Ujemi in shrani toploto Sonca

Iz naslova prebrano, lahko dojamemo, da je govora o shranjevanju toplote. Načinov je več. Veliko ljudi je mnenja, da moramo toploto Sonca izkoristiti takrat, ko je le to na voljo in shranjeno toploto uporabiti, ko jo potrebujemo. Kako to storiti, je vprašanje, na katerega želijo številni strokovnjaki iz celega sveta najti odgovor.

Raba sončne energije za ogrevanje prostorov pomeni shranjevanje vstopne sevalne energije, v odgovarjajočih (večinoma v velikih) gradbenih elementih, ki se nahajajo znotraj zgradbe in to brez tehničnih pripomočkov. Pri tem igra pomembno vlogo tudi poletno obdobje, saj takrat poskrbimo za izenačeno temperaturo v zgradbi.

Pomembna odločitev je pred vsakim graditeljem, ali zgraditi montažni objekt iz lahkih gradbenih materialov oziroma izvesti klasično gradnjo z masivnimi gradbenimi materiali? Odločitev je vsekakor lažja v kolikor poznamo lokalne klimatske razmere in po drugi strani, velikosti uporabnih prostorov za ogrevanje.

Klasična masivna ali lahka montažna gradnja?

Na to vprašanje, ali  energijsko varčnejša zgradba, ki je zgrajena iz lahkih montažnih gradbenih materialov ali klasično grajena masivna gradnja ni mogoče odgovoriti brez težav. Odgovor na to vprašanje je lahko tudi med strokovnjaki velikokrat sporen. V praksi, lahko pri gradnji in v zahtevanem ogrevalnem razmerju za posamezen primer, pretehta prednost na eno ali drugo stran, velikokrat tudi v škodo  toplotnega shranjevanja.

Slika 1 - Potek sobne temperature pri nočnem znižanju

Prednost klasične masivne gradnje pomeni predvsem veliko možnost  za akumulacijo toplote obodnih zidov zgradbe. Pri klasični masivni gradnji za zidavo zunanjih in notranjih zidov uporabljamo večinoma opeko. Pri dobro toplotno izoliranih masivnih stavbah, so nihanja zunanje temperature v notranjosti komaj opazna. Prednosti so naslednje:

-       Uravnotežena klima v prostoru s preprečevanjem pregrevanja prostorov, ki jo dosežemo s toploto shranjene mase

-       Možnost, da s pomočjo transparentnih gradbenih delov in s sevanjem sončne energije skozi okna shranimo toploto in jo kasneje z zakasnitvijo uporabimo za ogrevanje prostorov

-       Najboljši primer temperaturno amplitudnega razmerja in s tem izravnana temperatura v poletju je prikazana na sliki  stran H17/1

-       boljša toplotna stabilnost, manjše pregrevanje stavbe v poletnem obdobju, če v nočnem času  zagotovimo primerno prezračevanje

-       masivno grajene stene imajo večjo toplotno akumulativnost

-       Večja požarna varnost

-       Na splošno dolga življenjska doba konstrukcije zgradbe v surovem stanju.

Vse prednosti enega modela gradnje, pomenijo v nasprotju, pomanjkljivost pri drugem načinu gradnje objekta.

Lahke konstrukcije imajo majhno toplotno akumulativnost. Čeprav so dobro toplotno izolirane, ne morejo preprečiti in zmanjšati zunanjih temperaturnih vplivov. Nihanja temperature v takih zgradbah so velika. Zaradi majhne toplotne akumulativnosti in dobre toplotne zaščite, je takšna gradnja primerne za stavbe, ki se občasno uporabljajo in le kratkotrajno ogrevajo. Ima pa tudi lahka montažna gradnja številne prednosti, ki so prisotne zaradi lesene nosilne konstrukcije in dobre toplotne izolacije, to so:

-       Majhne transmisijske toplotne izgube zaradi močne toplotne izolacije (celotni stenski presek), na primer pri nizkoenergijski hiši

-       izolacija zunanjih sten je boljša, s čimer je lahko objekt glede porabljene toplotne energije varčnejši

-       Dobra regulacija in hitro prilagajanje ogrevanja na menjavo potrebne temperature in hiter odziv na pridobljeno sevanje od zunaj

-       Hitro ogretje prostorov po nočnem znižanju

-       Gradnja objekta je hitrejša in potrebnih je manj aktivnosti investitorja

-       Tovrstna gradnja omogoča porast gradbenih materialov, kar je pomembno tudi za regionalni razvoj.

Pri obeh vrstah gradnje je potrebno v čim večji meri preprečiti toplotne mostove in zagotoviti primerno zrakotesnost zgradbe. Predvsem zrakotesnost pri lahki montažni zgradbi lahko predstavlja večji problem. Slika 1 in 2 prikazujeta potek temperature v prostoru z nočnim znižanjem in s sevanjem Sonca.

