Kako izbjeći gubitak energije u objektima

 

Kad su toplinski uslovi zadovoljeni, naše je tijelo u ravnoteži s okolinom što nam omogućava normalno obavljanje aktivnosti. S druge strane, kada je neki prostor prevruć ili prehladan, ubrzo primjećujemo promjene u našem raspoloženju i tijelu. Nezadovoljstvo toplinskom okolinom nastaje kada je toplinska ravnoteža nestabilna, to jest kada postoje razlike između topline koju proizvodi tijelo i topline koju tijelo gubi na okoliš.

Analiza 24 studije o odnosu temperature i performansi pokazala je 10% smanjenje performansi i na 30 ° i na 15 °C, u poređenju s početnom vrijednosti između 21 °C i 23 °C – pokazujući utjecaj koji toplinski komfor može imati na uredske prostore. Novija studija, u kontrolisanom okruženju, ukazala je na smanjenje performansi za 4% pri hladnijim temperaturama, a redukciju od 6% u toplijim uslovima.

Zaštita od vremenskih prilika jedna je od glavnih funkcija arhitekture. To se može učiniti na primjer, korištenjem opreme za grijanje ili klimatizaciju ili pasivno, koristeći sunčevo zračenje, ventilaciju i prirodne materijale koji rade u korist arhitekture. Iako je pojava tehnologija hlađenja i grijanja poboljšala uslove u zatvorenim prostorima, oni su također pridonijeli stvaranju objekata koji su slabo prilagođeni okolišu u kojem su građeni, čineći ih tako skupljim za hlađenje, zagrijavanje i nemogućim za održavanje udobnosti u unutrašnjosti. Uredske zgrade s ostakljenim fasadama, koje nisu specificirane u skladu sa lokalnom klimom, zahtjevaju složene klimatizacijske sisteme na zadatak održavanja konstantne unutrašnje temperature.

Ovojnica objekta važan je segmenat jer djeluje kao filter između vanjske i unutrašnj klime, te bi pri dizajniranju trebalo uzeti u obzir lokalne klimatske uslove. Na toplijim se lokacijama uglavnom nastoji prozračiti zgradu što je više moguće, velikim otvorima i zasjenjenim prostorima. Dok s druge strane u hladnijim područjima ovojnica ima tendenciju da sunce prodre u unutrašnji prostor, održavajući tako toplinu u objektu. Smjer protoka topline uvijek ide od najtoplije do najhladnije površine, a prijenos se događa kada postoji temperaturna razlika između vanjske i unutrašnje površine.

Nekoliko dijelova istraživanja govori o glavnim oblicima gubitka energije u objektu. Općenito, brojevi su blizu 35% za zidove, 25% za prozore i vrata, 25% za krov i 15% za pod. Ti se gubici topline događaju konvekcijom, kondukcijom i zračenjem. Neizbježno je da se pojave, ali dužnost je arhitekata upravljati brzinom kojom se gubi toplina – što se može kontrolisati primjenom odgovarajućih građevinskih materijala i tehnika za uspostavljanje i održavanje vodonepropusnog objekta koji sadrži visok nivo izolacije.

U ovom je trenutku važno pozabaviti se konceptima toplinske izolacije i toplinske inercije. Toplinska izolacija smanjuje gubitak topline tokom hladnih sezona i dobitak topline tokom vrućih sezona. Izolacijski materijali poput mineralne vune, keramičkih vlakana, stiropora i poliuretana obično se sastoje od velikog broja praznina, u kojima su zarobljeni zrak ili drugi plinovi koji djeluju kao izolator. Oni će pomoći u smanjenju toplinskih gubitaka i dobitaka. Toplinske provodljivost se naziva U-vrijednost. Ova nam vrijednost omogućuje da znamo nivo toplinske izolacije u odnosu na postotak energije koji prolazi kroz ovojnicu; ako je rezultirajući broj nizak, imat ćemo dobro izoliranu površinu. Visok broj upozorava na termički nedostatnu površinu. Drugi važan koncept je toplinska inercija, koja je svojstvo materijala da zadržava toplinu i malo po malo istu vraća u okoliš. Materijali s visokom inercijom imat će odgođenu reakciju na promjene atmosferske temperature. Toplinska inercija je relevantna u klimatskim područjima s velikim termalnim amplitudama između dana i noći. U obalnim regijama i mjestima gdje postoji mala temperaturna razlika u danu, prihvaćanje materijala s niskom toplinskom inercijom je dovoljno da se spriječe visoke temperature da uđu u prostore.

