Dołącz do czytelników
Brak wyników

Nowoczesne rozwiązania

1 lipca 2019

NR 11 (Czerwiec 2019)

Przegrzewanie się budynków – jak sobie z tym radzić?

0 96

XXI wiek w budownictwie to nie tylko nowe rozwiązania w zakresie konstrukcji, materiałów, przepisów i estetyki architektury. To przede wszystkim wiek, w którym zaczynamy surowym okiem patrzeć na archaiczne rozwiązania i niegdysiejsze teorie, w tym przede wszystkim na energię nieodnawialną wykorzystywaną do ogrzewania i chłodzenia budynków.

Zmiana nastawienia już dzisiaj jest zauważalna w sposobie stawiania nowych budynków, ale również w przepisach, które zostają narzucone projektantom i inwestorom niejako odgórnie. Jeśli chodzi o wybór rodzaju energii wykorzystywanej do ogrzewania i chłodzenia obiektów budowlanych, to obecnie w głównej mierze zależy on od materiałów, z jakich wykonujemy budynek, rodzaju wentylacji i źródła ciepła.

W artykule postaram się przybliżyć racjonalne spojrzenie na projektowanie oraz przedstawić pokrótce zarówno problem przegrzewania się budynków, jak i metody na jego uniknięcie.

Polskie i unijne przepisy

Energooszczędne budownictwo stało się faktem. Dyrektywy unijne od wielu lat obowiązują w naszych przepisach i w życiu codziennym, nawet jeśli nie do końca zdajemy sobie z tego sprawę… Część z nich ma diametralny wpływ na podejście do projektowania i zmian, jakie nas czekają w niedalekiej przyszłości. Inwestorzy domków jednorodzinnych jeszcze kilkanaście lat temu nie musieli martwić się, z jakich materiałów wybudują swoje wymarzone M i z jakiego źródła będą czerpać energię do ich ogrzania czy też przygotowania ciepłej wody. Prawo – zarówno lokalne, w postaci wydawanych na poziomie gminy warunków zabudowy, jak i państwowe, w postaci Prawa budowlanego – pozwalało na bardzo luźne podejście do tematu. Na szczęście i u nas, w państwie „czarnego złota”, światopogląd oraz świadomość inwestorów i ustawodawców na przestrzeni kilku ostatnich lat przeszły prawdziwą rewolucję. Obecnie nasze budynki muszą spełniać nie tylko surowe wymogi izolacyjności cieplnej, ale też wykazywać jak najmniejsze zużywanie energii nieodnawialnej do wytworzenia energii niezbędnej do ogrzania i chłodzenia budynku, jego wentylacji, podgrzania wody, a nawet wytworzenia oświetlenia elektrycznego.

Świadectwa charakterystyki energetycznej

Jak wiadomo, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 27 lutego 2015 roku w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku, do projektu dołącza się tzw. świadectwo charakterystyki energetycznej. Zawiera ono kilka wartości określających dany budynek pod względem jego energochłonności. Podstawowym elementem, przedstawianym również w postaci graficznej, jest wartość wskaźnika energii pierwotnej (EP). Wskaźnik ten określa roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku, lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową i wyrażany jest w kWh/(m2rok). W zależności od rodzaju paliwa, wartość zapotrzebowania na energię końcową mnoży się przez współczynnik nakładu wytworzenia energii pierwotnej. Poszczególnym rodzajom paliw odpowiadają współczynniki nakładu pokazujące, na ile szkodliwe dla środowiska jest ich pozyskanie. Oznacza to także, iż nawet bardzo dobrze zaprojektowany dom, ogrzewany elektrycznie, jest uciążliwy dla środowiska, a budynek o dużych stratach ciepła i instalacjach o niskiej sprawności, ale opalany drewnem, będzie mniej uciążliwy.

Sama energia pierwotna (wartość wskaźnika EP) nie odzwierciedla bowiem kosztów związanych z eksploatacją budynków ani też nie informuje potencjalnego nabywcy nieruchomości o jakości budynku ze względu na straty ciepła czy sprawności systemów c.o., c.w.u. i chłodzenia. Trzeba o tym pamiętać, ponieważ jest to wartość preferowana w świadectwie energetycznym i prezentowana w formie graficznej jako główna informacja. Nie ulega jednak wątpliwości, iż energia nieodnawialna, jaką projektanci muszą wykazać w dołączanych do projektów świadectwach charakterystyki energetycznej, jeszcze do niedawna kształtowała się na poziomie 120 kWh/(m2rok) w przypadku projektów domków jednorodzinnych. Dzisiaj wskaźnik ten wynosi 95 kWh/(m2rok), a już od 31 grudnia 2020 r. nie będzie mógł przekroczyć 70 kWh/(m2rok). Oznacza to ni mniej, ni więcej, tylko całkowitą zmianę nastawienia do projektowania. Paliwa stałe zastąpić muszą źródła alternatywne, energooszczędne, przede wszystkim przyjazne dla środowiska naturalnego. W konsekwencji powyższych wymogów wentylacja grawitacyjna ustępować będzie miejsca wentylacji mechanicznej.

Tynk spotykany na budynkach wypierać będą w coraz większym stopniu systemy ścian z okładzinami elewacyjnymi. Zasady projektowania budynków, na przykład elewacje z jak największą liczbą przeszkleń od strony południowej, odejdą do lamusa.
 

Ryc. 1. Zieleń chroniąca przed nagrzewaniem budynku
Źródło: Autor


Projektowanie

Największym błędem przy doborze urządzeń grzewczych lub chłodzących w domach mieszkalnych czy innych budynkach jest brak koordynacji i analiz na etapie projektu. Dodatkowe finanse z budżetu inwestycji, związane z analizą doboru odpowiednich urządzeń, analizą lokalnych warunków, dodatkowymi obliczeniami czy zagłębieniem wiedzy u projektantów, są często zastępowane ogólnie przyjętymi rozwiązaniami, obowiązującymi trendami lub wiedzą pozyskaną od wykonawców.

Szukając lokalizacji swojej inwestycji, analizujemy dziesiątki powodów, dla których jest ona dla nas odpowiednia. W przypadku domku jednorodzinnego patrzymy na komfort życia, odległość od przedszkola, szkoły, pracy, sklepu czy też miejsc rekreacji. Zlecamy opinię geotechniczną w celu sprawdzenia nośności i jakości gruntów. Analizujemy możliwości podłączeń pod lokalne media gestorów sieci. Dlaczego więc w przypadku, kiedy przychodzi nam analiza własnego mieszkania, biura bądź innego budowanego przez nas obiektu pod kątem jego energooszczędności, nie zaufamy ekspertom i zwyczajnie „odpuszczamy” temat? Zostawiamy go „na późnej” i dobieramy zwyczajnie złe rozwiązania projektowe. Pomysły prezentowane przez projektanta planujemy wdrożyć w życie „kiedyś”, zwykle jednak w przyszłości nie ma już możliwości ich kompleksowej realizacji, a jeśli nawet, to realizacja ta spowoduje zużywanie dodatkowej energii.
 



Możliwe, że nastawienie to zmieni się na przestrzeni najbliższych lat wraz z rozwojem ekologicznego myślenia, nowymi programami obliczeniowymi pozwalającymi w jasny i czytelny sposób przedstawić klientowi bilans wszystkich parametrów budynków, wpływających na jakość życia w budynku i grubość portfela przy jego eksploatacji.

Energia słoneczna

Słońce to nie tylko najbliższa nam gwiazda. Słońce to przede wszystkim źródło życia i energii na ziemi, energii, którą wykorzystujemy również w budownictwie. Futurystyczne farmy oddalone setki kilometrów od cywilizacji, z ogniwami fotowoltaicznymi ustawianymi na pustyniach, stają się faktem.

Podobnie dzieje się w mniejszej skali. Na dachach budynków coraz częściej obserwować możemy zainstalowane ogniwa słoneczne, dzięki którym możemy wykorzystać zjawisko fotowoltaiczne i zamienić promieniowanie słoneczne na prąd elektryczny.

Słońce w głównej mierze wyznacza nam również lokalizację budynków i ich orientację względem stron świata. Chcąc cieszyć się porannym słońcem, lokalizujemy kuchnię ze stołem jadalnym od wschodu, salon z wypoczynkiem od południa, a sypialnię od północnej strony domu.

Nie od dziś również wiemy, że południowa ekspozycja okien tarasowych zwiększa udział energii odnawialnej w bilansie cieplnym budynku. Niestety, na tej lakonicznej wypowiedzi często zamyka się wiedza inwestorów, a niekiedy nawet projektantów. Często przeszacowanie przeszkleń w projektach doprowadza do tzw. przegrzewania się budynków w okresie letnim. Zamiast pozyskać cenną energię w budynku – musimy ją wykorzystać do schłodzenia ogrzanej kubatury. Jak optymalnie dobrać wielkość przeszkleń i ich parametry tak, by najefektywniej wykorzystać potencjał promieniowania? Niestety, nie ma jednoznacznej odpowiedzi i jednej złotej zasady, a każdy projektowany obiekt powinien być indywidualnie „przeliczany” pod tym kątem. Na rynku dostępne są obecnie programy komputerowe symulujące przebieg zużywania energii przez budynki w ciągu roku. Dzięki dostępnym narzędziom możemy dowiedzieć się, że istnieją zależności między proporcją wielkości okien na elewacjach południowych do powierzchni posadzki rozpatrywanego pomieszczenia. Przekroczenie optymalnej wartości tej proporcji doprowadza do zwiększenia kosztów eksploatacji obiektu przez zwiększenie zapotrzebowania na ogrzewanie w okresie zimowym. Przy zwiększeniu proporcji powierzchni południowych szyb do powierzchni posadzki wnętrza, w którym chcemy, aby panowała temperatura rzędu 25ºC, do 1 : 5 należy włączyć urządzenia chłodzące. Niestety, nie jest to regułą, którą możemy przyjąć dla każdego obiektu. Będzie ona zmienną ze względu na warunki klimatyczne, 
materiał, z jakiego wykonamy przeszklenia, ściany budynku itp. Co zrobić więc, kiedy nie ma jednej recepty na dobry projekt, a inwestor nie wykazuje chęci zlecenia wykonania dodatkowych analiz, obliczeń doboru wielkości przeszkleń i przeliczenia ich izolacyjności termicznej, by tym samym zminimalizować zużycie energii? Jest kilka sposobów, aby zyski cieplne związane z nagrzewaniem się budynku móc racjonalnie zrównoważyć.
 


Recepty na przegrzewanie się budynku

W przypadku pomieszczeń zorientowanych na południe należy pamiętać, że inaczej będą na nie oddziaływały przeszklenia w okresie zimowym, a inaczej latem. 

W chłodne grudniowe południe promienie słońca pozwolą ogrzać wnętrze budynku. Ich niski kąt padania sprawi, iż dotrą one do pomieszczenia i rozświetlą wnętrze. W tym okresie jedynie pomieszczenia zorientowane na południe mogą stać się dodatkowym źródłem energii. Ciekawostką może być jednak fakt, że zyski cieplne z promieniowania w okresie letnim są większe dla jednakowych przeszkleń zorientowanych na wschód i zachód niż tych skierowanych na południe. Czy znaczy to, iż nie musimy się martwić przegrzewaniem się budynków w tym okresie? Nic bardziej mylnego! Dzieje się wręcz przeciwnie. Irracjonalnie wielkie przeszklenia części południowych elewacji generują olbrzymie zyski ciepła, a warunki panujące w pomieszczeniu mogą przypominać małą szklarnię. Jest jednak kilka prostych sposobów na uniknięcie tego efektu.

1. Roślinność
Odpowiednie nasadzenia wyższą roślinnością mogą stać się prostym i ekologicznym rozwiązaniem. Wysokie drzewa liściaste w odpowiednim ułożeniu na działce, w niedalekiej odległości od największej liczby przeszkleń w budynku, pozwolą w okresie letnim w naturalny sposób „zablokować” słońce. W okresie zimowym drzewa stracą liście i w oczywisty...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Forum Nowoczesnego Budownictwa"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy