Ime i prezime , Ime i prezime ,

Biljana Antunovi, Darija Gaji, Aleksandar Jankovi TOPLOTNI GUBICI kroz omota ZGRADA predkolskog vaspitanja

Rezime

Republika Srpska ima najveu potronju finalne energije u zgradarstvu, sa ueem od 51.8%, odnosno 26.58 PJ. Pri tome, najvei udio u potronji energije imaju toplotni gubici kroz omota zgrade koji nastaju usljed gubitka toplote transmisijom i prirodnom ventilacijom. Analiza transmisionih toplotnih gubitaka kroz omota etiri samostojee zgrade predkolskog vaspitanja i obrazovanja u Banjaluci je predstavljena u ovom radu. Kvalitativna, kao i kvantitativna analiza omotaa ukazuje na poveane toplotne gubitke, a specifini transmisioni gubitak toplote je viestruko vei od propisane vrijednosti.Kljune rijei

Energetska efikasnost zgrada, transmisioni toplotni gubici, ventilacioni gubici, omota zgrade.HEAT losses through the envelope OF PRESCHOOL EDUCATION buildingsSummary

Republika Srpska has the highest final energy consumption in building sector, with a share of 51.8% and 26.58 PJ. The largest share in energy consumption has a heat loss through the building envelope arising from the loss of heat via transmission and natural ventilation. The transmission heat losses through the envelope of four detached buildings of preschool education in Banjaluka are discussed in this paper. Qualitative and quantitative analysis of all envelopes indicates increased heat loss while the specific transmission heat loss is several times higher than the prescribed limits.Key words Energy efficiency of buildings, transmission heat losses, ventilation losses, building envelope.1. UVOD U Evropskoj uniji procijenjeno je da sektor zgradarstva ima najvei udio u ukupnoj potronji finalne energije, u prosjeku oko 41% [1], dok je prema analizama Energetskog instututa Hrvoje Poar iz Hrvatske, za 2005. godinu, utvreno je da Republika Srpska ima najveu potronju finalne energije u zgradarstvu, sa ueem od 51.8%, odnosno 26.58 PJ [2]. Iako su osnovni razlozi koji su doveli do planiranja energetske optimizacije postojeih zgrada: raspoloivost energetskih izvora, potronja energije i emisija CO2 energetski optimizirano unapreenje omotaa treba istovremeno obezbjediti i toplotni komfor korisnika. Pri tome od posebnog znaaja su zgrade namijenjene obrazovanju i vaspitanju djece jer kvalitet toplotnog komfora u predkolskim ustanovama treba da bude na najviem nivou, kako bi djeca, koja su u najosjetljivijoj razvojnoj fazi, imala omoguene osnovne uslove za zdrav razvoj. Ipak, zgrade predkolskog vaspitanja i obrazovanja u Banjaluci su graene ogranienim finansijskim sredstvima, esto bez adekvatne toplotne zatite i odravanja, i bez posebnih zahtjeva za obezbjeivanje toplotnog komfora. Zbog svega navedenog ove zgrade imaju poveanu potronju energije i upitan kvalitet komfora koji zahtjeva detaljnu i sveobuhvatnu analizu. Prvi korak u tom procesu predstavlja ispitivanje kvaliteta postojeeg omotaa koji u najveoj mjeri zavisi od kvaliteta (nii koeficijent toplotne provodljivosti) i kvantiteta (koliine, debljine i redosljeda ugraenih slojeva) toplotne izolacije, te otpornosti na pritisak, vlagu i poar [3], to kod postojeih zgrada u zavisnosti od vremenske distance (trajnosti ugraenih materijala), konstruktivnog rjeenja, odravanja, te spoljanjih uticaja, moe znaajno degradirati. Odavanje toplote kroz omota zgrade odvija se putem prenosa toplote (transmisijom) i infiltracijom vazduha. Kako transmisioni gubici imaju znaajniji udio u ukupnim toplotnim gubicima objekta izvedena je kvalitativna i kvantitativna analiza transmisionih toplotnih gubitaka kroz omota etiri karakteristine samostojee zgrade predkolskog vaspitanja i obrazovanja u Banjaluci.2. PARAMETARI ZA ODREIVANJE TOPLOTnih GUBITAKAKoeficijent prolaza toplote, U - vrijednost (W/m2K), je kljuni parametar za procjenu toplotnih gubitaka zgrade nastalih prenosom toplote kroz konstrukciju putem transmisije i pokazatelj toplotno-izolacionog kvaliteta omotaa. Moe se odrediti raunskim putem na osnovu toplotnih karakteristika omotaa, a za ravne i homogene graevinske elemente rauna prema izrazu:

(1)gdje 1/u i 1/s (m2K/W) predstavljaju otpore prelazu toplote sa vazduha na unutranju povrinu i sa spoljanje povrine graevinskog elementa na vazduh, redom i preuzimaju se iz odgovarajuih standarda, a li/i (m2K/W) otpor provoenju toplote kroz i-ti element konstrukcije debljine li (m) i koeficijenta toplotne provodljivosti materijala od kojeg se sastoji i (W/mK) [4]. to je manja vrijednost koeficijenta prolaza toplote nekog graevinskog elementa utoliko su bolje njegove toplotno-izolacione osobine. Kako bi se smanjili toplotni gubici kroz graevinske elemente i poveala energetska efikasnost objekta tei se minimalnim U-vrijednostima kako za nove tako i za postojee zgrade. Vrijednost ovog parametra Ui pomnoena sa povrinom graevinskog elementa Ai daje brzinu toplotnih gubitaka transmisionim putem (transmisioni toplotni fluks) po jedinici temperaturne razlike izmeu unutranje i spoljanje sredine za sve elemente omotaa:

(2)

gdje HT predstavlja koeficijent transmisionog gubitka toplote kroz omota, a Fxi faktor korekcije temperature i-graevinskog elementa, koji se uvodi kako bi se korigovali transmisioni gubici kroz one elemente koji nisu u kontaktu sa spoljanjim vazduhom [4]. HTB predstavlja transmisioni toplotni gubitak uslijed postojanja toplotnih mostova u termikom omotau ukupne povrine A, koji se rauna pomou sledee jednaine [5]:

(3)

Dijeljenjem koeficijenta transmisonog gubitka toplote HT sa povrinom omotaa A dobija specifini transmisioni toplotni gubitak:

(4)Specifini transmisioni gubitak toplote je veliina analogna koeficijentu prolaza toplote i pokazuje toplotno-izolacioni kvalitet termikog omotaa kao skupa graevinskih elemenata razliitih karakteristika [5]. Koeficijent ventilacionog gubitka toplote zgrade (ili dela zgrade), HV [W/K], izraunava se po obrascu:

,

gdje je V zapremina grejanog prostora [m3], n broj izmjena vazduha na as [h-1].Da bi se smanjili toplotni gubici, a istovremeno poveala energetska efikasnost objekta specifini transmisioni gubitak toplote treba da bude to manji, te su najvee doputene vrijednosti ovog parametra zakonski regulisane.3. TRANSMISIONI GUBICI toplote PreDKOLSKIH USTANOVA U BANJALUCIU Republici Srpskoj Zakon o energetskoj efikasnosti je stupio na snagu sredinom 2013. godine, ali odgovarajui Pravilnici su jo uvijek u fazi izrade, tako da su kriterijumi ocjene toplotnih karakteristika omotaa predmetnih zgrada bazirani na Pravilniku o energetskoj efikasnosti zgrada Srbije iz 2011. godine [5]. Za etiri razmatrana vrtia (Bambi, Nataa, Sreno djetinjstvo i Neven), na osnovu projektne dokumentacije, proraunate su vrijednosti koeficijenta prolaza toplote svih elemenata omotaa Ui, a potom koristei odgovarajue povrine koje zahvataju Ai kao i faktore korekcije Fxi, odreen je specifini transmisioni gubitak toplote H'T. Sve proraunate vrijednosti uporeene su sa najveim dozvoljenim vrijednostima, odreenim u zavisnosti od faktora oblika objekta f0, a u skladu sa navedenim Pravilnikom [5]. Dobijeni rezultati predstavljeni su u Tabeli 1.Analizirajui transmisione gubitke vrtia Bambi, evidentno je da se najvei gubitak toplote deava kroz transparentne povrine (27.2 %) i spoljne zidove (23.8 %). S obzirom na mali udio transparentnih povrina (9.38 %) u omotau, ovako veliki procenat transmisionog gubitka toplote ukazuje na izuzetno loe trenutno stanje i dotrajalost transparentnih povrina (prozora i vrata). Dakle, ovaj vrti ne zadovoljava minimalan zahtjev za specifinim transmisionim gubitkom toplote, koji je skoro tri puta vei od dozvoljenog (Tabela 1) [5]. Slino vai i za vrti Nataa kod kojeg se najvie toplote tranmisionim putem gubi kroz spoljne zidove (33.7 %) i transparentne povrine (18.9 %). Koeficijent prolaza toplote dominatnog spoljanjeg zida koji ini 12.9 % ukupne povrine termikog omotaa iznosi 3.194 W/m2K i ak je osam puta ve od maksimalne dozvoljene vrijednosti, koja iznosi 0.400 W/m2K [5]. Ovo predstavlja i glavni razlog zbog kojeg je specifini transmisioni gubitak vrtia za 50 % vei od dozvoljenog (Tabela 1) [4]. Analizirajui transmisione gubitke vrtia Sreno djetinjstvo, dobija se da se kroz spoljne zidove izgubi 42.3 % toplote, a kroz transparentne povrine ak etvrtina toplote transmisionim putem. Specifini transmisioni gubitak toplote vrtia Sreno djetinjstvo je dva puta vei od dozvoljenog (Tabela 1) [5], a poraavajua injenica je da nijedan od graevinskih elemenata koji ine termiki omota objekta ne ispunjava minimalan toplotno-izolacioni kvalitet definisan prema najveim dozvoljenim vrijednostima koeficijenta prolaza toplote [5]. Termovizijski snimci za vrti Sreno djetinjstvo, Neven i Bambi prikazani na Slici 1 ukazuju na poveane toplotne gubitke na transparentnim povrinama, to je u saglasnosti sa kvanitativnom analizom na osnovu koeficijenta prolaza toplote.Tabela 1. Transmisioni gubici predkolskih ustanovaVrtif0 (1/m)H'T (W/m2K)H'T max(W/m2K)

Bambi0.921.210.45

Nataa1.000.710.45

Sreno djetinjstvo0.960.890.45

Neven1.041.020.44

Slika 1. Termovizijski snimci vrtia Bambi, Sreno djetinjstvo, Neven 3.1.1. Vrti Neven

Detaljniji energetski pregled je prikazan za vrti Neven, koji je izgraen 1977. godine. Transmisioni gubici toplote po karakteristinim graevinskim elementima vrtia Neven su prikazani u Tabeli 2. Specifini transmisioni gubitak toplote je vie od dva puta vei od dozvoljenog (Tabela 1) [4], a najvei gubici toplote putem transmisije se deavaju kroz krov i spoljne zidove (Tabela 2). Nijedan od spoljnih zidova ne zadovoljava kriterijume u pogledu toplotno-izolacionog kvaliteta definisane najveom dozvoljenom vrijednou koeficijenta proalaza toplote [5]. Koeficijent prolaza toplote krova vrtia iznosi 1.172 W/m2K i viestruko je vei od najvee doputene vrijednosti propisane Pravilnikom (0.200 W/m2K) [5] . Vrti je smjeten u urbanoj zoni, ali se ne nalazi u uem centru, nije okruen visokim objektima i njegov je poloaj umjereno zaklonjen. Stolarija objekta je u dobrom stanju i vei procjepi i oteenja na okvirima nisu primjetni, pa se zaptivenosti stolarije moe ocjeniti kao srednjeg kvaliteta. Vie od polovine transparentnih povrina se nalazi na junoj strani fasade, dok se ostatak nalazi na istonoj i sjevernoj strani. Tokom zime, u Banjaluci, su dominatni sjeveroistoni i sjeverozapadni vjetrovi, pa je samo jedna strana fasade znaajnije izloena vjetru. Vrti je faktora oblika zgrade 1.04 m-1 i ukupne povrine termikog omotaa 3173.08 m2, od ega transparentne povrine zauzimaju 5.66 %. S obzirom na injenicu da je samo jedna strana fasade umjereno zaklonjenog objekta izloena vjetru i da je zaptivenost prozora srednja, za broj izmjena vazduha na as se uzima 0.5 1/h [5] tako da koeficijent ventilacionog gubitka iznosi 493.45 W/K. Na osnovu dobijene vrijednosti moe se zakljuiti da su ventilacioni gubici vrtia Neven viestruko manji od transmisionih gubitaka. Tabela 2. Transmisioni gubici vrtia Neven kroz pojedinane elemente Graevinski elementiU(W/m2K)HT (W/K)

Spoljni zidovi0.623-3.321073.41

Krov1.172 1353.23

Podovi0.295-0.465603.93

Transparentne povrine2.3-5.8 195.09

Ukupno 3225.66

Ukupni zapreminski gubici toplote (transmisioni i ventilacioni) unutar termikog omotaa zgrade iznose 1.22 W/m3K. Analizirajui zbirne gubitke, moemo zakljuiti da se transmisionim putem kroz krov objekta izgubi najvie toplote (36,9 %). Znaajan procenat gubitka toplote se deava i kroz spoljne zidove (29.3 %), a gotovo identian udio je i kroz transparentne povrine ukoliko na gubitak transmisionim putem (16.5 %), dodamo i gubitak ventilacionim putem (12.0 %), koji se takoe deava kroz transparentne povrine.4. ZAKLJUAK

Analiza toplotnih karakteristika omotaa etiri predkolske ustanove u Banjaluci zasnovana na proraunu transmisionih toplotnih gubitaka pokazala je da je specifini transmisioni gubitak toplote svih razmatranih zgrada viestruko vei od najvee dozvoljene vrijednosti to direktno utie na poveane energetske zahtjeve. Poveani toplotni gubici sasvim sigurno umanjuju i kvalitet i ugodnost boravka unutar prostorija. Neupitno je da je potrebno izvriti sanaciju svih ustanova, kako bi se ispunili minimalni uslovi u pogledu toplotno-izolacionog kvaliteta objekata. Ipak, da bi se mogle predloiti konkretne mjere sanacije, a imajui starost objekata, degradaciju toplotno-izolacionih svojstava konstrukcija tokom vremena i nepotpunu tehniku dokumentaciju potrebno je izvriti detaljniju analizu i mjerenja kako koeficijenta prolaza toplote [6,7] elemenata konstrukcije tako i fizikih parametara koji odreuju komfor. Konkretnim mjerama sanacije omotaa u pogledu toplotno-izolacionog kvaliteta zasnovanim na izmjerenim veliinama bio bi ostvaren osnovni preduslov za komforno i zdravo okruenje koje e doprinjeti sveobuhvatnom i zdravom razvoju djece najosjetljivije starosne dobi. literaturA

[1] . Borkovi i dr.: " Vodi kroz energetski efikasnu gradnju ", Ministarstvo zatite okolia, prostornog ureenja i graditeljstva Uprava za stanovanje, komunalno gospodarstvo i graditeljstvo, Sektor za graditeljstvo i Energetski institut Hrvoje Poar, 2005.[2] Strategija razvoja energetike Republike Srpske do 2030. godine, http://www.narodnaskupstinars.net, dokument preuzet 15.09.2012. godine.

[3] M. Hegger, M. Fuchs, T. Stark, M. Zeumer: " Energy manual: sustainable architecture ", Basel, Boston, Berlin: Birkhuser.[4] K. ild, V.M. Vilems: " Graevinska fizika prirunik deo 1 ", Graevinska knjiga, Beograd, 2008.[5] Pravilnik o energetskoj efikasnosti zgrada, Ministarstvo ivotne sredine rudarstva i prostornog planiranja Srbije, Slubeni glasnike RS, 2011.[6] B. Antunovi, A. Jankovi, LJ. Preradovi: " Toplotne performanse omotaa zgrada predkolskog vaspitanja i obrazovanja ", Meunarodna konferencija Savremena dostignua u graevinarstvu, Graevinski fakultet Subotica Univerziteta u Novom Sadu, 2014, 545-550.[7] ISO 9869:1994, " Thermal insulation - Building elements in-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance "Nauno-struni simpozijum

INSTALACIJE & ARHITEKTURA

Doc. dr Biljana Antunovi, dipl. fiz.,Stepe Stepanovia 77/7,bantunovic@agfbl.org

Doc. dr Darija Gaji, dipl. ing. arh., Stepe Stepanovia 77/7, dgajic@agfbl.org

Aleksandar Jankovi, mr. fiz.., Stepe Stepanovia 77/7, ajankovic@agfbl.org

_1477586551.unknown

_1477586585.unknown

_1474914143.unknown