zasnova modularne lesene hiŠe - core.ac.uk · nizek modul elastičnosti lesa pomeni, da se ob...

UNIVERZA V MARIBORU Fakulteta za Gradbeništvo

Rok Koncilia

ZASNOVA MODULARNE LESENE HIŠE

DIPLOMSKO DELO

Maribor, september 2012

Zasnova modularne lesene hiše II

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa

ZASNOVA MODULARNE LESENE HIŠE

Študent : Rok Koncilia Študijski program: univerzitetni, arhitektura Mentor: dr. Vesna Žegarac Leskovar Somentor: prof.dr. Miroslav Premrov

Zasnova modularne lesene hiše III

Zasnova modularne lesene hiše IV

Zahvala Zahvaljujem se mentorici, dr. Vesni Žegarac Leskovar in somentorju prof.dr. Miroslavu Premrovu za pomoč pri izdelavi diplomske naloge. Prav tako gre zahvala moji materi, za njeno neomajno podporo.

Zasnova modularne lesene hiše V

ZASNOVA MODULARNE LESENE HIŠE UDK: 728:624.022.1(043.2) Povzetek V tej nalogi je predstavljena zasnova modularne lesene hiše. Modul je zasnovan v okviru konstrukcijske zmožnosti velikopanelnega okvirnega sistema lesene gradnje in potencialne kombinacije namembnosti, ki jih lahko nosi. Slednji argument bo predstavljen skozi več primerov. Fleksibilnost tlorisa bo še povečana z načrtovanjem prostorov in z združenimi funkcijami brez nepotrebnih predelnih sten. Tako je hipoteza ta naloge, da se na tak način lahko zasnuje hiša, ki brez večjih sprememb lahko ustreza trem različnim lokacijam. Podane lokacije so: Radvanje pri Mariboru, Limbuš pri Mariboru, Biba planina pri Kamniku. Ključne besede: lesena, modularna, enodružinska hiša, odprti prostor , velikopanelni okvirni sistem, naravna osvetlitev, PHPP, različne lokacije

Zasnova modularne lesene hiše VI

DESIGN OF MODULAR TIMBER HOUSE UDK: 728:624.022.1(043.2) Abstract This thesis will present the design of a modular timber house. The modul's design is based on the load-bearing capabilities of the macro panel timber-frame sistem, and its capacity for numerus functional purposes. The latter will be argumented throught multiple combinations of diverse functions. The flexibility of the floor plan is further justified throught the open space design. The final hypothesis is, that it is possible to design a house suitable for three different sites only throught execution of minor changes. These sites are: Radvanje pri Mariboru, Limbuš pri Mariboru, Biba planina pri Kamniku Key words: timber, modular, single-family house, open space design, timber-frame sistem, daylight visulization, PHPP, diverse locations

Zasnova modularne lesene hiše 1

Vsebina 1. Uvod ....................................................................................................................................... 2 2. Les v Sloveniji........................................................................................................................ 3 3. Lesena konstrukcija................................................................................................................ 6

3.1 Okvirni panelni sistem ..................................................................................................... 7 3.2 Steklo v velikopanelnem sistemu..................................................................................... 9

4. Prefabrikacija ....................................................................................................................... 10 5. Zakonodajne omejitve energijsko učinkovite gradnje ......................................................... 14 6. Principi energijsko učinkovite gradnje................................................................................. 15

6.1 Toplotni izračun ............................................................................................................. 15 6.1.1 Vrste toplotnih izgub............................................................................................... 15 6.1.2 Vrste toplotnih dobitkov.......................................................................................... 15 6.1.3 Izračun letne potrebne toplote za ogrevanje (Qnh) .................................................. 16

6.2 Klima.............................................................................................................................. 17 6.2.1 Makroklima ............................................................................................................. 17 6.2.2 Mezoklima............................................................................................................... 19 6.2.3 Mikroklima.............................................................................................................. 20

6.3 Orientacija ...................................................................................................................... 21 6.4 Oblika zgradbe ............................................................................................................... 21 6.5 Termična masa ............................................................................................................... 22 6.6 Toplotna hierarhija prostorov......................................................................................... 23 6.7 Izolacijski material ......................................................................................................... 23

6.7.1 Naravni izolacijski materiali ................................................................................... 23 6.7.2 Umetni anorganski izolacijski materiali.................................................................. 24 6.7.3 Sintetična toplotna izolacija .................................................................................... 24

6.7 Toplotni mostovi ............................................................................................................ 25 6.8 Zrakotesnost ................................................................................................................... 27 6.9 Zasteklitev ...................................................................................................................... 27 6.10 Zaščita pred poletnim pregrevanjem............................................................................ 28

7. Razredi energijske učinkovitosti .......................................................................................... 30 8. Naravna svetloba .................................................................................................................. 31 9. Trend odprtega prostora ....................................................................................................... 33 10. Referenčni primeri.............................................................................................................. 34 11. Projektantski del................................................................................................................. 40

11.1 Zasnova modula ........................................................................................................... 40 11.2 Razporeditev modulov ................................................................................................. 42 11.3 Funkcionalna zasnova .................................................................................................. 42 11.4 Fasadni material .......................................................................................................... 44 11.5 Sestave konstrukcijskih elementov .............................................................................. 45 11.6 Lokacije........................................................................................................................ 48

11.6.1 Limbuš................................................................................................................... 48 11.6.2 Radvanje................................................................................................................ 53 11.6.3 Biba planina........................................................................................................... 58

11.6.4 Primerjava bilanc....................................................................................................... 63 12. Sklep................................................................................................................................... 64 13. Viri in literatura.................................................................................................................. 65 14. Priloge ................................................................................................................................ 68


1. Uvod Trenutno je na svetu na voljo dovolj različnih tehnologij, ki dolgoročno zmanjšujejo odvisnost človeštva od fosilnih goriv, tako da prihodnost ni nujno tako zaskrbljujoča. Tehnologije nam omogočajo rešitev tega problema, toda le za ceno višjih začetnih stroškov. Zato je pomembno, da se že sedaj vlagatelji odločijo za energijsko učinkovite rešitve. Prvi problem je izbrati optimalno tehnologijo modularnosti, ki ustreza modernim trendom, je praktična, primerna situaciji in gradbeni tehnologiji. Drugi problem je zasnovati funckionalno zasnovo zgradbe na podlagi izbranega modula z zadostno mero fleksibilnosti, s katero lahko objekt prilagodimo različnim lokacijam in osvetlitvenim pogojem. Cilji naloge so:

- izbira optimalnega modula glede na tehnologijo gradnje in namembnost objekta, - predstavitev že obstoječih tipov modularnosti, - zasnova objekta, ki ustreza trem različnim lokacijam, - izračun energijske bilance in naravne osvetlitve.

Hipoteze: Zasnovan objekt bo z minimalnimi spremembami ustrezal trem lokacijam z različnimi makro in mikroklimatskimi podatki. Omejitve diplomskega dela so:

- možnost sistematične predstavitve tipov modularnosti, predvidoma na podlagi obstoječe literature,

- konstrukcijski sistem je znan že od začetka in vsi ostali vidiki objekta se podredijo temu.

Prvi, teoretični del vključuje predvsem zgodovinsko metodo. Načrtovalski del bo vključeval večinoma eksperimentalno metodo različnih variacij objekta s primerjalno analizo.


2. Les v Sloveniji Po več kot 130 letih se, po podatkih Zavoda za gozdove Slovenije, povečevanje gozdnih površin oziroma tako imenovano zaraščanje opuščenih kmetijskih površin zaključuje. Na novo izdelani gozdnogospodarski načrti gospodarskih enot, v katerih se odraža dogajanje v gozdovih skozi celo preteklo desetletje kažejo, da se je površina gozda prvič zmanjšala in sicer za 935 ha ter znaša 1.185.169 ha oziroma 58,5 % površine Slovenije. V letu 2010 je bil v slovenskih gozdovih zabeležen posek 3.374.137 m3 bruto lesne mase, kar je skoraj natanko toliko kot v letu 2009, od tega 1.808.066 m3 iglavcev in 1.566.071 m3 listavcev. Posek znaša 63 % od možnega poseka po gozdnogospodarskih načrtih. Po podatkih Statističnega urada Republike Slovenije je za leto 2009 razvidno, da je 56% stanovanjskih zgradb zgrajenih iz opeke, 16% je betonskih in mešanih konstrukcij, les pa je zastopan v manjši meri. V zadnjih petih letih se je povečala uporaba betonskih konstrukcij za 60 % in lesnih konstrukcij za 35%. (Popis prebivalstva 2002)

Slika 1: Gozdnatost Slovenije v Evropi (Kuzman, 2007, str. 19 po Zavod za gozdove Slovenije, 2010 fur die Holz-und Forst-qirtschaft, Informationdienst Holz 2001) Lastnosti uporabe lesa kot gradbenega materiala Les je okolju prijazen in obnovljivi gradbeni material. Med rastjo drevesa se vrši proces fotosinteze. S tem odvzema ogljik iz ogljikovega dioksida v zraku, ki se skladišči v drevesu. Ko drevo preneha rasti se v procesu razpada ogljik vrača v atmosfero. Taka drevesa je zato smiselno podreti. (Premrov in Dobrila, 2008) Ima ugodno razmerje gostote in trdnosti. V primerjavi z betonom, ima les enako tlačno in precej večjo natezno trdnost. Toda 4 do 6- krat manjšo gostoto. Kar pomeni, da v primerjavi z betonom ob enaki masi nudi bistveno več nosilnosti. (Premrov in Dobrila, 2008)


Les je anizotropen, kar pomeni, da so trdnosti lesa odvisne od smeri vlaken glede na obremenitev. Povprečne strižne trdnosti lesa vzporedno z vlakni so približno 4 do 8-krat manjše kot tlačne trdnosti vzporedno z vlakni in približno 1,2 do 1,8 krat manjše kot tlačne trdnosti pravokotno na vlakna. V primerjavi z nateznimi trdnostmi vzporedno z vlakni pri lesu brez grč so razlike še večje. (Premrov in Dobrila, 2008) Les ima nizko toplotno prevodnost. Odvisna pa je od smeri vlaken glede na toplotni tok. Pri vzdolžni smeri je koeficient toplotne prehodnosti λT0 = 0,2219 do 0,3307 W/m, pri radialni smeri je λTr = 0,1214 do 0,1758 W/mK in pri tangentni smeri je λTt =0,1047 do 0,1633 W/mK. V primerjavi ima beton λ = 4,62 do 30,77 W/mK in opeka λ = 25,58 W/mK. (Premrov in Dobrila, 2008) Sprememba v vlažnosti lesa od 0% do zasičenosti (22-35%) povzroči povečanje dimenzij in prostornine. Pojav velja tudi za sušenje in se kaže linearno, je pa različen za različne smeri. Najmanjše spremembe so v podolžni smeri (0,3%), v radialni smeri merijo 3% in v tangencialni smeri 5%. Krčenje in raztezanje povzročata v materialu notranje napetosti in pogosto tudi krivljenje, zvijanje in razpoke. Temu se izognemo tako, da vlažnost lesa uravnotežimo, ali da se vlažnost okolja v katerem je les, bistveno ne spreminja. (Kresal, 2002) Nizek modul elastičnosti lesa pomeni, da se ob velikih razponih potrebujejo višji nosilci (kot jih je možno pridobiti iz žaganega lesa) za zadostitev mejnega stanja uporabnosti. (Premrov in Dobrila, 2008) Les je izpostavljen napadom raznih oblik plesni in insektov, ki lahko sčasoma ogrozijo njegovo nosilnost. Ker vsi škodljivci potrebujejo vlažen les, lahko to pomanjkljivost omilimo s pravilnim osuševanjem in preprečevanjem vdora vlage. (Premrov in Dobrila, 2008) V primeru požara les dolgo zdrži obremenitve. Les je gorljiv, toda v procesu požara tvori na površju zoglenelo plast, ki deluje kot samozaščita. V primerjavi z betonom in jeklom prevzema večje požarne obremenitve. (Premrov in Dobrila, 2008) Za obdelavo in predelavo je potrebno bistveno manj energije, kot za izdelavo zidakov ali betonskih izdelkov. Količina sive energije za žagan zračno sušen les iglavcev je 165 MJ/m3, za tehnično sušen les 880 MJ/m3 in za vezan les 5,720 MJ/m3. Za primerjavo, siva energija aluminija je 515,700 MJ/m3 in jekla 151,200 MJ/m3. (Kuzman, 2012) Prednosti tehnološko napredne lesene gradnje

Gradnja v skladu z načeli trajnostne gradnje Lesena gradnja je energijsko varčna v fazi proizvodnje in uporabe, omogoča zdravo bivalno okolje, s svojo barvo, strukturo in vonjem pozitivno vpliva na človekovo počutje. V leseni zgradbi se prebivalci počutijo prijetno že pri 18-20 stopinjah Celzija, v masivni zgradbi pa šele pri 22-24 stopinjah Celzija . (Kuzman, 2012)


Gradnja prenesena z gradbišča v proizvodnjo halo Vsi vgrajeni materiali in polizdelki so zaščiteni pred vremenskimi vplivi. Večina sestavnih delov je narejena v proizvodnji, zato je postopek gradnje na gradbišču okolju prijazen; manj je odpadnega materiala in manj prevozov na gradbišče. (Kuzman, 2012) Hitra gradnja Visoka stopnja prefabrikacije (glej poglavje 4) skrajša čas montaže in zaključna dela lahko potekajo neposredno po montaži hiše, ki je ponavadi končana že po tednu dni. Ni potrebe po dolgotrajnem sušenju vgrajenih gradbenih materialov, zato je možna hitra vselitev takoj po zaključku finalnih del. (Kuzman, 2012) Potresno varna gradnja Izkušnje na objektih, ki so bili izpostavljeni potresnim sunkom, kažejo dobro potresno odpornost lesenih stanovanjskih objektov. Vzrok je njiva sorazmerna majhna teža in duktilno obnašanje lesa in stikov. (Premrov in Dobrila, 2008) Les omogoča soudeležbo pri gradnji Les se lahko enostavno oblikuje, zato lahko številna gradbena dela opravi graditelj sam. Tudi nadaljnje adaptacije in predelave so enostavne. Sanacija lesenih objektov je enostavnejša kot pri klasično zidanih objektih. (Kuzman, 2012) Cenovno ugodna gradnja Lesena gradnja je cenovno primerljiva s klasično gradnjo, pri primerljivih cenah za primerljivo toplotno prehodnost stene večja bivalna površina; pri enakih zunanjih gabaritih tudi do10 % večja uporabna stanovanjska površina (Kuzman, 2012)


3. Lesena konstrukcija Les kot gradbeni material je povezan z lahkotnostjo konstrukcij, čeprav nastopa tudi v masivnih oblikah. V nekaterih delih sveta je lesena konstrukcija pomembna v infrastrukturi. V 80. letih je ta tip gradnje pridobil mnogo novih funkcij. V zadnjih 30. letih je lesena gradnja doživela večje spremembe. Najpomembnejše (Premrov, 2008) so:

- prehod iz konstrukcije na terenu v prefabricirane elemente iz proizvodnje, - prehod iz osnovnih mer v modularne mere, - prehod iz malopanelnega sistema v velikopanelni sistem.

Vse te novosti pripomorejo k hitrosti gradnje. Konstrukcijsko gledano se delijo lesene gradnje na:

- okvirni sistem, - skeletni sistem, - masivni sistem, - kompozitni sistem.

Slika 2: Leseni panelni sistem (Kuzman, 2012, str. 63 po arhiv Marles hiše Maribor in arhiv Lumar IG)


3.1 Okvirni panelni sistem Ta naloga se osredotoča na okvirni panelni sistem. Lastnosti okvirno panelnega sistema (Kolb, 2008) - svoboda načrtovanja, - preprosta konstrukcija, - ponavljajoči detajli, - tanki nosilci, standardizirani prerezi, - opora s krovnimi sloji, - dostopni materiali, - gradnja po etažah - modularne dimenzije 400-700 mm, običajno 625 mm, - hitra sestava na gradbišču. Lesene prefabricirane okvirne stene nastopajo v tipičnih modularnih merah, kjer je širina osnovnega modula 1,25 m, višina pa 2,80 m oz. izjemoma tudi 3,0 m. Maksimalne dimenzije sten so odvisne od proizvodnega traka tovarne, dodatno so omejene zaradi transportnih pogojev. Tako stene izdelujejo do dolžine 12,50 m in višine 2,80 m (9,00 m x 3,05 m). V osnovi je stena sestavljena iz lesenih okvirjev (prečno vertikalni nosilci) s krovnim slojem – obložnimi ploščami, ki so mehansko pritrjene na obe strani. (Premrov, Žegarac, 2012) Za material lesenih nosilnih okvirjev je predlagana smreka ali jelka razreda C24, z vgrajeno vlažnostjo 12%. (Kolb, 2008) Potencialni materiali za krovni sloj vključujejo OSB plošče, mavčnokartonske plošče in mavčnovlaknene plošče. Krovni sloji, kot so OSB plošče, se lahko uporabijo kot parna zapora na notranji strani nosilne konstrukcije. (Kolb, 2008) Med nosilce in grede se vstavi toplotno-izolacijski material, katerega debelina je odvisna od dimenzij konstrukcijskega dela stene. Za boljšo U-vrednost in lažje izogibanje toplotnim mostovom se uvede sekundarni sloj toplotne izolacije na zunanji strani nosilnega sloja. Dodatna izolacija se lahko doda še v servisno ravnino na notranji strani nosilnega sloja stene. V tem primeru je potrebno biti pazljiv pri nameščanju parne zapore, saj se točka kondenzacije lahko premakne v konstrukcijsko ravnino. (Kolb, 2008) Stropne konstrukcije v panelnem sistemu so ponavadi škatlaste ali rebraste. Škatlasti strop sestavljajo leseni stropni nosilci različnih prerezov z obojestransko oblogo iz plošč ter izolacija večje gostote (mineralna volna). Rebrasti strop ima le enostransko oblogo, nosilci so vidni. Na talni konstrukciji je možno izvesti tudi plavajoči talno estrih za boljšo zvočno zaščito. (Kolb, 2008) Za objekte v okvirno panelnem sistemu je predlagana uvedba modularnega sistema za vertikalne nosilce. Nosilci so debeline 60 mm na razmaku 625 mm. V okviru tega modula se razporejajo tudi odprtine. (Kolb, 2008)


Slika 3: Panelna gradnja (Kolb, 2008)


3.2 Steklo v velikopanelnem sistemu Trend v zasnovi sodobnih energijsko učinkovitih hiš je vključevanje velikih steklenih površin v južne fasade zaradi potencialnih solarnih dobitkov. V zadnjih letih so proizvajalci steklu izboljšali toplotno izolacijske lastnosti, odpornost in koeficient prepustnosti celotnega spektra solarne energije. (Žegarac, 2011) Vpliv deleža zasteklitve na energijsko učinkovitost Z vgrajevanjem povečanega deleža visokokakovostnih zasteklitev na južni strani objekta lahko bistveno vplivamo na energijsko učinkovitost objekta z vidika ogrevanja (Qh) in ohlajevanja (Qk). Izrazito se to pokaže predvsem v malopanelnih stenskih sistemih s sorazmerno veliko toplotno prehodnostjo (U ≥ 0,30kWh/m2a). Vpliv povečanega deleža zasteklitve na zelo kakovostnih nizkoenergijskih in pasivnih objektih je občutno manjši. (po Žagarac, 2011b, članek)


4. Prefabrikacija Razlika med sistematično hišo in sistemsko hišo je v nivoju prefabrikacije. Prefabrikacija je povezana z cenovno in časovno ugodnostjo in kvaliteto izdelave. Zasnova modularne gradnje dovoljuje zamenjavo individualnih elementov (lahka prilagoditev na nove in spreminjajoče razmere) kar generira arhitekturo. (Deplazes, 2005) Načini lesene montažne gradnje se razlikujejo po stopnji izdelave elementov v tovarni in načinu sestavljanja teh elementov na terenu. Spodnja slika prikazuje osnovne skupine, ki so določene glede na delitev po načinu gradnje.

Slika 4: Tipi prefabrikacije (Kuzman, 2012, str. 67) Iz grafičnega prikaza (Slika 4) je razvidna delitev na naslednje štiri skupine gradnje:


1. Elementni način gradnje; posamezni elementi oziroma sestavni deli konstrukcije se izdelajo v delavnici ali tovarni. V konstrukcijo se sestavijo na mestu gradnje. Danes se na ta način izdelujejo skeletne konstrukcije. Sistem omogoča visoko stopnjo fleksibilnosti, slabost pa je velika količina dodatnih del na gradbišču. Stopnja prefabriciranosti je majhna. Primeren je za uporabo na razgibanih terenih. (Kuzman, 2012)

Slika 5: Elementni način gradnje (Kuzman, 2012, str. 68 po arhiv Steklo, Dama haus, Tesarstvo Kregar) 2. Gradnja s ploskovnim povezjem; montaža posameznih etažnih ali več etažnih povezij je izvedena v tovarni. Prednost je v časovnem prihranku zaradi predhodne montaže, slabost pa predstavlja velik transportni volumen, več potrebnega prostora in posebna dvižna sredstva na gradbišču. (Kuzman, 2012)

Slika 6: Gradnja s ploskovnim povezjem (Kuzman, 2012, str. 68 po tesarstvo Kregar) 3. Ploskovni panelni način gradnje; stenski in stropni elementi so v celoti izdelani v tovarni. Na zunanjih stenah je že izdelana fasada brez zaključnih slojev, vgrajeno je stavbno pohištvo. Prednost ploskovnih panelnih sistemov je večja neodvisnost gradnje od vremenskih pogojev. Slabost je v transportu velikih panelov in dostopnosti do gradbišča. (Kuzman, 2012)


Slika 7: Panelni sistem (Kuzman, 2012, str. 69 po Premrov in Dobrila 2008) 4. Prostorski (celični) način gradnje; v tovarni se izdelajo celice v celoti (s stenami, stropom in tlakom), nato pa se na mestu gradnje sestavljajo v objekt. Mere in teža takih elementov so omejene s transportnimi možnostmi. Nosilna konstrukcija je lahko okvirna, skeletna ali masivna. Stranice celice imajo hkrati nosilno, delilno in izolacijsko funkcijo. Načrtovanje in izvedba sistema je najbolj zapletena izmed vseh zgoraj opredeljenih načinov gradenj. Stopnja prefabriciranosti je največja. (Kuzman, 2012)

Slika 8: Celični način gradnje (Kuzman, 2012, str. 69 po Holzbox) V konstrukcijskem smislu so celice zasnovane tako, da je sistem v celoti nosilen ali pa je celica postavljena v nosilni konstrukcijski sistem. (Kušar, 1983)


Slika 9: Nenosilno razporejene modularne celice (Kušar, 1983, str. 130) Posebna oblika prostorskega sistema so modularne hiše, kot finalno izdelane celice, s kritino in fasado, v nekaterih primerih pa tudi z notranjo opremo. Poljubno se nizajo v željeno kompozicijo, ki omogoča projektantu prilagajanje arhitekturne lupine značilnostim posameznih kulturnih krajin, kakor tudi specifičnim potrebam bodočega uporabnika. Kombinacije različnih metod gradnje Vsak način gradnje ima svoje prednosti in slabosti. Za doseganje optimalnega načina izvedbe z ekonomskega vidika in vidika kakovosti, se proizvajalci odločajo tudi za kombinacijo različnih metod gradnje. Tako je na primer nosilni skeletni sistem zaprt s paneli, sanitarne enote pa so izvedene v celičnem načinu gradnje.


5. Zakonodajne omejitve energijsko učinkovite gradnje Klimatske zaostritve zadnjih desetletji zahtevajo nove omejitve, ki blažijo negativne vplive na okolje. Gradnja porabi 40 % razpoložljive energije v Evropi ter 35 % CO2 emisij, zato je osredotočenje na to področje ključno. Ukrepi nastopijo v treh kategorijah: zmanjševanje emisij, obnovitvena lastnost uporabljenih materialov in energijska učinkovitost. Cilj ukrepov je uveljavitev ničelne-hiše do leta 2020. (Žegarac, 2011) Direktiva o energijski učinkovitosti stavb (EPBD 2002/91/ES) posodobljena skozi EPBD (2010/31/EU) je bila prenesena v slovensko zakonodajo skozi Zakon o graditvi objektov (2002), Zakon o energiji (1999), Zakon o varstvu okolja (2004) in Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah (2010). Konec leta 2014 naj bi se letna energijska poraba novih stavb zmanjšala v okvir od 30 do 50 kWh/m2a, do leta 2015 pa od 20 do 40 kWh/m2a. Energija hlajenja novih hiš je omejena na 50 kWh/m2a. Vsota vseh energijskih potreb za delovanje vseh sistemov je omejena na 170-200 kWh/m2a. Ključna v izvedbi tega načrta je uporaba obnovljivih energijskih virov.


6. Principi energijsko učinkovite gradnje

6.1 Toplotni izračun Toplotna bilanca se opredeli kot proces optimizacije toplotnih izgub in toplotnih dobitkov. 6.1.1 Vrste toplotnih izgub Transmisijske toplotne izgube (Qt) so toplotne izgube zaradi prehoda toplote skozi gradbeni element kot posledica njegove prevodnosti. Transmisijske toplotne izgube označujeta toplotna prehodnost U izražena v W/(m2K) in linijska toplotna prehodnost Ψ (toplotni mostovi) v W/(mK), po časovnem integralu. Transmisijske toplotne izgube so tem manjše, čimbolj je izoliran ovoj zgradbe, čim manj je toplotnih mostov in čim manjše so letne temperaturne razlike. (Senegačnik, 2007) Formula za izračun Qt (Feist idr., 2007): Qt= l x Ψ x ft x Gt l: dolžina toplotnega mostu Ψ: linijska toplotna izguba ft: redukcijski faktor Gt: časovni integral temperaturne razlike Prezračevalne toplotne izgube (Qv) nastanejo zaradi izmenjave zraka med zgradbo in okolico. Nastajajo pri namenskem prezračevanju (prezračevanje skozi okna, mehansko prezračevanje) ali nenamenskem in neželenem prezračevanju (prezračevanje skozi fuge, špranje ipd.). Zrakotesna okna in ovoj zmanjšata prezračevalne izgube, vendar s tem tudi onemogočita dovajanje potrebne količine svežega zraka v zgradbe. Možna je omilitev teh izgub z rekuperacijo. (Senegačnik, 2007) Formula za izračun Qv (Feist idr., 2007): Qv= nv x Vrax x c x Gt nv: efektivni zračni tok Vrax: referenčni volumen ventilacijskega sistema c: specifična toplotna kapaciteta zraka Gt: delež toplotnih ur proti zunanjemu zraku

6.1.2 Vrste toplotnih dobitkov Dobitki sončnega obsevanja (Qs) se dovajajo v zgradbo skozi prosojne dele zgradbe (zasteklitve oz. stene s prosojno toplotno izolacijo). Količina dobitkov sončnega obsevanja je odvisna od orientacije prosojnih površin in njihove velikosti ter njihovega g-faktorja. Največ dobitkov sončnega obsevanja se pričakuje na južnih površinah, manj na vzhodnih in zahodnih (velja za severno hemisfero). Pri izračunavanju sončnih dobitkov je potrebno poleg orientacije


in tehničnih značilnosti prosojnih površin upoštevati še morebitno zasenčenje, vpadni kot sončnih žarkov in umazanijo na oknih. Formula za izračun Qs (Feist idr., 2007): Qs=r x g x Aw x G r: redukcijski faktor okenskega okvirja g: delež energijske prepustnosti Aw: površina okna G: vsota sevanja Dobitki notranjih virov so posledica sproščanja toplote pri delovanju električnih strojev in naprav v zgradbi. Toploto oddajajo tudi ljudje, zato se pri izračunu vedno upošteva število stalnih uporabnikov objekta. Vsaka oseba oddaja toplotni tok okoli 100W, kar je načeloma odvisno tudi od telesne aktivnosti. (Senegačnik, 2007)

6.1.3 Izračun letne potrebne toplote za ogrevanje (Qnh) Pri izračunu toplote, ki je potrebna za ogrevanje, se najprej določijo vrednosti transmisijskih in prezračevalnih izgub skozi toplotni ovoj zgradbe. Od teh se odštejejo pričakovani dobitki notranjih virov in sončnega obsevanja. Razlika je letna potrebna toplota za ogrevanje, ki ne sme presegati 20 kwh/m2a. To potrebo pokrije ogrevalni sistem. Za izračun potrebne energije za ogrevanje stavbe, se upoštevajo toplotni dobitki le v obdobju ogrevalne sezone oz. temperaturni primanjkljaj pri Qt in Qv. Če se upošteva dovolj dolgo časovno obdobje, npr. eno leto, se lahko toplotna bilanca opredeli: vsota vseh energijskih dobitkov (dobitki sončnega obsevanja + dobitki notranjih virov + toplota iz ogrevalne naprave) v ovoju zgradbe je enaka vsoti vseh energijskih izgub (transmisijske toplotne izgube + prezračevalne toplotne izgube). (Senegačnik, 2007)


Slika 10: Graf energijske bilance (Senegačnik, 2007, str. 28)

6.2 Klima Načrtovanje energijsko ugodne hiše se začne pri poznavanju klime. To se deli na makro, mezo in mikroklimo.

6.2.1 Makroklima Gre za večje enote (102-104 km) za katere veljajo splošne značilnosti. Te so predvsem zimske in letne temperature, vlažnost v ozračju, padavine in sončna radiacija, jakost in smer vetra ter zračni pritisk. (Harris, Borer, 2009) Za namene načrtovanja stavb se lahko uporabi poenostavljen sistem klasifikacije podnebja (Premrov, Žegarac, 2012):

- hladno podnebje, v katerem nastopajo večje toplotne izgube, - zmerno podnebje, z zmernimi letnimi razlikami višje (poletne) in nižje (zimske)

temperature, - vroče in suho podnebje, v katerem prihaja do pregrevanja, nastopajo variacije

temperatur med dnevom in nočjo, ugodje bivanja se izboljša zaradi neoviranega hlajenja telesa preko izparevanja,

- toplo in vlažno podnebje, ima manjše pregrevanje objektov kot vroče podnebje, toplotne razlike med dnevom in nočjo so majhne, ugodje bivanja je nižje zaradi oviranega hlajenja telesa preko izparevanja.


Slika 11 in 12: Podnebja in radiacija v Evropi (Harris, Borer, 2009, str, 22 po Solarex) Sončno obsevanje je merjeno v kWh na kvadratni meter tlorisne površine, v časovnem intervalu. Odvisno je od geografske lege, zemljepisne širine, letnega časa, ure v dnevu in meteoroloških pogojev. (Premrov, Žegarac, 2012)

Slika 13: Vpliv okolice na sončno izpostavljenost

(Senegačnik, 2007, str. 37)

Slika 14: Potek sonca skozi leto v Sloveniji

(Senegačnik, 2007, str. 37)

Padavine: (merjene v mm/dan) (leto/mesec) priporočene so meritve v povprečju, v največjih količinah in najmanjših količinah. Razporeditev padavin je določena s prevladujočimi vetrovnimi tokovi in nadmorsko višino.


Slika 15: Padavine v Evropi (Harris, Borer, 2009, str. 23) Veter: merjen v metrih na sekundo, pri 10 metrih nad tlemi. Povzročajo ga gibanje zraka, ki nastaja zaradi tlačnih razlik. Smer vetra je zaželjen podatek. Višina, grobost tal in druge lastnosti vplivajo na hitrost vetra. Temperatura: merjena v stopinjah Celzija. Podana je v minimalnih vrednostih, povprečnih vrednostih, maksimalnih vrednostih in dnevnih razlikah. Vlaga: vpliva na transmisijo sončnih žarkov skozi atmosfero. Visoka vlažnost zraka pomeni večja absorbcija žarkov v pari. Vlažnost vpliva tudi na hlajenje teles z izparevanjem.

6.2.2 Mezoklima So območja s premerom 100m do nekaj kilometrov. Mezoklima definira faktorje, ki vplivajo na makroklimatske podatke, pridobljene iz meteoroloških postaj. No sončno obsevanje vplivajo sončni delci v zraku (čistost), topografija (odprta ravnina, doline, gorska območja), grajeno okolje (mesta) in vegetacija (gozdovi). Na temperaturo vpliva topografija, grajeno okolje, sestava tal in vegetacija. Na veter vpliva topografija, značilnosti tal in temperaturne razlike med mestom in vasjo. Na vlažnost vpliva topografija in vegetacija. (Premrov, Žegarac, 2012)


6.2.3 Mikroklima Mikroklima je edinstvena za vsako parcelo. Oblikovne rešitve za objekte se lahko povzamejo tudi po hišah načrtovanih na drugačnih lokacijah, toda vse odločitve morajo biti testirane glede na specifično lokacijo. Podobno kot pri mezoklimi, pri mikroklimi se definirajo faktorji, ki vplivajo na makroklimatske podatke. Pri sončnem obsevanju in vetru upoštevamo okoliške stavbe in vegetacijo, ki se razporeja okoli same parcele. Na vlažnost v zraku vpliva še prisotnost voda, fontan in potokov. (Premrov, Žegarac, 2012) Učinki vetra (Harris, Borer, 2009) Predvsem v zimskih časih zaradi hladnega vetra nastajajo naslednji učinki:

- povečan vdor in posledično toplotne izgube, - ohladitev zunanje površine hiše, še posebej v kombinaciji z padavinami, - nastanek neprijetnih vetrovnih tokov okoli hiše, - potisk padavin v notranje predele hiše ali konstrukcije, - materialna škoda.

Zaščita pred vetrom:

- uporaba sosednjih stavb, nasaditev dreves, ograje, zemeljska dela, podtalna konstrukcija,

- orientacija, oblika, postavitev in višina hiše, - prezračevana fasada.


6.3 Orientacija Orientacija je parameter, ki je definiran za vse zunanje stene objekta. Z njo se pove, koliko stopinj je med normalo stene in severno smerjo neba. Jug ima tako orientacijo 180 stopinj, sever 0 stopinj, vzhod 90 in zahod 270 stopinj. Za severno hemisfero velja, da je vzhodna fasada najintenzivneje obsevana zjutraj, zahodna pa popoldne. Južna fasada je poleti obsijana manj kot vhodna in zahodna, nasprotno pa je pozimi obsevanje na južni fasadi intenzivnejše kot na vzhodni in zahodni. Hiša je tako optimalno orientirana, če je večina steklenih površin obrnjena na južno stran. To povzroči povečane toplotne pribitke zaradi solarne radiacije, tudi do 40 %. (Odklon zgradbe za 10 stopinj od južne orientacije energijsko število poslabša za 0,1 kWh (m2a). (Senegačnik, 2007) Posledično lahko pride do pregrevanja poleti, kar se omili s senčili.

6.4 Oblika zgradbe Za zmanjševanje transmisijskih toplotnih izgub je zelo pomembno, da je zunanjih površin glede na volumen objekta čim manj. Razmerje med ploščino skozi katero potekajo toplotni prehodi in ogrevanim volumnom se imenuje kompaktnost hiše. (Žegarac, 2011) Fc=V/S (m) Fc - faktor kompaktnosti V – ves ogrevan volumen S - vsota vseh površin, skozi katere se vršijo toplotni prenosi Enačbo lahko zapišemo kot Fs=S/V in s tem se dobi faktor oblike. Po enačbi je najboljša oblika krogla. V gradnji to ni smiselno, zato se ponavadi omeji na kocko. Ker pa so pri oblikovanju pomembni tudi drugi dejavniki, kot na primeri bivalno ugodje in osvetlitev, se tudi obliko kocke prilagodi.

Slika 16: Faktor oblike različnih oblik zgradb pri enakem volumnu (Senegačnik, 2007, str. 40 po Glucklich, D., 2005 Okolohisches Bauen. DVA, Munchen)


6.5 Termična masa Termična masa je lastnost materiala, da vpije in zadržuje toploto. Če je toplotna kapaciteta materiala visoka, to pomeni, da se material dolgo časa segreva in dolgo časa ohlaja. Les v tem primeru nima visoke toplotne kapacitete in je opredeljen kot lahki material. Materiali z veliko toplotno kapaciteto so npr. beton, opeka, kamen. Pravilna uporaba termične mase lahko pripomore k toplotnemu ugodju objekta. To pomeni, da bo ob jutranji uri hladen objekt potreboval cel dan, da se ogreje. V večernih urah, ko se zunanje temperature znižajo, začne hiša oddajati toploto nazaj v ozračje. S to lastnostjo materiala se lahko v klimi, kjer prihaja do visokih temperaturnih razlik med dnevom, omili ekstreme. (Senegačnik, 2007)

Slika 17: Princip termalne mase in toplotne kapacitete (Senegačnik, 2007, str. 39 po Humm, O., 2000: NIEDRIGENERGIE – UND PASSIVHAUSER. Okobauch, Staufen bei Freiburg)


6.6 Toplotna hierarhija prostorov Prenos toplote nastane zaradi temperaturnih razlik. Toplotne izgube skozi stene so tem večje, čim večja je temperatura razlika med obema površinama. Za zmanjšanje transmisijskih toplotnih izgub v zgradbi je smiselno na severni strani, kjer je temperatura na zunanji steni najnižja, predvideti prostore z najnižjo temperaturo. (Senegačnik, 2007) Prav tako je dobro načrtovati prostore, ki delujejo kot toplotni blažilci. Ti se nahajajo izven izolacijskega ovoja hiše in v zimskih nočeh preprečujejo pretirane izgube ter v poletnih dneh pretirano segrevanje objekta. (Premrov, Žegarac, 2012) 6.7 Izolacijski material Izbira izolacijskega materiala je odvisna od klime, sestave konstrukcijskega elementa, ki ga je potrebno izolirati ter splošne lastnosti objekta. Izolacija zmanjša povprečni toplotni tok skozi zunanje elemente, ki sestavljajo toplotni ovoj. Pojav se opredeli s koeficientom toplotne prehodnosti (U-vrednost (W/m2K)). Opisuje toplotni tok skozi 1 m2 zidne površine, pri konstantni temperaturni razliki. (Žegarac, 2011) Koeficient toplotne prehodnosti upošteva izolativnost materialov (določa se s koeficientom toplotne prevodnosti (λ (W/mK)), debelino sloja ter površinske pojave. (Szokolay, 2005) Dovolj majhen koeficient prehodnosti pripomore k zadrževanju toplote znotraj pozimi in zunaj poleti. Izolacijski materiali se lahko razdelijo na naravne, umetne anorganske, sintetične in posebne materiale. (Senegačnik, Kresal, 2004)

6.7.1 Naravni izolacijski materiali Sestavljeni so iz naravnih surovin, ki jim ni potrebno spreminjati kemične sestave. Predelava teh ne povzroča pojavov, ki bi bili škodljivi za človekovo zdravje. Ti materiali se delijo na: Ekspandirana, impregnirana pluta je toplotna izolacija iz mletega lubja hrasta plutovca. Je lahka, elastična, ni občutljiva na vlago in zmrzal, ne trohni in ne gnije. Je lahko vnetljiva, vendar se pri gorenju ne razvijajo strupeni plini. Obstojna je do 150˚C. Za naše kraje je vir surovin omejen. Uporablja se za toplotno izolacijo sten, tal, stropov in streh (λ = 0,041 do 0,046 W/mK). Toplotna izolacija iz lesnih vlaken je izdelana iz sekancev smrekovega in hojevega lesa, termično obdelana brez dodatkov in lepil. Je okolju in človeku prijazna, ima majhno porabo energije pri proizvodnji, dolgo življenjsko dobo in sprejemljivo kupno ceno. Plošče se uporabljajo za izoliranje vseh vrst konstrukcij tudi v mokrih prostorih (λ = 0,040 do 0,045 W/mK). Ovčja volna je oprana z milom in sodo ter obdelana z naravnimi solmi in sečninskimi derivati. Volnena vlakna so razvrščena in pritrjena na polipropilensko mrežo. Blazine se pritrdijo na leseno konstrukcijo z žeblji. Volna je higroskopična in lahko sprejme vlago do 33% svoje teže, ne da bi to vplivalo na izolacijske lastnosti. Ovčja volna je težko vnetljivo gorivo. Ker diha, ustvarja zdravo bivalno klimo. Volna na mrežah se uporablja za toplotno izolacijo strešnih površin, stropov, sten in tal. Razpuščena je primerna za zatesnitve manjših


odprtin v konstrukciji. Sukani volneni pramen se uporablja za zatesnitev okenskih in vratnih okvirjev, v obliki trakov pa kot izolacija proti udarnemu zvoku. Lan se uporablja v obliki plošč. Ta izolacija je odporna proti škodljivcem in plesnim, izravnava vlago, je zvočnoizolativna in ne nabira prahu (λ = 0,040 W/mK). Uporablja se za izoliranje streh, sten in kot nasutje pri talnih konstrukcijah. Celulozni kosmiči so izdelani iz starega časopisnega papirja z dodanimi sredstvi za zaščito pred požarom. Kot izolacija izravnavajo vlago v prostoru, odporna pa je tudi proti škodljivcem. Vgrajuje se v obliki plošč ali kosmičev (λ = 0,040 do 0,045 W/mK). Uporablja se za izoliranje sten, streh, podov. 6.7.2 Umetni anorganski izolacijski materiali Nastajajo iz mineralnih surovin s pomočjo velikih količin energije. V fazi uporabe ne obremenjujejo okolja, končajo pa na deponijah. Ti so: Mineralna volna je toplotna izolacija iz kamene ali steklene volne. Mineralna volna je zelo elastična, ohrani obliko in je zelo odporna proti vibracijam in mehaničnim poškodbam (λ = 0,035 do 0,040 W/mK). Mineralna volna je difuzijsko odprta, absorbira zvok, ne razpada, ne spreminja oblike in je odporna proti škodljivcem. Vlaga zmanjšuje toplotnoizolacijske lastnosti. Uporablja se za izoliranje sten, tal, streh. Penjeno steklo je izdelano iz starega stekla in kremenčevega peska. Je prepustno za paro in plin, ognjevarno in ne vsrkava vode. Uporablja se v obliki plošč z izredno veliko tlačno trdnost (λ = 0,040 do 0,056 W/mK). Uporablja se za toplotno izolacijo plošč na katerih je predvidena večja obremenitev. 6.7.3 Sintetična toplotna izolacija Nastaja iz organskih surovin v zapletenih tehnoloških procesih. V življenjskem ciklu obremenjuje okolje z emisijami in ima visoko porabo energije. Postopek reciklaže je težaven. Deli se na: Polistiren je zdravstveno in ekološko oporečen material, vključno z lepili za vgradnjo. Uporaba ni zaželena. Polistiren je osnova za izdelavo ekspandiranega in ekstrudiranega polistirena. Ekspandirani polistiren (stiropor) je odporen material, ki pa ne sme biti izpostavljen UV-sevanju. Ne vpija vode, brez dodanih sredstev gori. V obliki plošč se uporablja za izolacijo vseh obodnih delov zgradbe (λ = 0,035 do 0,040 W/mK). Ekstrudirani polistiren ima za dodatek še veliko tlačno trdnost. Uporablja se na mestih z veliko zunanjo izpostavljenostjo, na primer za izolacijo streh, tal proti terenu in kletnih sten (λ = 0,035 do 0,040 W/mK). Poliuretan ima zaprte celice, zato slabo vpija vodo in slabo prevaja toploto. V primerjavi s polistirenom je obstojen pri višjih temperaturah. Ne sme biti izpostavljen UV-žarkom. V primeru požara oddaja strupene pline. Lahko se mu doda sredstvo proti gorenju. Vgrajuje se v pode, na katerih je velika obremenitev ter v strešne konstrukcije (λ = 0,025 do 0,035 W/mK). V poliuretanih se nahajajo izocianati, ki so zelo nevarni za zdravje.


Tabela 2: Izolacijski materiali Material Energija

MJ/KG Ogljik CO2/kg

Gostota kg/m3

λ W/mK

Uporaba *

celulozna-steklena izolacija

27.00 100 - 120 0.037 – 0.048

celulozna izolacija 0.94 – 3.3 43 0.038 - 0.040 izolacija med NK

pluta 26.00 160 0.038 - 0.050 steklena volna 28.00 1.35 12 0.031 – 0.040 notranja

izolacija lan 39.50 1.70 30 0.038 – 0.040 kamena volna 16.80 1.05 24 0.031 – 0.040 izolacija med

NK, izolacija fasade, notranja izolacija

ekspandirani polistiren

88.60 2.55 15 – 30 0.028 – 0.036 izolacija fasade

penjeni poliuretan 101.50 3.48 30 0.022 – 0.028 leseno vlaknena plošča

17 160 - 240 0.038 – 0.050 izolacija fasade,notranja izolacija

volna (reciklirana) 20.90 25 0.039

*opredeljena glede na prakso slovenskih podjetji Marles, Jelovica, Riko, Lumar, Rihter

6.7 Toplotni mostovi Energijsko učinkovita zgradba zahteva maksimalno zmanjšanje toplotnih mostov. To se dosega tako, da je čim manj prekinitev v toplotni izolaciji. Ob vgraditvi visoko izoliranega okna v izolacijsko ravnino se zmanjša tudi toplotni most. Vrste toplotnih mostov glede na vzrok nastanka (Senegačnik, 2007): Konvekcijski toplotni mostovi nastanejo na mestih, kjer skozi špranje ali odprtine nekontrolirano odteka topli zrak. Zagotavljanje zrakotesnosti ovoja omili toplotne mostove. (Senegačnik, 2007) Geometrijski toplotni mostovi nastanejo na mestih, kjer je notranja površina, skozi katero uhaja toplota, manjša od zunanje. Zaradi povečanega preseka, po katerem se toplota prevaja, se v tem lokalnem delu toplotni upor konstrukcije manjša oziroma se prevodnost povečuje. Geometrijski toplotni mostovi so v zgradbi pogosti. (Senegačnik, 2007)


Slika 18: Geometrijski toplotni most (Senegačnik, 2007, str. 64 po Schild, R., 2006 CONSTRUCTIONS WHITHOUT WEAK POINTS-HOW TO

AWOID THERMAL BRIDGES)

Konstrukcijski toplotni mostovi nastanejo na mestih, kjer je prekinjen toplotni ovoj zgradbe. Največkrat je posledica slabo načrtovanih detajlov pri prebojih, previsih, priključkih, rebrih in prekinitvah toplotne izolacije. (Senegačnik, 2007) Posledice toplotnih mostov so (Senegačnik, 2007):

- povečana poraba energije, - slabšanje toplotnega ugodja, - pomanjkljiva stanovanjska higiena, - ogrožanje gradbenega materiala.


6.8 Zrakotesnost Z zrakotesnostjo je označena intenzivnost nekontroliranega pretoka zraka skozi konstrukcijo (v zgradbo ali iz nje) zaradi tlačne razlike. Nekontroliran pretok zraka se pojavlja v fugah, špranjah in drugih ne-tesnjenih mestih na ovoju zgradbe. (Senegačnik, 2007) Posledice prehajanja zraka skozi ovoj (Senegačnik, 2007):

- nezanesljivost, - gradbene poškodbe, - prevajanje zvoka, - nekontrolirane toplotne izgube.

Ravnina zrakotesnega ovoja mora biti neprekinjena na vseh delih zgradbe. Obstajati mora samo ena zrakotesna ravnina. Netesnjena mesta se ne odpravljajo z drugo zrakotesno ravnino. Zrakotesni ovoj je vedno pritrjen na notranjo stran toplotnoizolacijskega ovoja. Zrakotesna ravnina deluje tudi kot parna zapora, zato ne sme biti popolnoma difuzijsko zaprta. (Senegačnik, 2007)

6.9 Zasteklitev Steklene površine imajo ponavadi večjo U –vrednost kot pa ne-transparentne komponente, zato preko njih prihaja do večjih transmisijskih izgub. Trenutno se največ uporabljajo stekla z Ug = 1,2 – 1,4 W/m2K. Za nizkoenergijsko hišo so steklene površine pomembne tudi zaradi toplotnih pribitkov. Posebno steklene površine na južni strani pomembno vplivajo na letno toplotno bilanco. (Senegačnik, 2007) Osnovni komponenti okna sta zasteklitev in okvir. Njegovo vrednost definirata U- vrednost (W/m2K) in g-vrednost. U-vrednost je toplotna prehodnost okvirja in stekla, merjena posebej. G- vrednost pa je koeficient prepustnosti stekla za solarno radiacijo z vrednostjo med 0 in 1. S tem ko se U-vrednost okna zmanjša se zmanjšajo tudi solarni pribitki. (Žegarac, 2011). Obstajajo načini kako izboljšati energijske izgube skozi steklo::

- uporaba nizko-emisijskih premazov (low-e), - uporaba žlahtnih plinov med dvema stekloma (ali tremi), - prilagoditev razmaka med večjim številom slojev zasteklitve.

Okenski okvirji lahko predstavljajo 30 do 35% površine celotnega okna. Zato njihova vloga ni zanemarljiva. (Senegačnik, 2007) Na energetske značilnosti okenskega okvirja vplivajo naslednji parametri (Žegarac, 2011):

- struktura okvirja ali obrobe, - trajna zasteklitev ali možnost odpiranja, - material okvirja - uporaba toplotne izolacije na okvirjih


Na okvirje iz lesa, aluminija in PVC je možno vgraditi toplotno izolacijo, kar dodatno izboljša izolativnost. V ta namen se uporabljajo celulozna vlakna, poliuretanska pena in toplotna izolacija iz lesnih vlaken.

Slika 19: Vpliv tipa zasteklitve na U vrednost (W/m2K) (Senegačnik, 2007, str. 51 po Feist, W., 1998: DDAS PASSIVHAUS – BAUSTANDARD DER ZUKUNFT ? in Grobovšek, B.: PASIVNA HIŠA: IZRAČUN TOPLOTNIH MOSTOV PRI MASIVNI GRADNJI) 6.10 Zaščita pred poletnim pregrevanjem Obstaja bojazen, da prihaja pri nizko energijskih hišah zaradi velikih steklenih površin do poletnega pregrevanja. Pokaže pa se, da je ob uporabi ustreznih metod preprečevanja pregrevanja tudi v poletni sezoni možno imeti ugodno hladno bivalno klimo. (Senegačnik, 2007) Vzroki za pojav poletnega pregrevanja:

- dobitki sončnega obsevanja skozi zasteklitve, - dobitki notranjih virov toplote, - tehnologija gradnje; v zgradbah, izvedenih z lahkimi stenami, poleti prej pride do

pregrevanja, ker ni gradiv z veliko toplotno kapaciteto.


Številne študije in praktične izkušnje na področju poletnega pregrevanja so pokazale naslednje (Senegačnik 2007):

- boljša toplotna zaščita lahko pri razumnem obnašanju uporabnikov izboljša ugodje,

- primerna velikost oken se je izkazala (poleg zračenja) kot najpomembnejša komponenta preprečevanja poletnega pregrevanja,

- za senčenje na južno orientiranih površinah so poleti zelo učinkoviti balkoni nad

zasteklitvami (pri normalni višini oken zadošča globina balkona 1,2 do 1,6 m), pri zimskem vpadnem kotu sončnih žarkov balkoni ne motijo prodiranja,

- masivna gradiva shranjujejo toploto in izboljšujejo temperaturno vztrajnost.

Načini preprečevanja poletnega pregrevanja (Senegačnik 2007):

- zmanjšanje porabe električne energije, - obtok mimo prenosnika toplote, - hlajenje z zemeljskim prenosnikom toplote, - nočno zračenje, - latentni hranilniki toplote, - senčila na oknih, - zunanja sončna senčila (ozelenitev okolice, balkoni in previsi, markize, lamele,

žaluzije), - sončna zaščita v medsteklenem prostoru trislojne zasteklitve.


7. Razredi energijske učinkovitosti Po Pravilniku o metodologiji izdelave in izdaji energijskih izkaznic stavb (Ur.l. RS, št. 77/2009) lahko objekte razdelimo na razrede glede na njihovo letno porabo toplote: Tabela 1: Razredi energijske učinkovitosti Stopnja delitev Qnh (kWh/m2a) razred C minimalna zahteva

energijske učinkovitosti 35-50

razred B2 nizkoenergijske hiše 25-35 razred B1 boljše nizkoenergijske

hiše 15-25

razred A2 pasivna hiša 10-15 razred A1 enolitrska hiša <10

Gradnjo pa lahko razdelimo tudi glede na uporabljene detajle in sisteme, ki so uporabljeni za zagotavljanje energijske učinkovitosti. Po teh kriterijih lahko objekte delimo na (Senegačnik 2007): Nizkoenergijska hiša je zgradba z letno potrebno energijo za ogrevanje med 40-60 kWh(m2a) in najmanj 15 kWh(m2a). Za dosego teh števil je potreben dobro izoliran in zrakotesni ovoj zgradbe, ter zasteklitev s toplotnoizolacijskim steklom. V nizkoenergijski gradnji so potrebni običajni ogrevalni sistemi in grelna telesa. Svež zrak se v zgradbo dovaja prisilno. Izrabljen zrak se iz zgradbe odteka skupaj z vsebovano toploto. Zrakotesnost nizkoenergijske hiše je n50 ≤ 1,5 h -1 Pasivna hiša je energijsko varčna zgradba, pri kateri ni več potrebe po običajnih ogrevalnih sistemih in klimatskih napravah. Letna potrebna energija za ogrevanje je lahko največ 15 kWh(m2a). Toplota izrabljenega zraka se vrača v prostor. Zrakotesnost je n50 ≤ 0,6 h -1

Konstrukcija ne vsebuje toplotnih mostov. Ničenergijska hiša je zgradba, ki v letnem povprečju celotno energijo pridobi iz sončne energije, vendar je odvisna od javnega omrežja. Poleti se presežek lahko odda v javno omrežje, pozimi pa se porablja energija iz javnega omrežja. Letna bilanca mora biti izravnana. Hiša ima 40-60 cm debelo plast izolacije, brez toplotnih mostov. Zgradba nima običajnega ogrevalnega sistema. Vsebuje velik hranilnik toplote za oblačne dneve. Pri trenutnem stanju tehnologije je glede na ceno najoptimalnejša pasivna hiša. Ničenergijske, energijsko samozadostne in plusenergijske hiše, zahtevajo toliko večji začetni vložek, da se prihranki za delovanje hiše, ne obrestujejo dovolj hitro.


8. Naravna svetloba Projektiranje objekta za optimalno osvetlitev ima velike prednosti za uporabnika. Svetloba vpliva na uporabnikovo počutje, zdravje, storilnost in ustvarja vizualno ugodje. Glede na vir naravno svetlobo delimo na (www.velux.si):

- direktno sončno svetlobo, - odbojno svetlobo iz okolice (oblaki, objekti, pokrajina, vegetacija), - odbojno svetlobo od notranjih površin.

Količina naravne svetlobe v prostoru je odvisna od:

- velikosti okenskih odprtin, - števila okenskih odprtin, - razporeditve okenskih odprtin, - lege okenskih odprtin (višina parapeta).

Slika 20, 21, 22: Vpliv razporeditve okenskih odprtin na osvetlitev (Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012])

Slika 23, 24: Vpliv višine okenskih odprtin na osvetlitev (Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012])


Količnik dnevne svetlobe (KDS) British Lighting Guide (CIBSE, 1999) predlaga izračunavanje količnika dnevne svetlobe, kot glavnega pokazatelja učinkovitosti zasnove glede na naravno svetlobo. Količnik svetlobe je razmerje med osvetlitvijo na določeni točki delovne ravnine znotraj prostora in med zunanjo osvetlitvijo pri oblačnem nebu, izražen v procentih. Ponavadi se meri na višini delovnih površin. Po priporočilih (CIBSE, 1999) lahko no podlagi KDS prostor razdelimo na tri nivoje osvetlitev:

- manj kot 2 % KDS - prostor se zazna kot premalo osvetljen, - 2 % -5 % KDS – prostor se zaznava kot dovolj osvetljen, določena opravila

potrebujejo dodatno osvetlitev, - več kot 5% KDS – prostor se zaznava kot dovolj osvetljen in primeren za vsako še

tako precizno opravilo.

KDS glede na oddaljenost od okna:

Slika 25: KDS glede na oddaljenost od okna (Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012]) Vpliv tipologije okna na KDS pri konstantnih pogojih:

Slika 26,27,28: Vpliv tipologije okna na KDS pri konstantnih pogojih (Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012])


9. Trend odprtega prostora Povprečna velikost enodružinske hiše se je povečala za 50% od leta 1970 do leta 2006. (Chandler, 2010, str. 42) Kot posledica dvigovanj cen energije, spremembe življenjskega stila, povečane zavesti o trajnosti in pomanjkanja kupne pomoči, se je ta trend obrnil. Od leta 2006 se domovi gradijo z manjšo kvadraturo. (Chandler idr., 2010) To pa ne pomeni, da so sobe manjše, ampak imajo domovi manj sob. Malokdaj se zgodi, da je jedilnica ločena od kuhinje. Učinkovitost uporabe prostorov se je povečala z uporabo prej neuporabljenih prostorov (Chandler, 2010, str. 43); uporaba prostora pod stopniščem za kabinete, utility prostore in kurilnice ali pa uporaba pohištva, ki se pospravi. Bolj fleksibilni tlorisi in neformalni prostori so zaželjeni s strani kupcev. To nakazuje spremembe v družbi, kupci izgubljajo željo po tradicionalnih prostorih kot so jedilnice. Želijo vključitev večnamenskih prostorov, ki dovoljujejo prenovo pohištva in večjo fleksibilnost predelnih sten. Potreba naj bi bila tudi po več shrambenih prostorov. Pojavi se tudi trend zunanjih prostorov kot so verande. (Chandler idr., 2010)


10. Referenčni primeri

Avtor: Modular system, Hiša: BASE model Serija hiš skupine Modular systems pod imenom BASE model, vključuje številne module različnih velikosti (XS J, M, L, XL). Sodeč po predstavljenih primerih skupine modular systems se moduli združujejo z istimi velikostmi. Prav tako ni bilo zaslediti primera, da sta dva modula združena po dolgi stranici. Vsi moduli se nahajajo v leseni skeletni konstrukciji in glede na situacijo je lahko stopnja prefabrikacije celična ali panelna. Sodeč po tlorisnih ureditvah se lahko sklepa, da stropniki potekajo po krajši stranici. V nobeni variaciji ni predstavljena večetažnost. Sistem omogoča velike steklene površine, ki bi bile lahko uporabljene za solarne pribitke. Po opisu avtorjev so hiše načrtovane po standardih nizkoenergijske gradnje, energijski razredi niso podani. V večjih modulih je možno zasnovati multifunkcijske, prilagodljive prostore. V tlorisih ni vidno sledenje modularni mreži. Zaradi manjšega števila predelnih sten v zasnovah je pričakovati dobro osvetlitev osvetlitev prostorov. Uporabljen material za konstrukcijo je lepljen laminiran les, razreda GL 28h. Notranjost je obložena z mavčnimi ploščami. Hiša uporablja dvojno zasteklitev. Hiša stoji na izoliranih betonskih temeljih.

Slika 29: Hiša modular systems, tlorisne variacije (http://www.modular-system.com [30.6.2012])


Primer hiše je: Base House in Maia, Portuglaska Slika 30, 31, 32: Modular system hiša v Maji, zunanjost in notranjost (http://www.modular-system.com [30.6.2012])


Avtor: PILLAR, Hiša: Modeko hiša

Leseno hišo Modeko je možno na lokacijo pripeljati v enem kosu. Če prevoz tako velikega predmeta predstavlja oviro, se jo lahko pripelje tudi razstavljeno po posameznih elementih - stenah. Na lokaciji se jo enostavno montira na predpripravljeno osnovo (ponavadi betonsko ploščo ali pasovne temelje). Vgrajene so vse instalacije, obdelane so vse stene, stropovi, tlaki in fasade, okna in vrata so že vgrajena. Možna je večetažnost. Stenski elementi in stropniki so postavljeni glede na modularno mrežo.

Slika 33, 34, 35, 36, 37: Modeko hiša, moduli (http://www.pillar.si [30.6.2012])

Lesena hiša Modeko po podatkih izvajalca sodi med energijsko varčne hiše. Debelina ovoja stavbe oziroma zunanjih sten je 37 cm. Vsi vgrajeni materiali so naravni in ekološko neoporečni. V hiši je zagotovljena blagodejna mikroklima in dobro počutje. Temperatura v prostoru se izenačuje na naraven način. Zaradi mnogih predelnih sten in majhnih oken, je raven osvetlitve prostorov vprašljiv.

Osnovni konstrukcijski in gradbeni material je masivni lepljen in tehnično suh smrekov les. Glede na predlagane tlorise s strani izvajalca, je možna uvedba večjih steklenih površin. Zaradi dobre akumulativnosti vgrajene toplotne izolacije iz lesnih vlaken ali papirnih kosmičev, parne zapore niso več potrebne. Obloge fasad so iz masivnega macesna, notranje pa lesene ali mavčno-kartonske.


Enodružinska hiša pri Slovenj Gradcu

Slika 38: Enodružinska hiša pri Slovenj Gradcu pogled 1 in 2 (http://www.pillar.si [30.6.2012])

Slika 39: Enodružinska hiša pri Slovenj Gradcu tloris (http://www.pillar.si [30.6.2012])


Avtor: A-CERO, Hiša: modular house v A Coruña A-CERO predstavlja modularno hišo na lokaciji Ferrol (La Coruña). Hiša je postavljena kot predstavitvena hiša za ogled. Površina hiše znaša 106 m2. Na razpolago so trije različno dimenzionirani moduli. Vsak modul je oblikovan glede na funkcijo, ki jo nosi. Predelne stene so ponekod uporabljene kot prostori za shranjevanje. Hiša je zgrajena z aluminijasto skeletno gradnjo. To dopušča večje razpone, kar je opazno v večjem dnevnem prostoru. Konstrukcija dopušča večje steklene površine. Hiša je možna samo v eni etaži. Fasada je zasnovana v kombinaciji črnega stekla z belim aluminij-larson kompozitom. Pričakovana siva energija objekta je ogromna. Glede na debeline zunanjih slojev v načrtih je smotrno pričakovati minimalno energijsko učinkovitost. Okna so oblikovana na način, da je pričakovati energijske pribitke. V modulih srednjih dimenzij je vprašljiva osvetlitev prostora.

Slika 40 in 41: A-CERO hiša, tlorisi in prerezi (http://www.a-cero.com/ [30.6.2012])

Slika 42, 43, 44: A-CERO hiša,

notranjost in zunanjost (http://www.a-cero.com/ [30.6.2012])


Iz zgornjih primerov se lahko izpostavijo naslednje rešitve, ki bodo upoštevane v zasnovi modularne lesene hiše:

- uporaba modulov različnih velikosti ni potrebno, z uvajanjem teh se le otežuje projektiranje brez večjih pridobitev na kvaliteti prostora;

- moduli ne tvorijo pretirano razgibanega volumna, v prid faktorju oblike;

- več etaž je zaželjeno, saj je organizacija prostorov lažja;

- hiša je bolj funkcionalna, če ima manj predelnih sten;

- stik modulov naj bo po daljši stranici.


11. Projektantski del

11.1 Zasnova modula Zasnova modula je bila izdelana glede na površinske potrebe funkcij in konstrukcijske zmožnosti lesa. Površinsko se v tak modul lahko namesti katerokoli namembnost prostora ali kombinacije mnogih. Posebej pomembna kombinacija je hodnik + WC ali hodnik + utility, saj jih je smotrno vključiti v isto enoto. Legenda: █ Bivalni del █ Spalni del █ Kopalnica,Wc,utility

Slika 45: Variacije namembnosti znotraj modula.


Tehnične lastnosti modula Modul je zasnovan v okviru 62,5 cm velikega rastra. Ta raster je postavljen za optimalno konfiguracijo stenskih elementov in odprtin za velikopanelni sistem. Dolžina tega modula je definirana z maksimalnim razponom stropnika, ki poteka vertikalno. Širina je definirana znotraj ugotovitev prejšnjega poglavja o namembnih zahtevah

Slika 46: Modul


11.2 Razporeditev modulov Moduli se stikujejo po daljši stranici zaradi boljše izrabe prostora. Zavoljo lažje razporeditve, hiše po parcelah se predvidi L tip hiše, saj je ta bolj kompakten, kot linijski tip. Pričakuje se tudi, da bo tak tip bolj fleksibilen glede toplotnih pribitkov, saj je centralni prostor izpostavljen na več strani.

Slika 47: Konstrukcija

11.3 Funkcionalna zasnova Objekt je zasnovan v dveh etažah. Neto etažna površina pritličja je 145,8 m2 in površina prve etaže je 55,2 m2. Spodnja etaža zajema dnevni prostor, jedilnico, kuhinjo, wc, kopalnico, vetrolov in delovno sobo. Vsi prostori so med seboj povezani brez prekinitve. Pozitivna stran tega je boljša osvetljenost, bolj fleksibilni prostori in pričakovano bolj ugodni solarni pribitki. Možen pa je prepih znotraj prostorov. Prostor pod stopniščem je izrabljen za ogrevalne naprave. Druga etaža vsebuje dve otroški sobi, glavno spalnico, kopalnico,WC in dve terasi.


Slika 48: Tloris pritličja

SlSlika 49: Tloris nadstropja


11.4 Fasadni material Za fasadni material je izbrana perforirana pločevina. S njo se poskuša ustvarit bolj moderni dizajn same zunanje lupine. Pri izbiri pločevine je pomembna perforiranost, ki daje vzorec fasadi. Če je ta premajhna je neopazna. Če je prevelika, prikaže preveč konstrukcijskih elementov. Pomembno je omeniti, da gre za material z veliko količino sive energije. Debelina pločevina je tudi pomembna. Ob tanjših pločevinah lahko pride do upogibanja. Predlagana je dekapirana pločevina debeline 2 mm, mat črno-rjave barve.

Slika 50: Tip pločevine (http://www.Metal.net [31.7.2012])

Slika 51: Pogled sever, jug


11.5 Sestave konstrukcijskih elementov Hiša je sestavljena v lesnem velikopanelnem sistemu. Širina pokončnih in vodoravnih letev v nosilnem sloju je 160 x 60 mm. Notranjost nosilnega sloja je zapolnjena z izolacijo. Obložne plošče na zunanjih stenah so iz mavčno vlaknenih plošč, ki zagotavljajo horizontalno togost objekta. Potrebna je še dodatna parna zapora. Izolacija se nahaja še v drugem sloju, zunaj nosilne ravnine, v debelini 100 mm. Stropi so izvedeni v škatlasti konstrukciji, kjer OSB plošča služi tudi kot parna zapora. Lesene stropnike nadomeščajo jekleni, kjer je bilo smotrno pričakovati večje obremenitve. Streha je krita z neperforirano pločevino. Zaradi večjih okenskih površin ima hiša trojno zasteklitev, tipa Velux 65G. U-vrednost za steklo je zato 0,820 (Wm2K), g-vrednost pa 0,820. U-vrednost okvirja je 0,72 (Wm2K). Detajli pri vgradnji oken so zasnovani za čim manjše toplotne mostove. V poletnih obdobjih so predvidene žaluzije.

Slika 52: Vzdolžni prerez Ab


Slika 53: Streha, tla, strop


Slika 54: Zunanja stene, predelna stena, terasa


11.6 Lokacije Objekt se načrtuje za tri različne lokacije in sicer: Limbuš pri Mariboru v centru nasproti trgovine, Zgornje Radvanje pri Mariboru pod Pohorsko vzpenjačo in parcela na Bibi planini pri Kamniku. Izbrane so bile glede na njihovo nadmorsko višino in razlike v sončnem obsevanju. Zgoraj zasnovani objekt se uporabi za vse 3 lokacije, brez sprememb na samem objektu. Spreminja se rahlo le orientacija samega objekta zaradi samih oblik parcel, in bližnjega mestnega tkiva.

11.6.1 Limbuš Lokacija v Limbušu leži na nadmorski višini 289 m v samem jedru vasi. Dostop na parcelo je možen s ceste na severni strani ali s parkirišča na zahodu. Ob parceli na zahodu se nahaja trgovina z glavnim vhodom proti parceli. Na vzhodu se nahaja lekarna z glavnim vhodom stran od parcele. Na severu se dviguje hrib. Jug je odprt. Prva hiša proti jugu se pojavi v oddaljenosti 60 m, za katero je pričakovati minimalen vpliv na energijski izračun.

Slika 55 in 56: Limbuš lokacija (Avtor: Rok Koncilia)

Slika 57 in 58: Limbuš lokacija (Avtor: Rok Koncilia)


Slika 59: Limbuš topografska slika (http://rkg.gov.si/GERK/WebViewer/ [30.6.2012])

Slika 60: Lokacija Limbuš Analiza osvetlitve Faktor osvetlitve za lokacijo Limbuš je merjen ob 12 uri za marec, junij, september in december. V izračunu so bili upoštevani okoliški objekti in drevesa. Rezultati kažejo na


izjemno dobro osvetlitev glavnih prostorov in južno orientiranih spalnic. Medtem ko delovna soba in vzhodno obrnjena otroška soba kažeta manj ugodno osvetlitev. Povprečni faktor manj osvetljenih sob, pa ne pade pod 2 %, kar pomeni da je soba še vedno primerno osvetljena, tudi v decembrskih razmerah.

Slika 61: Analiza osvetlitve Limbuš


Klimatski podatki za lokacijo Limbuš

Slika 62: Klimatski podatki za lokacijo Limbuš (www.rihter.si [13.8.2012])


Energijska bilanca: Lokacija Limbuš

A (tlorisna površina) m2

148,5

A ( termičnega ovoja)m2

524,6

V (volumen) m3 589,9

orientiranost A( fasade= prosojni +

neprosojni del) A( oken) m2 AGAW % AGAF % f o = A/V

jugozahod 79,2 30,63 38,7 severovzhod 79,2 20,45 25,8 jugovzhod 66,1 27,48 41,6

severozahod 66,1 12,66 19,1 streha 117,3 0 0

tla 117,3 90,44 60,9 0,88

annual method

Qs (kWh/m2a) 53,4

Qt (kWh/m2a) 74,4 Qi (kWh/m2a) 9,4 Qv (kWh/m2a) 6,7 Qh (kWh/m2a) 22 Qc(kWh/m2a) 6

Tabela 3,4,5 PHPP: Limbuš

53,4

74,7

9,4

6,722

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Dotoki Izgube

Qv

Qt

Qh

Qi

Qs

Slika 63: PHPP graf Limbuš


11.6.2 Radvanje Lokacija Radvanje leži na nadmorski višini 273m. Nahaja poleg vzpenjače na Pohorje v Mariboru. Sama parcela je obdana stanovanjskimi hišami z vseh strani. Največja faktorja v energijski analizi sta objekt na južnem robu parcele in samo Pohorje. Dostop je možen z vzhodne strani.

Slika 64, 65, 66, 67: Radvanje (Avtor: Rok Koncilia)

Slika 68: Topografija Radvanje (http://rkg.gov.si/GERK/WebViewer/ [30.6.2012])


Slika 69: Lokacija Radvanje Analiza osvetlitve Faktor osvetlitve za lokacijo Radvanje je merjen ob 12 uri za marec, junij, september in december. V izračunu so bili upoštevani okoliški objekti in drevesa. Rezultati kažejo na še boljšo osvetlitev glavnih prostorov in južno orientiranih spalnic. Tudi delovna soba kaže bolj ugodno osvetlitev, kot na lokaciji Limbuš. Razlog za boljšo osvetlitev delovne sobe je predvsem v postavitvi dreves na lokaciji Radvanje, ki manj ovirajo dnevno svetlobo. Povprečni faktor osvetljenih sob ne pade pod 2 %, razen v hodnikih.


Slika 70: Analiza osvetlitve Radvanje


Klimatski podatki za lokacijo Radvanje

Slika 71: Klimatski podatki za lokacijo Radvanje (www.rihter.si [13.8.2012])


Energijska bilanca: Lokacija Radvanje


148,5


524,6




jug 79,2 30,63 38,7 sever 79,2 20,45 25,8 vzhod 66,1 27,48 41,6 zahod 66,1 12,66 19,1 streha 117,3 0 0

tla 117,3 90,44 60,9 0,88

annual method

Qs (kWh/m2a) 45,4


Tabela 6,7,8 PHPP: Radvanje

45,4

73,8

9,7

6,7

28

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Dotoki Izgube

Qv

Qt

Qh

Qi

Qs

Slika 72: PHPP graf Radvanje


11.6.3 Biba planina Biba planina v občini Kamnik leži na višini 1400 metrov in se predpostavlja, da ima večji pribitek sevanja. Ta pozitivno vpliva na energijsko bilanco. Lokacija leži na razmeroma ravni površini, brez ovir sončnega sevanja. Tudi gozdovi so odmaknjeni od lokacije.

Slika 73: Lokacija Biba planina (http://www.hribi.net [30.6.2012])

Slika 74: Topografija Biba planina (http://rkg.gov.si/GERK/WebViewer/ [30.6.2012])


Slika 75: Lokacija Biba planina Analiza osvetlitve Faktor osvetlitve za lokacijo Biba planina je merjen ob 12 uri za marec, junij, september in december. V izračunu so bili upoštevani okoliški objekti in drevesa. Rezultati kažejo na podobno osvetlitev glavnih prostorov in južno orientiranih spalnic, kot na lokaciji Radvanje. Podobnost je presenetljiva, saj lokacija Radvanje vsebuje okoliške objekte, ki pa po analizi ne vplivajo ne dnevno svetlobo. Povprečni faktor osvetljenih sob ne pade pod 2 %, razen v hodnikih.


Slika 76: Analiza osvetlitve Biba planina


Klimatski podatki za Lokacijo Biba planina

Slika 77: Klimatski podatki za lokacijo Biba planina (www.rihter.si [13.8.2012])


Energijska bilanca: Lokacija Biba Planina


148,5


524,6




jug 79,2 30,63 38,7 sever 79,2 20,45 25,8 vzhod 66,1 27,48 41,6 zahod 66,1 12,66 19,1 streha 117,3 0 0

tla 117,3 90,44 60,9 0,88

annual method

Qs (kWh/m2a) 49,3


Tabela 9,10,11: PHPP Biba

49,3

89,9

9,6

8,6

41

0

20

40

60

80

100

120

Dotoki Izgube

Qv

Qt

Qh

Qi

Qs

Slika 78: PHPP graf Biba planina


11.6.4 Primerjava bilanc Tabela 12: Primerjava bilanc annual method Biba Radvanje Limbuš

Qs (kWh/m2a)

49,3

45,4 53,4

Qt (kWh/m2a) 89,9 73,8 74,4 Qi (kWh/m2a) 9,6 9,7 9,4 Qv (kWh/m2a) 8,6 6,7 6,7 Qh (kWh/m2a) 41 28 22 Qc (kWh/m2a) 0 3 6


12. Sklep Izbrani modul se je v fazi zasnove izkazal kot dobra odločitev. Dimenzije ustrezajo večinskim problematikam notranje ureditve, kot tudi funkcionalne zasnove samega objekta. Hiša je z vidika osvetlitve optimalno zasnovana. V vseh letnih časih in lokacijah izohipse osvetljenosti nikoli ne padejo pod modro mejo (minimalno osvetljenost) in količnik dnevne osvetlitve v bivalnih prostorih ne pade pod 2 %. V PHPP analizi U vrednosti ovoja padajo pod 0,15 W/m2K. Celotna letna potreba po ogrevanju (Qnh) na vseh lokacijah pada pod 50 (kWh/m2a), kar je meja energijske učinkovitosti. Energijski razredi pa se spreminjajo glede na lokacijo. Objekt na lokaciji Limbuš spada v razred B1 (boljša nizkoenergijska hiša), objekt na lokaciji Radvanje spada v razred B2 (nizkoenergijska hiša) in objekt na lokaciji Biba planina v razred C (minimalna zahteva energijske učinkovitosti). Hipoteze: Zasnovan objekt bo z minimalnimi spremembami ustrezal trem lokacijam z različnimi makro in mikroklimatskimi podatki. V primerjavi PHPP izračunov se vidijo nekatere zanimivosti. Predpostavke, da bo Biba planina imela večje solarne pribitke zaradi višje nadmorske višine, podatki ne potrjujejo. Limbuš, ki ima idealno odprt južni del, je deležen rahlo večjih solarnih pribitkov kot Biba planina, ki ima prav tako nezasenčeni južni del. Že v samih klimatskih podatkih na lokaciji Biba planina ni bilo večjih razlik solarne radiacije v primerjavi z drugimi lokacijami. Radvanje ima najnižji delež solarnih pribitkov zaradi lege pod Pohorjem. Transmisijske izgube so na lokaciji Biba planina večje zaradi povprečno nižjih letnih temperatur, medtem ko imata lokaciji Radvanje in Limbuš podobne letne temperature in zato podobne transmisijske izgube. Letna potreba po ogrevanju je največja na lokaciji Biba planina, zaradi občutno nižjih letnih temperatur, posledično pa ni potrebno nikakršno hlajenje objekta v poletnem času, kljub dobri obsevanosti. Potreba po hlajenju na lokacijah Radvanje in Limbuš se nanaša izrecno na nivo obsevanosti, ki je na lokaciji Radvanje manjše (zaradi Pohorja).


13. Viri in literatura Knjižni viri : Chandler Robert, Clancy John ind.; Building type basics for housing, second edition Založnik: John Wiley & Sons, inc., Hoboken, New Jersey 2010 Deplazes Andrea; Constructing architecture, materials, processes, structures Založnik: Birkauser – Publishers for Architecture, Switzerland 2005 Feist Wolfgang, Dr. Rainer Pfluger, Dr. Berthold Kaufman, Dipl.-Phys. Jurgen Schneiders, Dipl. Phys. Oliver Kah: Pasive House Planning Package PHPP 2007 Založnik: Passivhouse Institut Dr. Wolfgang Feist, Rheinstrasse 44/46 Darmstadt Harris Cindy, Borer Pat; The Whole House Book, Ecological Building Design and Materials Založba: Department of the Enviroment, Eviroment Wales and the Ecology Building Society 2009 Kolb Josef: Systems in timber engineering Založnik: 2008 Birkhauser Verlag AG, Basel, Boston, Berlin, P.O. Box 133, CH-4010 Basel, Switzerland Kresal Janez; Gradiva v arhitekturi: učbenik za arhitekte Založba: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za arhitekturo, Ljubljana 2002 Kušar Jože; Prefabrikacija zgradb ali prefabrikacije elementov ? Njun vpliv na urbanizem Založba: VDO FAGG VTOZD Arhitektura, 1983 Kuzman Kitek Manja, Lesene konstrukcije v stanovanjski in javni gradnji /Slovenija Založnik: Biotehniška fakulteta, Odelek za lesarstvo, Ljubljana 2012 Premrov Miroslav, Dobrila Peter; Lesene konstrukcije Založba: Univerza v Mariboru, Fakulteta za Gradbeništvo, Maribor 2008 Premrov, Žegarac; digitalno učno gradivo predmeta Lesene energijsko učinkovite stavbe – povzetki predavanj, 2012 Senegačnik Zbašnik Martina, Kresal Janez; Fasadni ovoj Založba: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za arhitekturo, Ljubljana 2004 Senegačnik Zbašnik Martina; Pasivna Hiša Založba: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za arhitekturo 2007 Szokolay V. Steven; Intruduction to architectural science the basis of sustainable design Založnik. Architectural press, Oxford 2004 Žegarac Leskovar Vesna, Premrov Miroslav; Architectural design approach for energy efficient timber frame public buildings Založba: Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor, Slovenija 2011


Žegarac Leskovar Vesna, Premrov Miroslav; Članek, Vpliv zasteklitve na energijsko učinkovitost montažnih lesenih stavb, UDK 694:699.86 Objavljeno: Gradbeni Vestnik, letnik 60, februar 2011b Spletni viri: Agencija RS za okolje: Dostopno na: http://www.arso.gov.si/ [30.6.2012] A-cero in partnerjem + mood, dostopno na: http://plusmood.com/2010/07/modular-house-in-a-coruna-a-cero/ [30.6.2012] http://www.a-cero.com/ [30.6.2012] CIBSE, dostopno na: https://www.cibseknowledgeportal.co.uk/cibse-guides [30.8.2012] Greenspec dostopno na: http://www.greenspec.co.uk [12.8.2012] Hribi, dostopno na http://www.hribi.net/ [30.6.2012] Instalater dostopno na: http://www.instalater.si/clanek/41/Vgradnja-stre%C5%A1nih-%C5%BElebov [30.6.2012] Jelovica, dostopno na: http://www.jelovica.si/ [13.8.2012] Lumar dostopno na: http://www.lumar.si/ [30.6.2012] Ministrstvo za kmetijstvo in okolje: Dostopno na: http://rkg.gov.si/GERK/viewer.jsp [30.6.2012] Marles dostopno na: http://www.marles.com/ [13.8.2012] Metalnet, spletna stran prodaje pločevine, dostopno na: http://www.metalnet.si/perforirana/index.php?prikaz=perfopis&perfid=5 [31.7.2012] Modular Systems, dostopna na: http://www.modular-system.com/site/level1.php?a=w&page=1&c=ex&l=le1 [30.6.2012] Pillar, dostopno na: http://www.pillar.si/arhitektura/lesene-modularne-enote/hise-modeko/modularnost [30.6.2012] Pravilnik o metodologiji izdelave in izdaji energijskih izkaznic stavb (Ur.l. RS, št. 77/2009)) Dostopno na: http://www.uradni-list.si/1/objava.jsp?urlid=200977&stevilka=3362 [30.8.2012] Rihter montažne hiše, dostopno na: http://www.rihter.si/ [13.8.2012] Riko hiše, dostopno na: http://www.riko-hise.si/si/ [13.8.2012]


Statistični urad Republike Slovenije, dostopno na: http://www.stat.si/publikacije/pub_popisne_prva.asp [30.8.2012] Velux, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012]


14. Priloge Seznam slik: Slika 1: Gozdnatost Slovenije v Evropi (Kuzman, 2007, str. 19 po Zavod za gozdove Slovenije, 2010) fur die Holz-und Forst-qirtschaft, Informationdienst Holz 2001) Slika 2: Leseni panelni sistem (Kuzman, 2012, str. 63 po arhiv Marles hiše Maribor in arhiv Lumar IG) Slika 3: Panelna gradnja (Kolb, 2008) Slika 3: Tipi prefabrikacije (Kuzman, 2012, str. 67) Slika 4: Elementarna gradnja (Kuzman, 2012, str. 68 po arhiv Steklo, Dama haus, Tesarstvo Kregar) Slika 5: Gradnja s ploskovnim vezjem (Kuzman, 2012, str. 68 po tesarstvo Kregar) Slika 6: Panelni sistem (Kuzman, 2012, str. 69 po Premrov in Dobrila 2008) Slika 7: Celični način gradnje (Kuzman, 2012, str. 69 po Holzbox) Slika 8: Nenosilno razporejene modularne celice (Kušar, 1983, str. 130) Slika 10: Graf energijske bilance (Senegačnik, 2007, str. 28) Slika 11 in 12: Podnebja in radiacija v Evropi (Harris, Borer, 2009, str, 22 po Solarex) Slika 13: Vpliv okolice na sončno izpostavljenost (Senegačnik, 2007, str. 37) Slika 14: Potek sonca skozi leto v Sloveniji (Senegačnik, 2007, str. 37) Slika 15: Padavine v Evropi (Harris, Borer, 2009, str. 23) Slika 16: Faktor oblike različnih oblik zgradb pri enakem volumnu (Senegačnik, 2007, str. 40 po Glucklich, D., 2005 Okolohisches Bauen. DVA, Munchen) Slika 17: Princip termalne mase in toplotne kapacitete (Senegačnik, 2007, str. 39 po Humm, O., 2000: NIEDRIGENERGIE – UND PASSIVHAUSER. Okobauch, Staufen bei Freiburg) Slika 18: Geometrijski toplotni most (Senegačnik, 2007, str. 64 po Schild, R., 2006 CONSTRUCTIONS WHITHOUT WEAK POINTS-HOW TO AWOID THERMAL BRIDGES) Slika 19: Vpliv tipa zasteklitve na U vrednost (W/m2K) (Senegačnik, 2007, str. 51 po Feist, W., 1998: DDAS PASSIVHAUS – BAUSTANDARD DER ZUKUNFT ? in Grobovšek, B.: PASIVNA HIŠA: IZRAČUN TOPLOTNIH MOSTOV PRI MASIVNI GRADNJI) Slika 20, 21, 22: Vpliv razporeditve okenskih odprtin na osvetljenost (Premrov, Žegarac, 2012; digitalno učno gradivu predmeta Lesene energijsko učinkovite stavbe – povzetki, Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012] ) Slika 23, 24: Vpliv višine okenskih odprtin na osvetlitev (Premrov, Žegarac, 2012; digitalno učno gradivu predmeta Lesene energijsko učinkovite stavbe – povzetki, Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012] ) Slika 25: KDS glede na oddaljenost od okna (Premrov, Žegarac, 2012; digitalno učno gradivu predmeta Lesene energijsko učinkovite stavbe – povzetki, Velux predavanje, dostopno na:http://www.velux.si [30.8.2012]) Slika 26,27,28: Vpliv tipologije okna na KDS pri konstantnih pogojih (Premrov, Žegarac, 2012; digitalno učno gradivu predmeta Lesene energijsko učinkovite stavbe – povzetki, Velux predavanje, dostopno na: http://www.velux.si [30.8.2012]) Slika 29: Hiša modular systems, tlorisne variacije (http://www.modular-system.com [30.6.2012]) Slika 30, 31, 32: Modular system hiša v Maji, zunanjost in notranjost (http://www.modular-system.com [30.6.2012]) Slika 33, 34, 35, 36, 37: Modeko hiša, moduli (http://www.pillar.si [30.6.2012]) Slika 38: Enodružinska hiša pri Slovenj Gradcu pogled 1 in 2 (http://www.pillar.si [30.6.2012]) Slika 39: Enodružinska hiša pri Slovenj Gradcu tloris (http://www.pillar.si [30.6.2012]) Slika 40 in 41: A-CERO hiša, tlorisi in prerezi (http://www.a-cero.com/ [30.6.2012]) Slika 42, 43, 44: A-CERO hiša, notranjost in zunanjost (http://www.a-cero.com/ [30.6.2012]) Slika 45: Variacije namembnosti znotraj modula. Slika 46: Modul Slika 47: Konstrukcija


Slika 48: Tloris pritličja Slika 49: Tloris nadstropja Slika 50: Tip pločevine (http://www.Metal.net [31.7.2012]) Slika 51: Pogled Server, jug Slika 52: Vzdolžni prerez Ab Slika 53: Streha, tla, strop Slika 54: Zunanja stene, predelna stena, terasa Slika 55 in 56: Limbuš lokacija (Avtor: Rok Koncilia) Slika 57 in 58: Limbuš lokacija (Avtor: Rok Koncilia) Slika 59: Limbuš topografska slika (http://rkg.gov.si/GERK/WebViewer/ [30.6.2012]) Slika 60: Lokacija Limbuš Slika 61: Analiza osvetlitve Limbuš Slika 62: Klimatski podatki za lokacijo Limbuš (http://www.rihter.si/ [13.8.2012]) Slika 63: PHPP graf Limbuš Slika 64, 65, 66, 67: Radvanje (Avtor: Rok Koncilia) Slika 68: Topografija Radvanje (http://rkg.gov.si/GERK/WebViewer/ [30.6.2012]) Slika 69: Lokacija Radvanje Slika 70: Analiza osvetlitve Radvanje Slika 71: Klimatski podatki za lokacijo Radvanje (http://www.rihter.si/ [13.8.2012]) Slika 72: PHPP graf Radvanje Slika 73: Lokacija Biba planina (http://www.hribi.net [30.6.2012]) Slika 74: Topografija Biba planina (http://rkg.gov.si/GERK/WebViewer/ [30.6.2012]) Slika 75: Lokacija Biba planina Slika 76: Analiza osvetlitve Biba planina Slika 77: Klimatski podatki za lokacijo Biba planina (http://www.rihter.si/ [13.8.2012]) Slika 78: PHPP graf Biba planina Seznam tabel: Tabela 1: Razredi energijske učinkovitosti (Pravilnik o metodologiji izdelave in izdaji energijskih izkaznic stavb (Ur.l. RS, št. 77/2009)) Tabela 2: Izolacijski materiali (spletna stran GreenSpec) Tabela 3,4,5: PHPP Limbuš Tabela 6,7,8: PHPP Radvanje Tabela 9,10,11: PHPP Biba Tabela 12: Primerjava bilanc Seznam prilog: Konstrukcija M 1:100 Tloris pritličja M 1:50 Tloris nadstropja M 1:50 Vzdolžni prerez Aa M 1:50 Vzdolžni prerez Ab M 1:50 Prečni prerez Bb M 1:50 Fasade (moduli) 1 M 1:100 Fasade (moduli) 2 M 1:100 Fasade 1 M 1:100 Fasade 2 M 1:100 Streha M 1:100 Fasadni prerez M 1:25


Horizontalni prerez, okno M 1:10 Horizontalni prerez, stik zunanje stene M 1:10 Horizontalni prerez, stik zunanje in notranje stene M 1:10 Horizontalni prerez, vhodna vrata M 1:10 Lokacija, Limbuš M 1:250 Lokacija, Radvanje M 1:250 Lokacija, Biba planina M 1:250 3D vizualizacija U vrednost Naslov študenta Rok Koncilia Slamnikarska 3a, 1230 Domžale Slovenija Tel: 041/284-260

zasnova modularne lesene hiŠe - core.ac.uk · nizek modul elastičnosti lesa pomeni, da se ob...

Documents