Kako izmeriti toplotne gubitke zgrada?

U poslednje vreme se dosta priča o energetskoj efikasnosti zgrada, energetskim pasošima, zelenoj gradnji, očuvanju energije itd. Međutim, retko ćete naći informacije o tome kako se klasa energetske efikasnosti nekog objekta određuje i meri. Uz termografski pregled i test infiltracije vazduha, jedno od neophodnih merenja je i izračunavanje koeficijenta termalne provodljivosti materijala (U) tj. merenje toplotnih gubitaka kroz zidove.

Karakteristike prenosa toplote svakog strukturnog elementa zavise od toplotne konduktivnosti korišćenog materijala, debljine različitih komponenti, geometrije strukture (npr. ravni ili zakrivljeni zidovi, itd.) kao i ambijentalnih uslova na površini strukture unutra i spolja.

Koeficijent termalne provodljivosti (U) strukturnog elementa opisuje količinu toplote koja pređe s jedne na drugu njegovu stranu (bez obzira iz koliko je slojeva sastavljen) u sekundi i po kvadratnom metru površine pri konstantnoj razlici temperature ambijenta unutra/spolja od 1°K. Ovaj koeficijent (U) time uključuje koeficijente površinskog prenosa toplote tj. toplotnu energiju prenesenu na graničnim površinama, unutrašnji vazduh - struktura - spoljni vazduh. Koeficijent termalne provodljivosti (U) se meri u vatima po kvadratnom metru i stepenu Kelvina (W/m²K) i međunarodno je definisan u standardu ISO 6946.

Koeficijent toplotne provodljivosti (U) je važan podatak za građevinske inženjere i građevinarstvo uopšte i koristi se da se definišu toplotni gubici zgrada kroz njihove različite strukturne elemente. Toplotni gubitak prenosom je termin korišćen za opisivanje sposobnosti omotača objekta da štedi energiju (npr. termalna izolacija krova, spoljnih zidova, prozora, podova). Na primer u Nemačkoj je svakom rezidencijalnom objektu dodeljena maksimalna dozvoljena vrednost U (u zavisnoti od spoljne površine i unutrašnje zapremine) bazirana na najnovijoj verziji EnEV (Energieeinsparverordnung) – nemačkog zakona o očuvanju energije.

"Almemo" sistem za merenje termalne provodljivosti (U) i protoka toplote nemačkog proizvođača "Ahlborn"

Uz pomoć "Almemo" mernog sistema sada je moguće meriti i zabeležiti sve fizičke parametre sastavnih delova postojećih zgrada sa ciljem da se izračuna vrednost U i ostalih relevantnih koeficijenata koji su, kao što smo rekli, sve važniji u građevinarstvu.

Princip merenja u određivanju gubitaka toplote u sastavnim elementima (zidovi, grejni sistemi itd) se bazira na metodi koja koristi ploču (senzor) za merenje toplotnog protoka koja se postavlja na površinu merenog elementa (samim tim direktno u sam tok toplote). Koristeći poznate termalne karakteristike merne ploče i termo-električno izmerenog temperaturnog gradijenta u ploči, "Almemo" sistem meri gustinu protoka toplote q u W/m².

"Almemo" sistem se takođe koristi za merenje površinske temperature sa obe strane zida i temperature vazduha uz zid unutra i spolja. Na osnovu ovih rezultata moguće je izračunati relevantne termalne koeficijente.

Temperatura i gustina protoka toplote na kojima se bazira ovo izračunavanje se prikupljaju ciklično kao srednje vrednosti. Svi uticaji na termalni kapacitet merene strukture će biti zanemarljivi ako se merenje vrši u dovoljno dugom vremenskom periodu te će izračunata vrednost sigurno biti veoma blizu pravoj vrednosti U merene strukture.

Da bi se obezbedilo pouzdano i stabilno merenje, ono se mora vršiti pod određenim uslovima:

- Temperaturna razlika između unutrašnjeg i spoljnog vazduha mora biti dovoljno velika (tipično 20 K, npr. unutra 20°C i spolja 0°C)

- Sve promene ovih temperatura (npr. dan/noć) trebale bi tokom merenja da budu najmanje moguće

- Merene vrednosti moraju biti prikupljene i snimljene na licu mesta tokom dovoljno dugog perioda (npr. jedan ili više dana) i parametri izračunati na osnovu srednjih vrednosti. Po DIN standardu merenje se vrši u toku 72 sata sa uzorkovanjem na 10 minuta.

"Almemo" merni sitem za merenje koeficijenta U se sastoji od instrumenta sa memorijom i odgovarajućih senzora. Merenje i izračunavanje može da se vrši sa 3 ili 5 parametara za svaki zid. U prvom slučaju izračunavanje U se radi na osnovu gustine protoka i temperatura zida ili vazduha unutra i spolja. U drugom slučaju koristi se svih ovih pet podataka. Zabeleženi podaci se onda mogu iskoristiti za izračunavanje U na samom instrumentu ili prebacivanjem na računar i izračunavanjem pomoću odgovarajućeg softvera koji omogućava napredniju obradu podataka (grafici, tabele itd)

Modularnost "Almemo" sistema omogućava merenje koeficijenta U na više elemenata odjednom korišćenjem instrumenta sa većim brojem mernih ulaza i dovoljnim brojem ploča za toplotni fluks i temperaturnih senzora.

"Almemo" sistem se nalazi u ponudi beogradske firme "Mikro Princ" kod koje se mogu nabaviti i ostali alati neophodni za inspekciju zgrada (termovizijske kamere FLIR za građevinarstvo, blowerdoor sistemi, luksmetri, anemometri itd.)