Savremeni materijali za energetski efikasne zgrade

24.07.2015. | Build magazin

Trenutno su gradovi ključni za postizanje ciljeva održivosti u Evropskoj uniji (EU). Danas skoro 75% evropskih stanovnika živi u gradovima, a taj trend će nastaviti da raste u narednim godinama. Gradovi su u stvari od ključnog značaja za društveni, ekonomski i preduzetnički razvoj Evropske unije. Da bi uspeli u stvaranju održivih i zdravih gradova, Savez gradonačelnika EU je pokrenut 2008. godine u cilju pružanja podrške lokalnim zajednicama radi sprovođenja politike održivosti. Trenutno su se 4.418 gradova obavezali da ispune ciljeve 20/20/20 (20% smanjenja emisija, 20% obnovljivih energija i 20% poboljšanja energetske efikasnosti) do 2020. godine. Zapravo, većina gradova se obavezala da poveća energetsku efikasnost poboljšavanjem zgrada, opreme i učinka objekta, uz kontinuirani rad sa građanima i srodnim zainteresovanim stranama.

Međutim, gradovi se suočavaju sa nekoliko izazova radi ispunjenja 20/20/20 ciljeva. Najveći izazov je rastuće urbano stanovništvo, kao i predviđeno povećanje potrošnje energije po stanovniku. Drugi izazov je starost evropskih zgrada sama po sebi, koje su uglavnom izgrađene od 1960-ih do 1980-ih godina kada termoizolovanje zgrada nije bilo uobičajeno i održivo življenje nije bila glavna briga.

Pored toga, većina ljudi u građevinskoj industriji nije u potpunosti svesna svih postojećih tehnologija i njihovog stvarnog učinka u energetskoj efikasnosti zgrada. S druge strane, pružaoci usluga razvijaju zelene tehnologije koje nisu uvek u potpunosti skladne sa realnošću današnjih gradova. Moderni i održivi gradovi bi mogli da se posmatraju kao veliki složeni sistem u kome su postojeća i nova infrastruktura i tehnologija integrisane u urbani ekosistem (građani, transport, zgrade i zelene površine). Za građane, udobnost i zdravlje mogu biti čak i više važniji ciljevi od održivosti.

Pregled evropskog građevinskog fonda

Evropa sadrži oko 160 miliona zgrada, prema proceni stručnjaka Evropske građevinske tehnološke platforme (ECTP - European Construction Technology Platform). Samo oko 65.000 od njih se procenjuju da su takozvane Pasivne kuće, a to predstavlja svega 0,04% od ukupnog fonda. Samo deo Pasivnih kuća zapravo poseduje jednu ili više predloženih tehnologija o kojima ćemo pričati ovde. Što znači da je trenutno postignut skoro nikakav efekat u poređenju sa celokupnim građevinskim fondom.

Danas se na godišnjem nivou gradi samo oko 1% novih zgrada od postojećeg građevinskog fonda (što predstavlja 1,6 miliona objekata u Evropi). Istovremeno, oko 1,7% od postojećih zgrada se obnavlja godišnje (uključujući sve vrste renoviranja od sitnih do velikih intervencija). Većina istraživanja poslednjih godina kaže da bi stopa obnove morala biti na 3% od građevinskog fonda, što bi značilo dupliranje sadašnje stope od 1,7%. Uvećavanje stope obnove postojećih zgrada ne samo da će zahtevati velike regulatorne napore, već i izbor tehnologija koje se lako primenjuju nalik ovima što ćemo vam predstaviti ovde.

Polovina od ukupne procenjene površine građevinskog fonda u Evropi (24 milijarde metara kvadratnih) se nalazi u severnim i zapadnim zemljama, dok se 36% nalazi u južnim zemljama. Ostatak (14%) se nalazi u centralnim i istočnim regionima. Interesantno je napomenuti da, dok je potrošnja energije u stambenim zgradama opala širom Evrope, poslovne zgrade su zapravo povećale njihovu potrošnju energije za 74% tokom poslednjih 20 godina.

Sa prosečnom potrošnjom energije od 280 kilovat-časova (kWh) energije po metru kvadratnom u nestambenim zgradama (sa površinom od 6,25 milijardi metara kvadratnih u Evropi) i stambenim zgradama (sa 18,75 milijarde metara kvadratnih površine) koje troše oko 40% manje (170kWh po metru kvadratnom godišnje) može se vrlo lako izračunati koliko energije se troši, kao i koliko će biti ušteđeno ako skratimo 40% od tog iznosa širom Evrope.

U principu, zgrade su poboljšane tokom godina u pogledu energetske efikasnosti, što znači da starije zgrade (ako nisu renovirane pre) imaju više potencijala za unapređenje u odnosu na novije zgrade. Ogromna većina evropskog građevinskog fonda datira pre 1990. godine, što je sada pre 25 godina. Nekih 40-50% građevinskog fonda je pre 1960-ih, i ovi objekti bi imali značajne koristi od relativno lako izvodljivih mera poboljšanja energetske efikasnosti.

Ključne inovacije

Prilikom procena velikih izazova za postizanje održive budućnosti, oblast energetske efikasnosti u zgradarstvu treba biti obrađena uzimajući u obzir fundamentalne razlike između novih zgrada (onih koje će biti izgrađene sada i u budućnosti) i postojećih zgrada (sve zgrade koje se sada nalaze u gradovima). Za nove zgrade postoje mnoge procene i konkretni projekti koji pokazuju da troškovi postizanja zgrade koja je blizu „nulte emisije“ obično ne prelaze troškove „normalne“ zgrade za više od 8%. Ovo relativno malo povećanje troškova se u većini slučajeva kompenzuje većom vrednošću kojoj takvim novim zgradama daju kupci (ili investitori). Iz tog razoga, većina stručnjaka se slaže da će dinamika tržišta u kombinaciji sa regulatornim pritiscima na novim objektima voditi industriju da proizvodi uglavnom zgrade sa skoro nula emisijom od 2016. godine pa nadalje. Međutim, godišnje se samo oko 1% postojećeg građevinskog fonda uveća sa novim zgradama.

Ukoliko ne želimo da čekamo da prirodni životni ciklus zamene novih zgrada sa starim dovede do toga da su nam sve zgrade blizu nulte emisije (što bi trebalo oko 100 godina po stopi zamene od 1% godišnje), onda moramo da se bavimo renoviranjem starih objekata. I upravo u procesu renoviranja starih objekata stvari često postaju mnogo izazovnije.

Troškovi temeljne rekonstrukcije objekata, uključujući i značajne energetski efikasne mere, mogu da koštaju od nekoliko stotina evra do 1.000 evra po metru kvadratnom površine. Gornja granica (od 1.000 evra po kvadratu) je vrlo blizu (ili iznad) troškova izgradnje novih objekata od početka u nekim delovima Evrope. Stoga, kako bi se odgovorilo na potrebe pristupačnog renoviranja u cilju postizanja značajnih ušteda energije uz ulaganje razumnog iznosa novca, moramo veoma pažljivo odabrati intervencije na objektu koje su posebno isplative. Hemijska industrija nudi neka veoma atraktivna rešenja koja u kombinaciji sa ostalima mogu da ponude značajne uštede energije uz prihvatljiva ulaganja.

Predlažemo kombinovanje pet rešenja koje je hemijska industrija pružila, a koja mogu doneti značajnu uštedu energije:

  1. Reflektujuće unutrašnje premaze
  2. Visoko reflektujuće i izdržljive spoljašnje premaze
  3. Fazno promenljive materijale (PCM)
  4. Nove izolacione pene
  5. Ostale izolacione module

1. Reflektujući unutrašnji premazi

Reflektujući svetlost bolje od normalnih boja, ovi premazi maksimizuju osećaj prostornosti i osvetljenja. Ovo zauzvrat omogućuje smanjenje korišćenja energije za veštačko osvetljenje i povećava vidljivo osvetljenje od strane prirodne svetlosti.

Ovi premazi optimizuju korišćenje prirodnog i veštačkog osvetljenja (povećan doživljaj osvetljenja za 20%, ili 20% smanjenja energetske potrošnje zbog iste svetlosne percepcije) i mogu pomoći u zadržavanju toplote sunčevog zračenja u zgradi u zimskom periodu. U skorijim testovima, reflektujući unutrašnji premazi su pokazali životni vek od 5 do 10 godina bez gubitka svojih performansi. Troškovi ovih premaza su neznatno veći od troškova „normalnih“ boja dobrog kvaliteta. Efekat korišćenja ovih premaza je najveći u klimatskim zonama koji pate od ograničenog intenziteta dnevne svetlosti i njenog trajanja (severni i centralni deo Evrope).

2. Visoko reflektujući i izdržljivi spoljašnji premazi

Ovi premazi reflektuju radijaciju sunčeve svetlosti, kako u vidljvim, tako i u nevidljivim delovima spektra. Kada se primene na krovove i zidove, premazi smanjuju refleksiju sunčeve energije koja zauzvrat smanjuje temperaturu krova i zidova, čime se zauzvrat smanjuje zagrevanje prostora ispod krova i unutar zidova.

Visoko reflektujući i izdržljivi spoljašnji premazi primenjeni na krovovima i zidovima zgrada u toplijim klimatskim uslovima mogu uštedeti i do 15% energije za klimatizaciju, istovremeno omogućavajući smanjenje veličine klimatizacionih uređaja (ili sistema). Očekivani životni vek ove tehnologije je 12 do 15 godina u zavisnosti od klime.

Troškovi primene ovih premaza su pristupačni i nude razuman povraćaj investicije tokom vremena. U slučaju da je krovu svakako potrebno ponovno farbanje radi održavanja, odabir visoko kvalitetne, ekološke solarno-reflektujuće boje je očigledan pametan izbor, posebno u sunčanim gradovima južne Evrope.

3. Fazno promenljivi materijali

Fazno promenljivi materijali (PCM - Phase Change Materials) su dostupni na tržištu kao aktivni sastojak niza repromaterijala: gipsa, cementa, gipsanih ploča i multifunkcionalnih zidnih i krovnih modula. Kada se koriste u (unutrašnjim) zidovima i/ili plafonima, PCM materijali omogućavaju takvim zidovima i plafonima da apsorbuju i skladište prekomernu toplotu tokom dana, kako bi ispustili tu prekomernu toplotu tokom noći kada temperatura vazduha opadne.

PCM materijali povećavaju toplotnu inerciju zidova i plafona, što ih čini da se ponašaju kao debeli kameni zidovi koji se mogu videti u starim zgradama. Kao takvi, PCM materijali u zidovima i plafonima smanjuju oscilacije unutrašnje temperature (posebno smanjujući količinu vremena u kojoj je unutrašnja temperatura preko 26 stepeni Celzijusa, što je normalni temperaturni prag za pokretanje aktivnog hlađenja) i time štede energiju.

Prema poslednjim istraživanjima i sprovedenim testovima, fazno promenljivi materijali su pokazali da imaju životni vek od 30 godina bez gubitka performansi. U konkretnim slučajevima, pokazano je da može biti ušteđeno do 10% energije. Pored toga, fazno promenljivi materijali omogućavaju smanjenje sistema klimatizacije, što smanjuje početno ulaganje u ove sisteme.

4. Napredne izolacione pene

Napredne izolacione pene sa visokim performansama izolacije omogućavaju značajne energetske uštede i mogu biti prilagođene različitim konfiguracijama zgrade. Procenjuje se da ove pene visokih performansi mogu da umanje energetske troškove grejanja za 30% do 80%.

