Do katere mere je energijsko varčna gradnja sploh smiselna? Ali je to gradnja nizkoenergijskih (NEH) in pasivnih hiš (PH) s specifično rabo toplote za ogrevanje med 15 in 30 kWh/(m2a) ali pa gradnja do meje, ki jo predpisuje pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah in je med 40 in 50 kWh/(m2a)

Če se ozremo na evropske države (Avstrijo, Nemčijo), lahko zasledimo, da po sanaciji starejših objektov načrtovana specifična raba toplote za ogrevanje ne presega 30 kWh/(m2a). Novogradnje, tako stanovanjski in poslovni objekti, pa se načrtujejo s specifično rabo toplote za ogrevanje, ki ne presega 15 kWh/(m2a). Analiza stroškov gradnje je pokazala presenetljivo male razlike med t. i. nizkoenergijsko in pasivno gradnjo na eni strani in gradnjo po pravilniku o učinkoviti rabi energije v stavbah (PURES) na drugi strani. Višji stroški v višini do 10 odstotkov pri gradnji stavb v t. i. pasivnem standardu z rabo toplote za ogrevanje L 15 kWh/(m2a) v primerjavi z gradnjo glede na PURES nastanejo zaradi obvezne vgradnje kontroliranega prezračevanja z vračanjem toplote odtočnega zraka, optimalnega ogrevalnega sistema, povečane debeline toplotne izolacije in vgradnje oken v pasivnem standardu ter tudi načina gradnje, kjer so toplotni mostovi minimalni in je dosežena ustrezna zrakotesnost ovoja. Stroški gradnje za stavbe z rabo toplote za ogrevanje 30 kWh/(m2a) v primerjavi z rabo toplote 15 kWh/(m2a) so nižji le za 5 odstotkov. Raba toplote za ogrevanje pa ni edini kriterij, ki ga želimo doseči z nizkoenergijsko gradnjo. Pomemben kriterij je še visoka stopnja bivalnega ugodja ter enakomerna klima v prostoru pozimi in poleti. Pri gradnji se uporabljajo okolju prijazni in obnovljivi materiali, proizvedeni z minimalno količino vgrajene energije in CO2 v življenjskem ciklusu hiše.

Raba toplote za ogrevanje

V stanovanjskih objektih predstavlja ogrevanje več kot 70 odstotkov rabe energije. Preostanek energije koristimo za pripravo tople sanitarne vode, kuhanje, razsvetljavo in druge električne aparate. Energijski prihranki so odvisni od starosti stavbe, tehnologije gradnje, kakovosti izvedbe in vzdrževanja. Za primerjavo rabe energije za različne stavbe uporabljamo energijsko število ogrevanja, ki predstavlja rabo energije za ogrevanje v stavbi na površinsko enoto uporabne površine bivalnega prostora v obdobju enega leta. Specifična letna povprečna raba toplote za ogrevanje obstoječega stanovanjskega fonda, glede na statistične podatke pri nas, je med 180 in 200 kWh/(m2a).

Glede na trenutno veljavni pravilnik o toplotni zaščiti stavb in učinkoviti rabi energije je predpisana največja specifična letna raba toplote za ogrevanje, ki je med 60 in 80 kWh/(m2a) oziroma pomeni približno trikratno zmanjšanje glede na letno rabo obstoječega stanovanjskega fonda. Novi PURES, ki bo začel veljati oktobra, predpisuje zmanjšanje specifične toplote za ogrevanje še za približno 30 do 40 odstotkov.

Stavbe glede na specifično rabo toplote za ogrevanje delimo v običajne, nizkoenergijske (NEH) in pasivne (PH). Med nje prištevamo tudi tako imenovane trilitrske hiše z letno rabo toplote za ogrevanje L 30 kWh/(m2a). Pri tem pomeni liter kurilnega olja ekvivalent energije 10 kWh. Še manjšo letno specifično rabo toplote za ogrevanje imajo pasivne hiše (PH): L 15 kWh/(m2a). Glede na novi pravilnik naj bi bila specifična letna raba toplote za ogrevanje od 40 do 50 kWh/(m2a).

