskoenergetskih kuća. Trenutno relativno visoke cijene pojedinačnih komponenti pasivne kuće usled povećane potražnje i serijske proizvodnje, prateći ekonomsku logiku, će se vremenom smanjivati uz poboljšanje kvaliteta i karakteristika istih.
Tabela uporedne analize tipova gradnje prema zahtjevima za toplotnom energijom
