15. Innowacyjne technologie energooszczędne w budownictwie.pdf

INNOWACYJNE TECHNOLOGIE ENERGOOSZCZĘDNE W BUDOWNICTWIE

I ICH MOŻLIWE ZASTOSOWANIE NA DOLNYM ŚLĄSKU

Wrocław, 31.października 2006

Spistreści:

1. Uzasadnieniepodjęciatematu

2. Podstawaopracowania

Częśćteoretyczna

3. Wybranetechnologieenergooszczędnewbudownictwie

4. Modeleodzyskuiwykorzystaniawody

Częśćpraktyczna

Długołęka,Piszkawa–studiamoŜliwości

5. Analizawybranychlokalizacji

6. AnalizamoŜliwościrozwiązaniafunkcjonalnoprzestrzennegodziałki

7. Propozycjerozwiązaniaarchitektonicznego.Ocenaparametrówśrodowiskowych

wybranegorozwiązania

8. StudiamoŜliwościwdroŜeniaaktywnychsystemówpozyskaniaenergii

9. StudiamoŜliwościwdroŜeniapasywnychsystemówoszczędzaniaenergii

10. Bilansenergetycznywybranegorozwiązania.DomwDługołęce

11. StudiumopłacalnościwdroŜeniawybranegorozwiązania.DomwDługołęce

Podsumowanie

12. MoŜliwościzastosowaniatechnologiienergooszczędnychnaDolnymŚląsku

1. Uzasadnieniepodjęciatematu

OszczędnośćenergiijestjednymzpriorytetówpolitykiUniiEuropejskiej,ustalonymzewzględuna

globalneproblemyludzkościzwiązanezzanieczyszczeniemidegradacjąśrodowiskanaturalnegooraz

wyczerpywaniemsięzasobów paliwkopalnych. Ponad50% światowego zuŜycia energiizwiązanejest

zbudowąieksploatacjąbudynków,główniezichogrzewaniemichłodzeniem.Podobnie–około50%

zanieczyszczeńwpowietrzupowstajewwynikuogrzewaniabudynków.Takwięcfunkcjonująceobecnie

systemy i technologie związane z budownictwem i mieszkalnictwem mogą w znacznym stopniu

przyczyniać się w skali globalnej do zmiany panującego klimatu, zaś w skali lokalnej do pogorszenia

jakościśrodowiskaŜyciaczłowieka.Ponadto,zgodniezobowiązującymiwUniiEuropejskiejprzepisami,

udział odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym w Polsce z obecnych 4 % powinien

wzrosnąćdo7,5%wroku2010.

Zainteresowanie tą problematyką większego grona osób, związanych zawodowo (i nie tylko)

zbudownictwem,powinnowięcskutkowaćrealnymograniczeniemniekorzystnychzmianwprzyszłości

orazpoprawąpolitykienergetycznejwnaszymkraju.

OpracowanieniniejszejestodpowiedziąnazauwaŜalnybrakowegozainteresowania,zarówno

wśród urzędników jak i architektów. Ma na celu przybliŜyć temat energooszczędności i wskazać, Ŝe

wbrew obiegowym opiniom, wykorzystanie odnawialnych źródeł energii oraz rozwiązań

wstosunkowokrótkimokresieczasu.Nawetwtakniekorzystnychwarunkachklimatycznychwjakich

zlokalizowanyjestWrocław.Wskazaniedecydentom,Ŝewartonietylko„termomodernizować”,alerównieŜ

stosować nowoczesne technologie pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych, wzmacniając efekt

oszczędnościrozwiązaniamiformalnymiikonstrukcyjnymiarchitektury.

Ze względu na postawiony cel, opracowanie zawiera przegląd nowoczesnych technologii

energooszczędnych i ekologicznych w budownictwie oraz wskazanie moŜliwości i warunków ich

zastosowaniawregionieDolnegoŚląska.

Wymiernymefektemopracowaniabędzie:

zestawienie wybranych nowoczesnych technologii przydatnych w projektowaniu architektonicznym

zorientowanymnabudownictwoenergooszczędneiprzyjazneśrodowisku,

ustaleniemoŜliwościichzastosowanianaDolnymŚląsku,

sprecyzowaniewytycznychiwnioskówdoprojektowaniawybranychobiektów,

moŜliwośćwdroŜeniaproponowanychrozwiązań,

wspomaganiemetodologicznedlainnychinwestycjizorientowanychnaekoenergooszczędność,

(po realizacji) wykorzystanie jako obiekty modelowe i demonstracyjne na terenie Dolnego Śląska

wzakresiewdraŜanianowoczesnychtechnologiienergooszczędnychiprzyjaznychśrodowiska.

Opracowanie obejmuje część teoretyczną i praktyczną. W części teoretycznej zostaną

zaprezentowane wybrane metody i systemy zorientowane na oszczędność energii i ekologiczność

rozwiązań. Część praktyczna ma zobrazować moŜliwości ich zastosowania w obiektach mieszkalno

usługowychplanowanychdorealizacji.

2. Podstawaopracowania

PodstawąopracowaniajestzleceniewykonaniaprzezPolitechnikęWrocławską,reprezentowaną

przez Prorektora ds. Badań Naukowych i Współpracy z Gospodarką Politechniki Wrocławskiej –

prof. dr hab. inŜ. TadeuszaWięckowskiego, w ramachprojektu „Transfer wiedzy pomiędzy sferą B+R

a gospodarką Dolnego Śląska poprzez tworzenie regionalnych sieci naukowogospodarczych”. Projekt

współfinansowanyjestzEuropejskiegoFunduszuSpołecznegoorazbudŜetupaństwa.

Częśćteoretyczna

3. Wybranetechnologieenergooszczędnewbudownictwie

DopodstawowychzadańtechnologiienergooszczędnychwbudownictwienaleŜyograniczaniestrat

ciepłaorazstosowanieodnawialnychźródełenergii.Obateczynnikisprzyjająpowstawaniuobiektówtzw.

niskoenergetycznych, czyli takich których sezonowy wskaźnik zapotrzebowania na ciepło na rok Eo

wynosiponiŜej70kWh/m 2 .Przyobowiązującymwskaźniku95kWh/m 2 .

3.1. Ograniczaniestratciepła

Stratyciepławobiektachnastępujągłównieprzezprzegrodyzewnętrzneorazwentylację.Abyograniczać

straty ciepła przez przegrody zewnętrzne naleŜy stosować rozwiązania budowlane, w których

współczynnikprzenikaniaciepłaUwynosidladomówjednorodzinnychmaksymalnie0,2W/ m 2 K(podczas

gdyaktualnywymógmówiowspółczynniku0,3W/ m 2 K).NaleŜyrównieŜunikaćtzw.mostkówcieplnych.

W praktyce oznacza to odpowiednio dobrane warstwy ścian zewnętrznych, dachów, stropodachów i

dachównadnieogrzewanympoddaszem,podłógnagruncielubnadnieogrzewanąpiwnicą.Ichsolidne

wykonaniezapewniająceszczelnąotulinęcieplną.Ponadtodobórokienidrzwizewnętrznychowłaściwym

standardzieprzeszkleńorazszyb.Stratyprzezwentylacjęograniczasięprzezkontrolęiodzyskpowietrza

wentylacyjnegoorazświadomewietrzeniepomieszczeń.TenostatniczynnikleŜywprawdziepostronie

uŜytkowników,leczwartotuwspomnieć,Ŝeenergooszczędnysystemwietrzeniapomieszczeńpolegana

zamknięciudopływuciepłana30minutprzedi30minutpouchyleniuokiennamaksimum10minut 1 .

3.2. Stosowanieodnawialnychźródełenergii

Do odnawialnych źródeł energii naleŜy zaliczyć energię słoneczną, ziemną, wiatrową, wodną oraz

biomasę i biogaz. W przeciwieństwie do źródeł kopalnych – ten rodzaj pozyskiwania energii jest

niewyczerpalnyinajmniejszkodliwydlaśrodowiskanaturalnego.

Słońce w Polsce w zaleŜności odmiejsca dostarcza od 900 do 1200 kWh energii na m 2 powierzchni

poziomejrocznie.Pozwalatonawykorzystywanieenergiisłonecznejwsposóbbiernyiczynny.Bierny

polega na rozplanowaniu pomieszczeń i otworów okiennych w budynku umoŜliwiającym penetrację

promienisłonecznychitymsamymogrzaniepomieszczeń,którenastępnieuwzględnianejestjakozyskw

bilansie energetycznym obiektu. Czynne wykorzystanie energii opiera się na stosowaniu kolektorów

słonecznychibateriifotowoltaicznych.KolektorywwarunkachPolskichsłuŜągłówniedouzyskaniacieplej

wody uŜytkowej (c.w.u.) oraz wspomagająco do systemów ogrzewania wodnego. W tych wariantach

wykorzystywane są wymienniki ciepła. MoŜna wyróŜnić kolektory płaskie i rurowe (próŜniowe). W

niewielkim stopniu rozpowszechnione są kolektory powietrzne, w których wykorzystuje się solarne

podgrzewanie powietrza wentylacyjnego. Natomiast baterie fotowoltaiczne słuŜą do uzyskania energii

elektrycznej.Wymienionezastosowaniasąpodstawądoprojektowaniatzw.architekturysolarnej.

Energia ziemna wykorzystywana jest głównie przy pompach cieplnych, które wykorzystywane są do

instalacjic.o.,uzyskiwaniac.w.u.lubdoogrzewaniapowietrzawentylacyjnego.Występująpompywodnei

powietrzne.WpompachwodnychIchdziałanieopierasięnawykorzystywaniuciepłazgromadzonegow

grunciezapomocąwymiennika,któryukładasięwgruncienagłębokościokoło1,52metry,poziomolub

pionowo.ŹródłemciepłamoŜebyćtakŜewodagruntowaktóraprzezcałyrokmatemperaturęokoło10ºC.

1 Na podstawie Gluecklich D., Oekologisches Bauen. Von Grundlagen zu Gesamtkonzepten , Merkur

Druck, 2004 Leipzig.

Energiawiatrowa jestrozpowszechnionawkrajachEuropyZachodniej–natomiastjestrzadkospotykana

wPolsce.SłuŜyonadowytwarzaniaprąduprzypomocywiatrakówowysokościokoło5080metrów.

Wymagają one specjalnych zabezpieczeń technicznych i są lokalizowane w odległości minimum 400

metrówodzabudowańmieszkalnych.Sądyskutowanezewzględunaochronękrajobrazuoraznegatywne

oddziaływanienazwierzętaiptactwo.

Energiawodna –takŜerzadkostosowanawPolsce,wykorzystywanajestwkrajachwysokorozwiniętychw

postaciturbininstalowanychnapłynącejwodzierzeklubkanałów–douzyskiwaniaenergiielektrycznej.

Biomasa jest najbardziej rozpowszechnionym źródłem energii odnawialnej w Polsce. Opiera się na

substancjach pochodzenia głównie roślinnego takich jak: drewno i odpady drzewne, słoma i rośliny

energetyczne,którespalanesąwspecjalnychkotłach.Zewzględunaspecyfikędziałaniatychkotłów

zalecasięstosowaniezbiornikówakumulacyjnych,któreoddająciepłokiedypieczgaśnie.

Biogaz powstaje w procesie fermentacji szybko psujących się resztek spoŜywczych, odpadów

przemysłowychiroślinnychorazfekaliówzwierzęcychbądźmiejskich.ZaopłacalneuwaŜasięinstalacje

zasilaneodpadamiifekaliamipochodzącymiod500do1000mieszkańców.

3.3. Przykładytechnologiienergooszczędnych

Typowym przykładem kompleksowego rozwiązania budownictwa niskoenergetycznego jest tzw. dom

pasywny opracowany i opatentowany przez Wolfganga Feista w Passivhaus Instytut w Dortmundzie.

Zapotrzebowanienaenergiędlatakiegodomuwynosi15 kWh/m 2 narok.Zyskicieplnezapewnionesą

przez ciepło słoneczne, uŜytkowników i od urządzeń. Straty cieplne zredukowane są przez przegrody

zewnętrzne o minimalnym współczynniku przenikania ciepła U, tj. dla ścian 0,15 W/m 2 K oraz dla

przeszkleń i ram 0,8 W/m 2 K. Wykonanie takiego obiektu wymaga superdokładnej izolacji pozbawionej

mostków termicznych oraz szczelności, która badana jest za pomocą testu ciśnieniowego. Ponadto

stosowanyjestodzyskciepłazpowietrzawentylacyjnegoorazjegowstępnepodgrzanielubchłodzeniew

wymienniku gruntowym. Dodatkowo oszczędność energii zapewniona jest przez energooszczędne

wyposaŜenie.

NauwagęzasługujetakŜepolskipatentnaturalnydomopracowanyprzezAndrzejaGłąbazGliwic,który

osiąga podobne parametry jak poprzedni przykład. Jest to moŜliwe dzięki wykorzystaniu zysków

solarnych,kominkazpłaszczemwodnymizbiornikiemakumulacyjnymorazkolektoraszklarniowegoz

węŜownicamidouzyskiwaniac.w.u.

PoniŜej zaprezentowane zostaną autorskie rozwiązania energooszczędne dostosowane do warunków

DolnegoŚląska.

4. Modeleodzyskuiwykorzystaniawody

Do waŜnych zagadnień skierowanych na ochronę środowiska naleŜy gospodarka wodą w

budynkach. Rozwój cywilizacji przyczynia się do zachwiania naturalnego cyklu gospodarki wodnej i w

konsekwencji do stałego spadku zasobów wody pitnej. Następuje to w wyniku, po pierwsze stałego

wzrostupowierzchniutwardzonejnieprzepuszczalnejdlawodydeszczowejizdrugiejstrony,zpowodu

odprowadzaniajejdokanalizacjiogólnospławnej.

Z tego względu w krajach wysokorozwiniętych prowadzone są działania mające na celu

odzyskiwaniewody.Takwięc,stosujesięretencjęwodydeszczowejpolegającąnatworzeniuosobnych

instalacji deszczówki, która z dachów budynków odprowadzana jest do zbiorników retencyjnych i

rozprowadzanapodziałceorazwykorzystywanadopodlewaniazieleniwwarunkachlataisuszy.Wrazie

nadmiaruopadównadwyŜkiwodyodprowadzanesądolokalnychkanałówretencyjnych.

Ponadto stosuje się odzysk wody. Proces ten polega na wykorzystaniu wody deszczowej do

instalacjisanitarnychoraznawtórnymwykorzystaniuzuŜytejwody,tzw.szarej,doinstalacjisanitarnej.

StosujesiętakŜesystemybiologicznegooczyszczaniawodykanalizacyjnej,tzw.czarnej,wzbiornikach

podziemnych lub w roślinnych zbiornikach powierzchniowych, np. living machine lub oczyszczalniach

trzcinowych.OczyszczonawodamoŜebyćwtórnieuŜytadokanalizacjisanitarnejlubpodlewania.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: