Budownictwo_niskoenergetyczne.doc

9

„Budownictwo niskoenergetyczne

Energia odnawialna

(konspekt z opracowania dr inż. Doroty Chwieduk, zamieszczonego w książce Budownictwo ogólne t.2. pod redakcją prof. Piotra Klemma)

Nowoczesne budownictwo niskoenergetyczne jest rozwinięciem starych technik w dostosowaniu do nowszych osiągnięć w ich przystosowaniu do warunków klimatycznych. Zastosowano w nim szczególnie nowe techniki pozwalające na wykorzystanie energii odnawialnej zawartej w otoczeniu oraz jej odzyskiwania dla ponownego użycia. Wymaga to wspólnego działania specjalistów wielu branż. Obecnie już budownictwo charakteryzuje się  dużą oszczędnością energii, a mimo to nadal dąży się do zmniejszania zużycia energii przy jednoczesnym zachowaniu właściwego środowiska wewnętrznego w budynku dla zachowania zdrowia i wygody. Przy tym dąży się do zachowania w największym możliwym stopniu niezależności energetycznej budynku od zewnętrznych systemów zasilania. Oczywiście musi być przy tym uwzględnione poszanowanie środowiska. W tym dążeniu możemy wyróżnić następujące rodzaje budynków niskoenergetycznych:

- energooszczędne najnowszej generacji;

- budynki „inteligentne” ;

- samowystarczalne energetycznie;

- przyjazne człowiekowi;

- wybudowane i funkcjonujące zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju.

Zasada oszczędzania energii jest obecnie standardem we wszystkich typach budownictwa i polega ona na zastosowaniu najbardziej pod tym względem racjonalnych rozwiązań:

- konstrukcyjno – materiałowo – instalacyjnych (materiały, izolacje, okna, systemy odzysku ciepła);

- automatyka w kontroli i sterowaniu mikroklimatem wnętrz;

- pomiarem zużycia energii i jej nośników.

Przy tym wszystkim przy budynkach tzw. energooszczędnych nie uwzględnia się jednak poprawy efektywności energetycznej w miejscu wytwarzania i dystrybucji energii, efektywności zakumulowanej (wbudowanej) i oddziaływania na środowisko.

Energochłonność eksploatacyjna i wbudowana

Przywiązuje się dużą wagę do zużycia energii w czasie eksploatacji, porównując je do wartości podanych w normie. W budynkach na północy Europy wskaźnik zużycia energii na ogrzewanie jest mniejszy niż 40 % wartości całości energii eksploatacyjnej (c.o., c.o.u., prąd). Do niedawna procent ten wynosił 60 do 70.

Zestawienie wskaźników energochłonności eksploatacyjnej budynków mieszkalnych wykonanych energooszczędnymi technologiami tradycyjnymi i nowej generacji w państwach skandynawskich i w Polsce

W budownictwie najnowszej generacji wszystkie składniki zużycia energii należy traktować w bilansie równorzędnie. Zmiany w strukturze zużycia w Skandynawii pokazuje następujący diagram:

Zmiany struktury zużycia energii w budynkach mieszkalnych (w procentach)

Z tego wynika, że oprócz zapobiegania nadmiernemu przewodzeniu ciepła na zewnątrz budynku, trzeba baczniejszą uwagę zwrócić też na rozwiązania instalacyjne c.w.u. i odbiorników energii elektrycznej.

Zapotrzebowanie na ciepło do podgrzewania wody rzutkowej zmniejsza się jednak powoli, raczej dzięki zastosowania pomiaru dla poszczególnych użytkowników. Zużycie wody zimnej zmniejsza się dzięki bardziej nowoczesnym urządzeniom.

Nowoczesne podejście do oszczędzania energii włącza w zakres naszych zainteresowań także energochłonność procesów wytwarzania, dystrybucji i zużycia. Powstało pojęcie energii ciągnionej (po włączeniu do bilansu energii wbudowanej, niekonwencjonalnych metod konwersji energii itd. Ciekawe są wyniki badań skandynawskich ukazane w tabeli niżej:

Porównanie energii zużywanej przez pojedyncze mieszkania budynków wielorodzinnych eksploatowanych przez 80 lat, wykonanych w różnych technologiach w Skandynawii

Według ww badań skandynawskich, nakłady poniesione na innowacyjne rozwiązania stosowane w budownictwie energooszczędnym najnowszej generacji zwracają się po 19 latach ( w porównaniu z budownictwem energooszczędnym), zaś nakłady na budownictwo samowystarczalne po latach 59. Przypuszcza się, że w miarę większej powszechności zastosowań pewnych rozwiązań, okresy te będą skrócone.

Budynki energooszczędne najnowszej generacji

W budynkach energooszczędnych dąży się do zmniejszenia zużycia energii, natomiast w nowej generacji, chociaż cel jest taki sam, podkreśla się, że może on być osiągnięty przez:

- wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych w systemach aktywnych i pasywnych,

- stosowanie systemów odzysku ciepła,

- wprowadzanie metod niekonwencjonalnych pozyskiwania i konwersji energii.

Wprowadza się  nową zasadę, polegającą na wprowadzeniu nowoczesnych niekonwencjonalnych metod pozyskiwania, przetwarzania i magazynowania energii. Stosuje się to przez:

1.                                  Wykorzystanie energii słonecznej przez usytuowanie i ustawienie budynku, strukturę budynku, która pochłania i przechowuje tą energię, zapewnia dystrybucję przez kanały.

2.                                  Zastosowanie systemów aktywnych, które dokonują konwersji fototermicznej lub fotowoltaicznej.

3.                                  Korzystanie z wiatru, pomp ciepła, energii odpadowej oraz magazynowania energii w gruncie, złożach kamiennych, substancjach o niskiej temperaturze przemian fazowych.

Poniżej schemat zastosowania takich metod:

W schemacie ukazano cechy budownictwa energooszczędnego najnowszej generacji wykorzystującego różne metody konwersji energii promieniowania słonecznego

Najczęściej stosowane  rozwiązania to:

- izolacja cieplna i izolacja transparentna;

- okna o niskim współczynniku przenikania ciepła

- wysokoaktywna wentylacja z odzyskiem ciepła;

- systemy grzewcze z pompą ciepła, korzystające ze źródeł ze środowiska naturalnego (powietrze, wody gruntowe i geotermalne, zmagazynowaną energię słoneczną), ciepło odpadowe;

- pasywne systemy słoneczne;

- aktywne systemy słoneczne z kolektorami cieczowymi;

- oświetlenie światłem dziennym;

- ogniwa fotowoltaiczne;

- turbiny wiatrowe.

Budynki „inteligentne”

Szczególnie chodzi o biurowce. Chodzi o wykorzystanie ich w sposób przemyślany, funkcjonalny. Musi być inteligentny poziom techniczny wyposażenia w instalacje. Wg definicji Amerykańskiego Instytutu Inteligentnego Budynku jest to:

„Inteligentny budynek jest to budynek, który zapewnia nam produktywne i wydajne środowisko pracy przez optymalizację elementów, struktury, systemów, usług oraz zarządzania. Inteligentny budynek pomaga właścicielom ,menadżerom oraz użytkownikom realizować ich własne cele w zakresie kosztu, komfortu, wygody, bezpieczeństwa, długoterminowej elastyczności czy marketingu.”

Zwraca się uwagę na: automatyzację w zarządzaniu firmą, poprawę komfortu i oszczędność energii.

Budynki samowystarczalne energetycznie

Chodzi o uniezależnienie się od zewnętrznych centralnych sieci ciepłowniczych i energetycznych. Budynek ma korzystać z energii zawartej w środowisku.

Budynki „przyjazne człowiekowi”

Chodzi o stworzenie właściwych warunków zdrowotnych, komfortu cieplnego i psychicznego, a jednocześnie właściwe oddziaływanie na środowisko zewnętrzne. Budynek ma sam produkować jak najwięcej energii i umożliwiać jej wykorzystanie, jednocześnie nie powodować skażenia środowiska. Współistnienie z otoczeniem.

Wykorzystanie energii, terenu – gruntu, wody, materiałów.

Analiza emisji do środowiska, odpadów stałych i ciekłych.

Wewnątrz jakość powietrza, komfort cieplny, oświetlenie, akustyka.

Zrównoważone budownictwo

Analiza oddziaływania budownictwa zrównoważonego by było zgodne ze zrównoważonym rozwojem. Wszystko w pojęciu globalnym.

W tej zasadzie jest istotne przy ocenie budynku zastosowanie odpowiednich materiałów:

Wybrane materiały budowlane zalecane do stosowania według zasad zrównoważonego rozwoju (wg Handbook of Subtainable Building, 1998)