Nowe możliwości energooszczędnego budownictwa pasywnego

Dawniej stosowane grube mury o dużej pojemności cieplnej utrzymywały przez cały rok, bez konieczności dogrzewania, stałą temperaturę katedr, zamków i gmachów. W dobie budownictwa szkieletowego i wielkopłytowego, oszczędnie wykorzystującego materiały budowlane, konieczne stało się zastosowanie zimą systemów grzewczych, a latem chłodzących. Pozwalają one znacznie ograniczyć wahania temperatury pomieszczeń, jednak wymagają dużych nakładów finansowych. Koszty ogrzewania, bez względu na zastosowany system grzewczy, stanowią ponad połowę opłat eksploatacyjnych. A nawet niewielka modernizacja istniejących pomieszczeń lub budynków, polegająca na wymianie lub dołożeniu nowych tynków zawierających 50-proc. dodatek materiałów PCM (Phase Change Material) sprawi, że zaczniemy mieszkać jak w solidnym przedwojennym budownictwie.

Warstwa 15 mm takiego tynku to odpowiednik termiczny 120-milimetrowej warstwy cegły lub 90-milimetrowej betonu. Różnica między przegrodą izolacyjną a  akumulującą polega na tym, że izolacja termiczna (styropian, wełna mineralna, szczelina powietrzna itd.) chroni przed stratami ciepła z ogrzanego zimą i klimatyzowanego latem budynku, natomiast ściany akumulacyjne grzeją budynek nocą (zimą) lub chłodzą w ciągu dnia (latem).

Łatwo dostępne tradycyjne i kopalne nośniki energii wyczerpują się, co zmusza do korzystania z jej odnawialnych źródeł, których zasoby są teoretycznie niewyczerpane. Jednym z takich źródeł jest energia słoneczna, której ilość docierająca do powierzchni Ziemi powinna wystarczyć do pokrycia zapotrzebowania na energię wszystkich jej mieszkańców. Wykorzystywanie tej energii nie wiąże się z ingerencją w środowisko naturalne, jednak nie nadaje się ona do bezpośredniego wykorzystania ze względu na okresowość występowania i małą gęstość. Konieczna jest więc konwersja energii słonecznej w inne bardziej użyteczne formy i ich magazynowanie. Najtaniej i najdogodniej magazynuje się energię cieplną i chemiczną, jednak ze względu na niską sprawność konwersji energii słonecznej w chemiczną (w przypadku fotosyntetycznej produkcji biomasy wynoszące poniżej 2%) preferuje się w tym wypadku energię cieplną.

Sposobów magazynowania energii cieplnej jest wiele, jednak w budownictwie przewagę ma metoda polegająca na przechowywaniu jej w ogrzanych elementach budynku (ścianach, stropach, fundamentach). Wielkość zmagazynowanej w ten sposób energii zależy od ilości zużytych materiałów budowlanych, których ze względu na wzrost ich wytrzymałości oraz postęp technologiczny jest w budynku coraz mniej. Prowadzi to do dużych wahań temperatury i obniżania komfortu mieszkańców współczesnego budownictwa. Tematem artykułu jest możliwość poprawy tego komfortu poprzez zastosowanie innej metody magazynowania energii cieplnej w materiałach budowlanych.

Literatura

1. Lewandowski W.M., Proekologiczne odnawialne źródła energii, Wyd. IV, WNT, Warszawa 2007.
2. Narucki W., Konwersja energii słonecznej i jej magazynowanie, praca magisterska pod kierunkiem W.M. Lewandowskiego, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk 1999.
3. Świadectwo jakości gaczu parafinowego lekkiego z Rafinerii Gdańskiej S.A., ze zbiornika 20S118, z numeru próby 725, Gdańsk 1999.
4. Karta charakterystyki gaczu parafinowego GL 16, Grupa Lotos, 2009, www.lotos.pl/pobierz_plik/29289.
5. Balcerowiak W., Różnicowa kalorymetria skaningowa, mat. konf. Szkoła Analizy Termicznej, Zakopane 2002.
6. Zielenkiewicz W., Pomiary efektów cieplnych – metody i zastosowania, CUN PAN 2000.
7. http://www.thermalcore.info/ThermalCore.pdf.