Korišćenje toplotne inercije za bolji komfor i uštedu na grejanju

18 September 2007 - Komentari (0)

Izgradnja

Toplotna inercija, koju smo definisali u predhodnom članku, predstavlja kapacitet materijala da akumulira toplotu. Gradnja sa visokom toplotnom inercijom može obezbediti bolji komfor za manje novca od one koja ima manju toplotnu inerciju. Ovaj članak objašnjava kako da iskoristite toplotnu inerciju u izgradnji i time povećate unutrašnji komfor i uštedite na grejanju i hlađenju.

Dve strane toplotne inercije u jednoj kući

Većina građevinskih materijala ima neku vrstu toplotne inercije. Teški materijali kao što su opeka blokovi, cigla, kamen ili beton, imaju veliku toplotnu inerciju ali nisu veoma dobri za toplotnu izolaciju. Nasuprot tome, termo-izolacioni materijali su dobri za toplotnu izolaciju ali imaju malu toplotnu inerciju.

Toplotna inercija za akumulaciju toplote

U dobro dizajniranoj kući, toplotna inercija teških materijala može biti iskorišćena za akumulaciju toplote. To znači da materijal će akumulirati višak toplote u toku dana i osloboditi taj višak u vazduh kada temparatura opadne u toku noći. Ovo može da izbalansira promene temperature, omogući bolji komfor u leto i smanji potrebu za grejanjem u hladnom periodu.

Toplotna inercija vezana za kašnjenje toplotnog fluksa

Iako, termo-izolacioni materijali imaju malu toplotnu inerciju, ta njihova toplotna inercija igra važnu ulogu u obezbeđivanju komfora u leto jer omogućava kašnjenje toplotnog fluksa. Već smo objasnili taj aspekt toplotne inercije u predhodnom članku.

Gde se nalazi toplotna inercija

Zavisno od materijala koji se koriste za izgradnju, kuća može imati više ili manje toplotne inercije. Drvene i montažne kuće nemaju toplotnu inerciju (osim ako nije dodata na neki način). Kamene kuće imaju puno. Tradicionalni opeka blokovi su negde između. Toplotna inercija nije vezana za to koliko je dobro izolovana jedna kuća. Zato najbolje su one kuće koje imaju kombinaciju visoke toplotne inercije i odlične toplotne izolacije.

Prirodna toplotna inercija u građevinarstvu

Kod kuća od čvrstog materijala, napravljenih od opeka blokova ili betona, sami zidovi obezbeđuju neki nivo toplotne inercije. Da bi se iskoristila toplotna inercija zidova, toplotna izolacija mora biti postavljena na spoljašnjoj strani zidova. Ukoliko je toplotna izolacija postavljena sa unutrašnje strane, ona će sprečiti svu razmenu toplote između unutrašnjeg vazduha i zida.

Jedan veoma interesantan materijal za izgradnju je široki opeka blok kao na primer Wienerberger POROTHERM. Interesantan je jer kombinuje dobru toplotnu izolaciju sa visokom toplotnom inercijom. Napravljen sa jednim materijalom, masivni zid od širokih opeka blokova, obedinjuje sve prednosti dobro izolovanog zida i sve prednosti zida sa visokom toplotnom inercijom opisanom dole u nastavku.

Primer toplotne inercije zidova koristeći široke opeka blokove u Amadeu (Foto Beodom)

Dodatna toplotna masa

Toplotna inercija može biti dodata u neki od unutrašnjih zidova ili podova. Toplotna inercija u tom slučaju će biti postignuta korišćenjem teških i gustih materijala kao što su glina, kamen, beton ili opeka. Kada se dodaju teški materijali u izgradnji iz razloga dobijanja toplotne inercije, to se zove toplotna masa. Ta toplotna masa treba biti dobro izložena suncu da bi akumulirala što više toplote.

Cilj dodavanja toplotne mase u jednoj kući je akumulacija toplote od zračenja sunca za vreme hladnih meseci i viška toplote unutar kuće za vreme toplih meseci.

Materijali dobri za toplotnu inerciju moraju imati nisku toplotnu efuziju i difuziju i visoku toplotnu inerciju. Razni metali, kao železo ili aluminijum, imaju veliku toplotnu inerciju ali takođe i visoku toplotnu efuziju i difuziju. To znači da mogu da akumuliraju mnogo toplote ali i da je otpuste veoma brzo. Da bi bila efikasna, toplotna masa mora akumulirati toplotu za vreme dana i otpustiti je lagano tokom noći.

