Projekt i wykonanie niemal zeroenergetycznego zespołu szkolno-przedszkolnego

Użytkowanie nowoczesnego energooszczędnego budynku szkolno-przedszkolnego to marzenie każdego zarządcy, dyrektora obiektu czy wójta. W 2016 roku w gminie Podgórzyn zrodził się pomysł zastąpienia istniejących starych budynków szkolnych i przedszkola jednym nowoczesnym, energooszczędnym obiektem, spełniającym wysokie standardy ekologiczne i energetyczne. Opracowano jego koncepcję architektoniczną i energetyczną, następnie powstał program funkcjonalno-użytkowy (PFU) i przeprowadzono audyt energetyczny. W połowie 2017 roku gmina Podgórzyn wygrała konkurs na budowę budynku pasywnego, tj. obiektu o bardzo niskim zużyciu energii, i rozpoczęła jego realizację w formule „zaprojektuj i wybuduj” fot. 1 - zob. zdjęcie przy tytule i fot. 2.

Ekonomia i ekologia

Pomysł budowy nowego, wielofunkcyjnego i energooszczędnego obiektu oświatowego zrodził się po analizie kosztów eksploatacji istniejących budynków. Dotychczasowe obiekty szkolne i przedszkolny były energochłonne i miały wysokie koszty ogrzewania. Charakterystykę energetyczną istniejącego budynku oświatowego zamieszczono na rys. 1. Obliczeniowe zużycie energii pierwotnej EP było prawie czterokrotnie większe od aktualnych wymagań i prawie dziesięć razy większe niż budynków niemal zeroenergetycznych (zZEB).

Aby osiągnąć wymagane prawem wskaźniki energetyczne, niezbędne remonty byłyby bardzo kosztowne, a osiągnięcie standardu nZEB niemożliwe. Analiza funkcjonalności aktualnie użytkowanych budynków i dostosowania ich do wymagań energetycznych, ppoż., akustycznych oraz osób niepełnosprawnych wskazała, że lepiej wybudować nowy obiekt szkolno-przedszkolny, niż poddawać istniejące przebudowie i termomodernizacji.

Budynki pasywne czy nZEB?

Budynki pasywne stały się synonimem budownictwa o radykalnie obniżonym zużyciu energii. W ramach Regionalnych Programów Operacyjnych w każdym województwie zorganizowane zostały konkursy na budowę pasywnych budynków użyteczności publicznej o charakterze demonstracyjnym. Niestety, podczas ich realizacji okazało się, że tak naprawdę pojęcie „budynek pasywny” nie zostało prawnie zdefiniowane.

W ramach konkursu określono tylko jeden parametr definiujący wymagania dla budynku pasywnego dotyczący energii użytkowej na ogrzewanie: EU ≤ 15 kWh/(m²a). Z tego względu projektanci musieli korzystać z podpowiedzi dostępnych na stronach internetowych Instytutu Domów Pasywnych. Przypomnijmy zatem, jak zdefiniowany został budynek pasywny:

• Współczynnik przenikania ciepła dla dachu ≤ 0,1 W/(m²K), co oznacza, że grubość izolacji termicznej standardowego materiału izolacyjnego będzie wynosiła minimum 35–40 cm. Zdarzają się konstrukcje wymagające zastosowania izolacji termicznej o grubości 50–60 cm.
• Współczynnik przenikania ciepła dla ścian ≤ 0,1 W/(m²K), co oznacza, że grubość izolacji termicznej standardowego materiału izolacyjnego będzie wynosiła minimum 30 cm.
• Współczynnik przenikania ciepła dla okien ≤ 0,8 W/(m²K).
• Współczynnik przenikania ciepła podłogi na gruncie ≤ 0,15 W/(m²K).
• Wentylacja z odzyskiem ciepła o sprawności temperaturowej rekuperacji η ≥ 90%.
• Szczelność powietrzna budynku n₅₀≤ 0,6 wym/h.
• Zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania EU_H ≤ 15 kWh/(m²a).
• Zapotrzebowanie na chłód użyteczny EU_cool≤ 15 kWh/(m²a).
• Zapotrzebowanie energii końcowej EK ≤ 120 kWh/(m²a).
• Obciążenie cieplne budynku q ≤ 10 W/m².
• Dopuszczalna częstotliwość występowania nadmiernych temperatur maks. 10% (36 dni w roku), co jest sprzeczne z wymaganiami komfortu opisanymi w normach. Dla przypomnienia: komfort cieplny to stan, w którym człowiek czuje, że jego organizm znajduje się w stanie zrównoważonego bilansu cieplnego, tzn. nie odczuwa ani uczucia ciepła, ani zimna.