Slika 2 - Prihranek energije s sončnim sevanjem in z nočnim znižanjem ogrevanja v nasprotju s stalnim ogrevanje

V kolikor so le omejene možnosti za izrabo sončne energije, (na primer na območjih, z malo Sonca in šibkim sončnim sevanjem v hladnih zimskih zunanjih temperaturah, na primer Severna Evropa), prav tako s prekinitvami ogrevanja, še posebej s samo začasnimi ali na kratko ogrevanih sob (spalnice, otroški vrtcih in podobnih uporabnih zgradbah), ima montažna gradnja veliko prednost pred klasično masivno grajeno zgradbo.

Pri dobrih možnostih za izrabo sončne energije (v geografsko dobro osončenih legah in v jasnih dnevih v hladnem zimskem obdobju ter s tipično celinskim podnebjem), z uporabo stalno ogrevanih skupnih prostorov, ima klasično grajena masivna gradnja številne prednosti. Slika št. 3 prikazuje kompromis med lahko montažno in težko klasično oziroma masivno gradnjo pri nizkoenergijski hiši.

Slika 3 - Kompromis med lahko montažno in težko klasično oziroma masivno gradnjo pri nizkoenergijski hiši.

V srednji Evropi so podani različni predpogoji za gradnjo objektov. Le ti so najpogosteje odvisni od podnebja in se po pravilu nanašajo na uporabo prostorov. To pomeni kompromis med lahko montažno gradnjo in klasično masivno gradnjo, v kateri pa je veliko odvisno, tudi od arhitekture zgradbe.

Tako se priporoča:

-       Da se v prostorih, ki so stalno naseljeni izvede klasična masivna gradnja, kjer lahkov notranjosti zgradbe uporabimo  masivno grajene elemente, kot toplotni hranilnik in jih skozi dan ogrevamo skozi okna s sončnim sevanjem (na primer, stanovanje - dnevni prostor in podobni prostori, ki so grajeni z masivno gradnjo in so nameščeni v pritličju zgradbe).

-       Montažno grajene in dobro toplotno izolirane prostore, ki so namenjeni samo za občasno bivanje in ogrevanje (na primer spalnica in podobno so nameščeni v mansardi oziroma v podstrešnem delu zgradbe).

Gledano v prihodnost pomeni, da bo pri gradnji objektov vedno bolj prisotna ekstremna toplotna izolacija (nizkoenergijske in pasivne hiše). Vedno bolj se izboljšujejo tudi nizkoenergijski ogrevalni sistemi, vključno z vedno boljšo regulacijo, kar pa pomeni, da bodo toplotni hranilniki v prihodnosti imeli vse manjši pomen.

Osnovni namen toplotnega shranjevanja

Da bi čim bolje izkoristili sončno energijo v povezavi za ohranitev toplote v delih stavbe, je potrebno upoštevati naslednje dejavnike:

-       Pravilno lego namestitve oken na južno stran, še posebej, da lahko v zimskem obdobju skozi okna čim bolje ujamemo, položno padajoče sončne žarke

-       Dobro energijsko prevodnost skozi steklo pri istočasni dobri U-vrednosti transparentnih gradbenih delov ter, da se ujame čim več brezplačne sončne energije

-       Porazdelitev mase za shranjevanje toplote v notranjosti zgradbe, mora biti izvedena tako, da je možno direktno sevanje Sonca, kar pomeni, da takšni elementi ne smejo biti postavljeni preveč v globino prostora in, da so čim bolje obsijani s Soncem.

-       Okna ali okenska vrata, ki segajo od stropa do tal, omogočajo direktno osončenje tal in s tem neposredno shranjevanje toplote (doprsni zidovi, parapeti, ali visoko nameščena okna, onemogočajo sevanje sonca v prostor).

-       Temne površine, na primer temna keramika omogoča boljši toplotni odvzem kot svetle in odbijajoče barvne površine.

-       Toplotna izolacija na zunanjih zidovih omogoča akumuliranje toplote v notranjosti zgradbe. S tem posegom preprečimo prehod toplega zraka iz notranjosti navzven

-       Zagotovitev občasne toplotne zaščite in skrb za senčila, ki varujejo stavbo v času intenzivnega osončenja pred pregrevanjem (rolete, naoknice, premikajoči izolacijski elementi). Vsi ti elementi pa imajo tudi vlogo, da zaščitijo okna v dneh brez Sonca, da toplota v prostoru prehitro ne odteka navzven.

Načrtovanje bivalnega prostora, zahteva oblikovanje stavbe, ki bo čim manjši porabnik energije za ogrevanje oziroma ohlajevanje prostorov in omogočati čim boljšo počutje v bivalnem okolju. Pri načrtovanju in gradnji se moramo strogo držati pravil o toplotni zaščiti, za poleti in pozimi ter se posvetiti gradbenofizikalno pravilnim rešitvam.