wprowadzenie w tematyk ębudownictwa efektywnie korzystaj ... · materiały izolacyjne oraz ich...
TRANSCRIPT
1Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Wprowadzenie w tematykę budownictwa efektywnie korzystającego z zasobów naturalnych i stosowanie odnawialnych źródeł energii
2Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Przegląd
� I dzień
Wyczerpanie surowców kopalnych i rozwój ich zużycia
Oszczędność energii oraz wydajność energetyczna
Materiały izolacyjne oraz ich obszary zastosowania
Obliczenia domu wzorcowego
� II dzień
Przegląd odnawialnych źródeł energii i ich stosowanie w technice Optymalizacja domu wzorcowego
Praca w grupach
Prezentacja wyników
Podsumowanie i wnioski
3Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Sytuacja rzeczywista na rynku paliw kopalnych
� Zużycie energii na całym świecie rośnie
� Kopalne źródła energii są ograniczone
� Spalanie kopalnych nośników energii prowadzi do globalnego ocieplenia
4Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zużycie energii
5Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Statystyczny zasięg kopalnych nośników energii
przy niezmiennym wykorzystywaniu
przy rocznym wzroście o 1%
6Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Wzrost cen energii
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
En
erg
iep
reis
in
EU
R
Jahre
4% 7% 10% 15%
7Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki spalania paliw kopalnych
� Należą do nich: gaz ziemny, ropa naftowa we wszystkich jej postaciach, węgiel, drewno
� Dwutlenek węgla jako gaz cieplarniany
� Pyły koloidalne
8Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Efekt cieplarniany
9Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Gazy cieplarniane
10Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi
� Podniesienie się poziomu morza
11Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi
� Wzrost ekstremalnych zjawisk pogodowych i brak wody
12Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi
� Wpływ na ekosystemy
13Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi
� Rolnictwo i żywienie
Źródło: www.corporaid.at
14Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi
� Wzrost zachorowalności
15Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi
� Migracja z powodu niekorzystnych warunków klimatycznych
Źródło: AP
Quelle:Hamburger Abendblatt
16Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Jakie strategie sąmożliwe?
Z reguły energia nie występuje w formie, w jakiej można jąwykorzystać w gospodarstwie domowym lub w przemyśle. Hierarchia działania dla ochrony klimatu:
� 1. Oszczędność energii
� 2. Wydajne wykorzystanie energii
� 3. Wydajne przetwarzanie energii
� 4. Zastosowanie odnawialnych źródeł energii
17Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Rozdział energii w gospodarstwach domowych
18Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
1. Oszczędność energii
� Oszczędność energii można osiągnąć w najlepszy sposób poprzez rezygnację z procesów zużywających energię.
� Izolacja zamiast ogrzewania
� Termos zamiast płyty podgrzewającej
� Wyłączenie funkcji czuwania stand-by
� Rezygnacja z oświetlania lub ogrzewania nieużywanych pomieszczeń
� Izolacja przewodów rurowych
19Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
2. Wydajne wykorzystanie energii
� Wydajne wykorzystywanie energii oznacza stosowanie jak najmniejszej ilość energii w celu uzyskania maksymalnych możliwych korzyści. Decydującą rolęodgrywa tutaj stopień wykorzystania stosowanych energii.
20Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Wydajne wykorzystanie energii
Stara: 700 kWh/a Nowa: 120 kWh/a
21Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
3. Wydajna przemiana energii
Wydajność energetyczna w przemianie jest wyznacznikiem wykorzystania zastosowanej energii pierwotnej. Decydującą rolę odgrywa tutaj skuteczność przemiany.
Oprócz zastosowanej techniki (nowoczesne generatory, wydajne kolektory słoneczne), szczególnie skuteczne jest równoczesne wytwarzania i wykorzystanie prądu i ciepła (gospodarka energetyczna skojarzona).
22Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
4. Odnawialne źródła energii
Zasadniczo stosowanie odnawialnych źródeł energii jest
powiązane z mniejszym zanieczyszczeniem środowiska. Dlatego energie, których nie można zaoszczędzić, powinny
być w miarę możliwości pozyskiwane z odnawialnych źródeł.
Ale: Również stosowanie odnawialnych źródeł energii nie zapewnia zerowego zanieczyszczenia środowiska.
23Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Podział energii w przemyśle
Energieverbauchsanteile der Industrie
2%
21%
66%
10%
1%
Beleuchtung Mechanisc he Energie Prozesswärme Raumheizwärme Information & Kommunikation
24Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Podział energii w przemyśle
0 100 200 300 400 500 600 700 800
kWh/m²
Lebensmitteleinzelhandel
Gewächshaus (20°C)
Gaststätte
Hotel
Warenhaus
Krankenhaus
Einzelhandel
Kaufhalle
Theater
Seniorenheim
Verwaltungsgebäude
Kirche
KFZ-Werkstatt
Schule
Kino
Lagerhalle
Friseur
Energiebedarfe von Gewerbe, Dienstleistungen, Handel und öffentlichen Gebäuden (Auswahl) in kWh/m²
pro Jahr
Strom Raumwärme pro m² Warmwasserbereitung Prozesswärme Klimakälte
25Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Środki zapobiegające zbyt dużemu wykorzystaniu energii w przemyśle
� Oszczędność energii
� Środki zapewniające większą wydajność- Pompy
- Wentylacja/klimatyzacja/instalacje chłodnicze
- Powietrze sprężone
- Obserwacja procesów zużywającychenergię
- Ogrzewanie/ciepła woda
� Stosowanie odnawialnych źródeł energii
26Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zasady ramowe UE
� Dyrektywy unijne i programy promujące
Dyrektywy/postanowienia:
Dyrektywa 2006/32/WE w sprawie efektywności końcowego
wykorzystania energii i usług energetycznych Cel: Zwiększenie efektywności końcowego wykorzystania energii
do 2016 roku o 9%.
Dyrektywa w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych 2009/28/WE
Cel: Wzrost całkowitego udziału odnawialnych źródeł energii do 2020 roku do 20%. Włącznie z Krajowymi Planami Działania (Polska: udział końcowego
wykorzystania energii z 7,2 w roku 2005 do 15% w roku 2020).
Dyrektywa UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków
2010/31/UECel: Poprawa całkowitej wydajności w nowym budownictwie i w modernizacji
obiektów.
27Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Podsumowanie
� Rosnące wykorzystanie energii na świecie niebawem spowoduje wyczerpanie paliw kopalnych
� Skutki ocieplenia klimatu Ziemi zmieniają na całym świecie warunki życia
� Tylko konsekwentne oszczędzanie energii, wykorzystanie energii i stosowanie odnawialnych źródeł energii może powstrzymać dalekosiężne skutki
� Unia Europejska opracowuje prawne warunki ramowe
28Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja
� Straty energii w domu
� Ekskurs z dziedziny fizyki
� Przegląd materiałów izolacyjnych
� Przykłady zastosowania
29Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zużycie energii w gospodarstwie domowym
� Podział zużycia energii w gospodarstwie domowym
30Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Straty energii
Straty energii w domu
31Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Rozwój cen ropy naftowej
32Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Straty energii
� Rejestracja obrazów termicznych
33Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Ekskurs z dziedziny fizyki
� Miara ustalenia skuteczności izolacji
34Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Skuteczność izolacji różnych materiałów budowlanych
35Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Właściwości materiałów
Chroniona izolacja termiczna:chroniony materiał izolacyjny - w strukturze porowatej ruch powietrza jest niemożliwy, pełne działanie izolacyjne
Izolacja nieruchomym powietrzem- niechroniony materiał izolacyjny:w strukturze porowatej ruch powietrza redukuje działanie izolacji
wikilead
36Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Względny współczynnik oporu dyfuzyjnego
� Mierzony w µ
Współczynnik dyfuzji pary wodnej niektórych materiałów:powietrze = 1wełna mineralna = 1cegła ok.5drewno ok. 50beton = 50 - 100szkło = 10 000szkło piankowe = 40 000
37Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Podział materiałów izolacyjnych
synthetische
Rohstoffe
natürliche
Rohstoffe
synthetischeRohstoffe
natürlicheRohstoffe
Blähglas
Kalziumsilikat
Keramik
Dämmschaum
Mineralfaser
Blähton
Naturbims
Perlite/Kaolin
Vermikulite
Harnstoff-Formaldehyd
Ortschaum
MelaminharzHartschaum
PhenolharzHartschaum
expandiertes
Polystyrol EPS
extrudiertes
Polystyrol XPS
Baumwolle Kork
Flachs Kokosfaser
Gedreide-granulat
Schafwolle
Hanf Schilfrohr
HobelspäneStroh/Stroh-
leichtlehm
Schaumglas
anorganische Dämmstoffe
organische Dämmstoffe
PolyurethanHartschaum
PUR
PolyurethanOrtschaum
PUR
Holzfaser Torf
Holzwolle Zellulosefaser
38Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Regulacje prawne
� Dyrektywa UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków 31/2010/UE
� W Niemczech w przypadku modernizacji
- Współczynnik przenikania ciepła przez ściany zewnętrzne = 0,24 W/m²K
- Współczynnik przenikania ciepła przez dach/najwyższy strop
międzypiętrowy = 0,24 W/m²K
- Współczynnik przenikania ciepła przez strop, ścianę stykającą się
z ziemią = 0,30 W/m²K
- Współczynnik przenikania ciepła przez okna = 1,3 W/m²K
39Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
0,055 0,050 0,050
0,048 0,045 0,045 0,045
0,042 0,040 0,040 0,040 0,040
0,035 0,035 0,035 0,035 0,035
0,032 0,032
0,027 0,024
0,022 0,018
0,004
0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060
SchilfrohrKalziumsilikat-Platten λ 0,050-0,065
KorkschrotHanf lose
Perlite-Kerndämmung λ 0,045-0,050Mineralschaumplatten
KokosFoamglas-Platten
Mineralwolleplatten WLG 40Steinwollegranulat - Kerndämmung
Wiesengras-Dämmstoff -LoseZellulose
Schafwolle λ 0,035-0,040Rathipur-Kerndämmung PU
Polystyrol -Perlen EinblasdämmstoffMineralwolleplatten λ 0,035-0,041
SLS 20 SilikatleichtschaumPolystyrol EPS-Platten λ 0,032-0,040
Mineralwolle KlemfilzSandwich-Platten EPS/PUR/EDS
PIR/PUR-Dämmplatten λ 0,024-0,028Resol-Hartschaum-PlattenNanogel Einblasdämmstoff
Vakuum-Dämmplatten
Dämmstoff - Wärmeleitfähigkeit in W/(m² K)
Przegląd materiałów izolacyjnych
Naturalne materiały izolacyjne
Popularne materiały izolacyjne
Materiały izolacyjne z górnej półki
40Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Piankowe materiały izolacyjne 1
� Styropian (EPS, pianka o otwartych porach, biała),
� Zastosowanie: Systemy ocieplania, izolacja termiczna połaci dachu płaskiego
� Ekstrudowana pianka polistyrenowa (XPS, o porach zamkniętych, żółta, zielona, niebieska),
� Niezmiernie niska absorpcja wody, praktycznie paroszczelna. Zastosowanie: np. zewnętrzna ściana piwnicy
� Przewodność cieplna 0,030 (Neopor) 0,035 do 0,045 W/mK
� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 20/100 (EPS) do 80/250 (XPS)
www.baulinks.de
trudno zapalnyw przypadku pożaru powstają
problematyczne gazy spalinowe dobra izolacja cieplna
41Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Tworzywa piankowe 2
� Poliuretan (PUR/PIR) -pianka sztywna/miękka, pianka budowlana.
� Zastosowanie: zbiorniki z ciepłą wodą itp. W budowlach wielokondygnacyjnych pod jastrychem, w obszarze dachowym, wypełnienie elementów warstwowych,
� Przewodność cieplna 0,020 do 0,040 W/mK
� Praktycznie paroszczelne (wskaźnik oporu dyfuzyjnego 40/200)
� Trudno palne (B1),
w przypadku pożaru powstają niezwykle problematyczne gazy
spalinowe (np. kwas cyjanowodorowy)bardzo dobra izolacja cieplna,
drogi materiał
nie jest wrażliwy na wilgoć
42Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Włókno mineralne
� Wcześniej naturalne włókna mineralne (azbest). Sztuczne włókna mineralne na bazie szkła lub kamienia.
� Zastosowanie: Izolacja termiczna w połaci dachu, systemy dociepleń, izolacja rdzeniowa w formie luźnych ciętych włókien
� Przewodność cieplna 0,035 do 0,040 (0,050) W/mK
� Względny współczynnik oporu dyfuzyjnego 1
� Niepalne (A1 lub A2) lub trudno palne (B1)
dobre zachowanie się w przypadku pożaru
problematyka włóknadobra izolacja termiczna
bardzo paroprzepuszczalne
43Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Szkło piankowe
� Produkcja z minerałów i szkła przeznaczonego do recyklingu. Spienianie za pomocą dwutlenku węgla.
� Bardzo dobra jakość, ale jest to drogi materiał izolacyjny do specjalnych zastosowań (pod elementami konstrukcji nośnych, w obszarach zagrożonych dużą wilgocią itp.) Najczęściej klejony za pomocą bitumów stosowanych na gorąco.
� Bardzo wytrzymały na ściskanie, odporny na wilgoć
� Przewodność cieplna 0,040 do 0,050 W/mK
� „Praktycznie paroszczelne“
� Niepalne (A1)
bardzo dobre zachowanie się w przypadku pożaru
wytrzymałe na odkształcenia i na ściskanieodporne na wilgoć
44Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Krzemian wapnia
� Produkt mineralny, najczęściej wzmacniany włóknem szklanym
� Silnie zasadowy produkt, dlatego nie tworzy się pleśń
� Bardzo drogi materiał, ale łatwy w obróbce; przystosowany specjalnie do paroszczelnej izolacji wewnętrznej
� Przewodność cieplna 0,060 W/mK
� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 6
� Niepalny (A1)
bardzo dobre zachowanie się w przypadku pożaru
bardzo dobre odprowadzanie wilgoci
optymalna izolacja wewnętrzna Źródło: www.final-materials.com
45Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja próżniowa (VIP)
� Rdzeń z pianki kwasu krzemowego jako materiał próżniowy wytrzymały na ściskanie
� VIP1: Gazoszczelna powłoka ochronna ze stali nierdzewnej (stabilna, z możliwością naprawy na miejscu, przewodząca ciepło krawędź zespolona)
� VIP 2: Gazoszczelna powłoka ochronna z folii wielowarstwowej (brak mostków cieplnych na krawędzi, wrażliwa na uszkodzenia mechaniczne)
� Przewodność cieplna 0,0040 do 0,0055 W/mK,więc 10-krotnie mniejsza niż w przypadku konwencjonalnych materiałów izolacyjnych
dojrzały pod względem wymogów rynku, ale drogi
zajmuje bardzo niewiele miejscaograniczona trwałość
46Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Włókna roślinne
� Len - nadająca się i niewymagająca roślina włóknista rodzimej produkcji. Grubsze płyty często z podporowym włóknem poliestrowym.
� Konopie - dostarcza włókna, które nadają się do cieńszych materiałów izolacyjnych. Grubsze płyty często z podporowym włóknem poliestrowym.
� Bawełna w formie mat lub do napełnienia gazem.
� Torf często występuje w budownictwie.
� Przewodność cieplna 0,040 do 0,055 W/mK
� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 1 do 15
� Palne
częściowo problematyczne zachowanie się w przypadku pożaru
surowce odnawialne
47Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Płyty pilśniowe porowate
� Z odpadów miękkiego drewna, sklejonych żywicą
� Zastosowanie: w szczególności nadaje się do izolacji w połaci dachu i ścian zewnętrznych, ekonomiczne
� Dzięki dodatkowi parafiny lub bitumów również wodoodporne. Grubsze płyty sklejone warstwowo.
� Przewodność cieplna 0,040 do 0,055 W/mK
� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 5
� Normalnie palne (B2)
dobre zdolności magazynowania ciepła, surowiec odnawialny,
rodzimy
48Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Materiały sypkie 1
� Perlit ulega rozprężeniu na skutek silnego nagrzania skały wulkanicznej parą wodną. Powstały porowaty perlit jest wspaniałym materiałem izolacyjnym. Pyli się w trakcie obróbki. Częściowo z silikonem lub bitumem.
� SLS 20 ze szkłem (przeznaczonym do recyklingu) jako materiałem podstawowym. Zastosowanie jako dodatek do zapraw miękkich i betonów lekkich.
� Gliniec (Leca) poprzez szybkie parowanie wody świeżego iłu. Bardzo dobre gromadzenie ciepła.
� Przewodność cieplna 0,035 (SLS 20) 0,045 (perlit) do 0,13 W/mK (gliniec).
� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 2-5.
Odporne na wilgoć, paroprzepuszczalneNiepalne
49Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Materiały sypkie 2
� Polistyren/perełki EPS, dobre właściwości izolacji cieplnej, bezpyłowa obróbka.
� Włókna luźne cięte z waty mineralnej, rozwłókniona wełna mineralna.
� Nanożel, ze struktur szklanych z niemożiwymi do zmierzenia przestrzeniami między cząsteczkami, stąd bardzo dobre właściwości izolacji cieplnej, bardzo drogi.
� Grupa przewodności cieplnej wełny mineralnej 0,040 / EPS 0,035 / nanożel 0,018.
odporny na wilgoć,paroprzepuszczalny
niepalny
50Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zastosowania
� Izolacja obwodowa
51Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja stropu piwnicy
� Za pomocą polistyrenu
52Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja ścian zewnętrznych
� Systemy ocieplania
53Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Struktura systemu ocieplania
1. Zaprawa klejąca
2. Płyta izolacyjna
3. Warstwa zbrojeniowa
4. Powierzchnia
54Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja górnego stropu międzypiętrowego
Płyty z wełny mineralnej
Płyty polistyrenowe
55Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja spadzistego dachu pomiędzy krokwiami
Izolacja dachu płaskiego
Izolacja spadzistego dachu pomiędzy krokwiami
Izolacja krokwi pustego wiązara dachowego
56Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Izolacja nakrokwiowa
57Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Modernizacja domu
58Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Podsumowanie
� Największa starta energii powstaje na skutek ogrzewania budynków, dlatego należy izolować budynki
� Materiały izolacyjne
- mają różne właściwości izolacyjne i podzielone są na grupy przewodności cieplnej
- składają się z różnych surowców i posiadają różne właściwości
- można je stosować w różnych obszarach
59
Ustalenie zapotrzebowania na energię końcową
� Projekt ze wstępnie podanymi średnimi wartościami współczynnika przenikania ciepła
� Ustalenie utraty ciepła przez powłokę budynku
� Przyjęcie konwencjonalnej techniki grzewczej
Stan: Zmodernizowany, jak budynek referencyjny wg Rozporządzeniaw sprawie oszczędzania energii (EnEV 2009)
Zapotrzebowanie na moc grzewczą 58 783 kWh/a Zapotrzebowanie na moc grzewczą 11 990 kWh/a
Oszczędność 46 793 kWh/a => 4 679 litrów oleju x 25 lat= 116 975 l oleju opałowego
60
Dom wzorcowy - powłoka budynku
Okno z jedną szybą
Dach z 4-cm izolacją
Ściana zewnętrzna, nieizolowana
Strop piwnicy, beton i jastrych cementowy
61
Dane domu wzorcowego
Dom dwurodzinny w Brest
Powierzchnia użytkowa budynku: 252 m²
Obwiednia powierzchni budynku A: 440 m²
Objętość budynku V: 787,5 m²
Porowatość aeracyjna: 598,5 m²
Generator ciepła: ciepło przesyłane na odległość / ciepłobliskie, paliwa kopalne
Podgrzewanie wody: opalanie drewnem
62
Dom wzorcowy - przegląd powierzchni
Płaszczyznapodziału
Sytuacjamontażowa
Współczynnikprzenikania
ciepłaPowierzchnia
m² Konstrukcja
Ściana Atmosfera zewnętrzna 1,434 227,00 Ściana zewnętrzna
Drzwi, północ Atmosfera zewnętrzna 4,000 2,00 Drzwi mieszkania
Okno, wschód Atmosfera zewnętrzna 5,200 8,00 Pojedyncza szyba
Okno, zachód Atmosfera zewnętrzna 5,200 8,00 Pojedyncza szyba
Okno, północ Atmosfera zewnętrzna 5,200 8,00 Pojedyncza szyba
Okno, południe Atmosfera zewnętrzna 5,200 12,00 Pojedyncza szyba
Dach Atmosfera zewnętrzna 0,853 65,00 Dach starego budynku
Okno, południe 45° Atmosfera zewnętrzna 5,200 5,00 Pojedyncza szyba
Okno, północ 45° Atmosfera zewnętrzna 5,200 5,00 Pojedyncza szyba
Powierzchniaoparcia
Strop piwnicy 2,248 100,00Strop piwnicy starego
budynku
63
Przechodzenie ciepła - obliczenie współczynnika przenikania ciepła
64
Dom wzorcowy - obliczenie współczynnika przenikania ciepła przez ścianę zewnętrzną
A B C D E
1 Opór cieplny R = 1/U [m²K/W]
2 Nr warstwy Oznaczenie warstwy d [m] Lambda d/lambda
3 1 Przechodzenie ciepła wewnątrz 1/a i 0,130 1 0,1300
4 2 Tynk gipsowy 0,015 0,35 0,0429
5 3 HBL II 1000 0,240 0,52 0,4615
6 4 Tynk wapienny 0,020 0,87 0,0230
7 5 0,000 1 0,0000
8 14 Przechodzenie ciepła na zewnątrz 1/a a 0,040 1 0,0400
Temperatura pokojowa wewnątrz °°°°C
22 1/U = 0,697
Temperatura na zewnątrz °°°°C -8 U = 1,4339
65
Dom wzorcowy - obliczenie współczynnika przenikania ciepła przez strop piwnicy
1 Opór cieplny R = 1/U [m²K/W]
2 Nr warstwy Oznaczenie warstwy d [m] lambda d/lambda
3 1 Przechodzenie ciepła wewnątrz 1/a i 0,170 1 0,1700
4 2 Jastrych, cement 0,040 1,4 0,0286
5 3 Beton 0,160 2,01 0,0796
15 13 0,000 1 0,0000
16 14 Przechodzenie ciepła na zewnątrz 1/a a 0,170 1 0,1700
Temperatura pokojowa wewnątrz °°°°C
22 1/U = 0,448
Temperatura na zewnątrz °°°°C
-8 U = 2,2313
66
Dom wzorcowy - współczynniki przenikania ciepła przez okna
Typ oknaRok
produkcji
Współczynnikprzenikania ciepła
[W/(m²K)]
Cegły szklane do 1994 3,5
Okno drewniane z pojedynczym przeszkleniem (okno zespolone) do 1979 5,0
Okna aluminiowe i stalowe ze szkłem izolującym do 1983 4,3
Okna aluminiowe i stalowe ze szkłem izolującym do 1994 3,2
Okna z tworzywa sztucznego ze szkłem izolującym do 1994 3,0
Okna drewniane ze szkłem izolującym do 1994 2,7
Okna z tworzywa sztucznego i aluminiowe ze szkłem izolującym od 1995 1,9
Okna drewniane ze szkłemizolującym od 1995 1,6
z dwoma szybami ze szkła z izolacją izolacją cieplną dziś 1,3
z 3-ema szybami ze szkła z izolacją cieplną, okna domupasywnego
dziś 0,9
67
Dom wzorcowy - obliczenie współczynnika przenikania ciepła przez dach
Aby móc określić współczynnik przenikania ciepła przez dach, kolejność warstw w obliczeniu występują z ich udziałem
procentowym w powierzchni całkowitej!
Przykład budowy dachu:
Warstwa elementów budowlanych s (m) lambda R Powierzchnia %
Przechodzenie ciepła wewnątrz 0,10 100
Płyty kartonowo-gipsowe 0,01 0,25 0,04 100
Świerk/sosna (krokiew) 0,20 0,13 1,54 18
Włóókno mineralne 040 0,04 0,04 1,00 72
Przechodzenie ciepła na zewnątrz 0,04 100
Współczynnik przenikania ciepła 0,85 W/m²K
68
Dom wzorcowy - całkowita utrata
69
Utrata ciepła
Utrata ciepła przez powłokę budynku
70
Dom wzorcowy - pokrycie zapotrzebowania na energię
71
Dom wzorcowy - zapotrzebowanie na moc grzewczą
72
Dom wzorcowy - utrata i uzyskanie energii
73
Dom wzorcowycharakterystyczne zapotrzebowanie na energiękońcową = 265,65 kWh/(m²a)
74
Dom wzorcowy - utrata ciepła
75
Obciążenie ogrzewnicze generatora ciepła
76
Dom wzorcowy - emisja dwutlenku węgla (CO²) w kg/m²
77
Dom wzorcowy - emisja tlenku węgla (CO) w kg/m²
78
Dom wzorcowy - emisja tlenku azotu (NOx) w kg
79
Dom wzorcowy - emisja dwutlenku siarki (SO²)
80
Lekcja 4.1
Zoptymalizowane konstrukcje budowlane� Rozpoznanie słabych
punktów
• Termowizja
• Test szczelności „Blower Door"
� Optymalizacja konstrukcji budowlanych
• Zapobieganie powstawaniu mostków cieplnych
• Powierzchnia wiatroszczelna
• Ulepszenie izolacji
81
Rozpoznanie słabych punktów za pomocą termowizji
82
Termowizja - zastosowanie i wymagania
83
Termowizja - zastosowanie - typowe mostki cieplne
Kasety rolety
Budownictwo płytowe: silne odprowadzanie ciepła w punktach spojenia.
Niedostateczna izolacja wykuszu lub balkonów
84
Termowizja - zastosowanie w modernizacji
Określenie położenia i działania ogrzewania podłogowego
85
Termowizja - rozpoznanie szkód spowodowanych wodą
Widok wykuszu od wewnątrz Szkody spowodowane wodą na skutek uszkodzonego pokrycia dachowego
86
Pleśń
Najczęstsza przyczyna:niedostateczne wietrzenie i wadliwa izolacja
87
Pomiar różnicy ciśnień - test szczelności „Blower Door"
88
Test szczelności „Blower Door" -pomiar różnicy ciśnień
89
Optymalizacja konstrukcji budowlanych - mostki cieplne
� Typowe mostki cieplne w budynkach mieszkalnych:
- dach- ściany- kasety rolety- nadproża okienne- parapety- wieńce- wnęki z grzejnikami
90
Optymalizacja konstrukcji budowlanych - mostki cieplne przy łącznikach do balkonów
Mostek cieplny – wystająca płyta balkonowa
Możliwość rozwiązania problemu– termiczna separacja od budynku
91
Łącznik do balkonów eliminujący mostki termiczne
� Łącznik termoizolacyjny do balkonów.