Wymagania dla budynków pasywnych obejmują również bardziej szczegółowe wytyczne w zakresie mostków cieplnych, stolarki budowlanej, wentylacji z urządzeniami do klimatyzacji pomieszczeń. Nie mają one jednak odzwierciedlenia w polskim Prawie budowlanym.

Spełnienie wszystkich wymagań nie zawsze jest konieczne do osiągnięcia parametrów energetycznych budynku pasywnego. Ostatecznie chodzi o spełnienie podstawowych wymagań, czyli: zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania EU_H ≤ 15 kWh/(m²a), zapotrzebowanie na chłód użyteczny EUcool≤ 15 kWh/(m²a), zapotrzebowanie energii końcowej EK ≤ 120 kWh/(m²a). Wymagania te spełnić można w bardzo różny sposób, niekoniecznie poprzez projektowanie nadmiernej izolacji termicznej przegród, ale np. inteligentne sterowanie i zarządzanie energią przez wykorzystanie free coolingu oraz pojemności cieplnej budynku. Duże rezerwy leżą również w coraz lepszych systemach wytwarzania energii oraz w stosowaniu gruntowych wymienników ciepła (GWC).

Wymagania konkursu

Urząd Marszałkowski Dolnego Śląska ostatecznie sprecyzował wymagania dla podmiotów ubiegających się o dotacje na budowę energooszczędnych budynków demonstracyjnych i wykorzystał wymagania obowiązujące w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych (WT) dla nieodnawialnej energii pierwotnej EP, która musi być mniejsza od EP wg WT obowiązujących od 2021 roku. Premiowane były rozwiązania ograniczające zużycie energii znacznie poniżej tych wymagań i wykorzystujące OZE.

Z powodu początkowego przywołania definicji domów pasywnych w ramach konkursu na budowę budynku demonstracyjnego wielu projektantów, przygotowując dokumentację projektową, zostało zmuszonych do przewymiarowania izolacji termicznych ścian, dachu czy podłogi na gruncie. Trzeba też zauważyć, że spełnienie wymagań w zakresie izolacji termicznej budynków pasywnych wcale nie gwarantuje spełnienia wymagań prawnych obowiązujących od 2019 (2021) roku. Celem są bowiem budynki niemal zeroenergetyczne (nZEB).

Budynki nZEB

W gminie Podgórzyn zaprojektowano budynek szkolno-przedszkolny o powierzchni użytkowej A_F= 4665 m², kubaturze V = 17 164 m³ i współczynniku kształtu A/Ve = 0,26 1/m. Przepisy Prawa budowlanego wymagają, aby do 1 stycznia 2021 roku wszystkie nowo powstające budynki osiągnęły standard budynku niemal zeroenergetycznego. Zgodnie z definicją przytoczoną w dyrektywie budynek o niemal zerowym zużyciu energii oznacza obiekt o bardzo energooszczędnej charakterystyce energetycznej opisanej w polskim prawie. Takim parametrem jest w Polsce wskaźnik nieodnawialnej energii pierwotnej EP. Dla omawianego budynku wymagania nZEB powinny spełniać warunek EP ≤ EP_WT2019= 94,92 kWh/(m²a).

Budynki niemal zeroenergetyczne charakteryzują się:

• zwartością bryły,
• optymalną izolacyjnością termiczną przegród zewnętrznych,
• specjalnymi pakietami szybowymi,
• wysoką szczelnością powietrzną,
• odzyskiem ciepła z wentylowanych pomieszczeń,
• maksymalnym wykorzystaniem pasywnych zysków ciepła,
• specjalnymi osłonami przeciwsłonecznymi,
• energooszczędnym oświetleniem,
• efektywnym energetycznie systemem grzewczo-chłodniczym,
• budynkowym systemem zarządzania (BMS),
• energooszczędnym oświetleniem wyposażonym w urządzenia sterujące,
• zielenią architektoniczno-energetyczną.

Kolejność czynności projektowych

Projektowanie obiektu rozpoczyna się najczęściej od ustalenia jego geometrii – zwarty kształt to istotny parametr budynku energooszczędnego. Po ustaleniu geometrii rozpoczynają się zwykle równolegle prace projektowe w niezależnych, rzadko właściwie koordynowanych branżowych grupach:

• architekci przyjmują odpowiednią izolacyjność termiczną w oparciu o wymagania graniczne określone w Prawie budowlanym lub jak dla budynków pasywnych,
• instalatorzy sanitarni projektują źródło ciepła, system grzewczy, chłodniczy, wentylację, pomijając najczęściej wpływ mostków ciepła, bo nie dysponują jeszcze informacjami o detalach architektonicznych,
• elektrycy projektują oświetlenie, instalacje fotowoltaiczne oraz zarządzanie i sterowanie systemami energetycznymi za pomocą BMS,
• audytor energetyczny sporządza charakterystykę energetyczną w oparciu o wielobranżowy projekt budowlany – bez szczegółowych rozwiązań technicznych w zakresie detali architektoniczno-konstrukcyjnych, doboru urządzeń pomocniczych, współpracy systemu sterowania z pracą urządzeń energetycznych oraz z profilem użytkowym budynku.

Koordynatorem wszystkich prac projektowych jest architekt. Po wykonaniu całego projektu audytor opracowuje charakterystykę energetyczną budynku, z którą najczęściej wiążą się różnego rodzaju niespodzianki. Spełnienie wymagań prawnych okazuje się trudne i narzuca zwykle konieczność wykonania dodatkowych prac projektowych, które nie zostały przewidziane w procesie projektowym. Ostatecznie koryguje się te parametry, które wymagają najmniejszych nakładów pracy projektantów. Zwiększa się izolację termiczną przegród, szczelność powietrzną budynku czy sprawność wytwarzania energii oraz dostosowuje czasy pracy urządzeń tak, aby spełnić wymagania w zakresie EP.

Kolejność prac projektowych powinna ulec zmianie.

• Po opracowaniu koncepcji architektonicznej, ze względu na najczęściej duży udział wentylacji w zużyciu końcowym energii, prace projektowe powinny rozpoczynać się od zaprojektowania efektywnego energetycznie systemu wentylacyjnego.
• Instalator powinien określić strumienie powietrza wentylowanego, sprawność urządzeń grzewczych, chłodniczych, wentylacyjnych, wspólnie z elektrykiem i audytorem energetycznym przewidzieć rzeczywiste czasy pracy i warunki sterowania systemami energetycznymi.
• Następnie audytor powinien opracować charakterystykę energetyczną, z której będą wynikać wymagania w zakresie izolacji termicznej, szczelności i innych stałych parametrów dla przegród budowlanych, systemów grzewczo-chłodniczych, automatyki oraz udziału OZE, tak aby budynek ostatecznie spełniał wymagania inwestora lub warunków technicznych.

Przy tak realizowanym procesie projektowym można uchronić zespół projektowy przed iteracyjną drogą dochodzenia do celu.

Od czego więc należy rozpocząć? - Od zaprojektowania bryły budynku, pamiętając o jej zwartości.

Zwartość bryły

Ze względu na efektywność energetyczną zaprojektowana bryła budynku powinna być zwarta, czyli o jak najmniejszej powierzchni przegród zewnętrznych. Wymóg ten kłóci się najczęściej z oczekiwaniami inwestora i architekta. Budynki o niekorzystnym współczynniku kształtu A/Ve mogą charakteryzować się większym nawet o 10–20% zużyciem energii.

Zwartość budynku pośrednio wpływa na osiągnięcie projektowanej szczelności budynku. Uzyskanie bardzo niskich wartości n₅₀ dla budynku o niekorzystnym stosunku A/Ve może być trudne, a czasami wręcz niemożliwe. Przyczyną może być kształt budynku oraz udział poszczególnych przegród w jego powierzchni zewnętrznej.

Zbyt duża powierzchnia przegród przezroczystych może być przyczyną zwiększonej nieszczelności, dlatego ważne jest jej precyzyjne podawanie. Za zwartą bryłę uznać można budynki o A/Ve ≤ 0,3 [1/m] – w omawianym przykładzie współczynnik kształtu wynosi 0,26.

Wentylacja z odzyskiem ciepła

Po ustaleniu bryły budynku i rozkładu pomieszczeń należy rozpocząć projektowanie charakterystyki energetycznej od wentylacji. Trzeba ustalić strefy, minimalne strumienie użytkowe i higieniczne wymagane w czasie, maksymalne strumienie wentylacyjne, sprawność rekuperacji, projektowany czas pracy oraz wskaźniki energetyczne urządzeń pomocniczych (fot. 3).

Ze względu na duży udział strat ciepła przez wentylację w ogólnym bilansie energetycznym budynku stosować należy urządzenia o najwyższej klasie energetycznej: wysokiej sprawności odzysku ciepła i minimalnym udziale energii pomocniczej.

Zgodnie z dyrektywą dot. ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych przeznaczonych do budynków niemieszkalnych (SWNM) wprowadzono wielkość wewnętrznej jednostkowej mocy wentylatora JMWint, która określa zużycie energii elektrycznej do pokonania oporów przepływu przez wewnętrzne podzespoły. W tym przypadku rozporządzenie zaleca obliczenie maksymalnej wartości, której nie powinny przekroczyć stosowane urządzenia. Maksymalna wartość JMWint jest obliczana dla konfiguracji wzorcowej, która obejmuje obudowę, wentylatory, filtr F7 i M5 oraz odzysk ciepła.

Wymienione powyżej podzespoły i opory przepływu powietrza na tych elementach wpływają na wartość jednostkowej mocy wentylatora [4].

Z punktu widzenia projektanta ważne są dwa parametry:

E – premia sprawności odzysku ciepła oraz  

F – korekta dotycząca filtracji.

E – premia sprawności odzysku ciepła

• Dla wszystkich urządzeń odzyskujących ciepło (UOC) w systemie wentylacji (DSW), oprócz UOC z medium pośredniczącym: E = (η_tswnm – 0,73) × 3000, jeśli sprawność cieplna η_tswnm wynosi co najmniej 73%.
• Dla UOC z medium pośredniczącym E = (η_tswnm – 0,68) × 3000, jeśli sprawność cieplna η_tswnm wynosi co najmniej 68%.

W innych przypadkach E = 0.

F – korekta dotycząca filtracji

Od 1 stycznia 2018:

• F = 150, gdy brakuje filtra dokładnego (M5);
• F = 190, gdy brakuje filtra bardzo dokładnego (F7);
• F = 340, gdy brakuje obu filtrów, dokładnego i bardzo dokładnego (M5 i F7).

Minimalną sprawność wentylatora określa się od 2018 roku jako:

• 6,2% × ln(P) + 42,0%, jeżeli P ≤ 30 kW,
• 63,1%, jeżeli P > 30 kW.

Zaprojektowane w omawianym budynku centrale wentylacyjne charakteryzują się sprawnością odzysku ciepła 82–85%, premia odzysku ciepła E równa się 270–360 z korektą dotyczącą filtracji F równą 190, a sprawność wentylatorów wynosi 69–72%.

Stosunkowo prostym zadaniem było wyznaczenie parametrów izolacyjnych przegród budowlanych dla spełnienia wymagań: zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania EU_H ≤ 15 kWh/(m²a), zapotrzebowania na energię do chłodzenia EU_cool≤ 15 kWh/(m²a), zapotrzebowania energii końcowej EK ≤ 120 kWh/(m²a) oraz EP ≤ EP_WT2019= 94,92 kWh/(m²a).

Ostatecznie izolacyjność termiczna przegród budowlanych w zaprojektowanym budynku przedstawia się następująco:

• wartość skorygowana U podłogi na gruncie: 0,09 W/(m²K),
• stropodach: 0,135 W/(m²K),
• ściana zewnętrzna: 0,185 W/(m²K).