Toplotne izgube

Povečana toplotna zaščita ovoja stavbe je vsekakor najpomembnejši ukrep, ki ga moramo izvesti za doseganje kriterija energijsko varčne stavbe, vendar ne edini. S povečano in izboljšano toplotno zaščito ovoja dosegamo višje temperature notranjih površin, kar v povezavi s prezračevalnim sistemom omogoča visok nivo ugodja. Značilnosti starejše gradnje so pomanjkljiva toplotna izolacija, slabo in preveč intenzivno prezračevanje in velike toplotne izgube. Vendar pa so transmisijske izgube le del izgub in s povečevanjem toplotne izolacije zmanjšujemo le del celotnih izgub. Da zmanjšamo izgube zaradi prezračevanja, je treba samo izrabiti toplotno energijo, ki jo vsebuje že segreti zrak v prostoru, ki ga moramo zaradi izrabljenosti odvajati. Z realizacijo kontroliranega prezračevanja dovajamo v prostor sveži zrak, ki ga pred vstopom v bivalni prostor segrejemo s toploto izrabljenega zraka in ga nato segretega dovajamo nazaj v prostor. Že ohlajeni izrabljeni zrak pa odvajamo iz objekta. Kontrolirano prezračevanje z vračanjem toplote odtočnega zraka je treba vgraditi, če želimo doseči kriterij rabe toplote za ogrevanje L 30 kWh/(m2a). Nizkoenergijske in pasivne hiše, zgrajene po nizkoenergijskih standardih, imajo ob uporabi kontroliranega prezračevanja in rekuperacije toplote majhne toplote izgube. Vrednost toplotne prehodnosti U zunanjega ovoja so prikazane v prvi tabeli. V drugi tabeli je prikazana povprečna potrebna debelina toplotne izolacije.

Ukrepi za zmanjšanje toplotnih izgub

Za zmanjšanje toplotnih izgub imamo na volje številne ukrepe. Ti so sledeči:

• povečana toplotna zaščita,
• sodobni ogrevalni in prezračevalni sistemi,
• pasivno - solarno koriščenje sončne energije,
• koriščenje odpadne toplote odtočnega zraka prezračevalnih naprav,
• pozitivno stališče do nizkoenergijskih hiš.

Uporabniki stanovanj lahko z odpiranjem oken spremenijo prezračevanje Hv. Z zmanjšanjem transmisijskih izgub Ht namreč narašča delež izgub zaradi prezračevanja. Če je ta delež pri starejših stavbah znašal 25 odstotkov, je njihov delež pri nizkoenergijskih hišah 50 odstotkov, pri pasivnih hišah pa je še višji. Za izračun letne specifične rabe toplote za ogrevanje pasivne hiše se uporablja računalniški program - PHPP 07 (Passivhaus Projektierungs Paket).

Toplotne prehodnosti neprosojnega ovoja so izračunane po DIN 4108. Toplotne izgube skozi zunanje gradbene dele se izračunajo kot vsota vseh toplotnih prehodnosti gradbenih delov in njihovih površin. Pri izračunu skupnih specifičnih toplotnih izgub je potrebno upoštevati tudi vpliv linijskih toplotnih mostov.

Za pasivne hiše je značilno, da so zelo zrakotesne z namenom nadziranja izgub zaradi prezračevanja. Neprepustni ovoj, ki obdaja celotno lupino zgradbe, mora biti dobro zatesnjen, kar dokažemo s pomočjo tlačnega testa. Pri pasivni hiši so obvezne naprave za dovod in odvod zraka z rekuperacijo toplote. Pri izračunu potrebne toplote za ogrevanje se upošteva sončno obsevanje - solarni dobitki skozi steklene površine (glede na naklon orientacije) v ogrevalni sezoni in izkoriščenost sončnih dobitkov, kar dobimo iz razmerja toplotnih izgub in dobitkov. Pridobljena prosta toplota je seštevek solarnega obsevanja in notranjih izvorov. Kolikšen je uporaben delež pridobljene proste toplote, izrazimo s solarno stopnjo izkoriščanja. Stopnja solarnega izkoriščanja je odvisna od izvedbe zgradbe in je lahko med 40 in 100 odstotki. Pri notranji virih upoštevamo osebe, električno energijo (ne za ogrevanje), oddano toploto energijsko učinkovitih hišnih naprav,tople sanitarne vode, izhlapevanje oz. izparevanje (npr. vlažnost iz lončnic).

