1. 1 - 12 |
2. 13 - 24 |
3. 25 - 36 |
4. 37 - 48 |
5. 49 - 60 |
6. 61 - 72 |
7. 73 - 84 |
8. 85 - 96 |
9. 97 - 101 |

Budynki o radykalnie obniżonym zapotrzebowaniu na energie konwencjonalną

Tomasz Kisilewicz:

Politechnika Krakowska

Termin budynek energooszczędny jest obecnie bardzo chętnie używany, chociaż nie jest do końca jasne co on naprawdę oznacza. Można podejrzewać, że właśnie ta niejasność jest dla niektórych użytkowników 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. Można oczekiwać, że jeśli dla użytkownika samochodu bardzo ważna jest informacja "ile pali na setkę", to dla użytkownika budynku wartość wskaźnika E stanie się tak samo ważna jak lokalizacja, sąsiedztwo, wyposażenie itp.

Warto w tym miejscu zauważyć, że bardzo szybko ulegają zmianie wymagania w tym zakresie i ich społeczny odbiór. Oto przykłady.

Zdecydowana większość wzniesionych i użytkowanych w Polsce budynków to obiekty o dużej energochłonności, spuścizna po latach beztroskiego gospodarowania energią. Wartość wskaźnika E dla tych budynków może wynosić od 200 do 300 i więcej kWh/m2. W 1990 roku pisano w "Materiałach Budowlanych" [1], że w przodującej pod względem oszczędzania energii Szwecji wskaźnik E wynosi "już tylko 120-I55 kWh/m2 , a w przyszłości realne może być osiągnięcie 90-I00 kWh/m2".

Budynek energooszczędny w Krakowie

W krakowskich Bronowicach Wielkich zaprojektowano w (992 i ukończono w 1995 roku doświadczalny budynek o radykalnie obniżonym 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 również było utrzymanie walorów estetycznych bryły i jej związku z krajobrazem, a także poprawnej funkcji wnętrza. Zamiarem autorów było również 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 rozbieżnymi wymaganiami. Utrzymany został jednak podstawowy charakter budynku energooszczędnego konsekwentnie realizowany od etapu kształtowania rzutu i bryły, do eliminacji mostków cieplnych w detalach konstrukcyjnych.

Tymczasem już w 1998 roku nawet polskie, zwykle dość łagodne, przepisy wymagają dla zwykłych, nowowznoszonych budynków wartości E poniżej l00 kWh/m2. Zaś w domach zasługujących na miano energooszczędnych wskaźnik ten ma być niższy 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 obniżonym 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, należy 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 wyposażenia 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 obniżona 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 już w Niemczech.

Dom Pasywny zapewnia komfort termiczny we wnętrzu tylko przy tzw. uzupełniającym systemie ogrzewania konwencjonalnego, używanym w najchłodniejszych jedynie okresach roku.

Jest to możliwe 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 użytkowników takich budynków
4. Wprowadzenie na rynek europejski Domu Pasywnego jako poszukiwanego towaru handlowego.
5. Dom Pasywny musi stać się ważnym elementem zrównoważonego 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 powyżej 50%

• Superizolujące ramy

  Miejscowy współczynnik przenikania ram poniżej 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 różnicą ciśnień 50Pa: mniej niż 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. Obciążenie 10 W/m3.

• Gruntowy wymiennik ciepła

  Wstępne podgrzewanie powietrza zewnętrznego poprzez zasysanie przez wężownicę w gruncie, temperatura świeżego powietrza powyżej +8°C.

• Ogrzewanie konwencjonalne

  System zredukowany do minimum, np. nadmuch ciepłego powietrza połączony z wentylacją mechanicznąZapotrzebowanie na konwencjonalną energię ogrzewania =< 15 kWh/(m2a)

• Energooszczędne wyposażenie domu

  Całkowite zużycie energii na ogrzewanie, ciepłą wodę i gospodarstwo domowe poniżej 42 kWh/(m3a)

Wnioski ogólne dla budownictwa polskiego

Podwyższanie izolacyjności nieprzeźroczystych przegród zewnętrznych jest działaniem dość naturalnym i w przypadku budynków nowoprojektowanych względnie tanim. Grubości warstw izolacyjnych powyżej 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 żadnych podstaw merytorycznych, a realizacje wielu już 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 podwyższonej izolacyjności ogromne znaczenie mają natomiast straty ciepła przez otwory przeszklone, a co za tym idzie kwestia wielkości przeszklenia. Podwyższenie izolacyjności cieplnej oszklenia, wpływa nie tylko na radykalne ograniczenie całości strat cieplnych z budynku, ale jest także kluczowym warunkiem wykorzystania energii słonecznej

Programy badawcze potwierdzają, że poprzez stosowanie układów kilku szyb i powłok niskoemisyjnych oraz izolacyjnych przekładek dystansowych można realnie zmniejszyć przenikanie ciepła przez oszklenie nawet do wartości 0.5 W/m2K. Podobny efekt izolacyjny można uzyskać również stosując izolację półprzepuszczalną. Tak niskie współczynniki przenikania ciepła dla oszklenia umożliwiają zmianę pozycji biernych zysków słonecznych w bilansie budynku z marginalnej nawet na. dominującą.

Programy badawcze po raz kolejny potwierdziły również konieczność wznoszenia szczelnych budynków, wyposażonych w system wentylacji mechanicznej i bezwzględnie wymiennik ciepła. Ilościowa redukcja wymiany powietrza poniżej minimum higienicznego nie jest możliwa. Stosowanie materiałów o małej paroprzepuszczalności dodatkowo podwyższa wymagania wentylacyjne. Odzysk ciepła z powietrza usuwanego jest więc jednym z podstawowych rozwiązań budownictwa energooszczędnego. Centralna wentylacja mechaniczna umożliwia zastosowanie również bardzo prostego pod względem technicznym gruntowego wymiennika ciepła, szerzej stosowanego dotąd tylko w Niemczech. Wydaje się, że może on być bardzo praktyczną alternatywą dla. zaawansowanych technicznie urządzeń. Nadaje się on do samodzielnej, niefachowej realizacji, nie wymaga dużych ilości energii z zewnątrz, nie ma. problemów związanych ze szronieniem i kondensacji nie powoduje zapewne nadmiernego wychłodzenia gruntu, a wreszcie jego koszt jest niski.