Izolacija u zidnim šupljinama

Izolacija u zidnim šupljinama ispunjava prostor (šupljinu) između dva sloja spoljašnjeg zida zgrade. Postojeća šupljina u fasadnom zidu može biti ubrizgana sa penom kao deo energetski efikasnog renoviranja objekta. U slučaju novogradnje, ova šupljina se obično puni uz pomoć krutih izolacionih panela koji su pričvršćeni za zid.

Spoljašnja izolacija

U slučajevima kada ne postoji zidna šupljina, možete se odlučiti za izolovanje spoljnih zidova zgrade sa spoljašnje strane. Ovaj pristup zadržava kapacitet toplotnog skladištenja (toplotna inercija) spoljašnjih zidova zgrade, držeći temperaturne fluktuacije na prihvatljivom nivou. Svaka izolaciona jedinca je sastavljena u skladu sa specifičnim karakteristikama zida, klimatskim uslovima i orijentacijom zgrade.

Pored nivoa performansi toplotne izolacije, drugi kritetijumi za odabir materijala uključuju otpornost na požar, mehaničku čvrstoću, stabilnost, apsorpciju vode, propustljivost i cenu. Za većinu aplikacija, životni vek ovih izolacionih fasadnih sistema je do 20 godina.

Unutrašnja izolacija

U slučaju starih zgrada i zaštićenih fasada koje se često mogu naći u starim gradovima širom Evrope, zgrade takođe mogu biti izolovane, ali iznutra. Primenom sloja izolacione pene visokih performansi pokrivenog sa gipsom ili gips-kartonskom pločom, na primer, ovaj pristup ne menja spoljašnji izgled zgrade.

Očigledni nedostaci uključuju gubitak raspoloživog prostora (zbog debljine izolacionog sloja), kao i efekat suprotan od onoga kod fazno promenljivih materijala: izolovanjem unutrašnjih prostora od vlažnih efekta spoljašnjih zidova, toplotna inercija unutrašnjosti je zapravo smanjena, što čini unutrašnjost podložnom na jače oscilacije pod određenim klimatskim uslovima.

5. Vakuum izolacioni panel (VIP) moduli

Vakuum izolacioni panel (VIP) moduli pružaju slobodu u dizajnu prilikom renoviranja staklenih fasada zgrada. Njihov izolacioni učinak je oko tri puta veći od konvencionalnih izolacionih materijala. Do nedavno, VIP moduli su retko korišćeni u zgradama zbog krhkosti i rizika od oštećenja vakuuma perforacijama.
Međutim, nedavni proizvodi kapsuliraju vakuum unutar dvostruko zastakljenog panela, omogućavajući njihovo korišćenje u staklenim fasadama kojima je potrebno veliko poboljšanje njihovog učinka toplotne izolacije. VIP moduli su u ovom trenutku još uvek znatno skuplji od konvencionalnih izolacionih materijala, između ostalog zato što su još uvek u fazi uvođenja na tržište. Dakle, sa povećenim tržišnim interesovanjem može se očekivati i pad cena.

VIP sa zasićenim silicijumskim jezgrom ima prosečnu toplotnu provodljivost od 0,004 W/(m·K). Toplotni mostovi napravljeni preko ivice panela sa aluminiziranim filmom povećavaju toplotnu provodljivost VIP-a. Ove tehnologije pružaju dugoročne izolacione performanse, sa veoma ograničenim gubicima efikasnosti (20%) tokom prvih 30 godina upotrebe.

Kombinacija ovih pet tehnologija bi mogla u proseku da rezultira sa ukupnom uštedom energije za grejanje i klimatizaciju od preko 40 odsto. Tačan iznos štednje će u velikoj meri zavisiti od vrste i lokacije objekta.

Važno je napomenuti da ove tehnologije moraju biti integrisane kao deo globalnog projekta izgradnje ili rekonstrukcije zgrade. Na primer, zgrada sa problemima vezanih za toplotne mostove će jedino u potpunosti imati koristi od ovih materijala visokih performansi, ako se ti toplotni mostovi saniraju tokom renoviranja.

Tehnička izvodljivost i održivost

Svih pet predloženih rešenja su dostigli fazu zrelosti koja dokazuje njihovu tehničku izvodljivost i zrelost. Oni su postigli pouzdane performanse, robusnost pod normalnim radnim uslovima, a takođe su dovoljno laki za rukovanje, pa običan građevinski radnik može uspešno da ih postavlja.

Posebno je primena termorefleksivnih premaza i/ili premaza za refleksiju svetlosti poprilično jednostavan proces. Primena fazno promenljivih materijala obično uključuje korišćenje gipsa, aerisanog cementa ili gips-kartonske ploče koje uključuju PCM čestice, i time je proces postavke jednak postavci normalnog gipsa.

Obrazloženi izolacioni sistemi su primenjivani decenijama u pojedinim zemljama i efikasne metode primene su na raspolaganju za bilo koji postojeći tip objekata.

Primena VIP panela upakovanih u dvostruko zastakljene staklene module je najmanje rasprostranjena tehnologija. Međutim, i za ovu kategoriju proizvoda postoji nekoliko uspešnih slučajeva koji demonstriraju njihovu tehničku izvodljivost i održivost.

Ostvareni uticaj

Trenutno su ove tehnologije kao celina raspoređene u nekoliko hiljada objekata širom sveta, kako u novogradnji, tako i prilikom rekonstrukcija. Kod primene izolacione pene ti brojevi rastu čak i do nekoliko stotina hiljada objekata. Za svako od predstavljenih rešenja, značajan kapacitet proizvodnje postoji kako bi se omogućila proizvodnja u velikom broju, ali je tržišni rast usporen zbog inercije tradicionalnih sektora i nedostatka informisanosti među donosiocima odluka.

Pored toga, trenutna ograničena potražnja na tržištu ograničava obim proizvodnje, što rezultira u neidealnim nivoima cena na tržištu, što dovodi do dužeg povraćaja investicija nego što je potrebno za dodatne investicije u ove napredne materijale i premaze. Zbog toga, stvorila se tipična situacija kokoške i jajeta: dok potražnja na tržištu ne poraste, cene će ostati više nego što bi bilo izvodljivo da je masovna proizvodnja moguća; sve dok cene ne padnu, potražnja na tržištu će biti usporena ukoliko se ne preduzmu konkretne mere za rešavanje ovog (privremenog) tržišnog neuspeha.

Očekivane uštede energije

Kao i kod svih tehnologija koje smanjuju potrošnju energije u zgradama, uštede koje se mogu očekivati se možda najbolje izražavaju u tipičnom iznosu kilovat-časova godišnje potrošnje po metru kvadratnom. S obzirom da je prosečna energetska potrošnja u Evropi nekih 200kWh/m² (stambeni i nestambeni objekti) i mogućim uštedama u grejanju i hlađenju od 40 odsto, to bi iznosilo nekih 5.607kWh/m². Sa cenom električne energije od nekih 10-25 evrocenti po kilovat času (prosečna cena u Evropi je 0,17 evra) i cenom gasa koji je u rasponu od 3 do 12 evrocenti po kWh (prosek u Evropi je 0,06 evra), može se izračunati da bi tipičan stan od 100 metara kvadratnih koji se greje na gas mogao da uštedi 100 × 56 × €0,06 = €336 godišnje.

U pogledu energije ovo bi bilo nekih 5.600 kWh po stanu godišnje uštede. Ukoliko evropske zemlje mogu obnoviti nekih 180.000 stanova godišnje u okviru programa 20/20/20, i izgrade nekih 20.000 novih stanova korišćenjem predloženih rešenja ovo bi donelo ukupnu uštedu od 200.000 × 5.600 = 1.120 miliona kWh.

Kod poslovnih zgrada uzimamo kao indikativni primer moguću obnovu od oko 10.000 poslovnih objekata sa prosečnom površinom od 5.000 metara kvadratnih po zgradi, što bi po stopi od 40% energetske uštede (40% × 0,7 × 280 kWh/m²) donelo nekih 78 × 5.000 × 10.000 = 3,9 milijarde kWh uštede godišnje. Pod pretpostavkom da je prosečna cena energije €0,10 (poslovne zgrade plaćaju struju manje u Evropskoj uniji, ali koriste više energije za hlađenje) ovo bi obezbedilo oko 350 miliona evra godišnje uštede. Međutim, ono što je još važnije, ako su energetski efikasne mere dobro integrisane u opšte temeljno renoviranje zgrade, to bi obezbedilo buduću održivost ovih 10.000 poslovnih zgrada, što bi omogućilo njihovo profitabilno izdavanje za još najmanje dve decenije.

Ne možemo dovoljno naglasiti da za mnoge od ovih zgrada (posebno komercijalne poput kancelarijskih) alternativna strategija nečinjenja više nije realna. U mnogim delovima Evrope, poslednja dekada 2000-2010 je stvorila dostupnost poslovnog prostora za koga se očekuje da će i u budućim godinama premašiti potražnju. Tendencija rada kod kuće je u poslednje vreme sve zastupljenija, i sve veća mobilnost radne snage dovodi do toga da je kompanijama potrebno manje prostora za svoje radnike, dok u isto vreme ta preduzeća traže sve više sofisticiraniji poslovni prostor.

Većina vlasnika velikih poslovnih zgrada ovo zna i prilagođavaju svoje portfolije prema zelenim i modernim zgradama; posebno je važno podržati vlasnike manjih poslovnih prostora u razvoju adekvatne strategije na sličan način. Ovde takođe opštinske vlasti mogu imati ključnu ulogu u podizanju svesti i pružanju podrške u konekretnim merama koje pomažu u održavanju zauzetosti postojećih poslovnih zgrada i sprečavajući pojavu praznih zgrada koje mogu dovesti čitava naselja u jednu negativnu spiralu propadanja.

Zaključak

Odnos troškova i koristi rekonstrukcije zgrade u pogledu energetske efikasnosti zavisi u velikoj meri od lokalnih uslova, koji mogu da utiču i na potrebne investicije (u zavisnosti od troškova rada, poreza, dozvola, troškova kapitala) kao i na prihode/generisane koristi (energetske uštede u pogledu kWh po metru kvadratnom godišnje, cena kWh u evrima, primenjena energetska mešavina - gas, električna energija, nafta ili obnovljivi izvori energije).

Finansijska opravdanost mera uštede energije obično neutralizuju investicije napravljene protiv uštede energije postignute u budućnosti. Međutim, ušteda energije nije jedina korist koja se uzima u obzir. Moguće smanjenje veličina sistema grejanja i hlađenja, povećana vrednost imovine (radi prodaje ili iznajmljivanja), niže stope kriminala u renoviranim naseljima, povećano blagostanje i zdravlje stanara ili radnika su sve važne prednosti koje treba uzeti u obzir pored uštede energije prilikom renoviranja postojećih zgrada ili izgradnje novih energetski efikasnih zgrada.

 

Komentari: 0

Vezane kategorije


TEKSTOVI /iz kategorije/


ISTAKNUTE FIRME /iz kategorije/


Anketa

Kojom vrstom toplotne izolacije je izolovan vaš stan/kuća?
Gradjanin 19.10.2017.
Kinezi grade srBsku infrastrukturu za srbe ...
Vesna Ramovic 15.10.2017.
Molim Vas kolika je cena lifta za dvospratn...
Lepa 09.10.2017.
Neće dobiti dozvolu ni biti legalizovati, a...
Milena 09.10.2017.
Ozakonjeno i dosta objekata koji su gradjen...
Sada 27.09.2017.
Cijena lifta hvala