Budynki o radykalnie obniżonym zapotrzebowaniu na energie konwencjonalną.pdf

Budynki o radykalnie obni Ŝ onym zapotrzebowaniu na energie

konwencjonaln ą

Tomasz Kisilewicz: Politechnika Krakowska

Termin budynek energooszcz ę dny jest obecnie

bardzo chętnie uŜywany, chociaŜ nie jest do końca

jasne co on naprawdę oznacza. MoŜna podejrzewać,

Ŝe właśnie ta niejasność jest dla niektórych

uŜytkowników tego określenia bardzo wygodna.

Wprowadzenie wskaźnika "E", określającego

faktyczne zapotrzebowanie na energię dla

standardowego sezonu ogrzewczego, powinno

usunąć wszelkie niejasności i zastąpić trudne do

weryfikacji deklaracje liczbami. MoŜna oczekiwać,

Ŝe jeśli dla uŜytkownika samochodu bardzo waŜna

jest informacja "ile pali na setkę", to dla uŜytkownika budynku wartość wskaźnika E stanie

się tak samo waŜna jak lokalizacja, sąsiedztwo, wyposaŜenie itp.

Warto w tym miejscu zauwaŜyć, Ŝe bardzo szybko ulegają zmianie wymagania w tym

zakresie i ich społeczny odbiór. Oto przykłady.

Zdecydowana większość wzniesionych i uŜytkowanych w Polsce budynków to obiekty o

duŜej energochłonności, spuścizna po latach beztroskiego gospodarowania energią. Wartość

wskaźnika E dla tych budynków moŜe wynosić od 200 do 300 i więcej kWh/m2. W 1990

roku pisano w "Materiałach Budowlanych" [1], Ŝe w przodującej pod względem oszczędzania

energii Szwecji wskaźnik E wynosi "juŜ tylko 120-I55 kWh/m2 , a w przyszłości realne moŜe

być osiągnięcie 90-I00 kWh/m2".

Budynek energooszcz ę dny w Krakowie

W krakowskich Bronowicach Wielkich zaprojektowano w (992 i ukończono w 1995 roku

doświadczalny budynek o radykalnie obniŜonym zapotrzebowaniu na energię i z biernym

wykorzystaniem energii słonecznej. Niska energochłonnośc tego budynku zarówno na etapie

realizacji jak i eksploatacji (80 kWh/m2a) była jednym z głównych, ale nie nadrzędnym

celem tego przedsięwzięcia. Istotne bowiem równieŜ było utrzymanie walorów estetycznych

bryły i jej związku z krajobrazem, a takŜe poprawnej funkcji wnętrza. Zamiarem autorów

było równieŜ zaprojektowanie budynku normalnego, to jest takiego, który byłby prosty pod

względem technicznym, tani i łatwy do zaakceptowania i naśladowania dla potencjalnych

inwestorów. Wszystkie decyzje projektowe były więc przedmiotem wielostronnej analizy i

czasami kompromisem między rozbieŜnymi wymaganiami. Utrzymany został jednak

podstawowy charakter budynku energooszczędnego konsekwentnie realizowany od etapu

kształtowania rzutu i bryły, do eliminacji mostków cieplnych w detalach konstrukcyjnych.

Tymczasem juŜ w 1998 roku nawet polskie, zwykle dość łagodne, przepisy wymagają dla

zwykłych, nowowznoszonych budynków wartości E poniŜej l00 kWh/m2. Zaś w domach

zasługujących na miano energooszczędnych wskaźnik ten ma być niŜszy od 50 kWh/m2.

Program badawczy IEA

W tym samy czasie, w ramach programu badawczego IEA (International Energy Agency),

dotyczącego ogrzewania i chłodzenia słonecznego zrealizowanych zostało na całym świecie

15 budvnków doświadczalnych o drastycznie obniŜonym zapotrzebowaniu na energię

ogrzewania i wykorzystujących w szerszym stopniu energię słoneczną. Udział w programie

wzięły następujące kraje: Austria, Belgia, Kanada, Dania, Finlandia, Niemcy (3 budynki),

Japonia, Holandia, Norwegia, Szwecja, Szwajcaria i USA (2 budynki).

