Енергийно ефективно остъкляване Въпросите за спестяване и рационално ползване на енергията в строителството напоследък предизвикват повишено внимание. Енергията поскъпва, а с нея и разходите за функциониране на сгради и съоръжения. Един от най-ефективните начини за намаляване на топлинните загуби, максимално ползване на естествената светлина и предпазване от прегряване е прилагането на енергийно ефективно остъкляване. Ето и най-новите разработки за минимизиране на енергийното потребление и дори за производство на електроенергия чрез подходящо остъкляване на сгради.
текст Вела Динкова
След срещата на върха, въпросът за глобалното изменение на климата получи широк обществен отзвук. И докато учени все още водят дебати за причината за глобалното затопляне, вече всеки от нас е усетил климатичните изменения – необичайни температури, наводнения, урагани и засушавания. За ограничаване на последствията се налага приоритетно ползване на алтернативни източници на енергия, намаляване на замърсяването, ограничаване на консумацията на енергия и минимизиране на енергийните загуби. В строителния сектор това доведе до динамично развитие на технологиите, в това число и на тези, свързани с остъкляването на сградите.
Продукти и технологии за енергийно ефективно остъкляване
Какво всъщност е енергийно ефективно остъкляване? Прието е енергийно ефективно да се нарича остъкляване, позволяващо ефективно регулиране на енергийните потоци чрез подходящи прозоречни и стъклени фасадни и покривни конструкции. Енергийната ефективност в случая се изразява в три направления – намаляване на енергийните загуби на сградата, защита от слънце и комбинация от двете.
Най-често напоследък за намаляване на енергийните загуби се използва нискоемисионно стъкло (Low-E, селективно). Това стъкло отразява излъчваните от топлинните източници инфрачервени лъчи в дълговълновата част от спектъра, като по този начин възпрепятства топлинните лъчи да излизат навън и значително намалява топлинните загуби през студената част от годината. В същото време този вид стъкло не може да отрази късите вълни от видимата част на спектъра, което позволява на светлината отвън да преминава свободно през прозорците и другите остъклени части в помещението. През лятото пък Low-E стъклото отразява инфрачервените слънчеви лъчи и така възпрепятства навлизането им в сградата, а от там намалява и затоплянето є. Така през зимата спестявате пари от по-малкия разход на енергия за отопление, а през лятото – от по-слабо натоварване на системата за климатизация. Тези специфични свойства на нискоемисионното стъкло се дължат на нанесения върху повърхността му йонизиран слой от метални оксиди – сребърни, титанови и цинкови. Покритието бива “твърдо” при К-стъклото и „меко” – при Е-стъклото. И двата типа са разработени с цел да съхраняват топлината през зимата и прохладата през лятото.
Тъй като нискоемисионните стъкла избирателно пропускат в помещението късовълновото слънчево лъчение (видима светлина), и в същото време възпрепятстват излизането навън на дълговълновото топлинно лъчение от отоплителните тела и трансформираната слънчева светлина, те се наричат още селективни. Благодарение на тези стъкла можете да съкратите разходите на електроенергия с 30-60%.
Друго енергийно ефективно решение в остъкляването е използването на слънцезащитно стъкло. Според механизма на действие слънцезащитните стъкла могат да се разделят на две групи – избирателно отразяващи и избирателно поглъщащи излъчването. Продуктите от първата група представляват безцветни или тонирани стъклени плоскости, върху едната страна на които в процеса на производство е нанесен тънък прозрачен слой от метални окиси, керамични или полимерни съединения. Той определя свойството на стъклото да отразява по-голяма част от попадащите върху него лъчи. При поглъщащите излъчването стъкла върху разтопената стъклена маса се нанасят кристали метал или метални окиси, които поглъщат част от слънчевите лъчи. Такива стъкла пропускат 65-75% от светлината и едва 30-35% от инфрачервените лъчи.
Разбира се енергийната ефективност на остъкляването не зависи само от типа стъкло. Други основни приоритети в технологиите за остъкляване в страната ни, както и в цяла Европа, са: по-високи изисквания за коефициента на топлопроводност (U) на прозорци и стъклени фасади - коефициентът на топлопреминаване на сглобения модул Uw трябва да бъде 0,8-2,0W/(m2K); делът на загубата на топлина през вентилация, който все повече нараства по отношение на загуби при пренос на топлина, трябва да бъде сведено до минимум; необходими са ефективни системи за топлинна защита през лятото, за да се предотврати потреблението на ценна енергия за охлаждане; прозорците и фасадите трябва да допринасят за намаляване на енергийните загуби и за увеличаване ползването на възобновяеми ресурси. Много от тези изисквания вече са включени под формата на правила в текущата версия на стандарта DIN 18599 за оценка на енергийната характеристика на сградите. Най-добри нива на коефициента на топлопроводност U=0,4-1,6W/(m2K) се постигат при новото високо енергийно ефективно остъкляване. То включва селективно стъкло с тънко метално покритие, намаляващо топлопреминаването, отразяващо дълговълновото топлинно лъчение обратно в стаята и избирателно пропускащо отвън навътре късите вълни. Обикновено се препоръчва двукамерен трислоен стъклопакет. Енергийните загуби ще намалеят, ако специфичното метално покритие на селективното стъкло се нанесе върху вътрешните повърхности и на двете стъкла от стъклопакета. Увеличаване на енергийната ефективност се получава и чрез заместване на въздуха от пространството на стъклопакета с рядък газ с ниска топлопроводимост – аргон. С газовете криптон и ксенон се получава още по-добра изолация. Ако се използва подобен модел за остъкляване, загубите на топлина ще са една осма от тези при единично остъкляване. Освен това има значение и стъклото. Нискоемисионните стъкла подобряват действието на инертния газ между стъклата в стъклопакета. Ако обикновен стъклопакет се напълни с аргон, съпротивлението на топлопренасяне се увеличава с 5-10%, а когато аргон се вкара в стъклопакет с Low-E стъкло, ефективността на газа нараства до 30%.
За минимизиране на топлинните загуби през прозорците трябва да се изпълнят и редица конструктивни изисквания. Стъклопакетът, на който можете да се доверите в борбата с топлинните загуби като правило, е необходимо да има две бариери срещу тях. От двете страни на дистанционера се полага бутил, който играе ролята на едната бариера, а другата се осъществява от веществото, изпълващо разстоянието между стъклата и дистанционера, като това обикновено е полисулфид, тиокол или силикон.
Ново поколение системи в остъкляването не само спестяват, а и произвеждат енергия
Няма да е пресилено, ако кажем, че с разработването на стъклена фасада, следяща слънцето от изгрев до здрач, се започва нова ера в овладяването на възобновяемата енергия в сградите. Става въпрос за интегрирана концентрираща динамична слънчева фасадна система, продукт на Центъра по архитектура и екология (CASE) в Ню Йорк. Сградните интегрирани фотоволтаични системи (BIPV) не са нови. Не са нови и концентриращите фотоволтаични технологии (CPV). Всички те се използват от доста време за производство на електрическа и топлинна енергия. Но способността да се концентрира и максимизира улавянето на енергията, чрез следване движението на слънцето от динамична фасада е драстично ново постижение. Интегрираната концентрираща (IC) динамична слънчева фасада прави точно това и изглежда страхотно. Тя е приложима както за модернизация на съществуващи сгради, така и за ново строителство. Интегрира се в покриви, атриуми и фасади като осигурява максимална видимост навън и свободна дифузия на дневна светлина за обитателите на сградата. Множество миниатюрни, свързани помежду си концентриращи фотоволтаични компоненти изграждат енергийно ефективна обвивка на сградата. Един алтернативен подход е тази иновативна структура да се постави зад фасадата и да се изгради защитаваща механизмите повърхност. Интегрираната концентрираща слънчева система произвежда електроенергия с фотоволтаични (PV) клетки, трансформира голяма част от останалата слънчева енергия под формата на топлина за битова гореща вода и отопление, намалява прегряването на сградата, и подобрява качеството на естественото осветление, като по този начин намалява употребата на изкуствено осветление. Проектирането и функционирането на фасадата допускат пряк изглед към външната среда. Модулният характер на системата позволява тя да бъде прикрепена към съществуващите строителни конструкции или да се приложи в нови проекти.
