nataša suhadolnik - connecting repositoriesklasifikacija na evropski direktivi o energetski...
TRANSCRIPT
-
Nataša Suhadolnik
Lesena nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih
Projektna naloga
univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
Maribor, avgust 2015
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih ii
Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
Lesena nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih
Študent: Nataša Suhadolnik
Študijski program: univerzitetni, Arhitektura
Smer: Arhitektura
Mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar
Maribor, avgust 2015
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih iii
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorici doc. dr. Vesni Žegarac Leskovar za pomoč in vodenje pri izdelavi projektne
naloge. Prav tako se pomoč zahvaljujem prof. dr. Miroslavu Pemrovu.
Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij.
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih iv
Lesena nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih
Ključne besede: gradbeništvo, arhitektura, nizkoenergijska gradnja, lesena hiša, enodružinska hiša,
klima.
Povzetek
V projektni nalogi obravnavamo zasnovo nizkoenergijske hiše v Ljubljani in s kakšnimi modifikacijami
se lahko isto hišo postavi v drugačno podnebje, natančneje v Stockholm, da bo ta še zmeraj enako
energijsko učinkovita.
Gre za nadgradnjo hiše pri projektu »One house fits all«, ki smo jo oblikovali v soavtorstvu z Anejem
Lukanom, Filipom Jakobom Frasom in Filipom Špiljakom.
V teoretičnem delu predstavimo koncept energijske zasnove zgradb ter načela načrtovanja le-teh.
Low energy timber house in two different climates
Key words: civil engineering, arhitecture, energy efficient construction, wooden house, family
house, climate.
Abstract
The project is presenting energy efficient house that is situated in Ljubljana and under what
conditions the same house can be equal efficient in another climate, in Stockholm.
It is an upgrade of project »One house fits all« that was designed with co-autorship with Anej Lukan,
Filip Jakob Fras and Filip Špiljak.
In the theoretical part is presented the concept of energy efficient building and how to design that
kind of constructions.
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih v
VSEBINA
1 UVOD 1
1.1 Nameni in cilji 1
1.2 Struktura in metode 1
2 Energijsko učinkovite zgradbe 2
2.1 Energijski tokovi v zgradbi 3
2.2 Načrtovanje energijsko učinkovite zgradbe 3
2.2.1 Klima 4
2.2.2 Orientacija zgradbe 6
2.2.3 Zasteklitev 6
2.2.4 Zaščita pred poletnim pregrevanjem 8
2.2.5 Faktor oblike 9
2.2.6 Temperaturno coniranje 9
2.2.7 Termični ovoj in toplotni mostovi 10
3 Zasnova nizkoenergijske hiše v dveh različnih podnebjih 11
3.1 Klimatski pogoji na obeh izbranih lokacijah 11
3.1.1 Ljubljana - Slovenija 11
3.1.2 Stockholm - Švedska 12
3.1.3 Primerjava vpadnega kota sončnih žarkov ter dolžine dneva na izbranih lokacijah 12
3.2 Zasnova 14
3.3 Lokacija 14
3.4 Energijski koncept 15
3.5 Funkcionalna zasnova 15
3.6 Konstrukcija 16
3.6.1 Sestave konstrukcijskih elementov 17
3.6.2 Zasteklitev 19
3.7 Energijska učinkovitost zgradbe - Ljubljana 20
3.8 Energijska učinkovitost zgradbe – Stockholm 21
3.8.1 Optimalna modifikacija hiše 23
3.9 Primerjava dobljenih rezultatov energijske učinkovitosti (Tabela 10) 24
3.10 Modificirani konstrukcijski elementi hiše v Stockholmu 25
3.10.1 Delež zasteklitve 27
4 SKLEP 28
5 VIRI, LITERATURA 29
6 PRILOGE 30
6.1 Seznam tabel 31
6.2 Seznam slik 32
6.3 Naslov študenta 33
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih vi
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 1
1 UVOD
V Evropi je več kot 40 % proizvedene energije povezane s potrebami zgradb. Gre za izjemno visok
odstotek, na katerega se moramo čim prej odzvati in eden izmed najboljših odgovorov je
nizkoenergijska oz. pasivna gradnja, s pomočjo katere bodo zgradbe potrebovale manj energije za svoje
delovanje. Tukaj je zelo pomembna tudi energija, ki je potrebna za proizvodnjo in transport materialov,
tako da moramo posegati po gradivih, ki so v naši okolici in ki imajo čim manjši ogljični odtis. Najboljši
za to je vsekakor les, saj spada Slovenija v tretjo najbolj gozdnato državo Evrope (takoj za Švedsko in
Finsko), hkrati pa je les tudi ekološki in obnovljivi gradbeni material, za katerega tudi v procesu
predelave porabimo najmanj energije.
Predmet obravnave diplomskega projekta je načrtovanje nizkoenergijske lesene hiše, ki ustreza tako
podnebju v Ljubljani kot na Švedskem.
1.1 Nameni in cilji
Nameni in cilji diplomskega projekta bodo bolje spoznati nizkoenergijsko gradnjo, na kakšen način
lahko izvedemo energijsko učinkovito zgradbo in kako lahko dosežemo, da je ista hiša ob postavitvi na
drugo lokacijo isto energijsko učinkovita.
1.2 Struktura in metode
V nalogi sta uporabljeni deskriptivna in projektna metoda. V prvem, teoretičnem delu se seznanimo z
nizkoenergijsko gradnjo, v drugem delu pa je v ospredju arhitekturno načrtovanje na stopnji idejnega
projekta in analiza pridobljenih podatkov.
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 2
2 ENERGIJSKO UČINKOVITE ZGRADBE
Osnovna zahteva vsakega koncepta nizkoenergijske stavbe je zmanjšati toplotne izgube in kar se da
optimizirati solarne dobitke. Pomemben je predvsem poudarek na optimiziranju in ne samo
maksimiziranju sončnih dobitkov. Npr. velike steklene površine omogočajo velike dobitke sončnega
obsevanja in na drugi strani povzročajo tudi velike toplotne izgube. Pri nizkoenergijski stavbi pa so
najbolj pomembni neto dobitki, torej, da se dobitki kar se da približajo izgubam. Boljše oz. ugodnejše
kot je razmerje, bolj energijsko učinkovita je zgradba in sledi optimizaciji dobitkov in izgub [Zbašnik
Senegačnik, 2010].
Energijska učinkovitost zgradbe se izraža s porabo kilovatnih ur za ogrevanje kvadratnega metra
površine. Na podlagi porabe se nato zgradbe razvrščajo v različne energijske razrede. Klasifikacija
energijskih razredov v Evropi ni enotna, večina obstoječih klasifikacij pa temelji na evropski direktivi o
energetski učinkovitosti stavb. Le-ta zahteva, da morajo biti vse nove stavbe klasificirane glede na
porabo energije [Žegarac & Premrov 2013].
Klasifikacija energijskih razredov po Pravilniku o metodologiji izdelave in izdaji energetskih izkaznic
stavb, ki velja za Slovenijo.
A1: od 0 do vključno 10 kWh/m2a,
A2: nad 10 do vključno 15 kWh/m2a,
B1: nad 15 do vključno 25 kWh/m2a,
B2: nad 25 do vključno 35 kWh/m2a,
C: nad 35 do vključno 60 kWh/m2a,
D: nad 60 do vključno 105 kWh/m2a,
E: nad 105 do vključno 150 kWh/m2a,
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 3
Slika 1: Energijski tokovi v zgradbi
Vir: [http://www.lowex.net/guidebook/analysis_tools_for_the_exergy_chain, lastna grafika]
F: nad 150 do vključno 210 kWh/m2a,
G: nad 210 kWh/ m2a
[Ur.l.RS št. 77/2009]
Nadalje je razred A1 opredeljen kot 1 litrska hiša, A2 kot pasivna hiša, nizkoenergijske hiše spadajo k
razredu B1 (boljša nizkoenergijska hiša) in B2 (nizkoenergijska hiša), z razredom C pa so zadoščene
minimalne vrednosti glede energijske učinkovitosti [Ur.l.RS št. 77/2009].
2.1 Energijski tokovi v zgradbi
Zgradbe lahko obravnavamo kot sisteme z množico tokov, tako vhodnih kot izhodnih. Med
najpomembnejše spadajo transmisijske in ventilacijske izgube ter notranji in solarni dobitki. Razlika
med toplotnimi izgubami in dobitki mora biti pokrita s strani dovedene energije za ogrevanje zgradbe
oz. v poletnih mesecih v obliki energije za hlajenje zgradbe (Slika 1).
Qt + Qc + Qi + Qs = ΔQ
Qt = transmisijske izgube so posledica toplotnih tokov skozi ovoj zgradbe
Qv = ventilacijske izgube nastanejo zaradi menjave zraka med okolico in zgradbo
Qi = notranji dobitki so posledica električnih naprav v zgradbi, ki oddajajo toploto
Qs = solarni dobitki nastanejo s pomočjo solarnega sevanja
ΔQ = razlika med toplotnimi izgubami in dobitki
[Žegarac & Premrov 2013]
2.2 Načrtovanje energijsko učinkovite zgradbe
Zasnova energijsko učinkovite zgradbe je kompleksen proces, ki ga lahko obravnavamo na treh nivojih.
Najprej se na podlagi lokacije, klimatskih pogojev in orientacije odločimo o najprimernejši tehnologiji
grajenja, materialih, ki jih bomo uporabili v zgradbi (stavbni ovoj, zasteklitev … ) ter detajlih, ki bodo
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 4
odgovarjali navedenim pogojem. Nadalje se odločimo o pasivni zasnovi zgradbe, ki omogoča gretje s
pomočjo sončnih dobitkov, naravno prezračevane, shranjevanje toplote v masivnih elementih hiše. Na
tretjem nivoju pa v zasnovo vključimo tudi aktivne strategije delovanja zgradbe, ki temeljijo na uporabi
električne energije. Vedno se nagibamo k temu, da je hiša zasnovana tako, da so čim manjše potrebe
po aktivnem delovanju zgradbe [Žegarac & Premrov 2013].
2.2.1 Klima
Klima ima zelo velik vpliv na zasnovo in učinkovitost nizkoenergijske stavbe, zato je potrebno pred
načrtovanjem le-te analizirati klimatske pogoje. Analizo klimatskih podatkov izvajamo v treh nivojih:
- makroklima
- mezoklima
- mikroklima
[Žegarac & Premrov 2013]
Makroklima
Kot že iz samega imena izhaja, gre za širše območje ali regijo. Makroklimo določajo podatki, pridobljeni
iz metereoloških postaj: temperatura in vlažnost zraka, gibanje zraka, zračni tlak, sončno obsevanje,
količina padavin, število sončnih ur … Vsi ti podatki so bistvenega pomena pri načrtovanju
nizkoenergijskih stavb [Žegarac & Premrov 2013].