� Przykład:
Schöck Isokorb® XT o grubości korpusu izolacyjnego wynoszącej 120 mm. Uzyskałon certyfikat niemieckiego Instytutu Budownictwa Pasywnego w Darmstadt (Passivhaus Institut) jako „Konstrukcja eliminująca mostki termiczne" i został uznany za nadający się do stosowania w domach pasywnych.
92
Powierzchnia wiatroszczelna
93
Zoptymalizowana konstrukcja budowlana - izolacja ścian zewnętrznych
� System ocieplania
94
Izolacja obwodowa w obrębie cokołu
95
Realizacja docieplenia
Współczynnik przenikania ciepła naszej ściany poprawia
się z 1,434 W/m²K na 0,156 W/m²K
przy 20-centymetrowej izolacji grupy przewodnictwa cieplnego 035.
96
Oszczędność energii dzięki systemowi ocieplania
97
Izolacja rdzeniowa do wypełnienia pustki
np. granulat polistyrenu piankowego
lub granulat wełny mineralnej
perlit
98
Izolacja pustki w dachu
99
Izolacja termiczna w połaci dachu
Izolacja krokwi pustego Izolacja dolnej częściwiązara dachowego krokwi
Izolacja nakrokwiowa
100
Okna
Szyba podwójna lub potrójna
101
Okna - elementy domu pasywnego
102
Okna - elementy domu pasywnego
Ciepłe okno ze współczynnikiem przenikania ciepła poniżej 0,8 W/(m²K) zapewnia
wysoki komfort.
103
Przykład okna:szczelny montaż
1. Wewnętrzny tynk gipsowy2. Mur3. Szczelny łącznik; montaż wg instrukcji
producenta4. Lepik
5. Płyta izolacyjna Top32 (20 cm) marki Sto6. Zaprawa zbrojeniowa7. Tkanina z włóókna szklanego Sto
8. Powłoka końcowa9. Folia uszczelniająca (paroprzepuszczalna);
folię należy przykleić do podłoża zgodnie z instrukcją producenta, następniezamontować system ocieplania.
10. Listwa do ościeży Sto11. Parapet Sto
104
Izolacja stropu piwnicy
Materiał izolacyjnyprzyklejany
lub zamocowany za pomocą klina z tworzywa sztucznego
105
Konwencjonalna technika grzewcza
• Technika kondensacyjna
• Kocioł niskotemperaturowy
• Podgrzewanie wody
• Technika regulacji
• Grzejnik
• Ogrzewanie powierzchniowe
• Instalacje wentylacyjne
106
Technika grzewcza
Urządzenie niskotemperaturowe Urządzenie kondensacyjne
- małe przekroje kominów
- lub bezpośrednio przez dach
107
Technika grzewcza
Technika kondensacyjna
108
Technika grzewcza - podłączenie urządzenia kondensacyjnego
Podłączenie podwójnej rury Ø 60/100 do gazowego urządzenia kondensacyjnego
109
Technika grzewcza -podgrzewanie wody
Podgrzewanie w zbiorniku:W celu zaopatrzenia w ciepłą
wodą, w przypadku tego wariantu, stosuje się pośrednio
ogrzewany zbiornik. Może on
być umieszczony obok lub pod termą.
110
Technika grzewcza -podgrzewanie wody
Zbiornik kombinowany i zbiornik z ciepłą wodą
111
Technika grzewcza
Decentralne podgrzewanie wody
Grzejnik przepływowy
Zastosowanie:
W modernizacji, gdy
brakuje przewodów z ciepłą wodą.
Gdy potrzebne są tylko niewielkie ilości ciepłej
wody.
112
Technika grzewcza
Grzejnik przepływowy w różnych wariantach instalacji
113
Technika grzewcza - technika regulacji
114
Technika grzewcza - pompa wydajnościowa
115
Technika grzewcza - obniżenie temperatury na noc
Aktywacja obniżenia temperatury w instalacji grzewczej na noc
Regulator temperatury pokojowej
Temperatura wyświetlana jest na
wyświetlaczu i widać, czy ogrzewanie jest włączone, czy
aktywowano obniżenie temperatury na noc.
116
Technika grzewcza -kompensacja hydrauliczna
117
Technika grzewcza - projekt powierzchni grzejnych
W łazience, jako grzejnik na ręczniki
lub w pomieszczeniach mieszkalnych jako
ogrzewanie ścienne
118
Technika grzewcza -powierzchnie grzejne
Grzejniki stalowe
Konwektory
Grzejniki powierzchniowe
119
Technika grzewcza -ogrzewanie podłogowe
Regulator temperatury w poszczególnych pomieszczeniach
120
Instalacje wentylacyjne -zasada
121
Instalacje wentylacyjne -krzyżowy wymiennik ciepła
Możliwość zamontowana na poddaszu
Centralne urządzenie wentylacyjne z odzyskiwaniem ciepła
122
Instalacje wentylacyjne -decentralne z odzyskiwaniem ciepła
Decentralne urządzenie wentylacyjne
123Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Odnawialne źródła energii
� Odnawialne źródła energii,
regeneracyjne źródła energii to takie źródła,
których zasób samoczynnie odnawia się
w krótkim czasie, albo ich wykorzystanie
nie przyczynia się do wyczerpania źródła.
124Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Odnawialne źródła energii
� Promieniowanie słoneczne
� Ciepło z wnętrza ziemi
� Surowce odnawialne (drewno, biogaz itp.)
� Energia wiatru
� Energia wodna
125Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Udział odnawialnych źródełenergii
126Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Dostępność paliw kopalnych
127Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Udział odnawialnych źródełenergii
Źródła:BMU-Broschüre 2010
128Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Energia słoneczna
� Energia wypromieniowana to 174 petawat (PW)
� 122 PW osiąga powierzchnię ziemi = 1070 EWh
� Jest to ok. 10 000 razy więcej niż wynosi roczne zapotrzebowania na energię na
całym świecie
129Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Energia słoneczna
Promieniowaniesłonecznew Europie: Geograficzny podział
rocznych sum promieniowania
słonecznego
(kWh/m2 rocznie)
130Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Promieniowanie słoneczne
� Promieniowanie słoneczne na Białorusi: Geograficzny podział
rocznych sum promieniowania
słonecznego (kWh/m²w roku)
1 000 kWh/m2
odpowiada ok.100 litrom oleju opałowego/100 m³ gazu ziemnego
131Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Promieniowanie słoneczne
� Wykorzystanie ciepła
Quelle: vdi.de
132Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zamiana energii słłonecznej na energię cieplną
� Podgrzewanie wody do celów gospodarczych i wspomaganie ogrzewania
133Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
� Instalacje wykorzystujące energię słonecznąformy konstrukcyjne kolektorów
Seite: 133
Zamiana energii słonecznej na energię cieplną
134Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zamiana energii słonecznej na energię cieplną
� Powierzchnia kolektora: ok. 1-1,5 m²
na osobę
� Pojemność:ok. 80 litrów na osobę
www.alternative-energiequellen.com/ solare_dec...
135Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zamiana energii słonecznej na energię cieplną
Korzyści
� Oszczędność energii w całkowitym zapotrzebowaniu ciepła w zależnośći od wielkości i projektu instalacji
ok. 10 - 40 %
� W domach wykorzystujących energię słoneczną do 100%
� Charakterystyczne pozyskanie energii słonecznej350 - 450 kWh/m² w roku
Koszty
Specyficzne koszty inwestycji w zależności od wielkości instalacji ok. 500 - 1 500 €/metr kwadratowy powierzchni kolektora
136Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Zamiana energii słonecznej na energię cieplną
� Obszary zastosowania
- Instalacje z całorocznym (co najmniej półrocze letnie) wysokimzużyciem ciepłej wody
- Budynek mieszkalny (domy jednorodzinne/domy wielorodzinne)- domy seniora- szpitale- miejsca zakwaterowania (hotele, pensjonaty)- place kempingowe- pralnie- myjnie samochodowe- browary- obiekty sportowe
137Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Fotowoltaika
� Pod pojęciem fotowoltaika rozumie się bezpośredniąprzemianę energii słonecznej wenergię elektryczną przy użyciu ogniw słonecznych.
Źródło: Wikipedia
138Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Fotowoltaika
139Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Wyniki
Całkowite roczne pozyskanie 1210/ kWh/m²
140Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Fotowoltaika
vatafu.de/solar-energie/photovoltai k-netzgeko..
141Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Fotowoltaika
http://www.ac t-center.at
Dach płaski
Na powierzchni ziemi
Dach spadzisty
142Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Fotowoltaika
Instalacje w formie wysp
http://www.ac t-center.at
143Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Biomasa
� Produkcja ciepła lub elektryczności
Fermentacja gnojowicy i
kiszonki
Biopaliwa z roślin
uprawnych
Spalanie drewna
144Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Drewno
Kominek
Piec na granulat
Zrębki drewniane
Kocioł na drewno opałowe
Instalacja na pelety
Instalacja na pelety
Dom wolnostojący
Dom wielorodzinny
Przemysł /małe i średnie
przedsiębiorstwa
145Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Drewno
Instalacja na pelety ze składem
146Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Drewno
Kocioł na pelety z zasobnikiem
147Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Drewno
Kocioł na drewno opałowe
148Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Drewno
� Zalety
- Duża dostępność
- Cena
- Indywidualna regulacja
� Wady
- stosunkowo mała skuteczność
- duże zapotrzebowanie przestrzeni
- korzystanie pochłania dużo czasu
149Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Biogaz
Biogazownia
150Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Biogaz
Dla orientacji, biorąc pod uwagę przeciętną wydajność, przyjmuje się, że:
� 1 ha kukurydzy odpowiada ok. 2 kW mocy elektrycznej
� 1 ha pozostałego zboża odpowiada ok. 1,5 kW mocy elektrycznej
� 1 ha trawy odpowiada ok. 1 kW mocy elektrycznej
� Gnojowica pochodząca od 1 krowy odpowiada ok. 0,15 kW mocy elektrycznej
151Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Biogaz
� Zalety
- Odnawialne źródło energii (odnawialne, lokalnie dostępne surowce)
- Jako biometan dostarczany jest do sieci gazu ziemnego
- Decentralne wytwarzanie prądu
� Wady
- Intensywne rolnictwo z negatywnymi skutkami
- Regionalna konkurencja o powierzchnię
- Metan zalicza się do gazów cieplarnianych o dużymznaczeniu
152Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
� Biopaliwa służą do napędzania silników
� Są alternatywą dla paliw lub dodatkami do paliw
� Olej palmowy, rzepakowy, cukier trzcinowy itp.
Biopaliwa
Źródło: Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe
153Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Pompy ciepła
� Zasada działania pomp ciepła
Naturalne ciepło można pozyskiwać z wody, ziemi lub powietrza.
Źródło:kroeckel.de
154Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Pompa ciepła
W celu ekonomicznej eksploatacji pomp ciepła do celów grzewczych muszą być spełnione następujące wymagania:
� wysoki wskaźnik mocy lub pracy pompy ciepła w trakcie eksploatacji
� mniejsze zapotrzebowanie na ciepło w domu
� wystarczająca dostępność i zdolność do regeneracji źródła ciepła
� występowanie ogrzewania powierzchniowego
155Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Pompy ciepła
� Pompy geotermiczne
Kolektory ziemne Sondy gruntowe
Źródło: bauen.de
Źródło: elektropraktiker.de
156Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Pompy ciepła
� Pompa ciepła czerpiąca ciepło z wody gruntowej
Źródło: Saam GmbH.de
157Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Pompy ciepła
� Pompy ciepła czerpiące ciepło z powietrza
Boecker-handwer kerbedarf.de
158Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Pompy ciepła
� Zalety
- Stała ilość ciepła w ziemi i wodzie
- Dobry bilans energetyczny w połączeniu z ogrzewaniem powierzchniowym i dobrą izolacją budynku
- Indywidualna regulacja, brak komina
� Wady
- należy kontrolować zużycie prądu
- praktyczne testy wykazują sporną opłacalność
- po części duża inwestycja
159Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Elektrociepłownie blokowe
� Idea
160
Elektrociepłownie blokowe
� Zasada działania
161Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Elektrociepłownie blokowe
� Obszary zastosowania
162Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Elektrociepłownie blokowe
� Zalety
- Większa wydajność energetyczna dzięki wykorzystaniu energii termicznej i mechanicznej
- Więcej możliwości wykorzystania dla odnawialnych źródeł
energii
- W przypadku dużych elektrowni skuteczność wynosi 35%,
w elektrociepłowniach blokowych do 90%
� Wady - duże koszty inwestycji jak na konwencjonalne ogrzewanie
- wysokie koszty konserwacji
- ma sens, jeśli stosuje się też kocioł szczytowy
163Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Energia wiatru
� Ziemia
»
» Woda(elektrownie wiatrowe na morzu)
164Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Energia wodna
� Budowla spiętrzająca wodę
Źródło: Kraftwerk roth
http://www.milde-marketing
165Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Szanse na rynku odnawialnych źródeł energii
� Stanowiska pracy
166Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Szanse na rynku
� Rozwój zatrudnienia brutto w Niemczech w latach 2004-2009
Źródło: DLR
167Introduction to low-energy construction and renewable energy systems
Łańcuch tworzenia wartości
168
Prezentacja domu zużywającego zero energii
Całkowita koncepcja energetyczna oraz warianty
� Kubatura i ustawienie, ogrzewana przestrzeń
� Standard izolacji i mostki cieplne
� Płaszczyzna wiatroszczelna
� Odnawialne źródła energii
Ogrzewanie / ciepła woda
169
Dom zużywający zero energii/ dom plus-energetyczny
170
Oszczędność energii dzięki systemowi ocieplania
171
Oszczędność energii dzięki wymianie okien (potrójne przeszklenie)
172
Oszczędność energii dzięki izolacji termicznej w połaci dachu, współczynnik przenikania ciepła 0,216
173
Oszczędność energii dzięki 9 cm izolacji stropu piwnicy, grupa przewodności cieplnej 025
174
Oszczędność energii dzięki połączeniu wariantów
175
Prezentacja domu zużywającego zero energii
Po zmniejszeniu utraty ciepła w trakcie transmisji zapotrzebowanie na moc grzewczą obniżyło się z 265,65 kWh/m² na 43,14 kWh/m²!
176
Oszczędność energii dzięki połączeniu wariantów
177
Zmienione obciążenie ogrzewnicze generatora ciepła
178
Oszczędność energii dzięki połączeniu wariantów podana w %
179
Dom wzorcowycharakterystyczne zapotrzebowanie
na energię końcową= 51,22 kWh/(m²a)
180
Dom wzorcowy - emisja dwutlenku węgla (CO²) w kg/m²
181
Dom wzorcowy - emisja tlenku węgla (CO) w kg/m²
182
Dom wzorcowy - emisja dwutlenku siarki (SO²) w kg/m²
183
Dom wzorcowy - emisja tlenku azotu (NOx) w kg/m²
184
Prezentacja pracy w grupach
� Przedstawienie wyników pracy w grupach
� Dyskusja na temat wariantów modernizacji
- konfrontacja: nakłady i korzyści
185
Zadania w grupach
� Zadania w grupach
� Jak w każdym wariancie zmienia się:
• zapotrzebowanie na energię końcową?
• zapotrzebowanie na energię pierwotną?
• bilans zanieczyszczeń?
� Grupa 1: Wariant „Izolacja termiczna w połaci dachu + ogrzewanie kondensacyjne + energia słoneczna"
� Grupa 2: Wariant „Brak izolacji + ciepło ziemi"
� Grupa 3: Wariant „Połączone warianty + ciepło ziemi"
� Grupa 4: Wariant „Izolacja ściany zewnętrznej + izolacja termiczna w połaci dachu"
186
Podsumowanie i perspektywy
� Podsumowanie wiadomości
� Zastosowanie we własnej firmie
� Rozbudowana oferta usług
� Możliwości dystrybucji