3.2.3. Зелена градња. Пасивне и активне зграде

Људи имају различите стилове живота – нема свака породица аутомобил или комплетан сет кућних апарата. Али свима је потребан кров над главом. Због тога је идеја о изградњи енергетски ефикасног дома одувек била присутна. Сељачке колибе широм Европе и шатори номадских народа грађени су коришћењем специфичних знања, иако она  нису увек била научно потврђена. Каљеве пећи, које се традиционално користе у кућама у источној, северној Европи и северној Азији, су добар пример енергетске ефикасности. Дебели зидови задржавали су топлоту а димњак са различитим одељцима је извлачио топлоту из димних гасова пре него што они напусте зграду.

Враћајући се новијој историји, 1974. године је нагли скок цена нафте значајно повећао трошкове за енергију и грејање зграда, надахњујући архитекте и инжењере да промене начин пројектовања зграда. У кућама су почеле да користе нове, по животну средину прихватљиве технологије и алтернативне изворе енергије. Изграђене су специјалне демонстрационе зграде које су показале шта може бити постигнуто, а владе неких земаља су активно охрабривале такве пројекте.

Светско веће за зелену градњу званично је основано 2002. године са циљем да олакша глобалну трансформацију грађевинске индустрије ка одрживости. Савет уједињује више од 30.000 фирми у области грађевинарства из 80 земаља. Њени чланови стално траже нове начине да се смањи количина ресурсa потребних у свим фазама животног века зграде: током њене изградње и употребе, приликом одржавања и коначне демонтаже. Зелена градња тежи смањењу емисија гасова стаклене баште и загађења воде, минимизирању отпада и заштити природних станишта која се налазе у близини. Такве зграде су донекле скупље за изградњу, али се додатне инвестиције исплаћују у року од 5–10 година.

Зграде које штеде енергију називају се „пасивне“ или „активне“, у зависности од њихове ефикасности. Пасивној згради можда неће требати никакво грејање или може трошити само десетину енергије коју троши просечна зграда. Али активна зграда не само да захтева врло мало енергије, већ заправо производи енергију – можда чак и вишак енергије који се може испоручивати централној електроенергетској мрежи. Други израз који можете чути је „паметна зграда“’. То значи да зграда аутоматски анализира потрошњу енергије и врши аутоматску контролу рада разних система који користе енергију у згради.

Сл.3.2.12. Неколико нискоенергетских зграда је било саграђено у округу Виикки у Хелсинкију (Финска). Уграђени су фасадни панели који складиште енергију добијену из Сунчеве енергије.

Пасивне зграде

Један од главних циљева пасивних зграда у северним земљама је да смање губитак топлоте. У идеалном случају пасивна кућа се загрева искључиво топлотом коју одају њени станари и помоћу уређаја који се у њој користе. Ако је потребно додатно загревање, предност се даје обновљивим изворима енергије.

Цигле направљене од рециклираних материјала се често користе за изградњу таквих кућа.

Топлотна изолација не треба да обухвати само зидове зграде, већ и њене подове, таванице, тавански простор, подрум … чак и темеље. Важно је спречити појаву такозваних “топлотних мостова“: наизглед ситних детаља и спојних места у конструкцији који могу одводити топлоту из углавном добро изоловане зграде. Ове технике могу умањити топлотни губитак зграде скоро 20 пута!

Сертификација зграда по питањуживотне средине (еко-сертификација)

Стандарди за сертификацију зграда по питању животне средине су постали распрострањени последњих година. Најпознатији и најчешће коришћени системи на свету BREEAM (УК), LEED (САД) и DGNB (Немачка).

BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) систем сертификације у области животне средине је развијен 1990. године и више од 200.000 зграда широм света је до сада сертифковано. Критеријуми за сертификацију су квалитет управљања зградама, здравље и благостање њихових становника, енергетска ефикасност, транспорт, вода, материјали, отпад, коришћење земљишта на коме се налазе зграде и загађење које оне генеришу.

LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) систем сертификације по питању животне средине осмишљен је 1998. године и садржи шест група критеријума: одрживи развој локације, ефикасност потрошње воде, енергетску ефикасност, заштиту ваздуха, употребу материјала и ресурса, унутрашње окружење и квалитет и иновације. Зграде се могу квалификовати за четири нивоа сертификације: Сертификовано, Сребро, Злато и Платина, у зависности од тога колико критеријума испуњавају.

DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen) систем сертификације по питању животне средине, који је уведен 2009. године користи интегрисани концепт планирања за процену економских, социо-културних, функционалних аспеката, као и аспеката везаних за заштиту животне средине и  локацију зграде.

Прва зграда са LEED Платина сертификатом  на Блиском Истоку

Првобитно изграђена 1995. године, зграда централе Трговинске и индустријске коморе у Дубаију је добар пример како се постојећи небодер, који има високу потрошњу енергије и воде, може претворити у здрав, зелени небодер.

Између 1998. и 2013. године, потрошња енергије и воде по особи је смањена за 63% и 92%, чиме се уштедело готово 5,8 милиона америчких долара кроз мере које изискују никакве или  ниске инвестиције. После реновирања зграда је добила Енерџи Стар налепницу као и  и ниво LEED Платина Сертификат.

Пажљив дизајн прозора је изузетно важан: двоструко застакљење се састоји од два херметички затворена стакла прекривена посебним филмом који пропушта светлост и топлоту од споља ка унутра, али задржава топлоту унутар зграде. Највећи прозори окренути су ка правцу из кога Сунчево зрачење долази током највећег дела дана.

Систем грејања, климатизације и вентилације користи ресурсе ефикасније него у конвенционалним зградама. На пример, зими се ваздух који излази из зграде усмерава у посебан измењивач топлоте, тако да топли ваздух преноси своју топлота хладном ваздуху који улази у зграду. Лети се топао ваздух споља проводи под земљом где се хлади. Слични принципи важе за коришћење топлоте коју носе отпадне воде. Наравно, чак и овако пажљиво пројектоване зграде понекад требају додатно грејање или хлађење, али је потребно утрошити много мање енергије како би се оно обезбедило. Овакав напредни дизајн носи и неке проблеме: развод ваздуха мора бити пажљиво надгледан јер накупљање прашине, употреба вештачких материјала или неке други проблеми са протоком могу утицати на квалитет ваздуха. Такође је важно осигурати да намештај у таквим зградама не испушта штетне материје у ваздух.

На крову су инсталиране соларне ћелије и уколико постоји могућност мале ветроелектране.

Користи се најекономичнији систем осветљења (ЛЕД) а чак је могуће осветлити зграду само Сунчевом светлошћу.

Све ове технологије узете заједно остварују значајне уштеде.

Пројекти за изградњу пасивних кућа које штеде енергију спроводе се у све већим размерама. До 2006. године широм света је изграђено 6.000 пасивних пословних зграда, продавница, школа и вртића (углавном у Европи). Директива Европске уније предвиђа да све нове зграде буду близу енергетске неутралнсти до 2020. године.

Сл. 3.2.13. Инфрацрвена слика показује колико је ефикасна топлотна изолација пасивне куце (десна) у поређењу са конвенционалном кућом (лево).

Енергетски ефикасна резиденција британског премијера

Даунинг-стрит 10–12 је познати грађевински комплекс у Лондону који укључује резиденцију британског премијера. Зграда стара 300 година је у фази постепене модернизације и реновирања како би постала енергетски ефикаснија. Еко- иницијативе су обухватиле су следеће елементе:

  • уградњу осветљења контролисаног помоћу система за детекцију покрета и нискоенергетских сијалица,
  • искоришћење отпадне топлоте ИТ опреме за загревање топле воде,
  • уградњу топлотне изолације,
  • уградњу аератора са малим протоком воде,
  • сакупљање кишнице за наводњавање баште,
  • систем управљања зградом са праћењем потрошње енергије и воде,
  • дрво набављано из легалних и одрживих извора,
  • рециклирање више од 90% грађевинског отпада.

Због свог програма обнове, резиденција британског премијера је већ добила БРЕЕАМ оцену „Врло добро“.

Климатски прилагођена школа у Сједињеним Америчким Државама

Средња школа Сидвелл Фриендс успела је да смањи потрошњу енергије за 60%, а потрошњу воде за 90%.

У школском јеловнику налази се поврће које на крову зграде узгајају ученици, а залива се кишницом. Вода за пиће се не користи у друге сврхе.

Школа се налази у делу САД-а у коме је често веома вруће, тако да школска зграда има свој систем расхладних торњева који снижавају температуру спољашњег ваздуха пре него што је дође у унутрашњост. Клима уређаји у учионицама се користе само током изузетно топлих дана.

Инсталирани су оптички системи који регулишу проток Сунчеве светлости, усмеравајући је на тамније собе у згради. Прозори на сунчаној страни зграде имају посебне уређаје са заклоном како би заштитили унутрашњост од прегревања.

Еко-кућа код Новог Сада

Еко-кућа код Новог Сада је до сада највећа и најрепрезентативнија стамбена зграда изграђена у потпуности по концепту самогрејне еко-куће Вељка Милковића. Власник је учествовао у дизајну и 1994. године довршио изградњу еко-куће, у којој са породицом живи више од 25 година.

Кров се састоји од земљане овојнице дебљине 50 cm, водоотпорног армираног бетона и стандардних хидроизолационих материјала. Коришћена је унутрашња топлотна изолација од 5 cm стиропора. Столарија је дрвена са двоструким остакљењем. Вентилација је природна, а извор енергије је Сунчево зрачење које се прикупља рефлективним површинама.

Ова кућа штеди око 85% енергије у поређењу са стандардном кућом исте површине.

Активне зграде

Активна зграда укључује исте концепте као и пасивна, као што је изолација, или оптимално излагање прозора Сунчевом зрачењу. Међутим, такође промовише системе обновљиве енергије, као што су соларни грејачи воде и/или геотермалне топлотне пумпе. Прва активна зграда у свету је изграђена је у Данској, а Данска има чак и Интернет портал за активне зграде, који се може наћи на интернет адреси www.activehouse.info.

Активна кућа у Данској

„Кућа за живот“ у Данској је пример угљенично неутралне активне куће. Она производи 9 kWh / m2 енергије годишње више него што троши. Соларна топлотна пумпа и соларни колектори од 7 m2 производе енергију за грејање и топлу воду, док 50 m2 фотонапонских панела производи електричну енергију. Прозори од пода до плафона покривају 40% фасаде – двоструко више од традиционалне куће. То омогућава осветљавање и загревање просторија путем Сунчевог зрачења. Све собе су опремљене сензорима који региструју топлоту, ниво CO2 и влажност, а интелигентни систем управљања осигурава да се кућа прилагођава потребама породице за здравом, угодним климом у просторијама. Механизми аутоматског отварања прозора обезбеђују свеж ваздух, док сензори искључују светла када у собама нема никога.

Инсталирани су оптички системи који регулишу проток Сунчеве светлости, усмеравајући је на тамније собе у згради. Прозори на сунчаној страни зграде имају посебне уређаје са заклоном како би заштитили унутрашњост од прегревања.