na putu za nzeb - croatia

Zahtjevi i projektiranje po nZEB standardu

Izv.prof. dr.sc. Zoran Veršić, d.i.a.

Na putu za nZEB

DIREKTIVA 2010/31/EU EUROPSKOG PARLAMENTA I VIJEĆA od 19. svibnja 2010. o energetskoj učinkovitosti zgrada / (engl. Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings - EPBD II): .…uvodi se pojam zgrade gotovo nulte energije (nearly zero-energy building, nZEB), što je pojam za zgradu koja ima vrlo visoku energetsku učinkovitost.

2

nZEB / Europska komisija - HR

Europska komisija ne određuje koja su minimalna svojstva za gotovo nula energetske zgrade, već je državama članicama prepušteno da ih same definiraju prema vlastitim mogućnostima.

U Hrvatskoj su ti zahtjevi definirani u:

Tehničkom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti zgrada

(NN 128/15, 70/18, 73/18, 86/18, 102/20). 3

TEHNIČKI PROPIS O RACIONALNOJ UPORABI ENERGIJE I TOPLINSKOJ ZAŠTITI U ZGRADAMA / TPRUETZZ (NN 128/2015, 70/2018, 73/18, 86/18, 102/20)

Zgrada gotovo nulte energije je zgrada koja ima vrlo visoka energetska svojstva. Ta gotovo nulta odnosno vrlo niska količina energije trebala bi se u vrlo značajnoj mjeri pokrivati energijom iz obnovljivih izvora, uključujući energiju iz obnovljivih izvora koja se proizvodi na zgradi ili u njezinoj blizini, a za koju su zahtjevi utvrđeni ovim propisom. Oznaka za zgradu gotovo nulte energije je »nZEB« (nearly zero-energy building).

4

Zgrade gotovo nulte energije temeljene su na zajedništvu korištenja obnovljivih izvora energija i poduzetih mjera učinkovitosti. Koordinirani integralni pristup svih struka pri projektiranju zgrade:

ARHITEKTURA FIZIKA ZGRADE

TERMOTEHNIČKI SUSTAVI

ELEKTRO INSTALACIJE

5

TPRUETZZ (102/20) / Članak 9.

(1) Stambena zgrada i nestambena zgrada gotovo nulte energije, je zgrada kod koje:

– godišnja potrebna toplinska energija za grijanje po jedinici ploštine korisne površine grijanog dijela zgrade, Q’’H,nd [kWh/(m2・a)], nije veća od dopuštenih vrijednosti utvrđenih u Tablici 8. iz Priloga B ovoga propisa;

– godišnja primarna energija po jedinici ploštine korisne površine grijanog dijela zgrade Eprim [kWh/(m2・a)], koja uključuje energije navedene u Tablici 8.a, nije veća od dopuštenih vrijednosti utvrđenih u Tablici 8. iz Priloga B ovoga propisa za zgrade gotovo nulte energije.

Q’’H,nd Eprim 6

7

TPRUETZZ (102/20)

Godišnja potrebna toplinska energija za hlađenje, QC,nd (kWh/a) računski određena količina topline koju sustavom hlađenja treba tijekom jedne godine odvesti iz zgrade za održavanje unutarnje projektne temperature u zgradi tijekom razdoblja hlađenja zgrade;

Godišnja specifična potrebna toplina za hlađenje se izražava po jedinici površine hlađenog dijela zgrade Q’’C,nd [kWh/(m2・a)]

Q’’C,nd < 50 kWh/m2a

8

Stambena zgrada i nestambene zgrade uredske namjene, obrazovne namjene, bolnice, hoteli i restorani moraju biti projektirane i izgrađene na način da godišnja potrebna toplinska energija za hlađenje po jedinici ploštine korisne površine zgrade, Q’’C,nd nije veća od vrijednosti 50 kWh/(m2・a).

TPRUETZZ (102/20) / Članak 10.

TPRUETZZ (102/20) / Članak 42.

(2) Zgrade gotovo nulte energije ispunjavaju zahtjeve u pogledu primjene obnovljivih izvora energije ako je najmanje 30% godišnje isporučene energije podmireno iz obnovljivih izvora energije.

9

Energija okoliša – zrak, tlo, voda

Obnovljivi energenti

Sunčeva energija

TPRUETZZ (102/20) / Članak 42. (3) Udio obnovljivih izvora energije iz stavka 2. ovoga članka smatra se zadovoljenim i u slučaju kad je najmanje 60 % godišnje isporučene energije za rad tehničkih sustava u zgradi podmireno iz učinkovitog sustava centraliziranog grijanja, odnosno učinkovitog sustava centraliziranog grijanja i hlađenja, koji upotrebljava najmanje :

-50 % obnovljive energije, -50 % otpadne topline, -75 % topline dobivene kogeneracijom ili -50 % kombinacije takve energije i topline.

10

TPRUETZZ / Članak 30.

(1) Ispunjavanje zahtjeva o zrakonepropusnosti, …. prije tehničkog pregleda zgrade

11

“Blower door” test

12

Dokazivanje nZEB standarda

- glavni projekt - Iskaznica energetskih svojstava zgrade (dokument uz glavni projekt racionalne uporabe energije i toplinske zaštite s unesenim podacima inženjera različitih struka)

- Ispitivanje zahtjeva zrakopropusnosti (Blower door test) (prije tehničkog pregleda zgrade)

13

Dokazivanje nZEB standarda

- Energetski certifikat na temelju: - podataka iz glavnog projekta u odnosu na racionalnu uporabu energije i toplinsku zaštitu zgrade, - pisane izjave izvođača o izvedenim radovima i uvjetima održavanja zgrade, - vizualnog pregleda zgrade i - završnog izvješća nadzornog inženjera o izvedbi (ako je postojala obveza njegove izrade)

Energetski certifikat izrađuje se elektronički i ispisuje isključivo putem Informacijskog sustava energetskih certifikata (IEC).

Zavod za zgradarstvo i fiziku zgrada

14

Smjernice za zgrade gotovo nulte energije Prvi dio Namijenjene za opću zainteresiranu javnost Drugi dio Namijenjene za stručnu zainteresiranu javnost

Toplinski gubici zgrade QH,ht

Sastoje se od transmisijskih i ventilacijskih gubitaka topline zgrade.

Qve ventilacijski gubici

QH,ht = Qtr + Qve (J)

Qtr transmisijski gubici

15

Potrebna energija za grijanje (QH,nd) i hlađenje zgrade (QC,nd) Ne ovisi o: - energentima - vrsti termotehničkih sustava - ogrijevnim ili rashladnim tijelima Ovisi o: - klimatskim uvjetima (lokaciji zgrade) - arhitektonsko-građevinskim karakteristikama zgrade:

• kvaliteta toplinske zaštite ovojnice zgrade • kompaktnost zgrade (faktor oblika, fo ) • orijentacija otvora, • zaštita od sunca

- namjeni zgrade - načinu provjetravanja

Q’’H,nd Q’’C,nd 16

17

Lokacija zgrade Izračun energetskih svojstava zgrade: - referentna klima - stvarni klimatski uvjeti U Republici Hrvatskoj postoje dvije klimatske zone odnosno referentne klime: - kontinentalna klima (Θmm ≤ 3 °C) / ref.met. postaja Zagreb-Maksimir - primorska klima (Θmm > 3 °C) / ref.met. postaja Split - Marijan

18

Lokacija zgrade

Potrošnja energije zgrade istih arhitektonsko-građevinskih karakteristika

na različitim lokacijama

41,97

53,48

11,17 7,82

22,33 13,04

39,43 37,84

0 10 20 30 40 50 60

Zagreb Maksimir Gospić Split Marjan Dubrovnik

Grijanje Hlađenje

64,30 66,52 50,06 45,66

19

Utjecaj smještaja zgrade u prostoru na toplinske gubitke

Konfiguracija terena, vjetrovitost, blizina vode i osunčanost terena imaju značaj za stvaranje mikroklime prostora (vanjska temperatura).

Gubici topline zgrade ovise o izloženosti zgrade nepovoljnim utjecajima.

U udolinama je niža temperatura zraka, a na sljemenu je veća izloženost.

GUBICI TOPLINE

20

Izgradnja u zasjenjenim područjima

(sjena od konfiguracije terena ili drugih građevina) je nepovoljna jer:

- niža je vanjska temperatura zraka

- nema dobitaka topline od sunčevog zračenja

21

Kvaliteta toplinske zaštite ovojnice zgrade - toplinska izolacija ovojnice zgrade: - U – vrijednost građevnih dijelova - toplinski mostovi - prozori: - okviri - ostakljenje

22

Koeficijenti prolaska topline, U [W/(m2・K)] Za zgradu grijane >12 °C dopuštene U – vrijednosti građevnih dijelova zgrade tablica 1. iz Priloga B TPRUETZZ - vrijede za svaki dio ovojnice zgrade ploštine ≥0,5 m2.

23

Toplinska izolacija ovojnice zgrade

24

Toplinska izolacija ovojnice zgrade

25

Toplinska izolacija prozora UW

fg

ggffggW AA

ΨlUAUAU

+

++=

Ug - koeficijent prolaska topline ostakljenja;

Uf - koeficijent prolaska topline okvira;

Ψg - koeficijent duljinskog prolaska topline

zbog kombiniranog toplinskog utjecaja

ostakljenja, odstojnika i okvira

26

Toplinski izolirani prozorski okviri s optimalnim staklom

Staklo: U - koeficijent transmisijskog prolaska topline / grijanje g - stupanj propuštanja ukupne energije sunčeva zračenja / hlađenje τv - transmisija svjetlosti / osvijetljene

Ug=……. W/m2K g⊥=……

27

Staklo (gubici / dobici topline) U - koeficijent transmisijskog prolaska topline / grijanje g - stupanj propuštanja ukupne energije sunčeva zračenja / hlađenje τv - transmisija svjetlosti / osvijetljene

U - vrijednost g - vrijednost

28

Toplinski mostovi Toplinski most jest manje područje u ovojnici grijanog dijela zgrade kroz koje je toplinski tok povećan ili smanjen radi promjene proizvoda, debljine ili geometrije građevnog dijela.

29

PRODULJENJE TOPLINSKOG MOSTA KOD ISTAKA (BALKONA)

Izvor: M. Binički / nZEB u praksi, 2020.

30

PREKID TOPLINSKOG MOSTA KOD ISTAKA (BALKONA)

Izvor: M. Binički / nZEB u praksi, 2020.

Schöck Isokorb® T TIP K. Termoizolacijski element za slobodno isturene balkone

31

Kompaktnost zgrade - faktor oblika, fo Faktor oblika je to manji što je vanjsko oplošje manje, a volumen veći. Vanjsko oplošje bit će manje kod ugrađenih zgrada, višekatnica, zgrada “kompaktnog” oblika.

Faktor oblika zgrade: f0 = A/ Ve (m-1)

32

Kompaktnost zgrade - faktor oblika, fo

fo = 0,97 m-1 fo = 0,85 m-1 fo = 0,60 m-1 fo = 0,54 m-1 fo = 0,34 m-1 fo = 0,23 m-1

52,39 46,37

33,18 30,18

23,08 18,59

0

10

20

30

40

50

60 Potrebna specifična energija za grijanje; Q''H,nd [kWh/(m2·a)]

33

Orijentacija otvora Kod zgrada s prosječnim dimenzijama prozora orijentacija će imati malen utjecaj, dok će kod zgrada s velikim staklenim plohama orijentacija imati veći utjecaj na potrebnu energiju za grijanje i hlađenje.

34

Orijentacija zgrade i prostorija u zgradi u odnosu na strane svijeta

Boravišne prostore s većim otvorima orijentirati prema jugu (jugoistok - jugozapad).

Pogrešna orijentacija ima za posljedicu manje dobitke topline od sunčevog zračenja.

SJEVER

JUG GUBICI TOPLINE

35

Zaštita od insolacije (osunčanja) Zaštita od pregrijavanja:

- naprave za zaštitu od sunčevog zračenja - ugradnja ostakljenja s niskim faktorom propuštanja sunčevog zračenja.

Vrsta zaštite od sunca

Vanjska pomična zaštita od sunca Žaluzine, rolete, kapci (škure, grilje)

(referentni primjer)

Naprava s unutrašnje strane ili između stakala bijele ili reflektirajuće površine i

malene transparentnosti

Bez naprave za zaštitu od sunčevog zračenja

22,33 kWh/(m2·a) 32,25 kWh/(m2·a) 43,48 kWh/(m2·a)

Potrebna specifična energija za hlađenje; Q''C,nd

22,33 32,25

43,48

0

20

40

60

36

difuzno svjetlo

provjetravanje topli zrak

Pomične vanjske žaluzine i brisoleji (cca 20% učinkovitija zaštita od roleta)

- sprečavaju direktno osunčanje stakla i prostorije

- omogućeno je difuzno osvjetljenje između krilaca žaluzina

- moguće jer regulirati upad sunčevih zraka (bitno tijekom zimskog razdoblja)

- omogućeno je provjetravanje između krilaca žaluzina (nema zadržavanja toplog zraka ispred prozora, kao u slučaju rolete)

žaluzine roleta

37

Stakla za zaštitu od Sunca

38

Zaštita od Sunca Stakla nove generacije

Next Generation Dynamic

Glass

39

Provjetravanje …… unutarnjeg prostora omogućava higijenske uvjete boravka.

Provjetravanje se ostvaruje:

- prirodno putem prozora

- prirodnim dovođenjem zraka izvana i

mehaničkim odvođenjem

- uređajima za ventilaciju

40

Provjetravanje -prirodna ventilacija, -prisilna (mehanička) ventilacija

41

Provjetravanje

Referentni primjer Promjena načina provjetravanja Prirodno provjetravanje Ugradnja mehaničke ventilacije s povratom topline

učinkovitosti 70%; Mehaničko provjetravanje koristi se samo tijekom

najhladnijih i najtoplijih dana u godini, ostatak vremena primjenjuje se prirodno provjetravanje;

U prijelaznom razdoblju, utjecaj povrata topline bio bi malen, a konstantan rad ventilacije povećao bi potrošnju

pomoćne energije; Potrebna specifična energija za grijanje; Q''H,nd

Q''H,nd = 41,97 kWh/(m2·a) Q''H,nd = 30,07 kWh/(m2·a)

Potrebna specifična energija za hlađenje; Q''C,nd Q''C,nd = 22,33 kWh/(m2·a) Q''C,nd = 13,16 kWh/(m2·a)

41,97

30,07

22,33

13,16

0

10

20

30

40

50

Prirodno provjetravanje Mehaničko provjetravanje s povratom topline

Grijanje Hlađenje

64,30 43,23

42

Zrakonepropusnost / zrakotijesnost spojeva Kod niskoenergetskih zgrada i nZEB ventilacijski gubici topline predstavljaju dominantne toplinske gubitke.

Dio ventilacijskih gubitaka često čine infiltracijski/eksfiltracijski gubici topline, uzrokovani slabom zrakotjesnosti ovojnice zgrade, uzgonom zraka i vjetrom, a mogu se znatno umanjiti i kontrolirati ispravnim brtvljenima tijekom izvedbe zgrade.

43

Zrakonepropusnost / zrakotijesnost spojeva - prozori

44

Integralni pristup rješenju energetskog koncepta zgrade: - planiranje i projektiranje u skladu s bioklimatskim uvjetima (orijentacija, insolacija, prirodna pasivna ventilacije, …) - oblikovanja zgrade povoljnog faktora oblika (fo) - zaštita od sunca - primjene optimalnih materijala i elemenata - projektiranja detalja s minimalnim toplinskim mostovima i minimalnom zrakopropusnosti - korištenje dnevnog svjetla - mehanička ventilacija s rekuperacijom - korištenja obnovljivih izvora energije - ugradnje termotehničkih sustava velike učinkovitosti - koordinacija s projektantima strojarstva i elektrike

45

Edukacija - Edukacija projektanata svih struka (arh., građ., stroj., elektr.) - Edukacija izvođača i nadzornih inženjera o odgovornosti, troškovima i potrebi pažljive izvedbe za ostvarenja kriterija za nZEB u izvedbi (potrebni know-how izvođača i nadzora za sve struke).

46

Edukacija korisnika Energetska učinkovitost prvenstveno je stvar svijesti ljudi i njihove volje za promjenom ustaljenih navika prema energetski učinkovitijim rješenjima. Svaka tehnologija i tehnička oprema, bez obzira koliko učinkovita bila, gubi to svoje svojstvo ukoliko ne postoje educirani korisnici koji će se njome znati služiti na najučinkovitiji mogući način.

47

Edukacija korisnika - Upute o korištenju, održavanju, kontroli i zamjeni

- Navike korisnika

Projektirana potrošnja

Stvarna potrošnja vs.

48

Korisnički priručnik / Upute za korištenje stana i ugrađene opreme

49

Klaster za energetsku učinkovitost i održivu gradnju - nZEB.hr

cilj promocija teme i povećanje opsega realiziranih kvalitetnih projekata nZEB u

Hrvatskoj, unaprjeđenje svih zainteresiranih sudionika i međusobno povezivanje

znanosti, inovacija i gospodarstva radi jačanja kompetencija i povećanja dodatne

vrijednosti u proizvodima i uslugama.

www.nzeb.hr

50

HVALA NA PAŽNJI !

zoran.versic@arhitekt.hr