Проследяващата IC слънчева система отговаря на редица технически предизвикателства както никоя друга структура досега. Макар да е с размерите само на пощенска марка – много по-малка в сравнение с обичайните слънчеви колектори, градивната клетка на системата е много по-ефективна в процеса на събиране и повторно използване на слънчевата енергия. Тя използва възможно най-голяма част от прякото слънчево излъчване за производство на електроенергия. Позволява максимална дифузия на естествена светлина отвън. Тази част от радиацията, която не се преобразува пряко в електрическа енергия от PV клетки, се улавя и акумулира като топлинна енергия. Така се намаляват разходите за отопление през зимата, за топла вода през цялата година и за охлаждане на сградата през лятото. Поддръжката е минимална, цената е поносима на фона на всички ползи, а естетиката е неоспорима. Мултиклетъчната система от миниатюрни стъклени пирамиди фокусира слънчевата светлина върху малка площ. След първоначалното отражение на слънчевото излъчване, преминаващо през структурата въздух/стъкло/въздух, то се предава на фасетиран обектив. Обективът фокусира и концентрира входящата слънчева светлина върху високо ефективни PV клетки. Пирамидалната форма на стъклените клетки усилва наличната светлина и подпомага улавянето на топлинна енергия. Модулите и механизмът за проследяване са защитени от външни неблагоприятни въздействия от външната фасада. Ето защо точното проследяване може да се постигне чрез евтини мотори. Проследяващият механизъм гарантира, че пирамидите ще са обърнати към слънцето през целия ден така, че лещите да фокусират максимално излъчването.
Интегрирана фасада – остъкляване, отопление и охлаждане в едно
Уникална технология за повишаване на енергийната ефективност на сградите чрез остъкляване е използването на фасадна конструкция от стъкло и бетон с интегрирана система за отопление и охлаждане. Тя е не само атрактивна с външния си вид, но едновременно с това служи като отоплително устройство, климатична инсталация и система позволяваща приоритетно ползване на естествената светлина. Позволява изпълнението на модерни и впечатляващи архитектурни проекти, изглеждащи като украшения в околния градски ландшафт. Освен естетиката водеща роля при тази система има създаването на вътрешен комфорт и намаляването на разходите за потребление на енергия в сградите. И цялото това гениално изобретение има съвсем прост конструктивен принцип – система от стъкло и кухи метални профили през които циркулира вода. Тя може да се охлажда или да се затопля в зависимост от нуждите на сградата.
Системата е патентована в Германия преди около 40 години и оттогава с това ноу-хау са създадени над 500 фасади в целия свят. С такава фасада са и новата сграда на BMW в Мюнхен, на Empak в Ню Йорк, на Дойче банк и на терминала на летището във Франкфурт. Предимството на тези стъклените фасади с интегрирано охлаждане и отопление се усеща дори в горещите летни или студените зимни дни. Учудващо е, че тази фасадна конструкция напълно елиминира нуждата да се инсталират вътрешни устройства за отопление и климатизация. Това е огромно предимство, тъй като тя позволява успешно да се пестят големи количества енергия. Температурата на въздуха в помещения с интегрирани фасади е само един или два градуса по-висока или по-ниска, в зависимост от сезона, в сравнение с помещения с конвенционално отопление. Така собствениците и ползвателите на сградата спестяват конвенционална енергия за сметка на акумулираната слънчева енергия. Също така е важно да се отбележи, че в допълнение, пълните с вода профили изпълняват и функции на противопожарна защита. Въз основа на опита, придобит през годините, вече се предлагат конкретни възможности за разнообразни проекти, които отговарят на различни изисквания на възложителите, изпълнителите и обитателите на сградите.06/06/2011 |
