Konec osemdesetih let prejšnjega stoletja je bil v Nemčiji predstavljen koncept pasivne hiše, sloneč na trojni zasteklitvi in premičnih zunanjih senčilih, kjer naj bi bila potreba po ogrevalni toploti manj kot 15 kilovatnih ur na kvadratni meter na leto. V zadnjem desetletju smo bili priča nadgradnji pasivni podobne hiše s fotovoltaičnimi paneli, ki naj bi stavbo naredili neto ničenergijsko (NZEB) ali celo energijsko pozitivno ter s tem tudi pripomogli k zmanjševanju izpustov ogljikovega dioksida. Vendar so se v zadnjih nekaj letih v opisanem konceptu pokazale precejšnje pomanjkljivosti.
Prva težava je, da pozimi ni dovolj sončnega obsevanja za ogrevanje stavb in da s poleti pridobljeno sončno energijo ni mogoče zagotoviti zimskega ogrevanja. Poraba energije za ogrevanje NZEB-stavb je resda manjša kot pri klasično grajenih stavbah, vendar novogradnje še vedno neto dodajajo emisije ogljikovega dioksida zaradi potreb po ogrevanju.
Pomembna težava pasivnih in NZEB-stavb je, da so pogosto brez strojnega hlajenja (zlasti v Nemčiji), kar pomeni, da temperature v bivalnih prostorih poleti lahko dosežejo 30 stopinj Celzija, saj nočno prezračevanje zaradi vse višjih nočnih temperatur pogosto ne zadošča. Klimatsko neudobje, uporaba aktivnih (avtomatskih) senčil, ki omejujejo nemoten stik z okolico večino sončnega časa, ter strah pred okvarami preprečujejo, da bi se ljudje bolj odločali za obnove starih stavb v novejše NZEB ali pasivne.
Na naslednjo veliko težavo pa je opozoril Hans-Werner Sinn v svojem odmevnem znanstvenem članku »Buffering volatility: A study on the limits of Germany's energy revolution« (Vir) s konca leta 2017, v katerem je pokazal, da energijska revolucija (Energiewende), tako kot je zamišljena, ni mogoča. Težava je hranjenje sončne in vetrne energije za zimo. To seveda ni mogoče, ker ne poznamo nobene ekonomsko učinkovite metode sezonskega shranjevanja električne energije, niti ni kakšne na obzorju.
Rešitev: velik delež zasteklitve stavb z nizko vrednostjo U in g
Na drugi strani vemo, da bi lahko stavbe, opremljene z velikim deležem zasteklitve (nad 40 odstotkov) in vrednostjo Uw pod 0,4 W/m2K, povsem odpravile zunanje senčenje in tudi večino potrebe po ogrevanju. Potrebo po senčenju odpravi zunanje sončno zaščitno steklo z zmerno vrednostjo solarnih toplotnih dobitkov (nizka vrednost g), potrebo po ogrevanju pa zelo nizka toplotna prehodnost zasteklitve (nizka vrednost U).
Navajamo primer: Zasteklitev s toplotno prehodnostjo (Uw) 0,3 W/m2K in koeficientom solarnih dobitkov (g) 0,3 na povprečen zimski meglen dan prek kratkega dneva sprejme od razpoložljive svetlobe več toplote, kot je v vseh 24 urah dneva odda nazaj v okoliški zrak. Skupaj z notranjimi viri toplote (ljudje, računalniki, luči in podobno) takšne stavbe dosegajo zmanjšanje potrebe po ogrevanju na minimalno oziroma skoraj ničelno raven, vsega eno kilovatno uro na kvadratni meter na leto – ob dejstvu, da je stalna temperatura v prostoru vsaj 22 stopinj Celzija.
Imajo pa takšne stavbe izraženo potrebo po hlajenju, ki znaša tipično šest kilovatnih ur električne energije na kvadratni meter na leto, ob upoštevanju, da se stavba zrači s sistemom variabilnega (VAV), rekuperiranega zračenja. S takšnim konceptom rešitve je potreba po shranjevanju poletne sončne energije za zimo povsem odpravljena. Sončna energija poleti lahko brez težav pokriva potrebe po hlajenju, saj potreba in fotovoltaična proizvodnja časovno sovpadata.
Evropska inovacija Q-Air iz Slovenije
Pri inovativnem šestslojnem sistemu zasteklitve, ki ga Trimo predstavlja pod blagovno znamko Q-Air, vrednost U dosega vse do 0,3 W/m2K na ravni celotne steklene fasade z upoštevanjem vseh toplotnih izgub. Skupna debelina sistema Q-Air je okvirno 13 centimetrov, kar zadošča, da lahko v nekaterih primerih med zunanje in notranje steklo skrijemo potrebno podkonstrukcijo, kar dviguje estetski videz lepo poravnane notranje in zunanje površine stene.
Pri temeljnem razvoju steklenega sistema za ovoj stavb Q-Air je Trimo sodeloval s številnimi domačimi in tujimi podjetji, inštituti in fakultetami, denimo s Fakulteto za gradbeništvo in geodezijo in Fakulteto za strojništvo Univerze v Ljubljani, Zavodom za gradbeništvo Slovenije (ZAG) in inštitutom IFT iz Nemčije.
Q-Air je Evropska unija leta 2016 prepoznala kot veliko inovacijo, pomembno za Evropo in širše, ter projekt finančno podprla v okviru programa Obzorje 2020. V evropskem projektu Q-Air Trimo v letih 2017 in 2018 sodeluje z ZAG ter še s tremi konzorcijskimi partnerji iz tujine – s podjetji Kohlbecker iz Nemčije, Cantori iz Italije in Skandinaviska Glassystem iz Švedske.
Velik premik v smeri trajnostne gradnje
Inovativni izdelek Q-Air ščitita dve patentni družini s podeljenimi patenti od Kanade, Evrope, Evrazije do Japonske. Bistvo prvega izuma je v posebni rešitvi težave ekspanzije izolacijskega plina argona, ki se poleti razteza v posebno ekspanzijsko komoro, ki je izvedena kar iz stekla samega, tako da se vidna stekla poleti ne izbočijo, pozimi pa ne vbočijo. Drugi izum pa obsega posebno metodo izbire stekel, tako da se ta spektralno ujemajo na način, ki onemogoča pregrevanje vmesnih stekel in tesnilnih mas takega izolacijskega elementa, kadar je ta izpostavljen soncu.
Q-Air pomeni velik premik v smeri trajnostne gradnje ob hkratnem povečanju bivalnega standarda. Odprava potrebe po sezonskem hranjenju energije bo imela v prihodnjih desetletjih veliko težo, saj se je brez nje zmanjšanje izpustov ogljikovega dioksida pri stavbah izkazalo za praktično nemogoče. Najpomembneje pri rešitvi Q-Air je, da jo ljudje dojemajo kot korak naprej, saj ima izdelek poleg že naštetih prednosti tudi dolgo življenjsko dobo, najmanj tako kot navadna okna oziroma steklene fasade.