Vpliv sonca je pomemben na dveh nivojih:
- gibanje sonca
- sončno obsevanje
[Žegarac & Premrov 2013]
Z gibanjem sonca imamo v mislih gibanje zemlje okrog sonca po ekliptični osi ter hkratno dnevno
vrtenje zemlje okrog lastne osi v nasprotni smeri urinega kazalca. Zaradi nagiba lastne osi zemlje za
23,5 ° prihaja do različnih osončenj zemlje ter tudi različnih letnih časov [Žegarac & Premrov 2013].
Kadar pa se osredotočimo na pozicijo sonca na nebu ter odklonu sončnih žarkov, govorimo o vpadnem
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 5
kotu (altitude) in azimutu (azimuth) (Slika 2). Pri vpadnem kotu je upoštevan kot med središčem sonca
in horizonta – ko je sonce točno nad nami je kot enak 90 °, ko pa je sonce na horizontu je kot enak 0 °.
Azimut pa je kot med jugom in točko na nebu, ki se nahaja točno pod soncem [Goulding et. Al 1992].
Slika 2: Prikaz vpadnega kota in azimuta
Vir: [http://en.wikipedia.org/wiki/Horizontal_coordinate_system]
Mezoklima
Je manjše območje s specifičnimi značilnostmi, kot so topografske značilnosti (gorovja, doline), sestava
prsti, sezonski veter, bližina vodnih virov … Tako lahko mezoklimo delimo na različne tipe, kot so doline,
kotline, gorata, gozdnata, obmorska območja [Žegarac & Premrov 2013].
Mikroklima
Je najožje območje, kjer se upošteva tudi človeški faktor, kot je zasaditev rastlin (predvsem dreves),
postavitev okoliških zgradb, ki vplivajo na osončenost lokacije in potek vetrov [Žegarac & Premrov
2013].
Klasifikacija podnebja
Podnebje se lahko klasificira po različnih sistemih, najpogosteje pa je uporabljena Köppnova podnebna
klasifikacija, ki določa klimo glede na 2 prevladujoča elementa – temperaturo zraka in padavine (Slika
3). Podnebne tipe po Köppenu opisujemo s črkami, praviloma dvema ali tremi, katerih pomen je
vnaprej določen [Köppnova podnebna klasifikacija, 2015].
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 6
Slika 3: Klasifikacije Evrope po Köppnovi podnebni klasifikaciji
Vir: [http://sl.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6ppnova_podnebna_klasifikacija]
2.2.2 Orientacija zgradbe
Kako orientiramo zgradbo ima za energijsko učinkovitost zelo velik pomen, saj omogoča izrabo
dobitkov sončnega sevanja. Le-ta je odvisna od letnega časa, dnevnega gibanja sonca ter same
orientacije zgradbe. Najbolj osončen je južni del fasade, zato je pomembno, da je na tem delu največ
steklenih površin, ki omogočajo solarne dobitke. Z optimalno zasteklitvijo lahko v zimskih mesecih s
solarnimi dobitki doprinesemo k ogrevanju zgradbe za kar 40 odstotkov oz. v kolikor so v zgradbi tudi
rekuperacijski sistemi se lahko ta odstotek še poveča [Zbašnik Senegačnik, 2010].
2.2.3 Zasteklitev
Zasteklitev ne pripomore le k že omenjenim solarnim dobitkom, ampak ima primarno nalogo
prepuščanja naravne svetlobe v zgradbo in pogledov iz zgradbe navzven. Zastekljeni deli (okna in včasih
tudi vrata) morajo prav tako preprečiti vdor vremenskih vplivov in hrupa, hkrati pa omogočajo tudi
naravno prezračevanje v primeru, da se steklene površine lahko odprejo [Žegarac & Premrov 2013].
Ker načrtujemo energijsko učinkovite zgradbe, je pri izbiri oken in vrat zelo pomembna izbira
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 7
produktov, ki imajo ustrezno nizek koeficient toplotne prehodnosti (»U vrednost«), da skozi zastekljene
površine ne prihaja do prevelikih transmisijskih izgub. Zraven vrednosti U pa je potrebno upoštevati
tudi vrednost g oz. faktor celotnega sončnega sevanja, ki pove, koliko sončne energije se s pomočjo
transmisije prenese v notranjost zgradbe [Žegarac & Premrov 2013].
V ta namen so bila razvita troslojna toplotnoizolacijska stekla, ki imajo Ug okrog 0,5 do 0,6 W/m2K,
lahko pa seveda tudi manj. Obstajajo pa tudi že štiri in več slojne zasteklitve, ki se uporabljajo v
hladnejših podnebjih. Te zasteklitve imajo dve prednosti:
- V srednji Evropi prepustijo okna pozimi več sončne energije v prostor, kot toplote iz prostora.
- Površinske temperature na notranji strani so tudi v zimskem času trajno tako visoke, da ne
nastanejo niti občutna zmanjšanja sevalne toplote, niti slepeč slap padajočega hladnega zraka
ob oknu.
[Zbašnik Senegačnik, 2010]
2.2.3.1 Okna
Za doseganje energijsko učinkovitih oken je potrebno zraven troslojne zasteklitve uporabiti tudi
medstekelno polnilo z žlahtnimi plini (npr. argon, kripton), ki omogočajo boljšo toplotno izolativnost. Za
preprečitev dolgovalovnega toplotnega sevanja se na stekla nanese še nevidna, izredno tanka plast
nizkoemisijskega nanosa (večinoma srebrov oksid). Le-ta bistveno pripomore k nižji toplotni
prehodnosti. Stekla s takšno sestavo lahko dosegajo vrednost tudi Ug = 0,4 W/m2K [Zbašnik Senegačnik,
2010].
Zraven učinkovitih stekel pa je zelo pomembna tudi izbira okvirja in distančnika, ki povezuje steklo z
okvirjem. Distančniki lahko predstavljajo toplotni most, saj so ponavadi izdelani iz aluminija, ki ima
visoko toplotno prevodnost. Za energijsko učinkovita okna se tako uporabljajo distančniki iz umetnih
snovi, ki imajo veliko nižjo toplotno prevodnost [Zbašnik Senegačnik, 2010].
Izolativno izboljšani okvirji, ki so narejeni iz gradiv z nizko toplotno prevodnostjo (vgrajena toplotna
izolacija) dosegajo vrednosti Uf = 0,7 – 0,8 W/m2K, okno kot celoten element pa tako dosega vrednosti
nižje od Uw = 0,8 W/m2K [Zbašnik Senegačnik, 2010].
Vsi parametri, so skupno izraženi s koeficientom toplotne prehodnosti okna oz. z Uw, ki ga lahko
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 8
izmerimo ali izračunamo. Enačba, po kateri se izračuna vrednost Uw (po ISO EN 10077-1:2006) je
sledeča:
Uw koeficient toplotne prehodnosti okna
Ug koeficient toplotne prehodnosti stekla
Uf koeficient toplotne prehodnosti okvirja
Ag površina stekla
Af površina okvirja
Ig dolžina robnega dela stekla
linearna toplotna prehodnost
[Žegarac & Premrov 2013]
2.2.4 Zaščita pred poletnim pregrevanjem
Kot že omenjeno, lahko okna pripomorejo k visokim solarnim dobitkom, vendar je zelo pomembno tudi
dejstvo, da lahko zaradi prevelikih dobitkov predvsem poleti prihaja do pregrevanja. Zraven solarnih
dobitkov so viri pregrevanja tudi dobitki notranjih virov toplote in tehnologija grajenja (zgradbe,
izvedene iz lahkih sten imajo nizko toplotno vztrajnost in zato prihaja do nihanja temperature v
prostoru). Le-to lahko preprečimo na več načinov:
- Senčila na oknih (najbolje premična ter zunanja, ki onemogočajo vdor toplote).
- Balkon ali previs zgornje etaže (najučinkovitejši na južni strani; poleti omogočajo senčenje pred
direktnim vdorom sonca, pozimi pa omogočajo zaradi nižjega vpadnega kota sončnih žarkov
vdor sončnih žarkov).
- Senčenje z vegetacijo (listopadna drevesa ob južni fasadi zgradbe).
- Zmanjšanje porabe električne energije (izbira energijsko varčnih naprav, saj se električna
energija za pogon strojev in naprav skoraj v celoti pretvori v toploto).
- Nočno zračenje z naravnim vzgonom (omogoča ga topli zrak v zgradbi glede na hladnejši zunanji
zrak, s pomočjo dimniškega efekta namreč nastane močan vlek in zrak steče po zgradbi ter jo s
tem ohladi).
- Latentni hranilniki toplote (gre za t. i. gradiva s fazno preobrazbo, ki viške toplote v prostoru
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 9
shranijo in jih pri nižjih temperaturah oddajo. Gre za posebne mikrokapsule, ki jih je mogoče
dodajati mineralnim gradivom in jih lahko vgrajujemo v masivne in lahko konstrukcije)*Zbašnik
Senegačnik, 2010+.
- Vgradnja primerne izolacije z višjo specifično toploto - vrednostjo parametra C (celulozna
izolacija ali lesena vlakna/plošče). Takšni materiali namreč akumulirajo več energije in imajo
večji fazni zamik prehoda toplote. Priporočen fazni zamik je vsaj 12 ur, saj se tako omogoči
toplotna stabilnost zgradbe *Žegarac & Premrov 2013+.
2.2.5 Faktor oblike
Faktor oblike objekta (Fo = A / V ) predstavlja razmerje med celotno površino toplotnega ovoja in
ogrevano prostornino stavbe V [Žegarac & Premrov 2013].
Transmisijske izgube se lahko minimalizirajo s kompaktno obliko zgradbe, ki ima manjšo površino.
Posebej ugoden faktor oblike ima vrednost 1, tej pa se približamo pri kvadratnih, okroglih, osemkotnih
in elipsastih oblikah zgradbe. Faktor oblike je odvisen tudi od števila etaž [Zbašnik Senegačnik, 2010].
V primerjavi z enodružinsko prostostoječo hišo je veliko boljša strnjena zazidava, npr. vrstne hiše oz. še
bolje večstanovanjska večetažna gradnja. Tukaj se lahko doseže faktor oblike 0,3 – 0,7 [Zbašnik
Senegačnik, 2010].
Vendar so določene študije pokazale, da je lahko v nekaterih primerih zelo učinkovita tudi dinamična
oblika zgradbe, saj le-ta omogoča višje solarne dobitke. To je seveda odvisno od lege, klimatskih
pogojev in predvsem od izbire optimalnega deleža ustrezno postavljene zasteklitve [Žegarac & Premrov
2013].
