Prozori, vrata i stakla za očuvanje energije

Abstrakt

Građevinske aktivnosti u budućnosti će biti orijentisane sve više i više, sa najvišim prioritetom, po pitanjima očuvanja energije i procena životnog ciklusa (ekobilans). U Nemačkoj je utvrđen broj različitih kriterijuma u građevinskoj industriji koje idu dalje od minimalnih zahteva standarda navedenih u Pravilniku za očuvanje energije (EnEV). Najvažniji od njih su standardi pasivnih kuća i kriterijumi KfW (kreditni institut za rekonstrukciju) za finansiranje podrške. U navedenom periodu, takođe će biti utvrđeni kriterijumi za plus-energiju zgrade. U konstrukciji omotača zgrade za ove objekte, transparentne komponente kao što su prozori, fasade, sistemi za zastakljivanje, kao i spoljašnja vrata, igraju važnu ulogu jer ove komponente obično imaju više U-vrednosti u odnosu na neprozirnu, netransparentnu oblogu zgrade.
Ključne reči: očuvanje energije, pasivna kuća, KfW, pravila EnEV

Abstract

Future-oriented construction activities focus more and more, and with top priority, on issues of energy conservation and life cycle assement (eco-balance). In Germany, a number of different criteria have been established in the construction industry which go beyond the minimum standard specified in the Energy Conservation Regulations (EnEV). The most important of these are the Passivhaus standard and the KfW (Credit Institute for Reconstruction) criteria for funding suport. In the longer term there will also be the criteria for Plus-Energy buildings. In the design of the building envelope for these buildings, transparent components such as windows, facades, glazing systems as well as external doorsets, play an important role, because these components usually have higher U-values compared to the opaque non-trensparent building envelope.
Key words: energy conservation, passivhaus, KfW, regulations EnEV

1. Uvod

Ciljne vrednosti kuća izgrađenih po standardima pasivnih kuća ili utvrđenih KfW [1] kriterijuma su primarno zasnovane na zahtevima za energijom grejanja/zahtevi za godišnju primarnu energiju novoizgrađenih zgrada na osnovu tekuće EnEV specifikacije. Ciljne vrednosti za prozore. Fasade i ostakljenja trebaju biti kompatibilne sa standardima pasivne kuće i poželjno je finansiranje KfW, mogu biti izvedene iz ovih ciljnih vrednosti za prenos toplote – pogledati tabele 1 i 2. U konstrukciji pasivnih kuća, aspekti komfora su pokriveni utvrđivanjem temperaturnog faktora fRSi.

2. Konstrukcije

U ovom radu se posmatraju prozori, fasade i ostakljenje za upotrebu u konstrukciji pasivnih kuća, vezano za poboljšanje toplotnih karakteristika. Da bi se obezbedio sklad sa standardom pasivnih kuća i poželjnost sa KfW kriterijumom, uvek se posmatra kompletan proizvod, uključujući u obzir i sve njegove pojedinačne komponente (uključujući i njegove fizičke osobine zračenja). Gde je dokaz obezbeđen na individualnoj projektnoj osnovi ciljne vrednosti moraju biti saglasno prilagođene.

2.1 Sistemi za zastakljivanje

Pogodni sistemi za zastakljivanje konstrukcije pasivnih kuća moraju imati koeficijent prenosa toplote Ug ≤ 0,7 W/m²K. Ovo je ostvareno korišćenjem komercijalno dostupne trostruke izolacione staklene jedinice IGU sa šupljinama ≥ 12 mm (punjenim gasom argonom) i niskom emisionom prevlakom Low-E na pozicijama 2 i 5. Da bi se mogli koristiti solarni toplotni dobici, g-vrednost je predmet minimalnih zahteva u skladu sa Smernicama WA-15/2 [2].
U tabeli 1 su date ciljne vrednosti za prozore, ostakljenje i fasade podesne za pasivne kuće

Ciljne vrednosti za toplotnu izolaciju prozora u konstrukciji pasivnih kuća su Uw ≤ 0,80 W/(m²K) za celokupan prozor i približno Uf ≤ 0,92 W/(m²K) za profile (u zavisnosti od distancera i stakla). U poređenju sa vrednostima navedenim u EnEV 2009 (Uw ≤ 1,3 W/(m²K) za referentni objekat ova toplotna izolacija je znatno veća i može se samo ostvariti poboljšanjem izolacionih osobina ramova iznad ovih konstrukcija koji se uobičajeno koriste danas. U tabeli 2 su date ciljne vrednosti za obnove prozora koji se kvalifikuju za KfW fondove.

2.2.1 Plastični prozori

Plastični prozori su u 2011. godini uobičajeno imali 4 do 5 komora sa tipičnim rezultujujućim Uf vrednostima rama između 1,6 W/(m²K) i aproksimativno 1,2 W/(m²K) vrednosti utvrđene u skladu sa EN 12412-21. Uf – vrednosti za ramove plastičnih prozora od ≤ 1,0 W/(m²K) mogu se postići sa profilima 6 komora (ili više) kada se kombinuju sa jednom ili više dodatnih karakteristika:

• ubacivanje dodatnih izolacionih materijala (krute pene) u komore profila i/ili žlebove za ostakljenje
• povećanje rubnog preklopa/podešavanje debljine ispune

2.2.2 Metalni prozori sa termo prekidom

Tehničke karakteristike metalnih profila sa termo prekidom su odnos b/B koji se odnosi na širinu termo prekida prema ukupnoj širini i rastojanje d između aluminijumskih sekcija. Tipične varijacije za Uf vrednosti ramova (merene u skladu sa EN 12412-12) su između aproksimativno 3,5 W/(m2K) i aproksimativno 1,8 W/(m²K), u zavisnosti od dva parametra. Ovo znači da su dodatno zahtevane karakteristike ramova, koji su obično morali biti primenjeni u kombinaciji:

• ubacivanje dodatnog izolacionog materijala u komore za termo prekid i žleb za ostakljenje
• korišćenje dodatne termoizolacione sekcije koja pokriva i spoljni ram i prozorsko krilo
• optimizacija sistema zaptivanja žleba (centralni zaptivač)
• povećanje rubnog preklopa/podešavanje debljine ispune profila

2.2.3 Drveni profili za prozore

Toplotna izolacija drvenih prozora može se poboljšati porastom debljine (dubine) profila. Drveni profili (meko drvo) sa standardom poprečnog preseka IV 68 ostvaruje Uf – vrednost (mereno u skladu sa EN12412-2) aproksimativno od 1,2 do 1,4 W/(m²K), povećanjem debljine (dubine) profila između 90 i 100 mm, na ovaj način se Uf može poboljšati na vrednost aproksimativno između 0,9 i 1,1 W/(m²K). Toplotna izolacija može biti dodatno poboljšana umetanjem slojeva izolacionog materijala (purpenit/kruta pena) u drvene praznine ili kao spoljni izolacioni materijal [3]. Primeri su prikazani na slici 1. Sa ovim poboljšanjima je moguće ostvariti Uf – vrednosti za ramove od 0,8 W/(m²/K) ili manje.

2.3 Fasade

Strukturalne (polustrukturalne) konstrukcije su jedna od opcija da se izgrade fasade sa standardom pasivnih kuća, korišćenjem aluminijumskih profila. Na osnovu referentnih formata Uf – vrednosti profila koji se koriste za konstrukciju treba da budu u opsegu između 0,65 W/(m²K) i 0,80 W/(m²K) ne uzimajući u obzir efekat vijaka. U skladu sa EN 13947, standardna vrednost za efekat vijaka je ΔUf = 0,3 W/(m²/K). Ovo može biti moguće, u pojedinačnim slučajevima, pokazano je da se bolje vrednosti ostvaruju merenjem. Deklarisani prolaz toplote je postignut za staklene jedinice sa debljinom od ≥ 44 mm. Dodatna poboljšanja se mogu postići podesnom izolacijom žleba i modifikacijom geometrije izolacije profila.

2.4 Spajanje sa strukturom zgrade

Kada se projektuju zgrade po standardima za pasivne kuće, moraju se uzeti u razmatranje spojevi prozora i fasada sa strukturom zgrade. Da bi se zgrade kvalifikovale pod standardima pasivnih kuća, U–vrednosti komponenata moraju biti verifikovane u situaciji izgradnje. Da bi se to ostvarilo, Ψ vrednosti za detalje spojeva φ < 0,08 W/(m²K) moraju biti ostvareni. Kriterijumi KfW finansiranja propisuju da efekat termo prekida na godišnjem nivou treba da obezbedi da zahtev za energijom za grejanje u konstrukciji objekata bude što je moguće manji, uzimajući u obzir relevantna pravila tehnologije i detaljne mere koje su razumno komercijalno opravdane. Dodatni rezultati koji proizilaze iz termo prekida treba da se obračunavaju i dokumentuju u skladu sa pravilima tehnologije.
Na slici 2 je dat primer veze sa zidom Ψ = 0,025 W/(mK) i d = 80 mm

3. Zaključak

U poređenju sa profilima koji se upotrebljavaju danas, toplotne karakteristike prozora i fasada projektovane za očuvanje energije kuća moraju biti značajno veće. Ovo zahteva dodatne izolacione mere, od kojih neke dovode do značajne promene u konstrukciji. Potrebno je ostvariti korist od solarnih toplotnih dobitaka, ostvariti minimalnu g-vrednost. Ukupno elementi moraju biti ocenjeni na samom objektu, uključujući i spojeve sa zidom.

4. Literatura

[1] KfW bank guidance sheets for programmes Nos. 153 and 430, date 07/2011
[2] ift Guideline WA-15/2
Suitability of windows, external pedestrian doors and curtain walling for passive houses
ift Rosenheim, February 2011.
[3] Research report
Sustainable optimisaiton of timber window profiles to comply with the requirements of
EnEV 2012
ift Rosenheim, June 2011

Korisne informacije, ukratko

Prozori i fasade za uštedu energije u kućama

1. Kriterijumi za finansiranje KfW mogu se naći u uputstvima odgovarajućih finansijskih šema. Oni su zasnovani na ukupnoj potrošnji energije u zgradama. Zahtevi za finansiranje zamene prozora su zasnovani na osnovu toplotne izolacije Uw samih prozora.

Ciljne vrednosti za prozore, fasade i sisteme za zastakljivanje pogodne za konstrukcije pasivnih zgrada su navedene u smernici ift WA-152/2 „Pogodnost prozora, vrata i fasada za aplikacije pasivnih kuća.”

2. U poređenju sa uslovima koji su navedeni u EnEV 2009, prozori i fasade moraju da imaju značajno poboljšane toplotne karakteristike.

3. Minimalni zahtev za ostakljivanje je Ug ≤ 1,7 W/(m2K), istovremeno, adekvatno korišćenje solarnih odgovarajućih dobitaka mora biti obezbeđeno pružanjem odgovarajućeg ukupnog prolaza energije g za ostakljenje.

4. U poređenju sa aktuelnim najčešće dostupnim konstrukcijama, prozorski i fasadni profili moraju da budu modifikovani i poboljšani kako bi se ispunili zahtevi za pasivne kuće i/ili kriterijumi KfW podrške finansiranja.

5. Mere za toplotnu optimizaciju profila mogu da obuhvataju:
– pokrivanje prozora i profila prozorskih krila sa spoljnim toplotnim izolacionim materijalima
– modifikacija čeličnog ojačanja u plastičnim prozorima
– korišćenje kompozitnih materijala, npr. drvo sa krutim izolacionim materijalima
– povećanje rubnog preklopa

6. Sveobuhvatna procena toplotne izolacije prozora i fasade uvek uključuje procenu detalja veze sa konstrukcijom zgrade. Da bi ograničili toplotne gubitke preko spojnih tačaka, linearni prolaz toplote (Ψ-vrednost) kroz ove tačke mora biti ograničen.

Autori teksta: Prof. dr D. Škobalj, Ž. Đokić, dipl.inž.