Zidovi

Da biste smanjili izmjenu topline između unutrašnjosti i vanjštine, važno je uložiti u izolacijske materijale kao što su mineralna vuna, stiropor, keramička vlakna, poliuretani, … i njihovu integraciju u fasadne sisteme. Gips također djeluje na poboljšanje toplinske udobnosti. Inteligentne membrane pomažu u nepropusnosti i upravljanju vlagom, dok premazi mogu doprinijeti izolacijom i zaštitom od loših vremenskih prilika.

Krovovi

Uvijek se preporučuje kombinovanje neke vrste toplinske izolacije na krovu za veću udobnost unutar konstrukcije. U regijama u kojima je preporučljivo raditi s visokom toplinskom inercijom, preporučuje se izgradnja masivnih ploča s konačnom primjenom izolatora. U regijama u kojima je moguće raditi s niskom toplinskom inercijom mogu se koristiti lagane obloge, ali uvijek uz primjenu toplinske izolacije. Tehnika koja se široko koristi, a koja ima dokazane pozitivne rezultate i niske troškove, je obojiti pločice u bijelo ili koristiti pločice svijetlih boja, jer odbijaju sunčeve zrake.

Podovi

Iako se često zanemaruje, izolacija poda važna je za smanjenje razmjene topline između tla i zgrade. Uz to je važno napomenuti da će izbor zidnih ili podnih obloga utjecati na percepciju temperature od strane korisnika.

Prozori i vrata

Staklo na prozorima i fasadama može omogućiti ulazak sunčevog zračenja u okoliš, ali isto tako može sačuvati toplinu koju proizvode stanari, sistemi grijanja unutar objekta ili dopustiti evakuaciju topline, sve u zavisnosti od vrste objekta. Ukratko, kontrola sunčevog zračenja može se sažeti u:

  • Primanje ili blokadu prirodnog svjetla;
  • Primanje ili blokadu solarne toplote;
  • Dopuštanje ili blokada gubitka toplote iz unutrašnjosti;
  • Omogućavanje vizualnog kontakta između interijera i eksterijera.

Za proučavanje ponašanja prozirnih završnih obrada važno je uzeti u obzir kratke i duge valove. Kratki valovi su vidljivi i infracrveni. Dugi valovi su infracrveno zračenje koje emitiraju grijana tijela. Ključno je pronaći dobru ravnotežu između mogućnosti prozora da smanji gubitak topline (u-vrijednost) u odnosu na njegovu sposobnost povećanja ili smanjenja sunčeve topline. U ovom je trenutku važna G-vrijednost (Sunčev faktor) koja nije ništa više od postotka sunčevog zračenja koji udara u staklo i prenosi se izravno i neizravno u okoliš.

G-vrijednost 1,0 predstavlja ukupnu propusnost svih sunčevih zračenja, dok 0,0 predstavlja prozor bez prijenosa solarne energije. To jest, u hladnim klimama, veća “g-vrijednost” pomaže u pružanju korisnijih solarnih dobitaka i ograničava potrebe za grijanjem. U područjima sa vrućom klimom niža “g-vrijednost” pomaže u kontroli nepotrebnog solarnog dobitka radi ograničavanja potreba za grijanjem.

Na donjoj slici prikazan je rad nekih vrsta stakla.

Uspješne odluke utječu na životne uslove korisnika objekta i svaki materijal može igrati ulogu u općoj strategiji dizajna. Završna specifikacija ne samo da treba optimizirati potrošnju energije, već i pružiti udobnost korisniku, zato je toliko važno da arhitekti znaju i teoretski dio koji stoji iza ovih pojava i kako će karakteristike navedenih materijala utjecati na performanse objekta u svoj svojoj složenosti.

print