2.2.6 Temperaturno coniranje
Izraz coniranje se uporablja za razdelitev prostorov v zgradbi, ki imajo podobne karakteristike glede na
namen uporabe ali notranjih temperaturnih pogojev. Najpogosteje uporabljen koncept coniranja
predlaga postavitev prostorov, ki potrebujejo nižjo temperaturo in osončenje (komunikacije, tehnični
prostor, WC) na severno stran zgradbe in nasprotno vse prostore, ki potrebujejo večjo osončenost in
višjo temperaturo (dnevni prostor, jedilnica, otroške sobe) na južno stran zgradbe. S pravilno
razporeditvijo prostorov dosežemo manjši pretok zraka med posameznimi prostori znotraj zgradbe in
med samo zgradbo ter okolico [Žegarac & Premrov 2013].
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 10
Pomemben je tudi aspekt dnevnega coniranja. Prostori, ki se uporabljajo čez dan in tako potrebujejo
več svetlobe naj bi bili ob južni strani fasade, ki je tudi bolj zastekljena in omogoča več naravne
svetlobe. Rezultat pravilnega coniranja je zraven že omenjenih manjših pretokov tudi boljša notranja
klima in manjša električna poraba [Žegarac & Premrov 2013].
2.2.7 Termični ovoj in toplotni mostovi
Termični ovoj označuje dele zgradbe, ki preprečujejo ogrevanemu volumnu, da bi prehajal navzven in
hkrati zunanjemu zraku prehod v zgradbo. Učinkovitost ovoja, ki ga lahko označimo tudi kot prepreko,
je odvisna od materialnih kompozitov uporabljenih na zunanjih zidovih, strehi ter talni plošči, od
zastekljenih površin, zrakotesnosti, toplotnih mostov … Da se zagotovi določen nivo energijske
učinkovitosti termičnega ovoja zgradbe, so predpisane minimalne zahteve, ki jih najdemo v nacionalnih
gradbenih predpisih in standardih [Žegarac & Premrov 2013].
Pri načrtovanju zgradbe moramo biti pozorni na to, da so vsi elementi termičnega ovoja dobro toplotno
izolirani in da teče toplotnoizolativna plast neprekinjeno po vsem ovoju. Izbor toplotne izolacije je v
prvi vrsti odvisen od nosilne konstrukcije. Na masivno steno se toplotnoizolacijske plošče ali lamele
lepijo, sidrajo, žebljajo … Pri lahkih konstrukcijah pa je mogoče toplotno izolacijo tudi vpihovati med
nosilne elemente (npr. celulozne in lesene kosmiče, ovčjo volno …) [Zbašnik Senegačnik, 2010].
Toplotni mostovi so lokalno omejene površine na gradbenem elementu, kjer je povečan prehod
toplote. Pojavljajo se na zunanjem ovoju zgradbe in sicer zaradi napak in pomanjkljivosti pri
načrtovanju in izvedbi. Gre za območja, skozi katera lahko zgradba izgublja zelo veliko toplote, zaradi
njih se poslabša toplotno ugodje v zgradbi (prihaja do t. i. vleka oz. občutka prepiha), ogrožen pa je tudi
sam gradbeni element [Zbašnik Senegačnik, 2010].
Glede na vzrok nastanka delimo toplotne mostove na konvekcijske (vdor zraka skozi špranje/odprtine),
geometrijske (nastanejo na mestih, kjer je notranja površina, skozi katero uhaja toplota, manjša od
zunanje – vogal zunanje stene) in na konstrukcijske, ki so najbolj problematični. Nastanejo namreč na
mestih, kjer je prekinjen toplotni ovoj zgradbe in so posledica neustreznega načrtovanja detajlov, kot
so preboji, previsi (konzole), priključki … Zelo pomembno je, da z ustreznim načrtovanjem preprečimo
nastanek toplotnih mostov in da ustvarimo konstrukcijo brez le-teh [Zbašnik Senegačnik, 2010].
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 11
Slika 4: Podnebni tipi Slovenije
Vir: [http://www.gis.si/egw/GOS_T12_P04/index.html]
3 ZASNOVA NIZKOENERGIJSKE HIŠE V DVEH RAZLIČNIH PODNEBJIH
3.1 Klimatski pogoji na obeh izbranih lokacijah
3.1.1 Ljubljana - Slovenija
V Sloveniji na podnebje vplivajo predvsem naslednji dejavniki: lega v zmernih zemljepisnih širinah,
sorazmerno blizu Atlantskega ocena in vpliva zahodne zračne cirkulacije, lega na obrobju Jadranskega
morja – prehod med Sredozemljem in evrazijsko celino ter višinska struktura terena.
Podnebje delimo na naslednje 3 glavne tipe (Slika 4):
- Submediteransko podnebje (jugozahod države)
- Zmerno celinsko podnebje – najbolj razširjen tip (osrednji in vzhodni del države)
- Gorsko podnebje (severozahod države)
[Geografski vestnik 2015]
Vreme v Ljubljani določa lega mesta v obsežni kotlini, ki jo obkrožata predalpski in kraški svet.
Predvsem pozimi je značilen pojav t. i. temperaturnega obrata, pri katerem se hladnejši in vlažen zrak
zadržuje v nižjih plasteh. Poleti je vreme v mestu bolj pod vplivom sredozemskih zračnih tokov, zato so
poletja sončna in razmeroma topla [Vreme in podnebje 2015].
Ljubljana geografska širina 46° 03′ 20″, geografska dolžina 14° 30′ 30″, nadmorska višina 298 m,
podnebje: Cfb - zmerno toplo vlažno podnebje s toplim poletjem.
Povprečne letne vrednosti za Ljubljano – referenčno obdobje: 1961–1990 (Slika 5):
- Povprečna letna temperatura zraka je 9,8 °C.
- Najnižja mesečna povprečna temperatura v januarju je -3,8 °C,
- Najvišja mesečna povprečna temperatura je v juliju 26,1°C.
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 12
Slika 5: Povprečne padavine in temperature v Ljubljani v obdobju 1961–1990
Vir: [http://www.arso.gov.si/vreme/napovedi%20in%20podatki/ljubljana.html]
Slika 6: Povprečne letne temperature - Švedska (v obdobju 1961-1990)
Vir: [http://www-markinfo.slu.se/sve/klimat/temp.html]
- Povprečje letnih padavin je 1393 mm.
- Povprečno število ur sončnega obsevanja znaša 1712 ur, januar 60 ur, junij 272 ur
- Povprečna letna hitrost vetra znaša 1,3 m/sec
[Vreme, Ljubljana 2015] [Lastnosti vetra v Sloveniji 2015]
3.1.2 Stockholm - Švedska
Švedska ima veliko milejšo klimo kot večina držav (krajev), ki ležijo na tej geografski širini. Zahvala gre
zalivskemu toku, ki iz Mehiškega zaliva prinaša topel tok, ki teče po zahodni obali Švedske.
Na splošno se podnebje deli na tri klimatske tipe:
- Oceansko podnebje (skrajni jug države)
- Vlažno celinsko podnebje (osrednji del države)
- Subarktično podnebje (severni del države)
Tem podnebnim tipom je skupna količina padavin in povprečne letne temperature (Slika 6) [Sweden
climate 2015].
Stockholm – geografska širina 56° 08' 00", geografska dolžina 13° 25' 0", nadmorska višina 52 m,
podnebje: Dfb - vlažno borealno podnebje s toplim poletjem.
Povprečne letne vrednosti za Stockholm (referenčno obdobje: 1961–1990):
- Povprečna letna temperatura zraka je 6,6 °C.
- Najnižja povprečna mesečna temperatura je v februarju – 5,3 °C,
- Najvišja povprečna mesečna temperatura je v juliju 21,9 °C.
- Povprečje letnih padavin je 539 mm.
- Povprečno število ur sončnega obsevanja znaša 1821 ur, januar 40 ur, junij 292 ur.
- Povprečna letna hitrost vetra znaša 3,7 m/sec.
[Stockholm 2015]
3.1.3 Primerjava vpadnega kota sončnih žarkov ter dolžine dneva na izbranih lokacijah
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 13
Slika 7: Vpadni kot sončnih žarkov Ljubljana in Stockholm
Vir: [lastna grafika]
Iz Tabele 1 je razviden točen kot sončnih žarkov na poletni in zimski solsticij ter na oba ekvinokcija. Pri
načrtovanju nas najbolj zanima vpadni kot sončnih žarkov ob obeh solsticijih, ko je sonce najviše oz.
najnižje (Slika 7).
Skladno z razliko v geografski dolžini (približno 10 °) so različni tudi vpadni koti sončnih žarkov na obeh
lokacijah.
Pozimi je vpadni kot v Stockholmu zelo nizek, zato lahko sonce prodre globoko v zgradbo, medtem ko
je v Ljubljani kot 21. 12. enkrat večji in tako omogoča manj direktnih sončnih dobitkov. Ko je vpadni kot
največji (21. 6.), je razlika med lokacijami bistveno manjša, ponovno ima manjši vpadni kot Stockholm.
Tabela 1: Vpadni kot sončnih žarkov
Vir: [http://susdesign.com/sunangle/]
Vpadni kot sončnih žarkov Ljubjana Stockholm
21.3. 44,12° 34,05°
21.6. 64,78° 55,01°
21.9. 42,56° 33,35°
21.12. 20,53° 10,48°
Tabela 2 prikazuje ure sončnih vzhodov in zahodov na obeh lokacijah in preračunane dolžine dni.
Medtem ko pri ekvinokcijih ne prihaja do razlik, so le-te opaznejše pri dolžini dneva na prvi poletni in
zimski dan. Stockholm ima skoraj 3 ure daljši najdaljši dan v letu, medtem, ko je najkrajši dan – 21. 12.
za dobri 2 uri in pol krajši od istega dneva v Ljubljani. Podatek o povprečnem številu ur sončnega
obsevanja na posamezni lokaciji, ki se nahaja v poglavju 3.1.1 oz. 3.1.2 prav tako razkriva, da je januarja
v Ljubljani kar za dobrih 33 % več ur sončnega obsevanja, ki pripomore k višjim solarnim dobitkom v
najbolj ključnem delu leta. Junija pa se povprečno število ur sončnega obsevanja razlikuje le za slabih 7
%. Tokrat več solarnih dobitkov prejme Stockholm.
Tabela 2: Sončni vzhod/zahod, dolžina dneva
Vir: [http://www.timeanddate.com/astronomy/]
Ljubljana Stockholm
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 14
Slika 8: Idejna zasnova – oblika hiše
Vir: [grafika iz skupnega projekta pri predmetu Lesene energijsko učinkovite zgradbe]
Sončni vzhod / zahod Dolžina dneva Sončni vzhod / zahod Dolžina dneva
21.3. 6.04 / 18.15 12 ur 11 min 5.48 / 18.03 12 ur 15 min
21.6. 5.11 / 20.57 15 ur 46 min 3.31 / 22.08 18 ur 37 min
21.9. 6.47 / 19.02 12 ur 15 min 6.29 / 18.52 12 ur 23 min
21.12. 7.41 / 16.19 8 ur 38 min 8.44 / 14.48 6 ur 4 min
Po pregledu vseh podatkov lahko ugotovimo, da je poleti v Stockholmu večja potreba po senčenju, saj
je vpadni kot nižji, dan pa daljši in so tako južne fasade dlje izpostavljene sončnemu obsevanju.
Senčenje v Stockholmu je pomembno predvsem za preprečitev prekomerne osvetljenosti, saj so zaradi
nižjih temperatur tukaj manjše potrebe po hlajenju zgradbe.
Pozimi, ko so največje potrebe po sončnem sevanju in s tem toplotnimi dobitki, pa je v Stockholmu dan
zelo kratek in je na voljo dnevno le nekaj ur za sončne dobitke. Ker je tudi povprečna najnižja
temperatura v Stockholmu nižja kot v Ljubljani, je tukaj pozimi tudi večja potreba po dodatnem
ogrevanju zgradbe.
3.2 Zasnova
Pri projektu »One house fits all« smo si zadali nalogo, da se lahko enodružinska hiša, primerna za
bivanje štiričlanske družine, brez posega v njeno obliko, spremeni v enoto vrstne hiše. To smo dosegli z
oblikovanjem dvokapnice v L obliki, ki je izhajala iz treh kock (Slika 8). S postavitvijo hiš v vrsto pa se
ustvarijo vrtni atriji, ki prebivalcem omogočajo tudi zasebnost.
Tokrat smo si zadali drugačno nalogo; hišo smo modificirali tako, da je kot samostoječa energijsko
učinkovita tako v Ljubljani kot v Stockholmu. Večjih posegov v samo obliko glede na že oblikovano hišo
pri projektu nismo izvedli, smo pa s pravilno postavitvijo oken in konstrukcijsko sestavo dosegli želen
rezultat.
3.3 Lokacija
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 15
Slika 9: Prikaz energijskega koncepta hiše
Vir: [grafika iz skupnega projekta pri predmetu Lesene energijsko učinkovite zgradbe]
V obeh primerih smo hišo postavili v predmestje večjega mesta – Ljubljane oz. Stockholma med naselje
družinskih hiš. V Ljubljani smo izbrali lokacijo v predelu Ljubljana Brod na naslovu Tiha ulica 12, kjer
prevladuje individualna gradnja (priloga 1a). Na parcelo se dostopa iz severne strani, kjer sta urejeni 2
parkirni mesti, na jugu in vzhodu pa je veliko travnatih površin namenjenih sprostitvi.
V Stockholmu je prav tako bila izbrana lokacija, ki je kar se da primerljiva z lokacijo v Ljubljani. Gre za
predmestje Enskede, ki se nahaja južno od mesta, tukaj prav tako prevladuje individualna gradnja,
predvidena lokacija pa je na naslovu Ösmogatan 4 (Priloga 1b). Za razliko od izbrane parcele v Ljubljani
je ta bolj podolgovata (orientacija S-J), prav tako pa se dostopa do hiše iz severne strani, na jugu pa so
travnate površine z več zasejanimi drevesi.
3.4 Energijski koncept
Hiša je zasnovana za ogrevanje s toplotno črpalko, ki se nato izvede preko sistemskih plošč za talno
ogrevanje. Gre za proizvod Stirotermal Silent, podjetja Fragmat. Prav tako se s pomočjo toplotne
črpalke ogreva sanitarna voda – deževnica, ki se zbira v zunanjem, podzemnem rezervoarju.
Prezračevanje poteka s pomočjo rekuperatorja, prav tako je omogočeno naravno prezračevanje (Slika
9).
3.5 Funkcionalna zasnova
Gre za tipično P+1 družinsko hišo L oblike, ki ima v pritličju veliko dnevno sobo, ki se preko jedilnice
povezuje s kuhinjo. Iz dnevne sobe je omogočen prehod na teraso in vrt. V pritličju se nahaja tudi
manjša knjižnica, ki je locirana na južni strani horizontalnega krila hiše. Tudi iz knjižnice je omogočen
dostop do vrta. V pritličju se nahaja še tehnični prostor z utilityem – do njega se prehaja skozi manjši
WC. Le-ta je dostopen iz vetrolova, kjer je tudi glavni vhod v hišo. Iz vrtne strani se dostopa do
shrambe, ki je prav tako v pritličju hiše, vendar dostopa iz notranjosti hiše do shrambe ni. Na severni
strani hiše sta tudi 2 tlakovani parkirni mesti za avtomobila. Kamniti tlak poteka tudi ob vzhodni fasadi
hiše, vse do lesene terase.
Do prvega nadstropja se dostopa po stopnicah, ki se nahajajo v dnevni sobi pritličja. Hodnik, ki
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 16
Slika 10: Tloris pritličja I načrt v merilu 1:50 v prilogi
Vir: [lastna grafika]
Slika 11: Tloris nadstropja I načrt v merilu 1:50 v prilogi Vir: [lastna grafika]
povezuje vse prostore v prvem nadstropju ima tudi manjši bralni kotiček, ki dobi veliko sonca iz južne
strani. Tukaj sta zraven glavne spalnice še dve otroški sobi, pisarna ter večja, družinska kopalnica. Vse
sobe na zahodni strani hiše imajo tudi strešno okno.
Iz Tabele 3 sta razvidna površina in tlak posameznega prostora.
Tabela 3: Seznam prostorov, površine in finalnega tlaka
Prostor Številka Nadstropje Površina (m2) Tlak
Vetrolov 01 pritličje 3,84 ploščice
Knjižnica 02 pritličje 10,99 ploščice
Dnevni prostor 03 pritličje 47,02 parket
Kuhinja 04 pritličje 10,34 parket
WC 05 pritličje 2,82 ploščice
Utility, tehnični prostor 06 pritličje 3,84 ploščice
Shramba 07 pritličje 5,71 ploščice
Hodnik 08 1. 19,42 ploščice
Otroška soba 09 1. 14,51 parket
Pisarna 10 1. 8,31 parket
Otroška soba 11 1. 14,51 parket
Kopalnica 12 1. 9,55 ploščice
Spalnica 13 1. 23,53 parket
Skupaj: 174,39
3.6 Konstrukcija
Nizkoenergijska hiša ima leseno konstrukcijo – gre za montažni okvirni panelni sistem z modularno
mero n x 125 cm (oz. n x 62,5 cm). Nosilna konstrukcija v zunanjih stenah je sestavljena iz lesenih
okvirjev iz stebrov in prečk, dimenzij 80 x 160 mm, vmesni prostor pa je napolnjen z izolacijo. Okvirje
povezuje OSB plošča, ki se nahaja med 2 izolacijskima slojema.
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 17
Slika 12: Sestava zunanjega zidu (Z1) Vir: [lastna grafika]
Slika 13: Sestava predelne stene (Z2) Vir: [lastna grafika]
Streha dvokapnica ima naklon 15 °, ostrešje je leseno. Nosilna konstrukcija z izolacijo ima špirovce
dimenzije 10 x 28 cm, nad njo je dodatna konstrukcija z izolacijo.
3.6.1 Sestave konstrukcijskih elementov
V nadaljevanju so navedene sestave posameznih konstrukcijskih elementov z ustreznimi debelinami.
Podane so tudi skupne debeline elementov ter vrednosti toplotnih prevodnosti (U vrednosti). Prvotno
obravnavana konstrukcija se nanaša na postavitev hiše na lokacijo v Ljubljani.
Tabela 4: Sestava zunanjega zidu Z1 (Slika 12)
Skupna debelina: 475 mm
U vrednost: 0,118 W/(m2K)
Element d [mm]
Fasadna obloga 10
Fasadna podkonstrukcija s prezračevalnim slojem
Vetrna ovira
Izolacija iz lesenih vlaken
Mavčno-vlaknena plošča
Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken
OSB plošča
Fasadna podkonstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken
Mavčno-vlaknena plošča
90
/
100
15
160
15
60
25
Tabela 5: Sestava predelne stene Z2 (Slika 13)
Skupna debelina: 150 mm
U vrednost: 0,323 W/(m2K)
Element d [mm]
Mavčno-vlaknena plošča 15 + 10
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 18
Slika 14: Sestava strehe (S) Vir: [lastna grafika]
Slika 15: Sestava medetažne plošče (P1) Vir: [lastna grafika]
Lesena konstrukcija z izolacijo
Mavčno-vlaknena plošča
100
15 + 10
Tabela 6: Sestava strehe S (Slika 14)
skupna debelina: 484,5 mm
U vrednost: 0,105 W/(m2K)
Element d [mm]
Strešna aluminijasta kritina 10
Podkonstrukcija
Podkonstrukcija s prezračevalnim slojem
Sekundarna kritina
Leseni opaž
Konstrukcija z izolacijo
Nosilna lesena konstrukcija z izolacijo
Lesene letve
Parna ovira
Mavčno-vlaknena plošča
50
50
10
10
40
280
20
2
12,5
Tabela 7: Sestava Medetažne plošča P1 (Slika 15)
skupna debelina: 455,5 mm
U vrednost: 0,236 W/(m2K)
Element d [mm]
Finalni tlak (keramične ploščice) 10
Lepilo
Mikroarmiran estrih
Sistemska plošča Stirotermal Silent
/
50
55
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 19
Slika 16: Sestava tal proti terenu (P2) Vir: [lastna grafika]
OSB plošča
Stropniki
Izolacija
Letve
Mavčno-vlaknena plošča
18
240
50
20
12,5
Tabela 8: Sestava Tal proti terenu P2 (Slika 16)
skupna debelina: 615 mm
U vrednost: 0,134 W/(m2K)
Element d [mm]
Finalni tlak (keramične ploščice) 10
Lepilo
Mikroarmiran estrih
Sistemska plošča Stirotermal Silent
Stiroporna plošča za tlake, dodatna toplotna izolacija
AB temeljna plošča
Toplotna izolacija (XPS)
Hidroizolacija
Toplotna izolacija (XPS)
Podložni beton
Nasutje
Geotekstil
/
50
55
80
200
60
/
60
100
3.6.2 Zasteklitev
Na vseh oknih smo uporabili zasteklitev: Reflex 3-slojno, 2x nanos, plin kripton s konfiguracijo:
4C/12K/4/12KP/4C. Ug = 0,5 W/(m2K), g = 0,50.
Uporabljeni okvirji: Schüco – Schüco Alu Inside SI 82 – with Swisspacer V. Uf = 0,76 W/(m2K).
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 20
Slika 17: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe - Ljubljana Vir: [lastna grafika]
Skupen koeficient toplotne prevodnosti oken (Uw) znaša 0,803 W/(m2K).
3.6.2.1 Delež zasteklitve
Iz tabele 9 se lahko razbere delež zasteklitve posameznega dela hiše in razmerje AGAW. Skladno z
energijskim konceptom je najvišji delež zasteklitve na južni fasadi, kar pripomore k višjim solarnim
dobitkom, najnižji delež pa na severni fasadi, kjer so solarni dobitki zanemarljivi.
Tabela 9: Delež zasteklitve
Del hiše Površina - Awall [m2 ]
Površina stekla – Aglass [m2 ]
Razmerje – AGAW (Aglass / Awall) [% ]
Severna fasada 80,72 2,89 3,6
Vzhodna fasada 72,5 7,48 10,3
Južna fasada 80,72 30,16 37,4
Zahodna fasada 64,33 3,2 4,9
Streha (horizontalno) 120,36 4,32 3,6
3.7 Energijska učinkovitost zgradbe - Ljubljana
Koliko energije potrebuje hiša za ogrevanje in hlajenje smo ugotovili s pomočjo programa PHPP
(Passive House Planning Package), kjer smo upoštevali tudi rekuperacijo. Prikazani podatki upoštevajo
letno metodo.
Ugotovili smo, da spada hiša, ki je locirana v Ljubljani, v energijski razred B1 (poraba energije 15–25
kWh/(m2a)), saj znaša njena letna poraba energije za ogrevanje 21 kWh/(m2a) (Slika 17).
Solarni dobitki – QS = 24,7 kWh/(m2a)
Notranji dobitki – QI = 10 kWh/(m2a)
Transmisijske izgube – QT = 45,7 kWh/(m2a)
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 21
Slika 18: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe - Stockholm Vir: [lastna grafika]
Ventilacijske izgube – QV = 9,1 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za ogrevanje – QH = 21 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za hlajenje – QC = 2 kWh/(m2a)
3.8 Energijska učinkovitost zgradbe – Stockholm
S postavitvijo iste hiše v Stockholmu dobimo naslednje rezultate: hiša se razvrsti v energijski razred B2
(poraba energije 25-35 kWh/(m2a)), saj znaša njena letna poraba energije za ogrevanje 30 kWh/(m2a)
(Slika 18).
Solarni dobitki – QS = 31,6 kWh/(m2a)
Notranji dobitki – QI = 11,7 kWh/(m2a)
Transmisijske izgube – QT = 59,8 kWh/(m2a)
Ventilacijske izgube – QV = 11,8 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za ogrevanje – QH = 30 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za hlajenje – QC = 1 kWh/(m2a)
Dobljeni rezultati energijske učinkovitosti v Stockholmu zaradi hladnejšega okolja niso zadovoljivi, zato
smo hišo večkrat modificirali, da bi dobili kar se da primerljive rezultate energijske učinkovitosti s hišo,
ki je postavljena v Ljubljani.
Pri modifikaciji 1 smo izboljšali stavbi ovoj z dodatno izolacijo – dodali smo 8 cm izolacije na zunanji zid
ter streho hiše in dodatne 4 cm izolacije na tla proti terenu. Z dodatno izolacijo smo dobili letno porabo
energije za ogrevanje 24 kWh/(m2a), energijski razred tako preide v B1. Prišlo je tudi do spremembe v
transmisijskih izgubah (Slika 19).
Solarni dobitki – QS = 31,6 kWh/(m2a)
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 22
Slika 19: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Stockholm_modifikacija 1 Vir: [lastna grafika]
Slika 20: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe - Stockholm_modifikacija 2
Vir: [lastna grafika]
Notranji dobitki – QI = 11,7 kWh/(m2a)
Transmisijske izgube – QT = 53,8 kWh/(m2a)
Ventilacijske izgube – QV = 11,8 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za ogrevanje – QH = 24 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za hlajenje – QC = 1 kWh/(m2a)
Pri modifikaciji 2 smo povečali površino zasteklitve na južni fasadi in tako dobili višjo razmerje AGAW. V
pritličju smo vseh 8 oken povišali za 20 cm ter v nadstropju dodali tretje francosko okno v spalnici ter
tako prišli do razmerja AGAW 41,9 %. Tako smo povečali solarne dobitke iz 31,6 kWh/(m2a) na 34,9
kWh/(m2a) ter zmanjšali letno potrebno energijo za ogrevanje na 28 kWh/(m2a). Energijski razred pri
tej modifikaciji ostaja nespremenjen – B2 (Slika 20).
Solarni dobitki – QS = 34,9 kWh/(m2a)
Notranji dobitki – QI = 11,7 kWh/(m2a)
Transmisijske izgube – QT = 61,3 kWh/(m2a)
Ventilacijske izgube – QV = 11,8 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za ogrevanje – QH = 28 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za hlajenje – QC = 1 kWh/(m2a)
Pri modifikaciji 3 smo 3 slojno zasteklitev oken menjali za 4 slojno ter dobili naslednje rezultate: letna
poraba energije za ogrevanje znaša 28 kWh/(m2a), tokrat se prav tako zmanjšajo transmisijske izgube,
hiša pa prejme tudi manj solarnih dobitkov, saj se z dodatnim slojem stekla zmanjša faktor prehoda
celotnega sončnega sevanja g. Energijski razred pri tej modifikaciji ponovno ostaja nespremenjen – B2
(Slika 21).
Solarni dobitki – QS = 29,7 kWh/(m2a)
Notranji dobitki – QI = 11,7 kWh/(m2a)
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 23
Slika 21: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe - Stockholm_modifikacija 3
Vir: [lastna grafika]
Slika 22: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe - Stockholm_modifikacija 1,2
Vir: [lastna grafika]
Transmisijske izgube – QT = 56,4 kWh/(m2a)
Ventilacijske izgube – QV = 11,8 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za ogrevanje – QH = 28 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za hlajenje – QC = 1 kWh/(m2a)
3.8.1 Optimalna modifikacija hiše
Ob postavitvi hiše v Stockholmu se energija najbolj optimizira z izboljšanjem stavbnega ovoja z dodatno
izolacijo (modifikacija 1). Energijski razred preide iz B2 v B1, zmanjšajo se transmisijske izgube ter
energija, potrebna za ogrevanje.
Z modifikacijo 2 in 3 dobimo isto energijo potrebno za ogrevanje – 28 kWh/(m2a), vendar je velika
razlika pri solarnih dobitkih ter transmisijskih izgubah. S povečanjem površine zasteklitve na južni fasadi
se za 10 % povišajo solarni dobitki, medtem ko pri 4 slojni zasteklitvi hiša prejme 5,9 % manj solarnih
dobitkov, zaradi nižjega faktorja prehoda celotnega sončnega sevanja g. Nasprotno je pri transmisijskih
izgubah, kjer se le-ti z uporabo 4 slojne zasteklitve znižajo za 5,4 %, pri povečani površini zasteklitve pa
se povišajo za 2,5 %. Tako ugotovimo, da je kljub isti energiji potrebni za ogrevanje, boljša modifikacija
2, torej povečanje površine zasteklitve na južni fasadi. Hkrati je takšna rešitev tudi ekonomsko
ugodnejša; 1 m2 4 slojne zasteklitve je dobrih 80 € dražji od 1 m2 3 slojne zasteklitve, cena večje
površine zasteklitve pa znaša le cca 40 % cene 4 slojne zasteklitve.
Kot optimalno modifikacijo tako izberemo modifikacijo 1,2 – torej izboljšanje stavbnega ovoja z
dodatno izolacijo ter povečano površino zasteklitve na južni fasadi. Letna poraba energije za ogrevanje
znaša 23 kWh/(m2a), kr ustreza energijskemu razredu B1 (Slika 22).
Solarni dobitki – QS = 34,9 kWh/(m2a)
Notranji dobitki – QI = 11,7 kWh/(m2a)
Transmisijske izgube – QT = 55,3 kWh/(m2a)
Ventilacijske izgube – QV = 11,8 kWh/(m2a)
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 24
Tabela 10: Primerjava rezultatov energijske učinkovitosti
DOBITKI [kWh/(m2a)]
IZGUBE [kWh/(m2a)]
POTREBNA E [kWh/(m2a)]
QS QI QT Qv QH
Ljubljana 24,7 10 45,7 9,1 21,4
Stockholm 31,6 11,7 59,8 11,8 29,8
Stockholm_modifikacija 1 31,6 11,7 53,8 11,8 24,3
Stockholm_modifikacija 2 34,9 11,7 61,3 11,8 28,4
Stockholm_modifikacija 3 29,7 11,7 56,4 11,8 28,2
Stockholm_modifikacija 1,2 34,9 11,7 55,3 11,8 23,1
Letna količina energije, potrebne za ogrevanje – QH = 23 kWh/(m2a)
Letna količina energije, potrebne za hlajenje – QC = 1 kWh/(m2a)
3.9 Primerjava dobljenih rezultatov energijske učinkovitosti (Tabela 10)
S postavitvijo hiše v Stockholmu dobimo veliko višje transmisijske izgube, saj je povprečna temperatura
za 3,2°C nižja kot v Ljubljani. Razlika v temperaturi pa je še posebej velika pozimi, ko je povprečna
najnižja temperatura v Ljubljani -3,8 °C, v Stockholmu pa kar -13,2 °C (podatki v poglavju 3.1).
Hkrati pa pride tudi do občutno večjih solarnih dobitkov, saj ima Stockholm zaradi svoje severne lege
več ur sončnega obsevanja (podatki v poglavju 3.1). Le to je najvišje v poletnih mesecih, v času
ogrevalne sezone pa je v Stockholmu manj sončnih ur.
Pri modifikaciji 1, kjer smo hišo dodatno izolirali (dodali smo 8 cm izolacije na zunanji zid in streho ter
4 cm na tla proti terenu) so se transmisijske izgube zmanjšale za 9 % iz 59,8 kWh/(m2a) na 53,8
kWh/(m2a), potrebna energija za ogrevanje pa je iz 30 kWh/(m2a) prešla na 24 kWh/(m2a).
Ko smo hiši dodali še večjo površino zasteklitve, so se transmisijske izgube sicer povečale za slabe 3 %,
potrebna energija za ogrevanje pa se je iz 24 kWh/(m2a) znižala na 23 kWh/(m2a). Z višjim razmerjem
AGAW pa se povečajo solarni dobitki, ki znašajo 34,9 kWh/(m2a) in so kar za 9,5 % višji, kot pri
modifikaciji 1.
Če primerjamo obe hiši – hišo, ki je locirana v Ljubljani in modificirano hišo, postavljeno v Stockholmu
(modifikacija 1,2), pridemo do naslednjih rezultatov:
- Skupni dobitki so višji v Stockholmu, saj ima kraj več ur sončnega obsevanja. Tukaj pa moramo
vzeti na znanje, da so dobitki veliko višji poleti kot pozimi, saj leži Stockholm na 46 ° geografske
širine in ima tako najdaljši dan 21. 6., ko le-ta traja kar 18 ur in 37 minut, medtem ko je najkrajši
zimski dan dolg le 6 ur in 4 minute (podatki v poglavju 3.1. 3).
- Skupne izgube (transmisijske in ventilacijske) so višje v Stockholmu, saj so tam povprečne
temperature nižje in znašajo 67,1 kWh/(m2a). V Ljubljani zabeležimo skupne izgube v višini 54,8
kWh/(m2a).
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 25
Slika 23: Sestava zunanjega zidu (Z1) - Stockholm Vir: [lastna grafika]
- Pri primerjavi potrebne energije za ogrevanje in hlajenje ugotovimo, da je skupna energija
skoraj enaka, v Ljubljani znaša 23 kWh/(m2a), v Stockholmu pa 24 kWh/(m2a). V Stockholmu se
potrebuje manj energije za hlajenje in več za ogrevanje. Obe hiši pa spadata v isti energijski
razred – B1 (boljše nizkoenergijske hiše).
- Z ekonomskega vidika je gradnja hiše v Stockholmu dražja, kot v Ljubljani, saj ima več izolacije
ter tudi večje steklene površine.
3.10 Modificirani konstrukcijski elementi hiše v Stockholmu
V nadaljevanju so navedeni modificirani konstrukcijski elementi, skladno z ugotovitvami v poglavju 3.7,
da le-ti zagotovijo isto energijsko učinkovitost, kot je dosežena na lokaciji v Ljubljani. Posamezni
elementi, ki so bili spremenjeni, so ustrezno označeni.
Tabela 11: Sestava zunanjega zidu Z1 - modifikacija (Slika 23)
Skupna debelina: 555 mm
U vrednost: 0,095 W/(m2K)
Element d [mm]
Fasadna obloga 10
Fasadna podkonstrukcija s prezračevalnim slojem
Vetrna ovira
Izolacija iz lesenih vlaken
Mavčno-vlaknena plošča
Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken
OSB plošča
Fasadna podkonstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken
Mavčno-vlaknena plošča
90
/
180
15
160
15
60
25
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 26
Slika 24: Sestava strehe (S) - Stockholm Vir: [lastna grafika]
Slika 25: Sestava tal proti terenu (P2) - Stockholm Vir: [lastna grafika]
Tabela 12: Sestava strehe S - modifikacija (Slika 24)
skupna debelina: 562,5 mm
U vrednost: 0,084 W/(m2K)
Element d [mm]
Strešna aluminijasta kritina 10
Podkonstrukcija
Podkonstrukcija s prezračevalnim slojem
Sekundarna kritina
Leseni opaž
Konstrukcija z izolacijo
Nosilna lesena konstrukcija z izolacijo
Lesene letve
Parna ovira
Mavčno-vlaknena plošča
50
50
10
10
120
280
20
2
12,5
Tabela 13: Sestava tal proti terenu P2 - modifikacija (Slika 25)
skupna debelina: 695 mm
U vrednost: 0,116 W/(m2K)
Element d [mm]
Finalni tlak (keramične ploščice) 10
Lepilo
Mikroarmiran estrih
Sistemska plošča Stirotermal Silent
Stiroporna plošča za tlake, dodatna toplotna izolacija
AB temeljna plošča
Toplotna izolacija (XPS)
Hidroizolacija
/
50
55
80
200
80
/
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 27
Toplotna izolacija (XPS)
Podložni beton
Nasutje
Geotekstil
80
100
3.10.1 Delež zasteklitve
Pri končni verziji modificirane hiše v Stockholmu je predviden večji delež zasteklitve na južni fasadi.
Razmerje AGAW znaša 41,9 % in se lahko razbere iz tabele 14.
Tabela 14: Delež zasteklitve pri spremenjeni zasteklitvi
Del hiše Površina - Awall [m2 ]
Površina stekla – Aglass [m2 ]
Razmerje – AGAW (Aglass / Awall) [% ]
Južna fasada 80,72 33,86 41,9 %
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 28
4 SKLEP
V nalogi smo ugotovili, da so potrebne le manjše modifikacije in ista hiša je lahko enako učinkovita tudi
v drugačnem podnebju. Do dobljenih rezultatov smo prišli z računalniškim programom PHPP z
upoštevanjem letne porabe energije, tako da bi v praksi prišlo do manjših odstopanj od izračunov, so
pa ti vsekakor dobri indikatorji pravilne zasnove hiše.
Načinov optimiziranja energije je več, zmeraj moramo poiskati najboljše rešitev, kjer pa veliko vlogo
vsekakor igra tudi ekonomski vidik. Potrebno je upoštevati tudi klimatske pogoje na nivoju mikroklime,
ki tukaj niso bile v celoti obravnavane, saj lahko s tem dosežemo najboljšo in najučinkovitejšo zasnovo
zgradbe.
Kot je bilo zapisano že v uvodu, je les eno izmed najboljših gradiv, ki omogoča energijsko učinkovito
gradnjo skozi celoten cikel zgradbe in ker imamo v Sloveniji velik lesni potencial, je vsekakor zelo
pomembno, da stremimo k leseni gradnji, ki naj bo tudi nizkoenergijska.
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 29
5 VIRI, LITERATURA
Knjižni viri:
Goulding, JR, Lewis, JO, Steemers, TC 1992, Energy conscious design: A primer for arhitects, Batsford
Ltd., London.
Zbašnik Senegačnik M 2008, Pasivna hiša, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za arhitekturo.
Žegarac Leskovar V, Premrov M 2013, Energy-Efficient Timber-Glass Houses, Springer, London.
Spletni viri:
Köppnova podnebna klasifikacija 2015, Wikipedia
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
Lastnosti vetra v Sloveniji 2015, DVRS
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
Ministrstvo za okolje in prostor, 2009 Pravilnik o metodologiji izdelave in izdaji energetskih izkaznic
stavb, Uradni list RS, št. 77/2009
Dostopno na: < http://www.uradni-list.si/1/objava.jsp?urlid=200977&stevilka=3362>
[11. 8. 2015]
Podnebni tipi v Sloveniji 2015, SAZU
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 30
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
Sweden climate 2015, Wikipedia
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
Stockholm 2015, ftp.atdd.noaa.gov
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
Vreme, Ljubljana 2015, ARSO
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
Vreme in podnebje 2015, visitljubljana
Dostopno na:
[11. 8. 2015]
6 PRILOGE
Priloga 1a: Situacija Ljubljana / M 1:250
Priloga 1b: Situacija Stockholm / M 1:250
Priloga 2: Tloris temeljev / M 1:50
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 31
Priloga 3: Tloris pritličja / M 1:50
Priloga 4: Tloris nadstropja / M 1: 50
Priloga 5: Tloris ostrešja / M 1:50
Priloga 6: Tloris strehe / M 1:50
Priloga 7: Prerez A-A / M 1:50
Priloga 8: Prerez B-B / M 1:50
Priloga 9: Fasadni pas / M 1:10
Priloga 10: Fasada sever / M 1:50
Priloga 11: Fasada vzhod / M 1:50
Priloga 12a: Fasada jug / M 1:50
Priloga 12b: Modificirana fasada jug Stockholm / M 1:50
Priloga 13: Vizualizacija zunanjosti
Priloga 14: Izpis PHPP / Ljubljana
Priloga 15: Izpis PHPP / Stockholm
Priloga 16: Izpis PHPP / Stockholm_modifikacija 1
Priloga 17: Izpis PHPP / Stockholm_modifikacija 2
Priloga 18: Izpis PHPP / Stockholm_modifikacija 3
Priloga 19: Izpis PHPP / Stockholm_modifikacija 1,2
6.1 Seznam tabel
Tabela 1: Vpadni kot sončnih žarkov 13
Tabela 2: Sončni vzhod/zahod, dolžina dneva 13
Tabela 3: Seznam prostorov, površine in finalnega tlaka 16
Tabela 4: Sestava zunanjega zidu Z1 17
Tabela 5: Sestava predelne stene Z2 17
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 32
Tabela 6: Sestava strehe S 18
Tabela 7: Sestava Medetažne plošča P1 18
Tabela 8: Sestava Tal proti terenu P2 19
Tabela 9: Delež zasteklitve 20
Tabela 10: Primerjava rezultatov energijske učinkovitosti 24
Tabela 11: Sestava zunanjega zidu Z1 – modifikacija 25
Tabela 12: Sestava strehe S – modifikacija 26
Tabela 13: Sestava tal proti terenu P2 – modifikacija 26
Tabela 14: Delež zasteklitve pri spremenjeni zasteklitvi 27
6.2 Seznam slik
Slika 1: Energijski tokovi v zgradbi
Slika 2: Prikaz vpadnega kota in azimuta
Slika 3: Klasifikacije Evrope po Köppnovi podnebni klasifikaciji
Slika 4: Podnebni tipi Slovenije
Slika 5: Povprečne padavine in temperature v Ljubljani v obdobju 1961–1990
Slika 6: Povprečne letne temperature - Švedska (v obdobju 1961–1990)
Slika 7: Vpadni kot sončnih žarkov Ljubljana in Stockholm
Slika 8: Idejna zasnova – oblika hiše
Slika 9: Prikaz energijskega koncepta hiše
Slika 10: Tloris pritličja I načrt v merilu 1:50 v prilogi
Slika 11: Tloris nadstropja I načrt v merilu 1:50 v prilogi
Slika 12: Sestava zunanjega zidu (Z1)
Slika 13: Sestava predelne stene (Z2)
Slika 14: Sestava strehe (S)
-
Univerza v Mariboru Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Oddelek za arhitekturo mentor: doc. dr. Vesna Žegarac Leskovar avtor: Nataša Suhadolnik Nizkoenergijska hiša v dveh različnih podnebjih 33
Slika 15: Sestava medetažne plošče (P1)
Slika 16: Sestava tal proti terenu (P2)
Slika 17: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Ljubljana
Slika 18: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Stockholm
Slika 19: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Stockholm_modifikacija 1
Slika 20: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Stockholm_modifikacija 2
Slika 21: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Stockholm_modifikacija 3
Slika 22: Grafičen prikaz rezultatov energijske učinkovitosti zgradbe – Stockholm_modifikacija 1,2
Slika 23: Sestava zunanjega zidu (Z1) – Stockholm
Slika 24: Sestava strehe (S) – Stockholm
Slika 25: Sestava tal proti terenu (P2) – Stockholm
6.3 Naslov študenta
Nataša Suhadolnik
Nazorjeva ulica 15
2000 Maribor, Slovenija
Elektronski naslov: [email protected]
-
Priloga 1a
SITUACIJA LJUBLJANA
M 1:250
GSEducationalVersion
0 5 10 20 m
GSEducationalVersion
VHOD
Tiha ulica
Tk
als
ka
uli
ca
Ma
r
Jurčeva ulica Naslov: Tiha ulica 12, 1000 Ljubljana
-
Priloga 1b
SITUACIJA STOCKHOLM
M 1:250
GSEducationalVersion
0 5 10 20 m
GSEducationalVersion
VHOD
ÖsmogatanF
åll
nä
sg
ata
n
Naslov: Ösmogatan 4, 122 48 Enskede, Stockholm
-
Priloga 2
TLORIS TEMELJEV
M 1:50
GSEducationalVersion
644 625
1269
750
394
1144
757 630
750
507
-0,20
A3 A3
tem
eljn
a pl
ošča
d =
20
cm
B1
B1
B3
B3
B2 B4
B4
A1 A1
A2 A2
A3 A3
podlo
žni beto
nzunanji
zid
B2
B3
B3
GS
EducationalV
ers
ion
01
25 m
-
GSEducationalVersion
04
KuhinjaA: 10,34 m2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
F
1185
1310
22 16 492 100 129 70 443 16 22
22
16
455
100
100
153
100
100
102
16
22
22 16 39 100 100 100 31 100 100 39 16 22 27 100 100 100 142 90 29 16 22
1185
1310
22
16
39
100
100
348
147
16
359
16
22
±0,00
±0,00
±0,00
-0,02 -0,02 ±0,00
±0,00
-0,02
-0,02
A A
Terasa / les
Kamniti tlak
18 x
17,8
= 3
20
vp. 0,0
300
230
vp. 0,0
200
230
vp.
0,0
200230
vp. 0,0
300
230
vp. 160
70
70
vp.
120
80200
vp.
120
80200
V 1
100
230
V 2
100
210
V 3
21075
V 4
21075
V 5
90
230
B1
B1
B3
B3
B2
B2
B4
B4
A1 A1
A2 A2
A3 A3
fi 80
fi 80
fi 80
fi 80
07
ShrambaA: 5,71 m2
06
Utility, tehnični prostorA: 3,84 m2
05
WCA: 2,82 m2
02
KnjižnicaA: 10,99 m2
01
VetrolovA: 3,84 m2
03
Dnevni prostorA: 47,02 m2
BB
Priloga 3
TLORIS PRITLIČJA
M 1:50
Seznam prostorov:
1. Vetrolov / 3,84 m2 / ploščice2. Knjižnica / 10,99 m2 / ploščice3. Dnevni prostor / 47,02 m2 / parket4. Kuhinja / 10,34 m2 / parket5. WC / 2,82 m2 / ploščice6. Utility, tehnični prostor / 3,84 m2 / ploščice7. Shramba / 5,71 m2 / ploščice
Skupaj: 84,56 m2
GS
EducationalV
ers
ion
01
25 m
-
GSEducationalVersion
12
KopalnicaA: 9,55 m2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A A
1185
22
16
1109
16
22
1310
22 16 142 100 100 90 100 702 16 22
1185
22
16
58
150
150
229
22
16
484
16
22
22 16 149 90 90 51 90 90 49 16 22 224 100 100 164 16 22
1310
+3,18
18 x
17,8
= 3
20
vp. 0,0
180
210
vp. 0,0
180
210
vp. 0,0
200
210
vp. 110
80
100
vp. 110
80
200
vp.
110
80300
V 1
075
V 8 75
V 7 75
V 6 75
V 9
75
210
A1 A1
A4 A4
A3 A3
B1
B1
B3
B3
B2
B2
B4
B4
fi 80
fi 80
fi 80
fi 80
13
SpalnicaA: 23,53 m2
11
Otroška sobaA: 14,51 m2
10
PisarnaA: 8,31 m2
08
HodnikA: 19,42 m2
09
Otroška sobaA: 14,51 m2
BB
+3,20 210
210
210
210
Priloga 4
TLORIS NADSTROPJA
M 1:50
Seznam prostorov:
8. Hodnik / 19,42 m2 / ploščice9. Otroška soba / 14,51 m2 / parket10. Pisarna / 8,31 m2 / parket11. Otroška soba / 14,51 m2 / parket12. Kopalnica / 9,55 m2 / ploščice13. Spalnica / 23,53 m2 / parket
Skupaj: 89,83 m2
GS
EducationalV
ers
ion
01
25 m
-
GSEducationalVersion
A2 A2
401 250 250 400
658 643
1300
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
62,5
626
499
1154
624
A1 A1
A4 A4
A3 A3
B1
B1
B3
B3
B2
B2
B4
B4
špirovec 10 x 28 cm slemenska lega 15 x 28 cm
str
ešno o
kno
str
ešno o
kno
str
ešno o
kno
vmesna lega 15 x 24 cm kapna lega 15 x 10 cmvmesna lega 15 x 24 cmkapna lega 15 x 10 cm
B2
B2
Priloga 5
TLORIS OSTREŠJA
M 1:50 GS
EducationalV
ers
ion
01
25 m
-
GSEducationalVersion
A1 A1
15 o 15 o
fi 80fi 80
fi 80
fi 80
B1
B1
Priloga 6
TLORIS STREHE
M 1:50 GS
EducationalV
ers
ion
01
25 m
-
GSEducationalVersion
+7,22
+3,20
±0,00 -0,02
+2,80
+5,43
797
65
294
241
188
665 699
+5,70
Z1
Z2
S
P1
P2
-0,67
Priloga 7
PREREZ A-A
M 1:50
GSEducationalVersion
0 1 2 5 m
Zunanji zid Z1
1. Fasadna obloga / 10 mm2. Fasadna podkonstrukcija s prezračevalnim slojem / 90 mm3. Vetrna ovira4. Izolacija / 100 mm5. Mavčno-vlaknena plošča / 15 mm6. Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken / 160 mm7. OSB plošča / 15 mm8. Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken / 60 mm9. Mavčno-vlaknena plošča / 25 mm
Streha S
1. Strešna aluminjasta kritina / 10 mm2. Podkonstrukcija / 50 mm3. Podkonstrukcija s prezračevalnim slojem / 50 mm 4. Sekundarna kritina / 10 mm5. Leseni opaž / 10 mm6. Konstrukcija z izolacijo / 40 mm7. Nosilna lesena konstrukcija z izolacijo / 280 mm 8. Lesene letve / 20 mm9. Parna ovira / 2 mm10. Mavčno-vlaknena plošča / 12,5 mm
Medetažna plošča P1
1. Finalni tlak (keramične ploščice) / 10 mm2. Lepilo3. Mikroarmiran estrih / 50 mm4. Sistemska plošča Stirotermal Silent / 55 mm5. OSB plošča / 18 mm6. Stropniki / 240 mm7. Izolacija / 50 mm8. Letve / 20 mm9. Mavčno-vlaknena plošča / 12,5 mm
Tla proti terenu P2
1. Finalni tlak (keramične ploščice) / 10 mm2. Lepilo3. Mikroarmiran estrih / 50 mm4. Sistemska plošča Stirotermal Silent / 55 mm5. Stiroporna plošča za tlake, dodatna toplotna izolacija / 80 mm 6. AB temeljna plošča / 200 mm7. Toplotna izolacija (XPS) / 60 mm8. Hidroizolacija 9. Toplotna izolacija (XPS) / 60 mm10. Podložni beton / 100 mm11. Nasutje12. Geotekstil
Predelna stena Z2
1. Mavčno-vlaknena plošča / 15 + 10mm2. Lesena konstrukcija z izolacijo / 100 mm3. Mavčno-vlaknena plošča / 15 + 10 mm
-
Zunanji zid Z1
1. Fasadna obloga / 10 mm2. Fasadna podkonstrukcija s prezračevalnim slojem / 90 mm3. Vetrna ovira4. Izolacija / 100 mm5. Mavčno-vlaknena plošča / 15 mm6. Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken / 160 mm7. OSB plošča / 15 mm8. Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken / 60 mm9. Mavčno-vlaknena plošča / 25 mm
Streha S
1. Strešna aluminjasta kritina / 10 mm2. Podkonstrukcija / 50 mm3. Podkonstrukcija s prezračevalnim slojem / 50 mm 4. Sekundarna kritina / 10 mm5. Leseni opaž / 10 mm6. Konstrukcija z izolacijo / 40 mm7. Nosilna lesena konstrukcija z izolacijo / 280 mm 8. Lesene letve / 20 mm9. Parna ovira / 2 mm10. Mavčno-vlaknena plošča / 12,5 mm
Medetažna plošča P1
1. Finalni tlak (keramične ploščice) / 10 mm2. Lepilo3. Mikroarmiran estrih / 50 mm4. Sistemska plošča Stirotermal Silent / 55 mm5. OSB plošča / 18 mm6. Stropniki / 240 mm7. Izolacija / 50 mm8. Letve / 20 mm9. Mavčno-vlaknena plošča / 12,5 mm
Tla proti terenu P2
1. Finalni tlak (keramične ploščice) / 10 mm2. Lepilo3. Mikroarmiran estrih / 50 mm4. Sistemska plošča Stirotermal Silent / 55 mm5. Stiroporna plošča za tlake, dodatna toplotna izolacija / 80 mm 6. AB temeljna plošča / 200 mm7. Toplotna izolacija (XPS) / 60 mm8. Hidroizolacija 9. Toplotna izolacija (XPS) / 60 mm10. Podložni beton / 100 mm11. Nasutje12. Geotekstil
Predelna stena Z2
1. Mavčno-vlaknena plošča / 15 + 10mm2. Lesena konstrukcija z izolacijo / 100 mm3. Mavčno-vlaknena plošča / 15 + 10 mm
Priloga 8
PREREZ B-B
M 1:50
GSEducationalVersion
0 1 2 5 m
GSEducationalVersion
±0,00 -0,02
+2,80
+3,20
+6,81
Z1 Z2
S
P1
P2
-0,67
-
GSEducationalVersion
P2
P1
Z
S
Priloga 9
FASADNI PAS
M 1:10
Zunanji zid Z
1. Fasadna obloga / 10 mm2. Fasadna podkonstrukcija s prezračevalnim slojem / 90 mm3. Vetrna ovira4. Izolacija / 100 mm5. Mavčno-vlaknena plošča / 15 mm6. Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken / 160 mm7. OSB plošča / 15 mm8. Lesena konstrukcija z izolacijo iz celuloznih vlaken / 60 mm9. Mavčno-vlaknena plošča / 25 mm
Streha S
1. Strešna aluminjasta kritina / 10 mm2. Podkonstrukcija / 50 mm3. Podkonstrukcija s prezračevalnim slojem / 50 mm 4. Sekundarna kritina / 10 mm5. Leseni opaž / 10 mm6. Konstrukcija z izolacijo / 40 mm7. Nosilna lesena konstrukcija z izolacijo / 280 mm 8. Lesene letve / 20 mm9. Parna ovira / 2 mm10. Mavčno-vlaknena plošča / 12,5 mm
Medetažna plošča P1
1. Finalni tlak (keramične ploščice) / 10 mm2. Lepilo3. Mikroarmiran estrih / 50 mm4. Sistemska plošča Stirotermal Silent / 55 mm5. OSB plošča / 18 mm6. Stropniki / 240 mm7. Izolacija / 50 mm8. Letve / 20 mm9. Mavčno-vlaknena plošča / 12,5 mm
Tla proti terenu P2