Paradoksalnie jednak, związek warunków klimatycznych z zapotrzebowaniem na energię

ogrzewania jest słaby . Dom fiński, zlokalizowany w najtrudniejszych warunkach

klimatycznych, naleŜy do grupy budynków najoszczędniejszych ze względu na dostarczaną z

zewnątrz energię ogrzewania, a wynika to częściowo z jego wysokiej izolacyjności cieplnej i

przede wszystkim z zaawansowanego wyposaŜenia technicznego. Bardzo niskie, dzięki

wysokiej izolacyjności i odzyskowi ciepła z wentylacji, faktyczne potrzeby energetyczne

budynków w tym programie, są dodatkowo pomniejszane dzięki aktywnemu wykorzystaniu

energii słonecznej, pompom cieplnym, fotoogniwom lub sezonowemu magazynowaniu

energii słonecznej. Średnia wartość zapotrzebowania na energię ogrzewania dostarczaną z

zewnątrz została więc w ten sposób obniŜona do 15 kWh/m2 . Natomiast skrajny wynik

uzyskano w przypadku budynku w Berlinie (D-2), który jest obiektem o zerowym

zapotrzebowaniu na ciepło dostarczane z zewnątrz.

Budynki pasywne - europejski program CEPHEUS

W ramach programu, którego realizacje rozpoczęto w 1998 roku, ma powstać w sumie 250

domów pasywnych. Kilkadziesiąt budynków, spełniających wymogi programu, wzniesiono

juŜ w Niemczech.Dom Pasywny zapewnia komfort termiczny we wnętrzu tylko przy tzw.

uzupełniającym systemie ogrzewania konwencjonalnego, uŜywanym w najchłodniejszych

jedynie okresach roku.

Jest to mo Ŝ liwe poprzez:

radykalne ograniczenie strat cieplnych

maksymalizację pasywnych (biernych) zysków słonecznych.

Cele programu:

1. Wykazanie technicznej wykonalności budynków o krańcowo niskim zapotrzebowaniu

na energię konwencjonalną

2. Niski koszt dodatkowy ma być w budynku pasywnym szybko kompensowany

oszczędnościami przy eksploatacji.

3. Badanie zachowania i akceptacji uŜytkowników takich budynków

4. Wprowadzenie na rynek europejski Domu Pasywnego jako poszukiwanego towaru

handlowego.

5. Dom Pasywny musi stać się waŜnym elementem zrównowaŜonego rozwoju

technicznego i ochrony środowiska naturalnego.

Podstawowe cechy techniczne budynków pasywnych:

Bierne zyski słoneczne

Optymalne oszklenie południowe (ą30°)

Zyski słoneczne stanowią ok. 40% zapotrzebowania

Superizolujące oszklenie

Nisko-emisyjne oszklenie 3-szybowe, U =< 0.75 W/(m2K)

Przepuszczalność promieniowania słonecznego powyŜej 50%

Superizolujące ramy

Miejscowy współczynnik przenikania ram poniŜej 0.8 W/(m2K)

Powłoka budynku

Superizolacja przegród nieprzeźroczystych, U =< 0.1 W/(m2K)

Mostki termiczne

Konstrukcja wolna praktycznie od mostków termicznych Y mniejsze od 0.01 W/(mK)

Szczelność infiltracyjna

Szczelna powłoka zewnętrzna budynku.

Wymiana powietrza przy badaniu róŜnicą ciśnień 50Pa: mniej niŜ 0.6 1/h

Wentylacja

Wentylacja wymuszona, usuwanie powietrza z pomieszczeń wilgotnych.

Wymiana powietrza na poziomie 30m3 na osobę

Odzysk ciepła z powietrza wentylacyjnego

Przeciwprądowy wymiennik ciepła

Sprawność wymiany ciepła h >= 80%

Odzysk ciepła utajonego z powietrza wentylacyjnego

Kompaktowa pompa cieplna, max. ObciąŜenie 10 W/m3.

