Tu jesteś:
| Oszczedzanie energii w budynkach modernizowanych |
 Jakkolwiek temat oszczędzania energii w budownictwie był cały czas przedmiotem zainteresowania, to rzeczywistość przez kilkadziesiąt lat polegająca na bardzo niskich cenach nośników energii (nie oddających rzeczywistych kosztów ich wytwarzania) nie stanowiła zachęty do budowania domów energooszczędnych... Ale klasyczne źródła energii także otrzymują dotacje na ochronę przemysłu węglowego. Tak dzieje się zresztą w wielu krajach. Oszacowano np. że pomoc rządu Niemiec na akcje promocji kolektorów słonecznych w ciągu najbliższych kilku lat osiągnie łącznie około (1,2 - 1,5) mld DM, podczas gdy dotacja dla przemysłu węglowego w Niemczech jest oceniana na poziomie (5-6) mld DM. Wprowadzenie ustawy o termomodernizacji to także w gruncie rzeczy zmiana filozofii - zamiast dopłacać do przemysłu węglowego i więcej wydobywać węgla, lepiej część środków budżetowych przeznaczyć na modernizację domów.Kryzys energetyczny wskazał na zachodzie Europy nową drogę. Od połowy lat 70 rozpoczęto bardzo ciekawy okres w rozwoju budownictwa, doprowadzając pod koniec XX wieku do stanu, w którym buduje się domy mieszkalne, które nie wymagają dodatkowego zasilania - są to domy o tzw. zerowym zapotrzebowaniu na energię.Ostatnio nawet, wraz ze wzrostem sprawności ogniw fotowoltaicznych prezentuje się obiekty, w których w ogólnym bilansie występuje nadwyżka energii - są to tzw. "domy plus". Od początku lat 90, niezależnie od wprowadzanych zmian w ustawodawstwie, buduje się w Polsce coraz więcej budynków mieszkalnych, które wyraźnie odbiegają od wymagań normatywnych i osiągają poziom zużycia energii jak w krajach Europy Zachodniej. W tym artykule przedstawiono działania, które mają największy wpływ na zmniejszenie energochłonności budynków. Jednymi z ciekawszych prac w obszarze oszczędzania energii w budownictwie są prace wydane w tym samym czasie przez wydawnictwo Óko-Buch: pod redakcją Ladenera i Humma, z których pierwsza dotyczy modernizacji obiektów istniejących, zaś pozostałe domów budowanych od podstaw, z myślą o niskim zużyciu energii. Jakkolwiek idea domu o niskim zapotrzebowaniu na energię jest jedna, to niezaprzeczalne jest, że drogi dojścia w tych obu przypadkach nie są identyczne. Inaczej - nie jest możliwe, drogą dokładnie takich samych zabiegów, osiągnięcie jednakowego poziomu zużycia energii w domu istniejącym i budowanym od podstaw. W domach już wybudowanych popełniono tyle błędów (oczywiście z punktu widzenia oszczędzania energii), że z punktu widzenia nakładów inwestycyjnych, zbyt daleko idące poprawianie jest często nieopłacalne. Zarówno stanowisko praktyków budownictwa jak i formalne przepisy jednoznacznie wiążą stan panujący wewnątrz budynku ze stanem komfortu cieplnego. W najprostszym ujęciu, z uwagi na znaczne wahania temperatury powietrza w atmosferze ziemskiej, wynikające z położenia Ziemi w układzie słonecznym (dzień i noc, pory roku) najważniejszym parametrem jest temperatura powietrza w pomieszczeniu. W tym obszarze tolerancja człowieka na wahania temperatury jest najmniejsza. W następnej kolejności ważnymi elementami mikroklimatu pomieszczenia są: rozkład temperatury na powierzchniach, ruch powietrza, jego wilgotność wreszcie czystość powietrza (pył, zapachy), stopień jonizacji. Stan komfortu cieplnego jest wielkością subiektywną, zależną od odczuć, ale stopień aktywności człowieka, sposób ubierania się są także ważnymi elementami. Występują zatem wielkości, które są związane zarówno z konstrukcją budynku jak i systemem grzewczym, ale również samym użytkownikiem i sposobem eksploatacji budynku. Na rysunku powyżej pokazano złożoność problemu określenia warunków termicznych w budynku. Zabiegi związane z modernizacją (odnową, sanacją) obiektu można podzielić na kilka grup:
Na rysunku pokazano jak kolejne zabiegi modernizacyjne mogą zmniejszyć ilość zużywanej energii. Po przeprowadzeniu głębokich zmian może nastąpić nawet trzykrotne zmniejszenie ilości zużywanej energii. Z proponowanych zabiegów, trzy pierwsze mogą i są w warunkach Polski stosowane, powodując zmniejszenie, czasem nawet do połowy, zużycia energii. Pozostałe związane z odzyskiem energii i wykorzystaniem energii środowiska (wody, gruntu, powietrza) są w Polsce jak dotąd rzadko stosowane. Zabiegi termomodernizacyjne są wprowadzane w Polsce od kilku już lat. Początkowo, gdy jedynym kryterium doboru izolacji ścian była graniczna wartość współczynnika przenikania ciepła (do roku 1993 na poziomie 0,55 W/(m2-K)) zdarzały się przypadki ocieplenia ścian styropianem o grubości (4-5) cm. Drogą inercji, jeszcze przez kilka kolejnych lat tak postępowano. Dopiero akcja przygotowywania rzeszy audytorów energetycznych, prowadzona przez Krajową Agencję Poszanowania Energii i przez Agencje regionalne dała przygotowanie do poprawnego podejścia do termomodernizacji budynku. Wkomponowanie ocieplenia ścian i innych zabiegów termomodernizacyjnych w kompleks działań podlegających analizie ekonomicznej, spowodowało duże zmiany. Odtąd przestała obowiązywać zasada 5 cm, teraz odpowiednia grubość ocieplenia to splot wielu elementów.
Oczywiście, także „zaostrzenie przepisów" - obniżenie wartości granicznej współczynnika przenikania ciepła dla ścian w budynkach nowo budowanych do 0,3 W/(m2-K), miało duży wpływ na to, że „modna" grubość ocieplenia wzrosła do (10-12) cm. Już dzisiaj zdarzają się przypadki zamiaru docieplenia ścian, które przed kilku laty ocieplono już warstwą (4-5) cm styropianu. To, że w tej sytuacji koszty stałe, związane z podjęciem działań, postawieniem rusztowania, mocowaniem styropianu wreszcie nałożeniem tynku zostaną poniesione dwa razy, nie trzeba chyba przypominać. W tabeli 1 pokazano, jakie wartości współczynnika przenikania ciepła daje sama izolacja o odpowiedniej grubości, zaś w tabeli 2 ściana zbudowana z cegły o grubości 24 cm i docieplona. W obu przypadkach uwzględniono opory wnikania ciepła po wewnętrznej i zewnętrznej stronie ściany na poziomie a = 8 i 23 W/(m2-K). Z uwagi na duże zmiany zachodzące na rynku materiałów izolacyjnych obliczenia wykonano wariantowo dla współczynnika przewodzenia ciepła od 0,03 do 0,06 W/(m-K). Tylko w przypadku małych grubości docieplenia, obecność ściany jest istotna. Dla przypadków dużych grubości docieplenia na poziomie 20 i 30 cm (w domach o bardzo niskim zapotrzebowaniu na energię) różnic już praktycznie nie ma. Dla materiałów o współczynniku przenikania ciepła = (0,035-0,04) W/(m2xK) spotykanych na rynku polskim, grubość docieplenia wynosi zazwyczaj (10-15) cm. W tabeli zaznaczono obszar, w którym wartość współczynnika przenikania ciepła jest niższa niż 0,3 W/(m2-K). Na tle poprzednich tabel dość ciekawie wyglądają wartości współczynnika przenikania ciepła dla elementów budowlanych w domach budowanych w Europie wg różnych standardów (tab.3). Budowa w warunkach polskich domu o niskim zapotrzebowaniu na energię wymaga izolacji o grubości nawet 30 cm - do tego brak jeszcze przyzwyczajenia i przygotowania.Chociaż w domu o źle izolowanych ścianach przed modernizacją, dołożenie kilkunastu cm ocieplenia daje już często ścianę o grubości całkowitej powyżej 50 cm.Tabela 1. Współczynnik przenikania ciepła uzyskiwany po dociepleniu ścian materiałem izolacyjnym o grubości s i współczynniku przenikania ciepła
W odniesieniu do okien zmniejszenie współczynnika przenikania ciepła ma znaczenie pierwszorzędne z punktu widzenia temperatury powierzchni wewnętrznej szyby (tab. 4). W warunkach zimowych, dla okien o wysokim współczynniku przenikania ciepła k jest możliwe uzyskanie temperatury ujemnej na powierzchni wewnętrznej szyby. W przypadku okien o niskim k, temperatura na zewnątrz ma mały wpływ na temperaturę po stronie wewnętrznej okna - ryzyko silnej kondensacji na powierzchni okna jest małe. 
Dodatkowo, znacznie odbiegająca od przeciętnej temperatura powierzchni okna obniża temperaturę odczuwalną i pogarsza warunki komfortu pomieszczenia. Ale jest jeszcze inny, niezwykle dzisiaj ważny problem związany z dociepleniem ścian. Otóż wraz z rozwojem systemów grzewczych pojawił się sposób dynamicznego ogrzewania pomieszczeń. W tej sytuacji należy brać pod uwagę także stany nieustalone przepływu ciepła (początek i koniec sezonu grzewczego, intensywne podgrzewanie), co w przypadku ścian objawia się akumulacją lub opóźnionym oddawaniem ciepła z dużej masy ścian. Z punktu widzenia nieustalonego przepływu ciepła istotne jest czy ściana jest:
W przypadku nieustalonego przewodzenia ciepła, przy zmieniającej się periodycznie temperaturze na zewnątrz, rozwiązanie równań jest dość trudne. Wielkościami charakterystycznymi są tzw. liczba zmagazynowanej energii oraz czas stygnięcia. Wiadomo z doświadczenia, że stare domy budowane z grubych monolitycznych ścian, prawie do lata były zimne, duże zmiany temperatury na zewnątrz też nie wpływały istotnie na mikroklimat wnętrza budynku. Z kolei domy budowane w nowych technologiach, ze ścian wielowarstwowych, na ogół lekkiej konstrukcji, bardzo szybko „reagują" na zmiany. Porównanie takich parametrów jak ilość zmagazynowanej energii LC oraz czas chłodzenia pokazano w tabeli 5 - otóż:
Skorzystano z materiałów prof. Romana Ulbricha
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