1. Finalni tlak (keramične ploščice) / 10 mm2. Lepilo3. Mikroarmiran estrih / 50 mm4. Sistemska plošča Stirotermal Silent / 55 mm5. Stiroporna plošča za tlake, dodatna toplotna izolacija / 80 mm 6. AB temeljna plošča / 200 mm7. Toplotna izolacija (XPS) / 60 mm8. Hidroizolacija 9. Toplotna izolacija (XPS) / 60 mm10. Podložni beton / 100 mm11. Nasutje12. Geotekstil
-
Priloga 10
FASADA SEVER
M 1:50
GSEducationalVersion
0 1 2 5 m
GSEducationalVersion
-
GSEducationalVersion
0 1 2 5 m
GSEducationalVersion
Priloga 11
FASADA VZHOD
M 1:50
-
Priloga 12a
FASADA JUG
M 1:50
GSEducationalVersion
0 1 2 5 m
GSEducationalVersion
Priloga 11
FASADA VZHOD
M 1:50
-
GSEducationalVersion
0 1 2 5 m
GSEducationalVersion
Priloga 12b
MODIFICIRANA FASADA
JUG STOCKHOLM
M 1:50
-
Priloga 13
VIZUALIZACIJA ZUNANJOSTI
-
Passive House planning: S P E C I F I C A N N U A L H E A T I N G D E M A N D (annual method)Climate: User data - Ljubljana Interior temperature: 20,0 °CBuilding: Družinska hiša Building type:
Treated floor area ATFA: 155,6 m²per m²
Area U-Value Temp. factor ft Gt treatedBuilding assembly Temperature zone m² W/(m²K) kKh/a kWh/a floor areaExterior wall - Ambient A 251,7 * 0,118 * 1,00 * 78,2 = 2315 14,88Exterior wall - Ground B * * 0,64 * =Roof/Ceiling - Ambient A 116,0 * 0,105 * 1,00 * 78,2 = 955 6,14Floor slab / Basement ceiling B 103,4 * 0,134 * 0,64 * 78,2 = 690 4,44
A * * 1,00 * =A * * 1,00 * =X * * 0,75 * =
Windows A 48,1 * 0,790 * 1,00 * 78,2 = 2970 19,09Exterior door A 2,3 * 1,000 * 1,00 * 78,2 = 180 1,16Exterior TB (length/m) A * * 1,00 * = 0,00Perimeter TB (length/m) P * * 0,64 * = 0,00Ground TB (length/m) B * * 0,64 * = 0,00
Total of all building envelope areas 521,5 ––––––––––– kWh/(m²a)
Transmission heat losses QT Total 7109 45,7
ATFA Clear room heightm² m m³
Ventilation system: Effective air volume, VV 155,6 * 2,80 = 435,6Effective heat recovery efficiency heff 75%of heat recovery
Efficiency of subsoil heat exchanger hSHX 0% nV,system FHR nV,Res1/h 1/h 1/h
Energetically effective air exchange nV 0,318 * (1 - 0,75 ) + 0,046 = 0,126VV nV cAir Gt m³ 1/h Wh/(m³K) kKh/a kWh/a kWh/(m²a)
Ventilation heat losses QV 435,6 * 0,126 * 0,33 * 78,2 = 1413 9,1Reduction factor
QT QV night/weekendkWh/a kWh/a Saving kWh/a kWh/(m²a)
Total heat losses QL ( 7109 + 1413 ) * 1,0 = 8522 54,8
Orientation Reduction factor g-Value Area Radiation HPof the area See 'Windows' sheet (perp. radiation)
m² kWh/(m²a) kWh/a
1. North 0,40 * 0,50 * 2,89 * 126 = 742. East 0,48 * 0,50 * 7,48 * 229 = 4143. South 0,48 * 0,50 * 30,16 * 402 = 28934. West 0,45 * 0,50 * 3,20 * 251 = 1795. Horizontal 0,44 * 0,50 * 4,32 * 290 = 277
––––––––––– kWh/(m²a)
Available solar heat gains QS Total 3836 24,7
Length heating period Spec. power qI ATFAkh/d d/a W/m² m² kWh/a kWh/(m²a)
Internal heat gains QI 0,024 * 199 * 2,10 * 155,6 = 1560 10,0
kWh/a kWh/(m²a)
Free heat QF QS + QI = 5396 34,7
Ratio of free heat to losses QF / QV = 0,63
Utilisation factor heat gains hG (1 - ( QF / QL )5 ) / (1 - ( QF / QL )
6 ) = 96% kWh/a kWh/(m²a)
Heat gains QG hG * QF = 5181 33,3
kWh/a kWh/(m²a)
Annual heating demand QH QL - QG = 3341 21
kWh/(m²a) (Yes/No)
Limiting value 15 Requirement met? no
PHPP, Annual heating PHPP_EN_V8.5_hiša_LJ_povečana okna2
Passive House planning: S P E C I F I C A N N U A L H E A T I N G D E M A N D (monthly method)
Climate: Ljubljana Interior temperature: 20 °CBuilding: Družinska hiša Building type:
Treated floor area ATFA: 156 m²
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec YearHeating degree hours - External 15,7 12,5 10,9 7,3 4,0 1,6 0,1 0,7 3,2 7,1 11,1 14,9 89 kKhHeating degree hours - Ground 9,0 9,0 9,8 8,5 6,5 4,4 2,8 1,8 1,8 3,4 5,0 7,2 69 kKhLosses - Exterior 1572 1252 1088 728 402 159 7 67 324 715 1110 1490 8916 kWhLosses - Ground 124 124 137 118 91 60 38 25 25 47 70 100 959 kWhSum spec. losses 10,9 8,8 7,9 5,4 3,2 1,4 0,3 0,6 2,2 4,9 7,6 10,2 63,5 kWh/m²Solar gains - North 7 11 17 23 31 33 33 26 18 13 7 5 226 kWhSolar gains - East 40 60 103 137 188 188 198 170 124 69 34 27 1336 kWhSolar gains - South 367 511 648 633 612 576 626 669 655 504 317 281 6398 kWhSolar gains - West 16 29 43 54 66 69 71 64 49 31 17 14 521 kWhSolar gains - Horiz. 23 38 70 103 140 153 155 125 84 47 23 16 977 kWhSolar gains - Opaque 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 kWhInternal heat gains 243 220 243 235 243 235 243 243 235 243 235 243 2862 kWhSum spec. gains solar + internal 4,5 5,6 7,2 7,6 8,2 8,1 8,5 8,3 7,5 5,8 4,1 3,8 79,2 kWh/m²Utilisation factor 100% 98% 89% 68% 38% 17% 3% 7% 30% 78% 99% 100% 53%Annual heating demand 1002 528 221 34 1 0 0 0 0 59 553 1005 3403 kWhSpec. heating demand 6,4 3,4 1,4 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 3,6 6,5 21,9 kWh/m²
Annual heating demand: Comparison
Monthly method (W. 'Heating') 3403 kWh/a 21,9 kWh/(m²a) reference to treated floor area according to PHPPAnnual method (W. 'Annual heating') 3341 kWh/a 21,5 kWh/(m²a) reference to treated floor area according to PHPP
Month 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Annual total Heating period methodDays 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 365 199Ambient Temp. -1,10 1,40 5,40 9,90 14,60 17,80 19,90 19,10 15,50 10,40 4,60 0,00 9,8 3,6North Radiation 12,0 19,0 29,0 40,0 53,0 57,0 57,0 45,0 31,0 22,0 12,0 9,0 386 126East Radiation 22,0 33,0 57,0 76,0 104,0 104,0 110,0 94,0 69,0 38,0 19,0 15,0 741 229South Radiation 51,0 71,0 90,0 88,0 85,0 80,0 87,0 93,0 91,0 70,0 44,0 39,0 889 402West Radiation 23,0 40,0 60,0 75,0 92,0 97,0 99,0 89,0 68,0 44,0 24,0 19,0 730 251Hori. Radiation 31,0 51,0 90,0 126,0 161,0 172,0 176,0 150,0 106,0 62,0 31,0 22,0 1178 290Tsky -12,00 -10,20 -3,60 -1,80 2,80 7,20 9,10 8,80 5,70 1,60 -4,20 -10,00 -0,5Ground Temp 7,96 6,67 6,76 8,21 11,20 13,94 16,27 17,56 17,47 15,45 13,03 10,29 12,1 9,6
0
2
4
6
8
10
12
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Spec
. los
ses,
gai
ns,
Hea
ting
dem
and
[kW
h/(m
²mon
th)]
Sum spec. gains solar + internal Spec. heating demand Sum spec. losses
PHPP, Heating PHPP_EN_V8.5_hiša_LJ_povečana okna2
Priloga 14
Izpis PHPP
LJUBLJANA
-
Priloga 15
Izpis PHPP
STOCKHOLM
Passive House planning: S P E C I F I C A N N U A L H E A T I N G D E M A N D (annual method)Climate: [SE] - Stockholm Interior temperature: 20,0 °CBuilding: Družinska hiša Building type:
Treated floor area ATFA: 155,6 m²per m²
Area U-Value Temp. factor ft Gt treatedBuilding assembly Temperature zone m² W/(m²K) kKh/a kWh/a floor areaExterior wall - Ambient A 251,7 * 0,118 * 1,00 * 101,4 = 3002 19,30Exterior wall