Ekologiczne budownictwo

Tendencja do zmniejszania zapotrzebowania na energię na cele grzewcze ma charakter ciągły i jest typowa dla nowoczesnego budownictwa energooszczędnego, o czym świadczy stałe zmniejszanie się wskaźników energochłonności eksploatacyjnej budynków.

Wskaźniki te opisują zużycie energii na ogrzewanie pomieszczeń w odniesieniu do jednego metra kwadratowego powierzchni użytkowej (lub w odniesieniu do jednostki objętości) w ciągu całego roku kalendarzowego. W warunkach krajowych, przy tradycyjnym energooszczędnym projektowaniu i budowie nowych obiektów, a także przy termomodernizacji już istniejących oraz przy ograniczeniu zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń zwraca się uwagę na:

    * zapewnienie właściwej charakterystyki termicznej elementów budynku poprzez stosowanie energooszczędnych rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych; w tym przede wszystkim odpowiednich materiałów budowlanych, izolacji, okien;
    * właściwy dobór instalacji grzewczych (klimatyzacyjnych);
    * stosowanie automatyki w układach kontroli i sterowania warunkami mikroklimatu pomieszczeń użytkowych oraz działaniem różnych instalacji;
    * opomiarowanie zużycia energii i jej nośników.

Powrót do tradycji

Biorąc pod uwagę wykorzystanie nowoczesnych technologii, konieczne jest także odniesienie się do zapomnianych zasad budownictwa tradycyjnego (czasem ludowego) i rozważne spojrzenie na środowisko/otoczenie, w którym budynek znajduje się lub będzie funkcjonował. Prowadzi to do zwrócenia uwagi na takie elementy jak usytuowanie i kształt budynku, co ma służyć stworzeniu odpowiednich warunków nasłonecznienia i oświetlenia światłem dziennym. Ważna jest także koncepcja wnętrza budynku, usytuowanie pomieszczeń (w zależności od ich funkcji i czasu użytkowania) oraz stworzenie lub dopasowanie struktury budynku do biernego wykorzystania energii promieniowania słonecznego poprzez zastosowanie przestrzeni buforowych, ścian kolektorowych i ścian magazynujących pozyskaną energię promieniowania słonecznego.

Poszczególne elementy struktury należy dobrać tak, aby mogły równocześnie pełnić funkcję osłony przed nadmiernym nasłonecznieniem. Środowiska zewnętrzne trzeba wykorzystać do ułatwienia lub ograniczenia dostępu energii promieniowania słonecznego do naturalnej klimatyzacji i wentylacji, w tym automatyki i kontroli otwierania okien (okna wentylacyjne), wstępnego chłodzenia albo grzania powietrza wentylacyjnego w elementach struktury budynku i pod gruntem.

Wskazane jest, aby rozwiązania strukturalne, materiałowe i instalacyjne budynku były przystosowane do wykorzystania energii odnawialnych, uwzględniających zastosowanie aktywnych systemów słonecznych, pomp ciepła, magazynów gruntowych i innych oraz do wykorzystania energii odpadowej z uwzględnieniem odzysku ciepła z układów wentylacyjnych, ścieków itp.

Odpowiednią strukturą budynku, konstrukcją i usytuowaniem można w dużym stopniu zmniejszyć zapotrzebowanie na energię do ogrzewania pomieszczeń w czasie sezonu grzewczego, a jednocześnie stworzyć odpowiednie warunki mikroklimatyczne w lecie. Wykorzystanie energii odnawialnych narzuca potrzebę stosowania szeregu energooszczędnych rozwiązań wymienionych powyżej, które prowadzą do zredukowania zapotrzebowania na energię do celów użytkowych.

Jednakże uzyskanie takiego efektu wymaga odpowiedniego projektowania i wykonania budynku pod kątem stosowania specyficznych rozwiązań architektonicznych, budowlanych i instalacyjnych lub przeprowadzenie odpowiednich prac modernizacyjnych w budynku już istniejącym.

W przypadku systemów grzewczych wykorzystujących OZE powinny one być systemami niskotemperaturowymi, co wymaga stosowania np. ogrzewania podłogowego, ściennego lub innych niekonwencjonalnych rozwiązań. Przy termomodernizacji budynku należy zaadaptować funkcjonującą instalację grzewczą do nowych wymogów pracy, np. ze względu na niższą temperaturę czynnika grzewczego trzeba zwiększyć powierzchnię wymiany ciepła istniejących grzejników (np. poprzez dodanie kolejnych w poszczególnych pomieszczeniach). Często jednak dokonuje się całkowitej wymiany na nowy niskotemperaturowy system.

Charakterystyczne jest, iż przy wykorzystaniu niekonwencjonalnych i odnawialnych źródeł energii w czasie projektowania budynku i w czasie procesu budowlanego konieczna jest współpraca architektów, inżynierów budowlanych, instalatorów, elektryków, ze specjalistami i konsultantami energetycznymi, zajmującymi się nietypowymi rozwiązaniami. Ścisła współpraca pomiędzy projektantami różnych branż i specjalistami energetyki odnawialnej daje gwarancje, że budynek będzie obiektem energooszczędnym, pozwalającym na efektywne wykorzystanie OZE.

Wykorzystanie energii słonecznej


W przypadku nowoczesnego budownictwa niskoenergetycznego dużą rolę odgrywa wykorzystanie energii promieniowania słonecznego i to zarówno w systemach aktywnych, jak i pasywnych. Użycie energii promieniowania słonecznego w aktywnych systemach słonecznych ma w warunkach polskich charakter autonomiczny.

Systemy aktywne mogą pracować na własną sieć pojedynczych obiektów, np. domków jednorodzinnych lub na wydzieloną sieć odbiorców, np. osiedla domków jednorodzinnych, kompleks budynków użyteczności publicznej.

Pasywne systemy słoneczne to rozwiązania typowo autonomiczne, polegające na odpowiednim projekcie architektoniczno-budowlanym, związanym z wykorzystaniem bryły i struktury budynku do pochłaniania, magazynowania oraz rozprowadzania w naturalny sposób pozyskanej energii promieniowania słonecznego. Rozwiązania pasywne w wielu przypadkach wiążą się z wykorzystaniem oświetlenia światłem dziennym. Jest to szczególnie istotne przy dużych obiektach budowlanych, mieszkalnych i przemysłowych, a przede wszystkim w budynkach użyteczności publicznej.

Celem stosowania systemów pasywnych jest zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania pomieszczeń. Każdy obiekt budowlany traci w okresie niskich temperatur ciepło. Dzieje się to w różnym stopniu, w zależności od zastosowanych materiałów budowlanych i okien.

Przy wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań materiałowych, konstrukcyjnych i instalacyjnych możliwe jest znaczne zredukowanie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń, a w pewnych szczególnych warunkach możliwe jest nawet osiągnięcie samowystarczalności energetycznej. Słoneczne rozwiązania pasywne w architekturze poprawiają nie tylko bilans cieplny budynków, ale wpływają na ich wygląd, tworząc bardzo estetyczne i funkcjonalne rozwiązania. Wprowadzenie np. przestrzeni buforowych w postaci przestrzeni słonecznych albo ogrodów zimowych zbliża mieszkańców do natury i środowiska zewnętrznego.

Należy pamiętać, że rozwiązania pasywne wprowadzają w rozwiązania architektoniczne szereg elementów, które pełnią pozytywną funkcję także w lecie. Różnego rodzaju okapy, wystające zadaszenia, gzymsy, znane zresztą z tradycyjnego budownictwa, ograniczają nadmierny wpływ energii promieniowania słonecznego w okresie lata.

Współczesna architektura słoneczna zarówno ta wielkomiejska, jak i budownictwa jednorodzinnego, pozwala kojarzyć zdolność do korzystania z energii zawartej w środowisku z możliwością ograniczenia jej oddziaływania wtedy, gdy jest to wymagane. Umożliwia ona jednocześnie łączenie i dopasowanie nowoczesnych rozwiązań technologicznych i materiałowych do wymagań architektury tradycyjnej i charakterystycznej dla danego miejsca i regionu.

Budownictwo niskoenergetyczne wykorzystujące w swoich rozwiązaniach architektonicznych, budowlanych i instalacyjnych energię ze źródeł odnawialnych to już nie sprawa przyszłości bliżej nieokreślonej, to wymóg naszej rzeczywistości związanej z koniecznością oszczędzania energii i ochroną środowiska –m to wymóg, do realizacji którego zmuszają prawa i przepisy Unii Europejskiej. A te i my musimy zaadaptować oraz wdrożyć, jeśli chcemy należeć do nowoczesnej Europy.

dr inż. Dorota Chwieduk, Polskie Towarzystwo Energii Słonecznej, IPPT PAN
Źródło: www.ekoenergia.polska-droga.pl

Artykuł jest dostępny na licencji licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 2.5 Polska.