YTONG V LUČI ENERGIJSKO UČINKOVITE (»NIZKOENERGIJSKE« ALI »PASIVNE«) GRADNJE

Tadej Gruden, univ.dipl.inž.grad.

Kako imenovati stavbo, ki je energijsko učinkovita in ima skromne potrebe po energiji za ogrevanje, v skrajnem primeru pa energije za ogrevanje niti ne potrebuje? Ali je to hiša prihodnosti? Pri nas sta se uveljavili dve poimenovanji – »nizkoenergijska« in »pasivna« hiša.

Osnove načrtovanja

Toplotne izgube in posledično potrebe po energiji za zagotavljanje primernih bivalnih pogojev so seveda primarno odvisne od lokacije stavbe. Tudi znotraj Slovenije se lahko klimatski podatki bistveno razlikujejo. Na Primorskem je mogoče izbrati kraje s temperaturnim primanjkljajem samo 2400 Kdan, v notranjosti pa je precej krajev s temperaturnim primanjkljajem 4000 Kdan. Tudi znotraj istega kraja je lokacija stavbe lahko močno osončena, morda pa sonca ne vidimo skozi celotno ogrevalno sezono. Zasnova ciljne stavbe mora upoštevati prastara načela naših prednikov o izkoriščanju energije sonca – odprtost stavbe na jug proti soncu in čimbolj zaprto na sever. Razporeditev prostorov znotraj stavbe naj sledi strokovnim načelom in potrebam stanovalcev – bivalni prostori na jug, servisni prostori na sever,… Elementi ovoja stavbe morajo nuditi primerno toplotno zaščito, rešeni naj bi bili vsi toplotni mostovi, stavbno pohištvo pa izberemo v skladu z zadnjimi dosežki na področju zasteklitev, tesnjenja in izdelave okenskih okvirjev in kril.

Transmisijske toplotne izgube

Predvidena temperatura bivalnih prostorov v času ogrevanja se giblje v območju od 18 do 22 °C, relativna vlažnost med 40 in 60 %. Toplotni tok skozi elemente ovoja stavbe je odvisen od temperaturne razlike zraka na obeh straneh elementa ovoja stavbe. V času »ogrevalne sezone« bo skozi elemente ovoja stavbe prehajala toplotna energija iz toplih prostorov proti zunanjosti premo sorazmerno s temperaturno razliko zraka na notranji in zunanji strani elementa (ΔT). Seveda temperaturna razlika ni edino merilo za količino toplotnih izgub skozi elemente ovoja stavbe. Poleg ploščine (velikosti površine) elementa ovoja stavbe se bistvo transmisijskih toplotnih izgub skriva v toplotni prehodnosti (U; W/m²K) posameznega elementa ovoja stavbe. Primerno toplotno prehodnost posameznih elementov je mogoče doseči na različne načine:

• z velikimi debelinami običajnih gradbenih materialov,

• z uporabo slabo izolativne nosilne konstrukcije in dodatne toplotne izolacije,

• z uporabo materialov, ki sicer ne sodijo med toplotno izolacije, a imajo pri zmerni debelini še vedno lastnosti, ki ustrezajo vsem kriterijem. Material, ki ustreza vsem tem kriterijem je porobeton YTONG.

Toplotne izgube zaradi prezračevanja

K toplotnim izgubam stavbe prispeva tudi prezračevanje, ne glede na način prezračevanja. Toplotne izgube prezračevanja je mogoče zmanjšati na različne načine, a o tem kdaj drugič.

Vloga porobetona YTONG?

Računica je zelo enostavna. Toplotne izgube (potrebe po toplotni energiji) je potrebno nadomestiti s »svežo« toplotno energijo, pridobljeno največkrat iz fosilnih goriv. Manj toplotnih izgub pomeni manj »sveže« energije, ki jo moramo zagotoviti za ohranjanje želene notranje temperature zraka v prostorih. Prvi in najpomembnejši korak k hiši prihodnosti, ki za delovanje stavbe ne bo potrebovala fosilnih goriv v kakršnikoli obliki (tudi elektrike iz termoelektrarn) je zmanjšanje toplotnih izgub z uporabo izdelkov iz porobetona YTONG.

Izdelki iz porobetona YTONG imajo zelo nizko toplotno prevodnost (λ = 0,12  W/mK), ki sicer po uveljavljenih kriterijih ne sodi v razred toplotnih izolacij (λ < 0,05 W/mK). Nekoliko višjo toplotno prevodnost je mogoče brez težav nadomestiti z večjo debelino materiala, še posebej, če upoštevamo, da lahko porobeton YTONG uporabimo tudi kot konstrukcijski nosilni material. S tem dobimo zunanje zidove, ki so izdelani v enem samem sloju z enim samim materialom – porobetonom YTONG. Primerjava toplotnih prehodnosti pri različnih debelinah za porobeton YTONG, les iglavcev in beton (slika 1), jasno pokaže na prednosti, ki jih ima porobeton YTONG pred ostalimi konstrukcijskimi gradbenimi materiali.

Diagram 1: Toplotna prehodnost (U) za YTONG, LES iglavcev in BETON v odvisnosti od debeline materiala

Pravilniki o toplotni zaščiti in učinkoviti rabi energije pa žal predpisujejo samo minimalne zahteve po toplotni zaščiti, ki ne morejo biti temelj za izdelavo hiš s skromnimi potrebami po toplotni energiji, v javnosti bolj znanih pod imenom »nizkoenergijska« ali »pasivna« hiša. Stroka že dlje časa priporoča bistveno boljšo toplotno zaščito od predpisane.

Energijsko učinkovita gradnja mora imeti enostavne oblike in čim boljši oblikovni faktor (f₀ – razmerje med ploščino ovoja in ogrevanim volumnom stavbe). Preprečeni morajo biti toplotni mostovi. Taka stavba ima zato le osnovne gradbene elemente – talno konstrukcijo, zunanje stene, stavbno pohištvo ter strop proti podstrešju/streho.

Porobeton YTONG za zunanje zidove

Velike dimenzije, majhna teža, dodelani sistemi gradnje in malo pripravljalnih del omogočajo enostavno in hitro gradnjo pri zelo visoki kakovosti. Posebne oblike izdelkov YTONG ter enostavna obdelava omogočajo izdelavo tudi nestandardnih oblik. Predvsem pa je mogoče z zidnimi bloki YTONG ZB in termobloki YTONG TB izdelati nosilne zunanje zidov v enem sloju, ki ustrezajo tudi najstrožjim kriterijem toplotne zaščite (PURES, UL RS 93/2008, 30.9.2008).

Razpredelnica 1: Toplotne prehodnosti zidov YTONG

Kot je razvidno iz razpredelnice 1, dosega kriterije novega pravilnika o toplotni zaščiti že monoliten porobetonski zid, zidan s termoblokom YTONG TB40. Pri zidnih blokih YTONG TB je za doseganje minimalnih zahtev potrebna dodatna toplotna izolacija. Z dodatnimi 16 cm toplotne izolacije je mogoče doseči tudi zahteve za energijsko učinkovito – »nizkoenergijsko« in tako imenovano »pasivno« stavbo.

Velika prednost izdelkov za zunanje zidove iz porobetona YTONG je v tem, da so debeline zunanjih sten bistveno manjše, poleg tega pa za doseganje najstrožjih kriterijev zadošča že 16 cm toplotno izolacijske fasadne obloge – to pa je še vedno debelina, ko se toplotno izolacijo na podlago samo lepi in dodatno sidranje ni potrebno. Vsako sidro predstavlja dodatne stroške, kar pa je s stališča toplotne zaščite najpomembnejše, vsako sidro, ki prebode toplotno izolacijo, predstavlja tudi toplotni most!

Porobeton YTONG za strehe in stropove

Stropne plošče YTONG SP, izdelane v debelinah od 15 do 24 cm in dimenzijah, ki ustrezajo predvidenim obremenitvam, je mogoče uporabiti pri stropovih proti podstrešju, ravnih in poševnih strehah. Za razliko od klasičnih armiranobetonskih plošč in rebričastih plošč z opečnimi polnili, nudijo stropne plošče YTONG SP bistveno boljšo osnovo za toplotno zaščito stavbe. Že sama plošča YTONG SP v debelini 24 cm ima toplotno prehodnost 0,49 W/m²K, kar sicer še ne zadošča minimalnim kriterijem, a že samo dodatnih 10 cm toplotne izolacije (λ = 0,035 W/mK) je dovolj za doseganje toplotne prehodnosti 0,20 W/m²K. Z 20 cm dodatne toplotne izolacije pa se toplotna prehodnost spusti celo na 0,13 W/m²K (Razpredelnica 2).

Razpredelnica 2: Toplotne prehodnosti stropov YTONG

Porobeton za reševanje toplotnih mostov

Porobeton s svojimi lastnostmi tudi učinkovito preprečuje nastanek konstrukcijskih toplotnih mostov. Vertikalne armiranobetonske vezi je mogoče vgraditi s pomočjo protipotresnih zidnih blokov YTONG PZB. Za horizontalne potresne vezi je mogoče uporabiti lepljene U elemente YTONG UE in lepljene L elemente YTONG LE. Namesto AB preklad pa je mogoče uporabiti nosilne preklade YTONG NP. Z uporabo balkonskih plošč YTONG SP pa je mogoče izdelati tudi balkone brez toplotnih mostov.

Energijska bilanca energijsko učinkovite stavbe z izdelki iz porobetona YTONG

V energijski bilanci stavbe poleg toplotnih izgub (transmisija, prezračevanje) nastopata še vsaj dva pomembna parametra – energijski dobitki zaradi sončnega obsevanja in energijski dobitki notranjih virov toplote (Slika 1).

Slika 1: Toplotni tokovi v stavbi

Primerjajmo dve enaki enonadstropni enodružinski hiši (P+1), tlorisnih dimenzij 8 krat 9 m (brez kleti). Hiša YTONG A ima zunanji zid izdelan iz termoblok zidakov YTONG TB 40 in strop proti podstrešju iz stropne plošče YTONG SP 15 ter dodane toplotne izolacije v debelini 15 cm. Okna pri hiši A imajo klasično zasteklitev (U_g = 1,1 W/m2K, g =0,68, U_w = 1,19 W/m²K) in naravno prezračevanje. Hiša YTONG B pa ima na zunanjem zidu vgrajenih še 16 cm, na stropnih ploščah YTONG SP 20 pa še dodatnih 20 cm toplotne izolacije. Okna so troslojna (U_g = 0,7 W/m2K, g =0,35, U_w = 0,95 W/m²K), prezračevanje pa je mehansko z rekuperacijo. Projektni kraj so Domžale s temperaturnim primanjkljajem 3500 Kdan/a in projektno temperaturo -13 °C.

YTONG HIŠA A

Hiša YTONG A ustreza vsem kriterijem za nizkoenergijske hiše, čeprav je uporabljen monoliten zunanji zid YTONG TB 40, klasična okna ter naravno prezračevanje. Dejanska letna potrebna toplotna znaša le 28,9 kWh/m²a, nazivna moč ogrevalnega sistema pa je manjša od 4 kW.

YTONG HIŠA B

Rezultati izračuna toplotnih karakteristik stavbe za YTONG HIŠO B, kjer je bila na zunanji steni uporabljena dodatna toplotna izolacija, troslojna okna, prezračevanje pa je bilo mehansko z rekuperacijo, pokažejo, da taka stavba ustreza tudi kriterijem t.i. »pasivne hiše« (Razpredelnica 4). Dejanska letna potrebna toplotna znaša le 14,0 kWh/m²a, nazivna moč ogrevalnega sistema pa je le 2,67 kW.

Analiza toplotnih karakteristik za stavbi YTONG Y in YTONG B

Končni rezultati za koeficient transmisijskih toplotnih izgub, dejansko letno potrebno toploto in nazivno moč ogrevalnega sistema se bistveno razlikujejo. A natančneje se je potrebno posvetiti posameznim energijskim tokovom.

Toplotne izgube so pri bolje toplotno izolirani in mehansko, z vračanjem toplote, prezračevani stavbi (YTONG B) manjše za 45 % manjše, vendar so tudi sončni dobitki za 60 % nižji (Razpredelnica 3). Jasno je, da večja debelina toplotne izolacije, okna s troslojno zasteklitvijo in prezračevanje z rekuperacijo nižata toplotne izgube, toda zakaj so solarni dobitki občutno manjši!?

Troslojna zasteklitev ima občutno manjšo prepustnost za sončno sevanje (g), zato so temu primerno manjši tudi solarni dobitki. Zato je pred izbiro zasteklitve priporočljivo izdelati analizo toplotnih tokov za različne tipe zasteklitev in izbrati energijsko najugodnejšo zasteklitev.

Razpredelnica 3: Primerjava toplotnih karakteristik za stavbi YTONG A in YTONG B

Zaključek

Čeprav porobeton YTONG po definiciji ne sodi v razred toplotno izolacijskih materialov, pa vseeno združuje najpomembnejše lastnosti gradbenih materialov – nosilnost in toplotno izolativnost. Z uporabo izdelkov YTONG je mogoče zadostiti tudi najstrožjim kriterijem toplotne zaščite in izdelati kakovostne energijsko učinkovite stavbe, znane tudi pod imenom nizkoenergijska ali pasivna hiša.