Hlevci niskoenergetska kuća 2013 je konceptualni idejni projekt smještaja pasivne građevine u planinsku klimu Like s izrazito niskim zimskim temperaturama. Položajem su građevine orijentirane prema jugu i visokoj razini insolacije.

DIZALICA TOPLINE
Osnovni energent zgrade je sunčeva energija koja se primjenom transformacijskih tehnologija pretvara u traženi energetski oblik. Električna energija iz mreže se koristi za pokretanje dizalice topline koja istovremeno crpi sunčevu energiju koja se akumulirala u zraku. Dizalica topline potom pretvara dva ulazna oblika energija u korisni oblik toplinske energije koja se akumulira u centralnom spremniku za grijanje sanitarne vode.

Dizalice topline su uređaji koji svoj rad baziraju na kompresorskom freonskom ciklusu u kojem se određenom mediju oduzima ili predaje toplina. Naziv dizalica u sebi nosi korijen transporta odnosno podizanja energetskog nivoa određenog medija što je u ovom slučaju voda grijanja. Proces toplinskih izmjena uključuje u sebi: zrak, freonski kompresorski krug te vodu grijanja zgrade. Međuspremnik se dogrijava tijekom noći kada je niža tarifa električne energije.

Predviđen je centralni sustav za grijanje i hlađenje koji tijekom cijele godine održava tražene mikroklimatske uvjete. Zračna dizalica topline Samsung EHS ima u područjima umjerene geoklime srednji godišnji faktor učinkovitosti iznad SPF 3,5 dok sam faktor uređaja postiže vrijednost COP 4,3. U odnosu na grijanje pomoću plinskog grijanja ostvaruju se uštede 30-40% ovisno o geoklimi lokacije zgrade. U odnosu na grijanje pomoću zemnog plina ostvaruje se smanjenje i u emisiji ugljičnog-dioksida CO2 za 50%. Nominalna radna temperatura je oko 5°C vanjskog zraka dok kod temperatura vanjskog zraka od -10°C jedinica gubi 10-15% snage, a sam uređaj ima mogućnost rada do -20°C. U odnosu na klasične sustave grijanja i hlađenja ostvaruje se i ušteda na potrebnom prostoru jer jedinica u sebi ima integrirano grijanje i hlađenje.

SOLARNI KOLEKTORI
Pretvaraju Sunčevu energiju u toplinsku energiju te nalaze primjenu u sustavima pripreme sanitarne potrošne vode te u sustavima grijanja građevina. U sustavima pripreme sanitarne tople vode ostvaruju se uštede na razini 80-100% ovisno o dimenzioniranju pokrivenosti sustava. Sustav se dimenzionira prvenstveno za pripremu sanitarne vode, ali se može proširiti i na pomoć u grijanju. Pravilnim postavljanjem kuta pretvornika od 15° pa do 65° može se toplinsko polje dimenzionirati za različite toplinske zahtjeve i razdoblja korištenja. Tijekom zime je gotovo nemoguće 100% pokriti toplinske potrebe klasičnim sunčanim sustavima, ali je moguće primjenom velikih međuspremnika topline i hibridnih sustava koji se rijetko primjenjuju u Europi. Višak sunčeve energije se može koristiti tijekom ljeta u sustavima solarnog hlađenja. Optimalni kut nagiba kolektora ovisi o namjeni pretvornika, ako se sustav koristi pretežito tijekom zime potrebno ga je postaviti pod kutem od 10 do 20° dok ako se koristi tijekom zime potrebno ga je postaviti pod kutem od 50 do 60°. Optimalni godišnji kut postavljanja kolektora se za Hrvatsku kreće na razini od 35 do 40°.

KAMIN NA DRVA
Drvna biomasa nastaje akumulacijom Sunčeve energije u drvnoj masi kroz složeni proces fotosinteze te se ovaj izvor energije može svrstavati pod obnovljive izvore energije, ali ne i u čiste izvore energije jer se u procesu izgaranja oslobađa CO2 u atmosferu. Drvna masa je CO2 neutralna jer je jednaka količina CO2 koja se koristi za stvaranje drvne mase i količina CO2 koja se oslobodi tijekom izgaranja. Korištenjem biomase može se osigurati stalni izvor obnovljive energije koja stalno nastaje u prirodi.

Biomasa je dio zatvorenog ugljičnog kruga. Ugljik iz atmosfere se pohranjuje u biljkama, prilikom spaljivanja ugljik se ponovno oslobađa u atmosferu kao ugljični dioksid CO2. Dok god se poštuje princip obnovljivog razvoja (zasadi se onoliko drveća koliko se spali biomase) ovaj oblik dobivanja energije nema značajnog utjecaja na okolinu. Biomasa se smatra obnovljivim izvorom energije i često se naziva ugljično neutralno gorivo, no ono ipak može doprinjeti globalnom zagrijavanju. To se događa kad se poremeti ravnoteža sječe i sađenja drveća, na primjer kod krčenja šuma ili urbanizacije zelenih površina. Kada se biomasa koristi kao gorivo umjesto fosilnih goriva ona ispušta jednaku količinu CO2 u atmosferu. Ugljik iz biomase koji čini otprilike pedeset posto njene mase je već dio atmosferskog ugljičnog kruga. Biomasa apsorbira CO2 tokom svog životnog ciklusa te ga ispušta natrag u atmosferu kad se koristi za dobivanje energije. Kod fosilnih goriva je to drugačiji proces jer se kod njih ugljik izdvaja iz dugotrajnih spremnika u kojem bi inače bio zauvijek zarobljen i ispušta se u atmosferu.

TOPLINSKA MREŽA
Niskotemperaturno podno, zidno i stropno grijanje ima režim tople vode 35/30 pa do 45/40 °C i koristi se kod zgrada kod kojih postoji ograničenje u temperaturi ploha. Za usporedbu klasična mreža podnog grijanja radi u režimu i do 55/45 °C te se tim režimom postižu visoke temperature poda. Podna mreža s parketom se ne može koristiti za hlađenje pa je potrebno zgradu tijekom toplijih dana hladiti preko plošnog hlađenja, zračnog sustava, ventilokonvektora i klima komore. Ako se uzme u obzir inertnost plošnog grijanja biti će potrebno par sati prije korištenja prostora početi zagrijavati prostorije da se ostvari tražena radna temperatura. Bojazan da plošno grijanje štetno utječe na zdravlje, vene u nogama, otklonjena je reguliranjem temperature poda po DIN propisima, koji ne dozvoljavaju temperaturu poda veću od 27-29°C. Ovim se niskotemperaturnim grijanjem također otklanja problem intenzivnog uzdizanja prašine s poda, zrak je vlažniji, a pogotovo nema neugodnog i za disanje štetnog izgaranja prašine kao što je slučaj kod klasičnog podnog i radijatorskog grijanja. Postavljanjem graničnika temperature u pod osigurava se uvijek niska temperatura poda.

REKUPERACIJSKI SUSTAV
Rekuperatori su uređaji koji se ugrađuju u niskoenergetske i pasivne građevine te im je osnovni cilj smanjivanje ventilacijskih gubitaka građevine pomoću integriranih pločastih izmjenjivača topline zrak-zrak. Jedinice imaju integrirani sustav filtracije zraka u kojem se iz zraka odvajaju čestice peludi, prašine, pore plijesni te se sustavom osigurava higijenski ispravan zrak. Sustavi su idealni za primjenu u zgradama u kojima žive astmatičari jer je moguće osigurati higijenski ispravan zrak tijekom cijele godine. Osnovni element uređaja je saćasti izmjenjivač kroz koji prolaze dvije struje zraka te se preko stijenki izmjenjivača vrši izmjena topline. Topli otpadni zrak dolazi iz građevine te prelazi preko izmjenjivača, predaje toplinu te se potom izbacuje u okoliš. Na drugom ulazu je svježi zrak koji je tijekom zime hladan, prolazi preko izmjenjivača, prima toplinu na sebe te se zagrijava, a tako zagrijan ubacuje se u građevinu. Sličan je princip rada i tijekom ljeta kada se topli okolišnji zrak hladi povratnim unutrašnjim zrakom. Ovim uređajem je moguć povrat energije oko 70% iz otpadnog zraka.

Potrebno je koristiti sustav ventilacije jer su građevine gotovo hermetički zatvorene te imaju jako malu infiltraciju prirodnog zraka na razini od 0,3 do max 0,6 i/h pa da se osigura higijenska izmjena zraka ugrađuju se ventilacijski sustavi. Korištenjem ventilacijskih sustava podiže se kvaliteta boravka u građevini jer se stalno dovodi svježi zrak te se na taj način izbjegava pojava ustajalog i vlažnog zraka, smanjuje se mogućnost pojave gljivica i plijesni unutar same građevine. Sustav također smanjuje ventilacijske gubitke građevine jer korišteni rekuperator ima mogućnost povrata i do 70% energije iz otpadnog zraka.

Prednosti kontrolirane ventilacije:
- dovođenje svježeg zraka kontroliranim sustavom
- reducira se pojava propuha u građevinama
- kontrolira se vlažnost zraka unutar građevine
- smanjuje se utjecaj buke vanjskog prostora
- filtrira se zrak koji ulazi u građevinu

Strojarski projekt
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.