Prednosti kuće sa toplotnom inercijom

Toplotna inercija balansira varijacije u unutrašnjoj temperaturi

Za vreme grejne sezone, građevinske komponente sa visokom toplotnom inercijom koje su u kontaktu sa unutrašnjim vazduhom će polako absorbovati unutrašnju toplotu sve dok ne postignu sobnu temperaturu. Akumuliraće tu toplotu i osloboditi je lagano čim sobna temperatura postane niža od temperature na njihovoj površini.

Isti mahanizam će biti primenjen ukoliko dođe do naglog zagrevanja prostorije (kuvanjem, boravkom više ljudi....). Taj višak toplote će biti absorbovan i oslobođen kasnije kada temperatura opadne.

Ovaj aspekt toplotne inercije izjednačava promene u unutrašnjoj toploti i omogućava komforniju unutrašnju klimu. Zidovi su na dodir topli i temperatura je bolje izjednačena u prostoru i vremenu.

Toplotna inercija za bolji komfor u leto

Kamena kuća možda nije toliko ugodna zimi ali leti čuva svežinu preko celog dana. Ovo je zbog toga što, kamenje, koje ima veoma lošu toplotnu izolaciju, ima visoku toplotnu inerciju; ono upija toplotu toliko da spoljašnja toplota i u najvrućem delu dana ne može proći u unutrašnjost kuće.

U modernom građevinarstvu, cilj je naći kompromis između dobre toplotne izolacije i visoke toplotne inercije. Materijali sa visokom toplotnom inercijom će sprečiti toploti da uđe u unutrašnjost kuće tako što će je abosrbovati u toku dana i otpustiti je za vreme noći kada spoljašnja temperatura opadne.

Ukoliko dovoljno toplote može biti oslobođeno za vreme noći, tako da temperatura građevinskog materijala ne poraste previše za vreme vrućih dana, svežina u kući može da se održi tokom celog leta. To je tajna starih kamenih kuća.

Toplotna inercija za uštedu u grejanju

Za vreme grejne sezone, može se desiti da ima često sunčanih dana. Sunčeve zrake, iako temperatura vani može biti niska, su dobar izvor besplatne energije. Toplotna inercija može biti izkorišćena da primi besplatnu solarnu energiju i da je absorbuje. Ta energija može onda biti iskorišćena u toku dana kada više ne bude sunca. Ovo je jedan od principa pasivnih kuća koji može dovesti do velike uštede na grejanju.

Ovaj princip može biti primenjen na dobro postavljenoj termalnoj masi u dnevnoj sobi jedne kuće. Takođe može biti primenjen sa dobro orjentisanim zidom napravljenim od građevinskog materijala sa visokom toplotnom inercijom.

Akumuliranje slobodne energije za vreme dana (solarne energije, spoljne toplote) i njeno oslobađanje tokom noći je rešenje za smanjenje dužine grejne sezone. Kada dani postanu topliji a noći su još sveže, materijali sa visokom toplotnom inercijom će akumulirati toplotu u toku dana i polako je osloboditi u toku noći.

Zaključak

Kuća bez toplotne inercije će se brzo zagrejati ali će se isto tako brzo i ohladiti. Da bi se održao komfor u takvoj kući neophodan je stalan izvor toplote, promene u unutrašnjoj temperaturi su znatno veće. Nema načina da se akumulira višak toplote za kasniju upotrebu. Leti, takva kuća ne pruža zaštitu od visokih spoljnih temperatura i brzo postaje neugodna.

Poznavanje principa toplotne inercije je ključni faktor u dizajnu boljih kuća. Visoka toplotna inercija kombinovana sa dobrom toplotnom izolacijom omogućava fantastičan komfor tokom cele godine i obezbeđuje uštedu na grejanju. Takođe ukida potrebu za klima uređajem preko leta što direktno utiče na zdraviju unutrašnju klimu i uštedu energije. Široki opeka blokovi, kao na primer Wienerberger POROTHERM, su perfektan građevinski materijal ukoliko želite slediti ove principe.