Connect with us
Energetska efikasnost

O─Źekivani razvoj i dana┼ínje stanje KGH

Porast stanovni┼ítva i razvoj industrije, kao i sve njihove posledice, dovele su do ogromne potro┼ínje energije, u kojoj do 40% otpada na grejanje, klimatizaciju, hla─Ĺenje i pripremu tople vode za sanitarne svrhe.

U proizvodnji i potro┼ínji energije emituje se CO2, koji uti─Źe na fizi─Źke osobine atmosfere koje su od zna─Źaja za njenu propustljivost sun─Źevog zra─Źenja. Usled toga se javlja efekat staklene ba┼íte koji se manifestuje u globalnom zagrevanju Zemlje, odnosno poreme─çaj njene temperature i drugim klimatskim promenama.

Emisija CO2 u atmosferi je uvek postojala, ali se uspostavljala ravnote┼ża izme─Ĺu emisije i apsorpcije CO2 od mora i biljaka. Godi┼ínja emisija CO2 je preko 90% posledica sagorevanja fosilnih goriva. Uz CO2, u atmosferi se akumuli┼íu i drugi gasovi va┼żni za propu┼ítanje zra─Źenja, pa zbog njihovih uticaja na promenu klime, moraju se sprovoditi mere za┼ítite. Ovi gasovi, koji pove─çavaju efekat staklene ba┼íte su: metan (CH4), azot dioksid (N2O), hlorofluorokarbonati (CFC), od kojih su najva┼żniji trihlorofluorometan (CFCl3) i dihlorofluorometan (CF2Cl2). Ovi gasovi u prirodi, nisu toksi─Źni, nesagorivi su i upotrebljavaju se za razne sprejeve, kao rashladni fluidi za fri┼żidere i klimatizere, za ga┼íenje po┼żara u proizvodnji izolacionih materijala.

Efekat staklene ba┼íte je posledica nepropustljivosti molekula CO2 za dugotalasna zra─Źenja od 7.000 do 13.000 nm, za koje je preostali deo atmosfere transparentan. Toplotno zra─Źenje koje emituje Zemljina povr┼íina ostaje u donjim slojevima atmosfere i dovodi do njenog zagrevanja. Uz odre─Ĺeno predvi─Ĺanje dalje emisije CO2 smatra se da ─çe porast temperature na Zemlji iznositi 1,5 do 3,5 ┬░C do sredine XXI veka. Efektu staklene ba┼íte doprinose i ostali pomenuti gasovi. Metan u─Źestvuje u stvaranju, pored ugljen dioksida i vodene pare koja tako─Ĺe ne propu┼íta dugotalasno zra─Źenje.

Ozonski sloj u atmosferi predstavlja za┼ítitu za ─Źoveka

Ozonski sloj u atmosferi predstavlja za┼ítitu za ─Źoveka / Photo by Kendrick Fernandez on Unsplash

Ozonski sloj u atmosferi predstavlja za┼ítitu za ─Źoveka od nepovoljnog ultravioletnog zra─Źenja Sunca. Nalazi se na visini od 10 do 40 km, formira se uzajamnim delovanjem ultravioletnog zra─Źenja i kiseonika. UV zra─Źenje se apsorbuje u toku ovog procesa direktno od ozona i odmah po formiranju ozona, koji je nastabilan, pa se kroz seriju hemijskih reakcija raspada pri ─Źemu hlor uti─Źe katalizatorski. Ve─çe prisustvo gasova CFC remeti uspostavljenu prirodnu ravnote┼żu u atmosferi. Dolazi do raspadanja ozona, na ra─Źun smanjenja ozonskog sloja, ┼íto ugro┼żava ┼żivot na Zemlji.

Gasovima CFC treba period od vi┼íe godina da se od trenutne emisije na Zemljinoj povr┼íini na─Ĺe u atmosferi. Procene ukazuju da ─çe potpuno oslobo─Ĺenje iskori┼í─çenih gasova CFC trajati preko 100 godina, to zna─Źi da su posledice dalekose┼żne, te┼íko predvidljive i predstavljaju nasle─Ĺe budu─çim generacijama.

CFC gasovi se u najve─çoj meri koriste u rashladnim ure─Ĺajima i klimatizaciji, a koriste se u proizvodnji plasti─Źnih pena, u sprejevima i izolaciji. Rashladni ure─Ĺaji su aparati prisutni u gotovo svim doma─çinstvima.

Kao realne mere za spre─Źavanje svih pomenutih posledica emisije CO2, CFC i drugih sli─Źnih gasova prihva─çene su slede─çe opcije:

  • smanjenje kori┼í─çenja CFC-a
  • racionalna potro┼ínja energije za hla─Ĺenje
  • kori┼í─çenje obnovljivih izvora energije

Zaga─Ĺenje donjih slojeva atmosfere, u smislu sve zaprljanijeg vazduha za disanje, posledica je raznih isparavanja, emisije tehnolo┼íkih procesa i procesa sagorevanja, ventilacije ili kori┼í─çenja vozila. Postaje aktuelan problem ─Źistog vazduha u velikim naseljima.

Komfor unutrašnjeg prostora

Osnovni zadatak instalacija za grejanje i klimatizaciju je odre─Ĺivanje komfora u unutra┼ínjem prostoru zgrade, u kome borave i rade ljudi. Taj zadatak se u odnosu na temperaturu i relativnu vla┼żnost zadovoljavaju─çe ispunjava u granicama preciznosti koje odre─Ĺuje ugradni nivo automatske kontrole. Kada je u pitanju kvalitet unutra┼ínjeg vazduha, postoje nezadovoljstva i ┼żalbe koje iskazuju korisnici, i koje se upu─çuju na ra─Źun ─Źisto─çe vazduha i primesa koje ─Źine da on nije bez mirisa. ┼Żalbe se upu─çuju kada je ventilacioni sistem projektovan i izveden po standardima i propisima, ┼íto je ukazivalo da se u samom projektovanju u ne─Źemu gre┼íi. Poseban problem je mikrobiolo┼íki kvalitet vazduha. U kanalima za distribuciju vazduha se zapate virusi i mikroorganizmi. Klimatizacija i ventilacija je prate─çi sadr┼żaj ┼żivota ─Źoveka. Ljudi su izlo┼żeni delovanju virusa i mikroorganizama jer nije izvr┼íeno adekvatno ─Źi┼í─çenje, bolje re─Źeno dezinfekcija kanala. I danas veliki broj ljudi ne razlikuje virus od mikroorganizma. Za re┼íenje ovog problema prevashodno treba da daju doprinos in┼żenjeri KGHV.

Potrebna koli─Źina sve┼żeg vazduha za ventilaciju

Potrebna koli─Źina sve┼żeg vazduha za ventilaciju / Photo by Mihn Pham on Unsplash

Profesor Fanger sa Danskog tehni─Źkog univerziteta je ukazao da je odre─Ĺivanje koli─Źine sve┼żeg vazduha za ventilaciju isklju─Źivo prema ljudima, polaze─çi od ustaljene teorije da su ljudi jedini zaga─Ĺiva─Źi vazduha u neindustrijskim objektima pogre┼ína postavka.

Fanger uvodi novu filozofiju, prema kojoj zaga─Ĺenje vazduha, osim od ljudi, poti─Źe i od ugra─Ĺenog materijala, name┼ítaja, samog ventilacionog sistema itd. Zato se uvodi mera u vidu zaga─Ĺenja koja je ekvivalentna onom koje proizvodi ─Źovek u stanju mirovanja i koje je definisano osnovnom jedinicom 1 olf. Sli─Źno iznala┼żenju vrednosti ukupnog toplotnog optere─çenja ili nivoa buke, kada se sabiraju uticaji svih pojedina─Źnih izvora toplote, odnosno ┼íumova, tako se sumiraju i svi izvori zaga─Ĺenja i izra┼żavaju ukupnom vredno┼í─çu u olfima. Prema ovoj veli─Źini, koriste─çi preporu─Źeni ÔÇ×obrokÔÇŁ vazduha po ekvivalentnom ─Źoveku, odnosno po jedini─Źnom olfu, izra─Źunava se merodavna koli─Źina vazduha.

Pojava nezadovoljstva i ┼żalbi na kvalitet unutra┼ínjeg vazduha, koja je poznata pod imenom ÔÇ×sick building sindromÔÇŁ (sindrom bolesne zgrade), zapa┼żena je u vreme kada je konstatovano da se klasi─Źnim izvorima energije sagledava kraj.

Nai┼íao je period energetske krize, sa zahtevima za smanjenjem potro┼ínje energije, ┼íto se reflektovalo u poja─Źanoj izolaciji zgrade, povratkom kori┼í─çenja otpadne toplote, smanjenjem infiltracije spoljnog vazduha kroz poja─Źanu zaptivenost zgrade. Primenjuju se novi izolacioni i gra─Ĺevinski materijali sa svojim emisijama hemijskih supstanci, mirisa kao i vlage, posebno u prvom periodu kori┼í─çenja zgrade.

Sve vi┼íe se koriste ve┼íta─Źki materijali umesto klasi─Źnih tepiha, nove supstance za bojenje zidova i razni ure─Ĺaji na elektri─Źni pogon.

Sve to uti─Źe da se unutra┼ínji prostor zaga─Ĺuje od izvora koji ranije nisu postojali, pa se nisu ni uzimali u obzir u odre─Ĺivanju potrebne koli─Źine sve┼żeg vazduha za ventilaciju, te je dolazilo do primedbi na lo┼í kvalitet vazduha. Filozofija koju lansira Fanger zahteva ve─çe koli─Źine sve┼żeg vazduha.

Zgrada i omota─Ź zgrade

Dugo se smatralo da su instalacije za grejanje i klimatizaciju uslu┼żni tehni─Źki sistemi koji se prilago─Ĺavaju objektu u koji se ugra─Ĺuju. Dana┼ínje moderno shvatanje tretira instalacije i sam gra─Ĺevinski objekat kao slo┼żeni sistem objedinjen tim istim objektom. Instalacije za grejanje i klimatizaciju se prilago─Ĺavaju gra─Ĺevinskom objektu svojim kapacitetima i mogu─çno┼í─çu reagovanja na promenu efekata spoljnih uticaja. Danas se i gra─Ĺevinski objekat prilago─Ĺava mogu─çnostima instalacija grejanja i ventilacije i klimatizacije i to ne samo u umanjenju efekata koji poti─Źu od spoljnih uticaja, ve─ç i njihovom vremenskom izjedna─Źavanju bez obzira na spoljne uticaje, koji i zimi, a posebno leti ekstremno variraju u razli─Źitim periodima.

Pobolj┼íanom izolacijom zidova smanjili su se gubici toplote zimi i dobici leti, smanjile potrebe za energijom. Pri tome su na zgradi ostale kao slabe energetske ta─Źke staklene povr┼íine koje su u sve ve─çem procentu ispunjavali fasade. U cilju prevazila┼żenja njihovih negativnih efekata projektuju se specijalni prozori koji postaju poseban tehni─Źki detalj, ─Źak i specijalni tehni─Źki ure─Ĺaj. Zgrade se obla┼żu i dvostrukom fasadom, koja zimi umanjuje uticaj spoljnih niskih temperatura. Za letnje uslove, izvo─Ĺenje ovakvih fasada nije se u svim klimatskim zonama pokazalo energetski efikasnim i tra┼żi dopunsko usavr┼íavanje.

Sun─Źevo zra─Źenje sa svojom dnevnom oscilacijom intenziteta na povr┼íini Zemlje ne poklapa se sa potrebama za grejanje. Zato se ona mora ÔÇ×uhvatitiÔÇŁ tako da se efekti koriste onda kada je to neophodno. Akumulacione mase se tako biraju i pode┼íavaju da se efekti vremenski pomeraju u trenutku kada je njihovo ostvarivanje potrebno. To zahteva odgovaraju─çe prora─Źune instalacija i veoma osmi┼íljeno projektovanje zgrade, kako bi se ona prilagodila tehni─Źkim mogu─çnostima instalacija. Prethodno izlo┼żeno upu─çuje na tzv. pasivno kori┼í─çenje sun─Źeve energije koja postaje dominantan faktor moderne arhitekture. To podrazumeva punu kontrolu krajnjih toplotnih efekata, kako u odnosu na intenzitete, tako i na momenat njihovih delovanja.

Sun─Źeva energija mo┼że da se koristi za zagrevanje pliva─Źkih bazena kao i za sisteme grejanja tople vode za doma─çinstva. ┼áto se ti─Źe zgrada kao najzna─Źajnije kori┼í─çenje sun─Źeve energije je pasivna solarna i bioklimatska arhitektura. Bez u─Źe┼í─ça arhitekata ne─çe biti uspeha. Neophodno je da se nastavi sa razvojem komponenata i instrumenata za projektovanje i da arhitekte u potpunosti prihvataju solarnu arhitekturu.

