Da li je povećana termička masa u pasivnim solarnim kućama opravdana?

Veoma često, na pomen zelene gradnje i ekoloških kuća sa nekim u Srbiji, pomene se kako smo imali literaturu još 1970-ih i kako je ovaj ili onaj dosta radio na temu pasivnih solarnih kuća. Po tom principu sunčeva toplota zagreva kuću kroz velike staklene površine okrenute ka jugu i toplota se skladišti u termičkoj masi šljunka, betona, zemlje ili kamena.

Međutim, stvar je u tome da do danas ne postoji ozbiljni proračuni koji bi potvrdili stvarnu efikasnost ovog sistema u odnosu na potrošen materijal i prateću problematiku.

Materijali sa velikom specifičkom gustinom predstavljaju odličnu termičku masu koja je bitan element pasivnih solarnih kuća. Armiranobetonske međuspratne konstrukcije, zidovi, šljunak u bazi kuće, Trombov zid (vidi linkove na kraju teksta) i sl. zadržavaju toplotnu energiju čime se umanjuju nagle promene temperature u objektu.

U ovom konceptu naročiti značaj imaju armiranobetonske međuspratne konstrukcije. Betonska konstrukcija, cementna košuljica, kamene ploče i sl. mogu zadržavati toplotnu energiju koja dolazi kroz prozore sunčevim zracima, ili iz cevi podnog grejanja (hlađenja) instaliranih u košuljici.

Oglas

Ovo su već dobro poznati načini korišćenja mase betona u podu prostorija, međutim, neki građevinci u SAD već dugo primenjuju još jedan pristup iskoriščavanju termičke mase betona.

Naime, kutijasta međuspratna armiranobetonska konstrukcija ili dupli zidani zid mogu biti posmatrani kao cevovodi KGH sistema... Tavanica se izvodi kao konstrukcija od dve paralelne armiranobetonske ploče (podne i plafonske), sa AB-rebrima koje ih povezuju u sredini. Temeljna ploča može imati cevi u sebi (kao na fotografiji ispod).

Kroz dobijene kanale (poput kanala dobijenih spajanjem elemenata u polumontažnoj tavanici – TM, LMT, itd.) može se puštati topao ili hladan vazduh, zavisno od temperature koja treba da se postigne u prostoriji. Vazduh predaje temperaturu betonskoj masi koja je zatim predaje vazduhu u prostoriji.

Bruce Brownell je čovek za koga kažu da je čitav život posvetio projektovanju, poboljšanjima i građenju kuća sa ovakvim sistemom za regulaciju temperature. Na sajtu njegove firme Adirondack Alternate Energy (link na kraju teksta) detaljnije su opisani načini na koji se kuća zagreva pomoću ovakvih "cevovoda".

Mali ventilator vraća topao vazduh iz najviših zona u kući kroz cevi sve do ispod najnižeg poda. Odatle ponovo dopire do prizemlja i kruži dalje kroz kuću u kojoj ukupna termička masa betona iznosi od 70 do 100 tona.

Po njegovoj tvrdnji temperatura u ovakvim kućama ne može da padne ispod nule tokom oštre zime a vlažnost vazduha zadržava se na 45-50% tokom zimskih meseci. Promena temperature u enterijeru kreće se oko 6°C, tvrdi se na sajtu Brownell-ove kompanije.

Naravno, s obzirom da se vazduh vraća u ponovno kruženje, prolazi tri puta kroz filter za sat vremena što eliminiše najveći deo prašine.

Firma Adirondack tvrdi da je izgradila preko 300 ovakvih kuća. Na linku na kraju teskta možete pogledati više detalja njegovog projekta Kosmer Solar House (sa fotografijama).

Kanađanin Don Roscoe takođe je izgradio više ovakvih kuća koje se zasnivaju na pasivnom solarnom principu. U Novoj Škotskoj, Kanada, gradio je te kuće sa otvorima za vazduh od 13cm u međuspratnoj konstrukciji visine 20cm (pasivne solarne kuće iz ovog dela sveta možete pogledati na linku na kraju teksta).

Gde su dokazi?

Međutim, postoji ozbiljna sumnja među ostalim stručnjacima da termička masa zaista predstavlja dovoljno efikasan toplotni resurs. Pored pitanja: koliko je održivo u jednu kuću sipati tone materijala, postavlja se i pitanje stvarnog povraćaja energije.

Stvar je u tome što ne postoji nijedan dokaz da je moguće efikasno preneti temperaturu sa vazduha na beton ili kamen u dovoljnoj meri da bi to bilo efikasnije od Passivhaus sistema ili kuća sa laganijom konstrukcijom ali boljom zaptivenosti i savremenim mašinskim KGH instalacijama.

Daniel Ernst je među prvima insistirao na naučnim podacima koji bi potvrdili ili opovrgli efikasnost ovakvih sistema, a naročito na to koliko se zaista temperature u kući dobija kroz prozore. On tvrdi da nije moguće da sistem radi tako kako pričaju:

- Znate li i za jednu studiju koja bi potvrdila efikasnosti? Postoje li tačna merenja? Higrotermički modeli? Dokumentacija? - pita on.

- Bez obzira na tip klime, kuće ili prozora ne možete pasivnim solarnim dizajnom zagrevati vazduh koji zatim treba da zagreje 70 do 100 tona termičke mase u nekoj primetnoj meri. Fizika i proračuni ne poklapaju se sa ovim.

Neki čak podsećaju i da, već onog trenutka kada imate ventilator u sistemu, to više nije pasivna solarna kuća (već ima neku vrstu KGH sistema, jedan takav je na ilustraciji gore), a neki i na to da ploča može imati otvore ili pukotine.

Pa opet, ima i onih koji priznaju da je Brownell već veoma dugo posvećen zelenoj gradnji i da aktivno u praksi radi na poboljšanju sistema u kućama koje gradi. Oni dodaju i da je čudno to što se već na sam pomen njegovog imena pobornici za zelenu gradnju povuku: zar ne možemo ni da pričamo o tome?, pitaju oni.

James Morgan iz Severne Karoline ima primedbu na korišćenje ovolike termičke mase:

- Zelena gradnja je optimalno korišćenje materijala. Sagradio sam preko 350 energetski efikasnih kuća i mislim da je potencijal termičke mase precenjen – i dodaje - Nije mi jasno kako je moguće da toliko profesionalaca priča o termičkoj masi kada ova priča izgleda da ima smisla samo u nekoliko veoma specifičnih klimatskih uslova (topli suvi dani, hladne suve noći, i tako tokom većeg dela godine).

- Ovo je klasična početnička greška koju su pravili mnogi graditelji prve zelene gradnje 1970-ih godina - kaže Robert Riversong:

Neki od ranih eksperimenata, uključujući i prolaz vazduha kroz pod i između duplih zidova i duple krovne ploče (kuća u kući) ili preterana termička masa, odavno su prevaziđeni savremenim detaljnijim i preciznijim shvatanjem termodinamike i građevinskih sistema slaže se većina graditelja.

Na kraju, i da se pasivne solarne kuće rade kao zaptivene do te mere da mogu da se nadaju zagrevanju pomoću sunčeve toplote, one moraju imati izmenjivače toplote, ali i strogu kontrolu kvaliteta vazduha - a to je već ozbiljan KGH sistem.

Linkovi: