Uvedba aerogelne izolacijske odeje Spaceloft v ovoj zračno podprtih konstrukcij - Zrim, Grega (visokošolska dela, 2019)
Predstavljeno delo obsega raziskavo optičnih in toplotnih lastnosti obstoječega (toplotno neizoliranega) in predloga novega (toplotno izoliranega) konstrukcijskega sklopa dvojnega membranskega ovoja zračno podprtih konstrukcij z uvedeno aerogelno izolacijsko odejo Spaceloft%. Prikazani so učinki na delovanje vzorčnega primera stavbe z vidika njene dnevne osvetljenosti, rabe energije za ogrevanje in hlajenje ter toplotnega ugodja uporabnikov. Za raziskavo je bila izbrana Športna dvorana na Brezovici pri Ljubljani (ŠDB), približno devet kilometrov jugozahodno od središča mesta Ljubljana. Dvojni membranski ovoj obstoječe stavbe ni dodatno toplotno izoliran, sestavljata ga poliestrski tkanini (zunanja in notranja), prevlečeni s polivinilkloridno prevleko (PES(1)2009 in PES(2)2009). Zaradi pričakovane relativno nizke prosojnosti aerogelne izolacijske odeje Spaceloft% je bila predlagana sestava novega konstrukcijskega sklopa z uporabo za svetlobo visokoprepustne etilen tetrafluoroetilenske (ETFE) folije kot primarne membranske nosilne konstrukcijske, aerogelne odeje (aerogel) kot toplotne izolacije in polietilenske tkanine (PEfabric), ki je bila namenjena za zaščito toplotne izolacije. S pomočjo laboratorijskih in terenskih meritev spektrov so bile določene: prvič, svetlobne (prepustnost in odbojnost v vidnem spektru), drugič, sončne (prepustnost, odbojnost na beli in črni podlagi, absorptivnost v ultravijoličnem, vidnem in bližnjem infrardečem spektru) in tretjič, toplotne lastnosti (v daljnem infrardečem spektru, valovna dolžina med 2,5 %m in 16 %m) materialov, posameznih delov in celovitih različic konstrukcijskega sklopa (1. obstoječa iz dveh poliestrskih tkanin, prevlečenih s polivinilkloridno prevleko; 2. različica iz dveh enakih etilen tetrafluoroetilenskih folij; 3. toplotno izolirana različica). Terensko eksperimentalno delo je vključevalo meritve temperature in hitrosti zraka v zračnem kanalu dvojnega membranskega ovoja ŠDB, meritev okoljskih parametrov (temperature zraka v stavbi in zunaj nje) in drugih količin potrebnih za opis toplotnega odziva, ter meritve dnevne osvetljenosti. Rezultati terenskih meritev hitrosti in temperature zraka v zračnem kanalu med membranama so bili skupaj z optičnimi lastnostmi uporabljeni za izračun toplotnega upora vseh treh obravnavanih različic dvojnega membranskega ovoja v odvisnosti od naklona konstrukcije. Izveden je bil tudi izračun totalne prepustnosti za sončno energijo. Na podlagi eksperimentalnih meritev dnevne osvetljenosti ŠDB je bila narejena primerjava z računalniškim programom DAYSIM izračunanih in simuliranih vrednosti količnika dnevne svetlobe, ki je potrdila primernost priprave geometrijskega modela stavbe in vhodnih podatkov. Posledično je bil z istim računalniškim programom opravljen izračun za napoved dnevne osvetljenosti stavbe z novim predlaganim ovojem s toplotno izolacijo, ki je pokazal boljšo dnevno osvetljenost igrišča, tudi na oblačni dan. Izračun rabe energije za lokalno klimo s programom EnergyPlus je pokazal, da uporaba prosojne toplotne izolacije Spaceloft% ne vpliva ugodno le na dnevno osvetljenost izbrane stavbe, temveč tudi na podaljšanje obdobja uporabe, ko stavba lahko deluje v prostem teku in je pri tem celo za bivanje udobnejša, kar posledično zmanjša potrebo po energiji za ogrevanje, tudi na račun povečanih sončnih dobitkov. Nasprotno, izbrani ukrep na količino energije, potrebne za hlajenje, ne vpliva ugodno in jo močno poveča. To v realnosti nima posebnega pomena, saj se vzorčna stavba v poletnem času, tj. v času eventualne potrebe po ohlajevanju, ne uporablja, ker lokalno podnebje dopušča letne športne aktivnosti na odprtem prostoru. Analiza toplotnega ugodja pokaže, da tedaj, ko je stopnja aktivnosti dovolj nizka (na primer igranje tenisa) med ogrevalno sezono, uvedba aerogelne izolacijske odeje Spaceloft% ugodno vpliva na toplotno in tudi na svetlobno ugodje uporabnikov.
Keywords: aerogel; aerogel insulated membrane; air-supported structures; architectural fabrics and foils; Built Environment; civil engineering; daylight coefficient; daylight factor; daylighting; DAYSIM calculations; dnevno osvetljevanje; doctoral thesis; eksperimentalno terensko delo; EnergyPlus energy use calculations; experimental fieldwork; Grajeno okolje; izračuni s programom DAYSIM; izračuni s programom EnergyPlus; koeficient dnevne svetlobe; količnik dnevne svetlobe; optical properties; optične lastnosti; tekstilije in folije; zračno podprte stavbe