Pasivno kori┼í─çenje sun─Źeve energije se unapre─Ĺuje i te┼żi se potpunoj kontroli krajnjih efekata, kako po intenzitetu, tako i prema vremenu. To ostaje sistem u kome su glavni delovi gra─Ĺevinski elementi zgrade, ali i sistem koji ima pomo─çnu energiju pre svega elektri─Źnu.

Kvalitet unutrašnjeg vazduha

Kvalitet unutrašnjeg vazduha / Photo by Mihn Pham on Unsplash

Zimska spoljna projektna temperatura se donedavno vezivala isklju─Źivo za klimu podneblja, a ne i za gra─Ĺevinski objekat. Sve je aktuelnije da se ona odre─Ĺuje prema gra─Ĺevinskoj masi. To je neminovna posledica dana┼ínje gradnje koja se ostvaruje od gotovo potpuno staklenih do veoma masivnih zgrada.

Solarna pasivna arhitektura, zahtevi za toplotnom ugodno┼í─çu i problem energije, doveli su do tretiranja zgrade i energetskih instalacija kao kompleksnog ali jedinstvenog sistema sa punom me─Ĺusobnom zavisno┼í─çu. Ovakva filozofija uvela je pojam inteligentnih zgrada, ÔÇ×pametnogÔÇŁ sistema koji obrazuju zgrada i energetska instalacija.

Optimalno upravljanje promenama tehni─Źkih i fizi─Źko-opti─Źkih osobina omota─Źa objekta se mo┼że definisati kao nerazdvojiva karakteristika budu─çih inteligentnih celina objekat/KGH sistem. Skladi┼ítenje energije i kontrola njenog prijema i odavanja odre─Ĺuje prenosnu funkciju pona┼íanja sistema.

Te─Źno-─Źvrsto (T/─î) i ─Źvrsto-─Źvrsto (─î/─î) fazno promenljivi materijali (FPM) sa svojstvenim toplotama fuzije izazivaju zna─Źajan interes kao mogu─çi materijali za skladi┼ítenje toplotne energije u raznim termotehni─Źkim sistemima. Fazno promenljivi materijali predvi─Ĺeni i delom ispitivani za skladi┼ítenje toplotne energije u zgradama su lako topljivi hidrati neorganskih soli, izvesne organske materije i njihove me┼íavine, materijali organskog porekla sa faznim prelazom ─Źvrsto/─Źvrsto i soli.

Teku─çe istra┼żivanje u oblasti grejanja, hla─Ĺenja i klimatizacije karakteri┼íe traganje za harmonijom odnosa svih me─Ĺudeluju─çih sistema: okolina-┼żivotna sredina (unutra┼ínja i spolja┼ínja), zgrade, sistem KGH, energetski izvori, tehnologija i produkti konverzije energije, terestrijalna atmosfera i ekstraterestrijalni izvori energije i materije.

Tr┼żi┼íte istra┼żivanja u budu─çem radu ─çe biti u slede─çim oblastima:

1. Fizika fenomena koji se odnosi na dinamiku fluida, prenos toplote i mase u ma┼íinama za grejanje, hla─Ĺenje i klimatizaciju, kao i fenomeni prenosa toplote i mase u zgradama i spoljnoj okolini.

2. Istra┼żivanje materijala sa ciljem kompozicije i razvoja novih materijala promenljivih termo-fizi─Źkih osobina potrebnih za realizaciju ÔÇ×inteligentnihÔÇŁ zgrada i sistema KGH sposobnih da reaguju neposredno na delovanje primarnih sila (sun─Źevo zra─Źenje, brzina vetra, temperatura, vla┼żnost i sastav spolja┼ínjeg vazduha).

3. Vrednovanje i razvoj metoda delovanja koja se zasnivaju na fizi─Źkom opisu i eksperimentalnoj potvrdi istog, tako─Ĺe razvoj procedura projektovanja za arhitekte s ciljem ne daljeg pojednostavljenja fizi─Źkih modela, ve─ç pove─çanje pouzdanosti i ta─Źnosti metoda.

Autori teksta: Prof. dr D. ┼ákobalj i ┼Ż. ─Éoki─ç, dipl.ma┼í.in┼ż.