Gruntowy wymiennik ciepła

Wstępne podgrzewanie powietrza zewnętrznego poprzez zasysanie przez węŜownicę

w gruncie, temperatura świeŜego powietrza powyŜej +8°C.

Ogrzewanie konwencjonalne

System zredukowany do minimum, np. nadmuch ciepłego powietrza połączony z

wentylacją mechaniczną Zapotrzebowanie na konwencjonaln ą energi ę ogrzewania

=< 15 kWh/(m2a)

Energooszczędne wyposaŜenie domu

Całkowite zuŜycie energii na ogrzewanie, ciepłą wodę i gospodarstwo domowe

poniŜej 42 kWh/(m3a)

Wnioski ogólne dla budownictwa polskiego

PodwyŜszanie izolacyjności nieprzeźroczystych przegród zewnętrznych jest działaniem dość

naturalnym i w przypadku budynków nowoprojektowanych względnie tanim. Grubości

warstw izolacyjnych powyŜej 30 czy nawet 40 cm, prawdopodobnie w ciągu niewielu lat,

będą rozpowszechnione nie tylko dla stropów ale i dla ścian. Spotykane czasami wątpliwości

na temat "nadmiernego zaizolowania i uszczelnienia przegród" nie mają Ŝadnych podstaw

merytorycznych, a realizacje wielu juŜ obiektów o takich cechach tę opinię potwierdzają

Granicą ciągle powiększanej izolacyjności wydaje się być nie tyle nawet wartość

ekonomicznie uzasadniona, co raczej osiągnięcie mało znaczącego poziomu w bilansie

ogólnym strat cieplnych przez te przegrody.

We współczesnych budynkach o podwyŜszonej izolacyjności ogromne znaczenie mają

natomiast straty ciepła przez otwory przeszklone, a co za tym idzie kwestia wielkości

przeszklenia. PodwyŜszenie izolacyjności cieplnej oszklenia, wpływa nie tylko na radykalne

ograniczenie całości strat cieplnych z budynku, ale jest takŜe kluczowym warunkiem

wykorzystania energii słonecznej

Programy badawcze potwierdzają, Ŝe poprzez stosowanie układów kilku szyb i powłok

niskoemisyjnych oraz izolacyjnych przekładek dystansowych moŜna realnie zmniejszyć

przenikanie ciepła przez oszklenie nawet do wartości 0.5 W/m2K. Podobny efekt izolacyjny

moŜna uzyskać równieŜ stosując izolację półprzepuszczalną. Tak niskie współczynniki

przenikania ciepła dla oszklenia umoŜliwiają zmianę pozycji biernych zysków słonecznych w

bilansie budynku z marginalnej nawet na. dominującą.

Programy badawcze po raz kolejny potwierdziły równieŜ konieczność wznoszenia szczelnych

budynków, wyposaŜonych w system wentylacji mechanicznej i bezwzględnie wymiennik

ciepła. Ilościowa redukcja wymiany powietrza poniŜej minimum higienicznego nie jest

moŜliwa. Stosowanie materiałów o małej paroprzepuszczalności dodatkowo podwyŜsza

wymagania wentylacyjne. Odzysk ciepła z powietrza usuwanego jest więc jednym z

podstawowych rozwiązań budownictwa energooszczędnego. Centralna wentylacja

mechaniczna umoŜliwia zastosowanie równieŜ bardzo prostego pod względem technicznym

gruntowego wymiennika ciepła, szerzej stosowanego dotąd tylko w Niemczech. Wydaje się,

Ŝe moŜe on być bardzo praktyczną alternatywą dla. zaawansowanych technicznie urządzeń.

Nadaje się on do samodzielnej, niefachowej realizacji, nie wymaga duŜych ilości energii z

zewnątrz, nie ma. problemów związanych ze szronieniem i kondensacji nie powoduje

zapewne nadmiernego wychłodzenia gruntu, a wreszcie jego koszt jest niski.

Tomasz Kisilewicz

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: