NEWS LETTER NO.4 /2015. »Polsko-niemiecki projekt efektywności energetycznej«gpee OD REDAKCJI

Transkrypt

1 NO.4 /2015 OD REDAKCJI Drogi Czytelniku, Zapraszamy do przeczytania ostatniego biuletynu Polsko-niemieckiego projektu efektywności energetycznej ()! Trzyletni projekt zakończy się w marcu 2016 roku, a zatem ten końcowy biuletyn powinien być potraktowany jako ostateczne podsumowanie, ponieważ podkreśli ono najważniejsze wyniki i osiągnięcia tego projektu. Na następnych stronach znajdą Państwo zebrane informacje na temat obecnej sytuacji w sektorze budowlanym w Niemczech i w Polsce, opisane w przeprowadzonych ostatnio badaniach Identyfikacja obecnych i przyszłych wymagań technicznych w zakresie wydajności energetycznej w budynkach w Polsce i Niemczech. Znajdą się tu także szczegółowe informacje na temat fasad, które zostały zainstalowane w ramach projektu oraz dotyczących ich prac badawczych: Które panele fotowoltaiczne i moduły zostały użyte? Jakie umiejscowienie warstwy PCM jest najbardziej odpowiednie? W jaki sposób można zapewnić wentylację fasad? Skonstruowany pokój eksperymentalny, jak również zintegrowany system pomiarowy zostaną zademonstrowane i objaśnione. Dodatkowe zdjęcia przedstawiają powstałe eksperymentalne fasady w Łodzi i w Warszawie. NEWS LETTER W wiosną 2016 roku, zostanie opublikowane specjalne wydanie czasopisma Management of Environmental Quality poświęcone innowacyjnemu podejściu do energooszczędności wraz z istotnymi badaniami, podjętymi przez projekt. Na koniec, dodatkowo, partnerzy projektu zapraszają do udziału w końcowej konferencji, która zostanie zorganizowana w Hamburgu 9 marca 2016 roku jako część Sustainable Built Environment Proszę zarezerwować sobie czas na wzięcie udziału! Partnerzy projektu dziękują wszystkim za zainteresowanie projektem i jego wynikami. Przyjemnego czytania! Maria Kowald Prof. Dr. Walter Leal Kathrin Rath Identyfikacja bieżących i przyszłych wymagań technicznych dotyczących wydajności energetycznej w budynkach w Polsce i Niemczech. Najnowocześniejsze rozwiązania i aktualne potrzeby w zakresie technologii stosowanych w budynkach energooszczędnych zostały ocenione w projekcie i opublikowane w formie broszury. Sprawozdanie ma na celu przedstawienie aktualnego przeglądu dotyczącego wydajności energetycznej budynków w krajach partnerskich Polski i Niemiec. Opierając się na kilku przykładach najlepszych praktyk ocenione zostały nowoczesne technologie, takie jak wysoko wydajne komponenty fasad i poprawienie energooszczędności dzięki systemom automatyki budynków. Przeanalizowane zostały także przyszłe trendy w Polsce i Niemczech po roku 2020, z czego wynikły zalecenia w zależności od odpowiadających zmian na rynku. Z przeprowadzonej oceny wynika, że brak jest informacji na temat obecnego standardu energetycznego budynków wymagającego przejrzystych wskaźników energetycznych. kontynuacja na stronie 2

2 kontynuacja ze strony 1 Moduły fotowoltaiczne Metodą na rozpowszechnianie informacji jest Przebudowa budynku doradztwo, wsparcie, unowocześnianie ( Die Hauswende beraten, fördern, sanieren ), niemiecka kampania, która łączy rozpowszechnianie informacji i konsultacje na poziomie lokalnym z krajowym programem dotacji. Poza potrzebą dostępu do informacji, trzeba podkreślić, że energooszczędne technologie mogą być realizowane jedynie przez wykwalifikowanych projektantów i doświadczonych wykonawców tej dziedziny; istnieje więc stała potrzeba szkolenia pracowników, aby zapewnić wysoki standard na wszystkich etapach budowy i planowania. Poza Oficjalna ceremonia odsłonięcia fasad projektu dostępem do informacji, należy także wziąć pod uwagę recykling elementów i materiałów budowlanych. Celem byłoby zredukowanie energii zużytej na produkcję materiałów i elementów i zmniejszenie ilości odpadów podczas budowy i rozbiórki budynków. Kolejny istotny problem omówiony w raporcie to wdrożenie systemów monitorujących zużycie energii. Systemy monitorowania energii mogłyby systematycznie ujawniać potencjalne oszczędności energii i poprawić całościowe zrozumienie energetycznych relacji i zależności w budynkach. W oparciu o powyższe, w ramach projektu powstała instrukcja energy efficiency map tool. Właściciele domów, którzy używają tej instrukcji, mogą rejestrować zużycie energii, dzięki czemu będą mogli regularnie monitorować całkowite wykorzystanie energii w budynkach. Cały raport można przeczytać i pobrać na stronie internetowej projektu: odbyła się w październiku 2015 roku na Politechnice Łódzkiej. Pokój eksperymentalny i pomieszczenie referencyjne są już ukończone i oddane do użytku. Dane techniczne fasad oraz wyniki badań przedstawiono w dalszej części oraz w opublikowanych broszurach. Cały raport można przeczytać i pobrać na stronie internetowej projektu: PCM Materiały Fazowo Zmienne (Phase Change Material) Moduły fotowoltaiczne W celu wyboru modułów fotowoltaicznych do fasad eksperymentalnych, przeprowadzono szczegółowy przegląd wszystkich dostępnych na rynku technologii fotowoltaicznych. Rozważono dwie podstawowe generacje o- gniw: krystaliczne (krzemowe monokrystaliczne i polikrystaliczne) oraz cienkowarstwowe (z krzemu amorficznego, tellurek kadmu (CdTe) i selenek indowo - miedziowy (CIS)). Przeanalizowano wiele parametrów: efektywność, ciężar oraz cenę paneli fotowoltaicznych, jak również powierzchnię potrzebną na uzyskanie kw mocy. Dodatkowo, uwzględniono wygląd paneli fotowoltaicznych ze względu na umieszczenie ich na fasadzie budynku. W rezultacie wybrane zostały cienkowarstwowe panele CIS, ponieważ posiadają najlepszy stosunek efektywności do ceny, niską wagę, atrakcyjny wygląd i są ogólnie dostępne na rynku. Wybrany panel fotowoltaiczny ma efektywność na poziomie 12% i maksymalną moc w wysokości 80 Wp. Ostateczne rozwiązanie eksperymentalnej fasady zostało zoptymalizowane w ramach wielokryterialnej analizy uwzględniającej czynniki energetyczne, ekonomiczne oraz środowiskowe. Zewnętrzna część fasady składa się z 8 paneli CIS położonych wokół centralnie umieszczonego okna. Ponadto, została zbudowana, jako fasada wentylowana, tak by umożliwić chłodzenie paneli fotowoltaicznych, których wydajność spada pod wpływem wysokich temperatur. Dodatkowo, systemy fotowoltaiczne wymagają specjalistycznego sprzętu elektrycznego do odbioru i przekształcania prądu stałego (DC) generowanego przez panele fotowoltaiczne na prąd zmienny (AC), który może być wprowadzany do sieci elektrycznej. W projekcie zastosowano system wyspowy składający się z regulatorów ładowania, akumulatorów i falowników. Energia wytwarzana przez panele fotowoltaiczne jest przeznaczona na potrzeby wentylacji i oświetlenia. Efektywna wydajność materiałów PCM zależy głównie od temperatury przemiany, która powinna być ustalona z uwzględnieniem lokalizacji tych materiałów i ich zastosowania, a także zakresu temperatur w pomieszczeniach i na zewnątrz. Ważne jest też, jaki rodzaj energii chłodzenia czy ogrzewania jest przeważający w analizowanym przypadku. Większość dotychczasowych prac badawczych dotyczyła zbadania wydajności jednej warstwy specyficznego materiału podczas określonego sezonu, zimy lub lata. W ramach projektu możliwe było opracowanie nowej formy zastosowania PCM w ścianach zewnętrznych. Na podstawie teoretycznej analizy dotyczącej oceny właściwości materiału i jego lokalizacji w komponencie ściany zewnętrznej, opracowany został nowy materiał kompozytowy zawierający PCM. Pomijając fizyczne parametry materiałów, na wydajność powłoki mają także wpływ dynamicznie zmieniające się zewnętrzne warunki klimatyczne i zakłócenia stabilnego środowiska wewnętrznego. Oznacza to, że określenie jednego rozwiązania optymalnych fizycznych parametrów dla zewnętrznej powłoki budynku nie jest możliwe dla całego roku. Uśrednione lub chwilowe wartości parametrów termicznych otaczającego środowiska zmieniają Rozmieszczenie czujników temperatury w izolującym komponencie PCM. się bardzo szybko i z małą regularnością. W związku z tym, nie istnieje takie rozwiązanie, które zapewniłoby maksymalną wydajność energetyczną zewnętrznym komponentom budynku w przeciągu roku. Co za tym idzie, nowo opracowane rozwiązania aplikacji PCM różnią się pod względem temperatury przemiany fazowej i metody integracji materiałów w zależności od pory roku, dla której rozwiązania te były dedykowane. Aplikacja została przetestowana z wykorzystaniem fasady eksperymentalnej utworzonej dla projektu. Konstrukcja fasady składa się z 12 wymiennych paneli izolacyjnych modyfikowanych PCM. Każdy panel wyposażony jest w 6 czujników temperatury, rozmieszczonych w przekroju ściany. Na podstawie zmierzonych wartości, będzie możliwe utworzenie rozkładu temperatury na głębokości eksperymentalnego elementu ściany i porównanie go z tradycyjną konstrukcją. Wentylacja Zapewnienie wysokiej jakości środowiska wewnętrznego w miejscu pracy jest niezwykle ważne dla zdrowia i komfortu pracowników. Właściwe wewnętrzne warunki klimatyczne poprawiają komfort i wydajność pracy. W pokoju eksperymentalnym, jak również w pomieszczeniu referencyjnym, zastosowano specjalne urządzenia wentylacyjne do uzyskania wymaganej jakości powietrza. W pokoju eksperymentalnym zainstalowane zostało urządzenie zdecentralizowane do wentylacji nawiewno wywiewnej. Stacja wentylacji mechanicznej została opracowana przez firmę TROX i jest przeznaczona do montażu podpodłogowego. Rozwiązanie to nie wymaga dodatkowego miejsca w pomieszczeniu i jest praktycznie niewidoczne po zainstalowaniu. Urządzenie pracuje w trzech trybach, zapewniając objętość przepływu powietrza od 90 m3/h do 150 m3/h. Stacja posiada nowoczesną konstrukcję i charakteryzuje się niskim zużyciem energii. Warto również wspomnieć o niskiej emisji hałasu urządzenia, która nie ma negatywnego wpływu na pracę w biurze. W pomieszczeniu referencyjnym zostało zainstalowane proste urządzenie wentylacyjne zapewniające naturalną wentylację. Urządzenie to pracuje jedynie okresowo i jest znacznie mniej wydajne niż stacja zainstalowana w pokoju doświadczalnym. Jednostka podpodłogowa wentylacji TROX w pokoju eksperymentalnym Naturalna wentylacja w pokoju referencyjnym

3 Konstrukcja Pomiary Nowe laboratorium skonstruowane zostało w jednym z budynków Politechniki Łódzkiej. Jest ono samo w sobie eksperymentem. W sumie cztery pomieszczenia, dwa po stronie wschodniej budynku, i dwa po stronie zachodniej, zostały odizolowane od siebie i od reszty budynku. Po każdej stronie powstał jeden pokój doświadczalny i jeden pokój referencyjny. W przypadku pomieszczeń eksperymentalnych istniejąca fasada została wyeliminowana i zastąpiona specjalną fasadą dla lepszej izolacji oraz dodatkowego wytwarzania energii. Dodatkowo poprawiono tam izolację ścian wewnętrznych i podłogi. W tych pokojach zainstalowano także wysokiej jakości urządzenia wentylacyjne i nowe oświetlenie. Przy tego rodzaju konstrukcji, zużywającej niewiele energii, nie powinno być potrzeby stosowania urządzeń grzewczych, poza zintegrowanymi niewielkimi elektrycznymi grzejnikami zapasowymi. Pokoje referencyjne mają natomiast starą istniejącą fasadę z dużymi powierzchniami okien i także stare urządzenia grzewcze. Wentylacja i system oświetlenia pozostały takie same jak w całym budynku. Wszystkie cztery pokoje wykorzystywane są przez członków projektu w Łodzi jako biura. W Warszawie w budynku Sto-ispo, zostały zainstalowane podobne fasady. W przeciwieństwie do tego co zrobiono w Łodzi, w Warszawie pozostawiono oryginalne fasady i nie powstało tam żadne konkretne laboratorium. W związku z tym, fasady eksperymentalne nie składają się z okien, ale z nieprzezroczystego szkła. Fasady w Warszawie zainstalowano na trzech różnych stronach budynku Sto-ispo: południowej, północnej i zachodniej. Oczekiwane wyniki będą odpowiednie do porównania wydajności energetycznej w zależności od orientacji paneli. Pomieszczenie referencyjne W ramach projektu, prowadzone są ekstensywne badania z użyciem imponującej infrastruktury pomiarowej. Każda przegroda doświadczalna wyposażona jest w prawie 100 czujników, które umożliwiają pomiar temperatury nie tylko na wewnętrznych i zewnętrznych warstwach przegród, ale także w środku (w warstwie izolacji cieplnej). Umożliwia to określenie cieplnej wydajności przegród dla różnych warunków zewnętrznych. Precyzyjne pomiary zbierane są również we wnętrzach pokoi. Czujniki zainstalowane są na roboczych powierzchniach, ścianach, ekranach komputerów i na suficie, tak aby otrzymać informację o warunkach na różnych poziomach. Czujniki te umożliwiają pomiar temperatury, wilgotności powietrza, natężenia oświetlenia i obłożenia pokoi. Rozmieszczenie czujników w pomieszczeniu eksperymentalym i referencyjnym Zaprojektowana w ten szczególny sposób siatka czujników, umożliwia powstanie wirtualnych obrazów utworzonych z informacji o warunkach panujących w całym pomieszczeniu. Dodatkowo, precyzyjne pomiary zbierane są w pomieszczeniu referencyjnym tak samo jak pokoju eksperymentalnym, tak więc będzie możliwe porównanie typów konstrukcji tradycyjnej i konstrukcji przy niemal zerowym zużyciu energii. Ponadto odczytywane jest także zużycie energii elektrycznej przez każdy element wyposażenia znajdującego się w pomieszczeniach. Pozwala to na oszacowanie energii generowanej przez panele fotowoltaiczne oraz pomiar wpływu eksperymentalnych fasad na redukcję energii. Kompleksowa stacja meteorologiczna jest także włączona do sieci pomiarowej. Znajduje się ona na dachu budynku i pozwala na zbieranie danych w czasie rzeczywistym dotyczących środowiska zewnętrznego, takich jak prędkość i kierunki wiatru, natężenie oświetlenia, temperatura zewnętrzna i inne. Wszystkie wspomniane powyżej dane będą gromadzone i monitorowane. Analizowane dane będą źródłem informacji dla badań i artykułów naukowych. Poprzez wykorzystanie tak dokładnej siatki pomiarowej otrzymane wyniki pozwolą na to, aby działanie fasady rozszerzyć na cały budynek. Pomiary danych będą kontynuowane po zakończeniu projektu, aby dać pogląd na długoterminową wydajność energetyczną fasad eksperymentalnych. Pomieszczenie eksperymentalne urządzenia pomiarowe

4 Fasady Wydanie specjalne czasopisma Management of Environmental Quality zostanie opublikowane wiosną 2016 roku. Wiosną 2016 roku, zostanie opublikowane wydanie specjalne naukowego czasopisma Management of Environmental Quality. Niniejsze wydanie poświęcone jest innowacyjnemu podejściu do wydajności energetycznej Innovative Approaches to Energy Efficiency. Wśród autorów z Estonii, Łotwy, Holandii i Niemiec, także partnerzy projektu z Politechniki Łódzkiej wnieśli wkład do tego wydania opisując rezultaty ich prac badawczych prowadzonych w ramach. Wydanie specjalne dostępne będzie na: Fasada na budynku Politechniki Łódzkiej orientacja zachodnia Fasada na budynku Politechniki Łódzkiej orientacja wschodnia na SBE 16 International Conference on Sustainable Built Environment Projekt jest organizatorem końcowej konferencji Development of an energy efficient façade: Current technologies and measurement installation 9 marca 2016 roku (14:00 17:30) jako części SBE 16 International Conference on Sustainable Built Environment, która odbędzie się od 8 do 11 marca 2016 roku w HafenCity University w Hamburgu. Główny cel SBE16 to przedstawienie nowych i innowacyjnych pomysłów zrównoważonego podejścia do budownictwa i odpowiedniego rozwoju (nowych, a także już istniejących) dzielnic. Pod hasłem Strategies, Stakeholders, Success Factors SBE16 Hamburg ma nadzieję przyciągnąć naukowców, projektantów, architektów, inżynierów oraz polityków z całego świata. Fasada na budynku Sto-ispo (Warszawa) orientacja wschodnia Fasada na budynku Sto-ispo (Warszawa) orientacja północna Wkład konferencji kończącej projekt Rozwój energooszczędnych fasad: obecne technologie i instalacje pomiarowe do SBE16 to przedstawienie wyników 3 lat badań naukowych dotyczących technologii energooszczędnych fasad, i pomiarów w energooszczędnych budynkach. Szczegółowy program konferencji dostępny jest na: Więcej informacji na temat SBE16 i rejestracji można znaleźć na stronie: Fasada na budynku Sto-ispo (Warszawa) orientacja południowa

5 Hamburg University of Applied Sciences Wydział przyrodniczy Prof. Dr. (mult.), Dr.h.c. (mult.) Walter Leal Kathrin Rath Maria Kowald Julia Haselberger Centrum transferu i badań»applications of Life Sciences«Ulmenliet Hamburg, Germany Phone: +49 (0) Fax: +49 (0) info@gpee.net Contact KalendarZ» 9 Marca p.m. Partnerzy Lista partnerów projektu : Ostatnia konferencja Development of an energy efficient façade: Current technologies and measurement installation jako część SBE 16 International Conference on Sustainable Built Environment od 8 do 11 Marca 2016 w HafenCity University in Hamburg. Hamburg University of Applied Sciences Koordynator, Niemcy gpee@ls.haw-hamburg.de Envidatec GmbH Detlef.Borst@envidatec.com nils.heinrich@envidatec.com Politechnika Łódzka Koordynator, Polska dariusz.heim@p.lodz.pl Partnerzy projektu ze zbudowaną fasadą w tle Sto-ispo sp. z o.o. d.czarny@sto.com d.butkiewicz@sto.com