Izračun letne specifične toplote za ogrevanje pokaže, da je raba energije v stavbi odvisna predvsem od zadostne toplotne izolacije, ki je vgrajena v ovoj stavbe. Tudi vsi ostali dejavniki lahko močno vplivajo na rabo, predvsem stopnja prezračevanja in vpliv notranjih virov. Posodobitev ogrevalnih naprav, vgradnja toplotnih črpalk za ogrevanje ne prinaša le gospodarske koristi, temveč se proporcionalno, z zmanjšanjem porabe goriva, zmanjšajo tudi emisije škodljivih snovi v okolje (CO2, SO2, NOX, CO). Samo izboljšana toplotna izolacija ne prinaša želenih prihrankov energije, če zadržimo, v primeru sanacije stavbe, zastarele ogrevalne naprave.

Pasivne hiše imajo ob uporabi kontroliranega prezračevanja z rekuperacijo toplote majhne toplote izgube. Te znašajo manj kot 10 W na kvadratni meter ogrevane površine. Z učinkovito toplotno izolacijo zunanjih obodnih neprosojnih površin, ki znašajo (U kvadrat 0,15 W/(m2K) in vgradnjo energijsko učinkovitih oken (Usteklo + okvir kvadrat 0,8 W/(m2K), g kvadrat 50%) ter sodobnimi ogrevalnimi napravami za ogrevanje in prezračevanje zagotovimo enakomerno temperaturo notranjega ovoja stavbe pozimi in poleti.

Zaključek

Žal se trenutno v praksi dogaja, da še mnogi projektanti pri projektiranju uporabljajo obstoječi veljavni pravilnik o toplotni zaščiti. Prav tako ne upoštevajo pravila stroke, ki priporoča znatno strožje kriterije, kot jih navaja PURES. To s pridom izkoriščajo določena gradbena podjetja, da lahko gradijo ceneje, vendar energijsko potratne objekte. Prav tako še ni uvedena energetska izkaznica (rok 4.1.2009 glede na Direktivo EU o energetski učinkovitosti stavb - EPBD), kjer znaša najnižji energijski razred A za dovedeno energijo 40 kWh/(m2a).

Oktobra 2008 je stopil v veljavo novi pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah. Pravilnik pa bo pričel veljati šele 1. oktobra 2010. Predpisuje znatno nižje vrednosti za rabo toplote za ogrevanje glede na trenutno veljavni pravilnik in s tem tudi potrebno toplotno moč objekta. Glede na to, da je novi pravilnik dobra osnova za nizkoenergijsko gradnjo, z računsko ocenjeno specifično rabo toplote za ogrevanje med 40 in 50 kWh/(m2a) in ker bo začel veljati šele čez eno leto, je še dovolj časa, da ga dopolnimo tako, da se bo v čim večji meri približal t.i. pasivnim standardom, ki jih primer v Avstriji in Nemčiji obvezno uporabljajo pri novogradnjah in tudi sanacijah stanovanjskih ter ostalih objektov.

Novi PURES že zdaj zagotavlja približno polovico manjšo rabo energije v novih stavbah od sedanjih predpisov. Analiza stroškov gradnje je pokazala presenetljivo male razlike med t.i. nizkoenergijsko in pasivno gradnjo na eni strani in gradnjo po PURESU na drugi strani.Višji stroški v višini do 10 odstotkov pri gradnji stavb v t.i. pasivnem standardu, z rabo toplote za ogrevanje L 15 kWh/(m2a), v primerjavi z gradnjo glede na PURES, nastanejo zaradi obvezne vgradnje kontroliranega prezračevanja z vračanjem toplote odtočnega zraka, optimalnega ogrevalnega sistema, povečane debeline toplotne izolacije, vgradnje oken v pasivnem standardu in tudi samega načina gradnje (minimalni toplotni mostovi, ustrezna zrakotesnost ovoja). Stroški gradnje za stavbe z rabo toplote za ogrevanje 30 kWh/(m2a) v primerjavi z rabo toplote 15 kWh/(m2a) pa so nižji le za 5 odstotkov.

Dobro je vedeti...

Od energijsko potratnega do energijsko varčnega objekta primer dobre prakse

Za stanovanjski blok na območju s temperaturnim primanjkljajem 3300 (dan. K) in neto ogrevalno površino 2260 m2 je pred zamenjavo oken bila raba toplote za ogrevanje 390 MWh (daljinsko ogrevanje), kar znaša letno 172,5 kWh na kvadratni meter ogrevane površine. Vsa obstoječa okna, s toplotno prehodnostjo 2,8 W/(m2K), so se postopoma zamenjala z energijsko varčnimi okni s toplotno prehodnostjo 1,3 W/(m2K), s tem se je zmanjšala raba energije za približno 25 % oziroma na 288 MWh, kar je letno 127,4 kWh na kvadratni meter ogrevane površine. Z ukrepom nove toplotnoizolacijske fasade, z debelino toplotne izolacije 12 cm, je predvideno zmanjšanje rabe energije na 127 MWh, kar je letno 56,2 kWh na kvadratni meter ogrevane površine.

Glede na pravilnik o toplotni zaščiti in učinkoviti rabi energije v stavbah Uradni list RS št. 42/2002 je za stanovanjski blok izračunana specifična raba toplote za ogrevanje 56,2 kWh/(m2a), kar je manj od predpisane največje letne dovoljene specifične toplote za ogrevanje (člen 6), ki znaša 63,24 kWh/(m2a). Vrednosti veljajo za predvideno izmenjavo zraka pri naravnem prezračevanju n = 1,00 h-1. Izračun toplotnih izgub je pokazal, da je pri izolirani zgradbi letna potrebna toplota za ogrevanje približno ena tretjina vrednosti neizolirane zgradbe. Pri projektiranju toplotne zaščite zgradbe je potrebno upoštevati krajevno ugotovljene podatke o projektni zunanji temperaturi, temperaturnemu primanjkljaju, o trajanju ogrevalne sezone in globalnemu sončnemu obsevanju. Predvidena letna potrebna toplota za ogrevanje stavbe se izračuna skladno s standardom SIST EN 832. Upoštevajo se transmisijske in prezračevalne toplotne izgube, dobitki notranjih virov in dobitki sončnega sevanja.

Če bi v opisanem primeru s specifično rabo toplote za ogrevanje 56 kWh/(m2a) želeli doseči specifično rabo toplote za ogrevanje 40 kWh/(m2a), kar predpisuje PURES, bi morali investicijo povečati za približno 20 odstotkov, glede na že nastale stroške izvedbe fasade in zamenjave stavbnega pohištva ter dodatne izolacije podstrešja od sedanjih 20 cm na 30 cm. Če bi obstoječi objekt želeli sanirati za dosego t.i. pasivnega standarda, pa bi morali investicijo dodatno povečati za približno 10 odstotkov. Stroški gradnje za stavbe z rabo toplote za ogrevanje 30 kWh/(m2a) v primerjavi z rabo toplote 15 kWh/(m2a) pa so nižji le za 5 odstotkov.

Avtor: Bojan Grobovšek

Vir: http://bob.czp-vecer.si/igre2006/kvadrati/default.asp?kaj=1&id=2010011105501863&tab=ARH2010VEC