Współczynnik strat ciepła dla wszystkich przegród H_tr= 1470 W/K. Współczynnik strat ciepła przez mostki termiczne H_tr,m = 133 W/K, czyli 8,9%, co oznacza, że projektanci poprawnie i efektywnie energetycznie zaprojektowali wszystkie miejsca, w których występują mostki cieplne. EU_H = 14,66 ≤ 15 kWh/(m²a), EUcool7,02 ≤ 15 kWh/(m²a), EP = 66,81 kWh/(m²a) ≤ EP_WT2019 = 94,92 kWh/(m²a).

Istotnym rozwiązaniem technicznym zastosowanym w omawianym budynku jest system do ocieplania ścian Passive Therm. To stosunkowo nowy standard wznoszenia budynków, w którym dzięki zastosowanym rozwiązaniom projektowym i technicznym, w tym bardzo dobrym parametrom izolacyjnym przegród zewnętrznych, zużycie energii jest znacząco niższe niż w przypadku budownictwa spełniającego minimalne wymagania prawne (fot. 4).

Z oczywistych względów w budownictwie tzw. energooszczędnym, pasywnym, niskoenergetycznym czy nawet niemal zeroenergetycznym kluczowa jest technologia i sposób budowania.

Istotnego znaczenia nabiera również bardzo wysoka izolacyjność termiczna całej obudowy zewnętrznej budynku (ścian, okien, dachu, drzwi, płyty dennej). Tradycyjne materiały termoizolacyjne (styropian, wełna) osiągają bardzo duże grubości, dlatego w celu ograniczenia tego efektu wprowadza się materiały o niższej przewodności, np. styropian grafitowy o niskim współczynniku przewodności cieplnej, ale dużym oporze dyfuzyjnym.

W tym kontekście "szczelność" przegród zewnętrznych oraz ciągły, w miarę stały opór dyfuzyjny przegrody ma istotne znaczenie dla strat ciepła oraz trwałości warstwy zewnętrznej elewacji. Chodzi o eliminację mostków termicznych i parowych powstających między płytami styropianowymi.

Passive Therm to zestaw wyrobów do ociepleń ścian zewnętrznych budynków pasywnych i energooszczędnych, który umożliwia:

• stosowanie grubości izolacji termicznej, np. styropianu, do 50 cm,
• wykorzystanie styropianu grafitowego powlekanego białą emulsją na placu budowy lub fabrycznie,
• zastosowanie na powierzchniach styku płyt styropianowych kleju dyspersyjnego zwiększającego opór dyfuzyjny i likwidację mostków termicznych oraz parowych (występowanie mostków parowych zmniejsza trwałość warstwy zewnętrznej elewacji o ok. 30–50%).

Stolarka budowlana ze specjalnym pakietem szybowym

Zaprojektowanie właściwej stolarki okiennej i drzwiowej jest zadaniem bardzo złożonym. Oprócz izolacyjności termicznej okna oraz drzwi zewnętrzne należy zaprojektować w taki sposób, aby miały odpowiednią: izolacyjność termiczną i akustyczną, szczelność powietrzną, przepuszczalność energii promieniowania słonecznego, przepuszczalność światła, oddawanie barwy, efektywny energetycznie sposób połączenia stolarki z budynkiem (minimalny mostek termiczny i odpowiednia szczelność powietrzna połączenia), dla wybranych okien i drzwi konieczne jest spełnienie wymagań ppoż. oraz wodoszczelności, przy zachowaniu racjonalnych kosztów stolarki i montażu.

Szczelność powietrzna wbudowanej ślusarki ma istotny wpływ na szczelność powietrzną budynku. Poddana kontroli wbudowana ślusarka wykazała niezadowalające parametry w zakresie szczelności powietrznej i wymagała doszczelnienia i regulacji.

Po szczegółowych analizach zastosowano ślusarkę z aluminium w energetycznej klasie A, o następujących parametrach:

• współczynnik przenikania ciepła okna U_W = 0,78 W/(m²K),
• współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego g = 0,53,
• powietrzna szczelność ślusarki: klasa 4, L₁₀₀ ≤ 3 m³/(m²h),
• ciepły montaż, mostek liniowy: 0,01–0,02 W/(mK),
• współczynnik oddawania barwy Ra = 90,
• współczynnik przepuszczalności światła widzialnego Lt ≥ 80,
• wysoka wodoszczelność: klasa 8A.

Wykonana na potrzeby artykułu etykieta energetyczna ślusarki wraz z osłoną przeciwsłoneczną pokazuje osiągnięcie klasy energetycznej A dla części ogrzewanej oraz klasy energetycznej A dla części ogrzewanej i chłodzonej.

Wielokryterialna ocena energetyczna stolarki oraz systemu mocowania była przydatnym narzędziem i potrzebnym wsparciem procesu doboru okien i drzwi, z uwzględnieniem efektywności energetycznej. W ramach konkursu TopTen Okna analizowane są dostępne na rynku okna i drzwi zewnętrzne w kategoriach: okna pionowe PVC, drewniane, metalowe; okna dachowe oraz drzwi zewnętrzne. Wyniki konkursu dostępne są na stronie internetowej TopTen Okna. Projektanci mogli wykorzystać te dane i na tej podstawie wskazać właściwe rozwiązania w projektowanym budynku.

Szczelność powietrzna budynku

Zaprojektowany obiekt powinien spełniać wymagania w zakresie szczelności powietrznej. Przyjęto stosunkowo wysokie wymagania projektowe: n₅₀ ≤ 0,3 wym/h. Dla budynków pasywnych wartość tapowinna wynosić n₅₀ ≤ 0,6 wym/h. Założenia projektowe w zakresie szczelności powietrznej pozwoliły zmniejszyć zapotrzebowanie na energię użytkową o 9%, wymagało to jednak od wykonawcy spełnienia wysokich standardów jakościowych. W pierwszej próbie szczelności osiągnięta została wartość n₅₀ = 0,37 wym/h. Niespełnienie wymagań projektowych narzuciło szereg czynności mających na celu doszczelnienie obudowy budynku poprzez ponowne wykonanie regulacji ślusarki, doszczelnienie klap dymowych, uszczelnienie czerpni i wyrzutni oraz uszczelnienie połączenia izolacji termicznej ściany fundamentowej i ściany zewnętrznej (rys. 2 i tab 1).

Pomiary szczelności powietrznej przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN ISO 9972:2015. Kubatura budynku wynosi 21 096 m³, powierzchnia obudowy 7231 m², a strumień V₅₀6061–6420 m³ (zmierzone przecieki powietrza przy nad- i podciśnieniu). Zmierzona szczelność powietrzna budynku po przeprowadzaniu prac uszczelniających wyniosła n₅₀ = 0,2791–0,3086 wym/h, wartość średnia jest mniejsza od wartości projektowej n₅₀ ≤ 0,3 wym/h (rys. 3).

Osłony przeciwsłoneczne

W celu poprawy efektywności energetycznej budynków energooszczędnych nZEB i pasywnych stosuje się przeciwsłoneczne osłony zewnętrzne, które ograniczają przegrzewanie pomieszczeń latem przy jednoczesnym zapewnieniu dopływu światła widzialnego do wnętrza budynku. Poprzez stosowanie przeciwsłonecznych osłon dąży się do zapobiegania wymianie ciepła przez okna, głównie przenikaniu ciepła latem do wewnątrz budynku. Osłony okienne, szczególnie te stosowane od strony elewacji, np. refleksole, zwane również markizami zewnętrznymi, mogą ograniczyć przenikanie energii promieniowania słonecznego z zewnątrz budynku o 60–80%, co w ogólnym bilansie energetycznym może ograniczyć zużycie energii na chłodzenie budynku o 40–60%, w zależności od typu tkaniny oraz wielkości przegród przezroczystych (fot. 5 i fot. 6).

Energooszczędne oświetlenie

W bilansie energetycznym budynku oświetlenie ogrywa ważną rolę, zwłaszcza w budynkach oświatowych. Aby osiągnąć oczekiwane parametry, zaprojektowano oprawy LED wyposażone w czujniki ruchu oraz czujniki natężenia światła. W analizowanym budynku energooszczędne oświetlenie zużywa tylko 30% energii potrzebnej do jego funkcjonowania.

Efektywny energetycznie system grzewczo-chłodniczy

Budynek niemal zeroenergetyczny (nZEB) wymaga zastosowania efektywnego energetycznie systemu energetycznego. Może być on realizowany za pomocą wysokosprawnej gruntowej pompy ciepła o najwyższej klasie energetycznej A++ (fot. 7).

Na potrzeby projektu przy pierwszym odwiercie wykonano test termiczny złoża metodą TRT:

• głębokość otworu: 150 m,
• przewodność efektywna w wymienniku pionowym λ_ef= 3,05 W/(mK),
• jednostkowa moc grzewcza wymiennika pionowego qV = 58 W/m,
• opór termiczny wymiennika pionowego Rb = 0,099 (m K)/W,
• średnia temperatura wymiennika pionowego T_g= 10,7°C.

Test termiczny potwierdził zasoby energetyczne gruntu. Ze względu na konieczność chłodzenia budynku zaprojektowano pompę ciepła współpracującą z systemem grzewczym i chłodniczym, co pozwala odbudowywać energetycznie dolne źródło ciepła w okresie letnim. Na podstawie wyników testu oraz charakterystyki energetycznej budynku oszacowano średnioroczną sprawność pompy ciepła – SCOP dla sezonu grzewczego wynosi 4,6.

Tak skonfigurowany system energetyczny jest w stanie zapewnić niemal całkowicie energię na potrzeby grzewcze, chłodnicze i bytowe. Będzie on sterowany za pomocą budynkowego systemu zarządzania (BMS).

System sterowania i zarządzania (BMS)

Sercem systemu energetycznego jest system sterowania i zarządzania energią oraz wszystkimi mediami – BMS, który w budowanym obiekcie pozwala racjonalnie wykorzystać energię słońca oraz energię powstającą podczas użytkowania budynku. Dzięki umiejętnemu wykorzystaniu pojemności cieplnej budynku oraz możliwości technicznych jego poszczególnych elementów za pomocą zaawansowanych systemów sterowania i zarządzania mediami uzyskano EP = 66,81 kWh/(m²a), tj. o 29,6% mniejsze niż wymagane dla budynków nZEB (WT2021) i o 52,3% mniejsze od wymagań prawnych (WT2016) obowiązujących w okresie projektowania.

Warto wspomnieć, że budynek wyposażony będzie w filtry antysmogowe wyłapujące pyły PM10 i PM2,5 z powietrza zewnętrznego. Ponadto w szkole zastosowane zostaną okna wyposażone w osłony przeciwsłoneczne chroniące budynek przed nadmiernym przegrzewaniem w okresie późnowiosennym i letnim. Również w tym celu na części elewacji zostaną wykonane tzw. zielone ściany w postaci specjalnych pnączy, dzięki którym zbyt dużo energii słonecznej nie będzie się przedostawało do wnętrza budynku.

Standardy energetyczne realizowanej w Podgórzynie inwestycji znacząco przewyższają aktualne wymagania oraz obowiązujące od 2021 roku. Szkoła i przedszkole zostaną wyposażone w praktycznie wszystkie nowinki techniczne dostępne obecnie na naszym rynku. Dzięki temu koszty eksploatacji tych obiektów znacznie spadną. Szacuje się, że ich roczny koszt utrzymania pod kątem zużycia energii wyniesie ok. 52 tys. zł, czyli miesięcznie średnio 0,93 zł/m². Dla porównania miesięczne koszty eksploatacyjne istniejących budynków o podobnej funkcji wynoszą ok. 6–8 zł/m², a nowych budynków ok. 2–3 zł/m² (tab 2 i tab.3).

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (DzU 2013, poz.1409, z późn. zm.).
2. Ustawa z dnia 29 sierpnia 2014 r. o charakterystyce energetycznej budynków (DzU 2014, poz. 1200).
3. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (DzU 2012, poz. 462).
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (DzU 2015, poz. 376).
6. Instrukcja ITB 447/2009 Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków. ETICS. Zasady projektowania i wykonywania.
7. Ocieplenia na ocieplenia, Stowarzyszenie na rzecz Systemów Ociepleń, wyd. I, Warszawa 2012, www.systemyocieplen.pl.
8. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1253/2014 z dnia 7 lipca 2014 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych (Dz.Urz. UE L 337/8).
9. Müller J., Praktyczne konsekwencje wymagań dyrektywy ErP w projektowaniu wentylacji, „Rynek Instalacyjny” nr 1–2/2018.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!