Zintegrowane projektowanie energetyczne jako narzędzie poprawy efektywności energetycznej jednorodzinnych budynków mieszkalnych część 1 -teoria 40% całkowitego zużycia energii w krajach europejskich to ogrzewanie budynków. Potrzeba ograniczenia zużycia energii wytwarzanej z paliw kopalnych na rzecz szerszego wykorzystania OZE. Od 31.12.2020 r. wszystkie nowo powstające budynki w krajach należących do UE mają być obiektami o niemal zerowym zużyciu energii. Każdy kraj członkowski wprowadził swoją definicję takich budynków. 1
Dyrektywa UE 2009/28/WE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. Dyrektywa UE 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków. Dyrektywa UE 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej. Ustawa Prawo budowlane (akty wykonawcze WT, Metodologia, ZiFPB). Ustawa o charakterystyce energetycznej (2014). Ustawa o odnawialnych źródłach energii (2015). Projektowanie energooszczędnych budynków to już nie ekskluzywna alternatywa, ale konieczność wynikająca ze względów środowiskowych, ekonomicznych i prawnych. Aby dobrze zaprojektować budynek energooszczędny należy zreorganizować tradycyjny proces projektowy w kierunku tzw. Zintegrowanego Projektowania Energetycznego. To wiąże się z przesunięciem głównego ciężaru decyzji projektowych na jak najwcześniejszy etap projektowania i zastosowaniem oprogramowania w standardzie BIM powiązanego z programami umożliwiającymi wykonanie symulacji energetycznych na wirtualnym modelu budynku. 2
ZPE (definicja) projektowanie budynków energooszczędnych w oparciu o specjalistyczne oprogramowanie komputerowe umożliwiające symulacje efektywności energetycznej budynku. Na ostateczny poziom wydajności energetycznej budynku wpływa wiele wzajemnie uzupełniających się i współzależnych rekomendowanychrozwiązań architektoniczno-budowlanych. Część rekomendowanych rozwiązań jest obligatoryjna. Niezastosowanie pozostałych (uzupełniających) zwykle nie dyskwalifikuje projektu jako energooszczędnego, ale może utrudnić osiągnięcie najwyższych standardów energetycznych. W dziedzinie budownictwa trwa rewolucja energetyczna, polegająca na potrzebie radykalnego ograniczania zużycia energii na cele ogrzewania obowiązujące standardy związane z energooszczędnością są zaostrzane progresywnie i prowadzą do poziomu dla budynków o niemal zerowym zużyciu energii. W obszarze warsztatu projektanta trwa rewolucja informatyczna, polegająca na wdrażaniu oprogramowania BIM wraz z oprogramowaniem umożliwiającym symulacje wydajności energetycznej. 3
Poprawa charakterystyki energetycznej budynków poprzez zastosowanie odnawialnych i niekonwencjonalnych źródeł energii Określenie listy technologii oraz nośników energii możliwych do zastosowania w rozpatrywanym budynku Wybór nośników energii oraz stosowanych technologii, przy uwzględnieniu warunków przyłączenia do sieci, niezawodności i warunków dostaw poszczególnych nośników energii w miejscu lokalizacji budynku Porównanie wybranych rozwiązań pod względem ekonomicznym oraz wpływu na środowisko Opracowanie raportu prezentującego wyniki analizy 4
Zintegrowane projektowanie Zintegrowane projektowanie (Integrated Design ID) jest niezbędne przy projektowaniu budynków o wysokim standardzie energetycznym i ekologicznym W procesie zintegrowanego projektowania szczególną wagę przywiązuje się do współpracy ekspertów z różnych dziedzin, wyznaczania jasnych celów i monitorowania rezultatów Wczesne etapy projektowania mają ogromny wpływ na charakterystykę energetyczną budynku a koszty i problemy związane z modyfikacjami projekty są wtedy niewielkie Zaprojektowanie i wybudowanie budynku przyjaznego dla środowiska nie musi wcale więcej kosztować, wymaga jednak solidnej strategii ekologicznej Zmiana podejścia polega na poświęceniu jeszcze większej uwagi początkowym fazom projektowania Proces zintegrowanego projektowania podporządkowany jest zasadzie, zgodnie z którą charakterystyka energetyczna budynku powinna być oceniana w perspektywie cyklu życia pod względem kosztów i wpływu na środowisko 5
Szacunkowe różnice kosztów związanych ze zintegrowanym projektowaniem Metody pracy tradycyjne projektowanie Architekci i inżynierowie mają nieco inne metody pracy Inżynierowie są nauczeni rozwiązywania dokładnie zdefiniowanych problemów, analizują krok po kroku, często zaniedbują alternatywne rozwiązania Architekci zaczynają od bardziej złożonego problemu, który ma wiele możliwych rozwiązań, proces rozwiązywania wymaga kreatywnego podejścia, często się zapętla 6
Metody pracy niezbędne zmiany Architekci i inżynierowie powinni zmienić sposób porozumiewania się Architekci powinni w przejrzysty sposób przedstawiać swoje koncepcje i wyjaśniać swoje pomysły inżynierom na etapie podejmowania ważnych decyzji Architekci muszą się liczyć z ekspertyzami inżynierów i konsultować z nimi projekty Inżynierowie muszą bardziej dynamicznie współpracować z architektami, oceniać ich pomysły i proponować rozwiązania w miarę postępów projektowania Metody pracy niezbędne zmiany Inżynier powinien umieć zaprezentować swoje pomysły i zalecenia bez używania zbyt wielu specjalistycznych pojęć, liczb i wykresów, skupiając się na przedstawieniu efektów proponowanych rozwiązań dla całego budynku Na początku inżynier powinien używać prostych narzędzi by szybko oceniać różne rozwiązania proponowane przez architekta, zamiast stosować od razu skomplikowane narzędzia analityczne Architekt i inżynierowie mają wspólnie jako zespół przedstawić klientowi proponowane rozwiązania i ich konsekwencje 7
Główne zagadnienia procesu projektowania Główne zagadnienia procesu projektowania Planowanie urbanistyczne zwarta lub otwarta struktura, infrastruktura energetyczna i potencjał wykorzystania OZE, nasłonecznienie, wietrzność, hałas, zanieczyszczenie, ruch uliczny, wody gruntowe i powierzchniowe, kwestie środowiskowe, krajobraz Kształt i rozplanowanie budynku efektywne wykorzystanie przestrzeni, zwarta konstrukcja, strefy cieplne z pomieszczeniami przejściowymi, dostęp światła dziennego, metody wentylacji, pasywne ogrzewanie i chłodzenie, elastyczne wykorzystanie i możliwości modyfikacji w przyszłości 8
Główne zagadnienia procesu projektowania Projekt fasady powierzchnia oszklona, rozmiar i rozmieszczenie okien, zacienienie, wykorzystanie światła dziennego, szczelność i izolacyjność cieplna Materiały budowlane system budowlany, zużycie zasobów i wpływ produkcji na środowisko, trwałość techniczna, sposób konserwacji, jakość powietrza wewnętrznego, emisje, zagospodarowanie odpadów i potencjał recyklingowy Systemy ogrzewanie, ciepła woda, chłodzenie, wentylacja, oświetlenie, sterowanie, regulacja i monitorowanie Budynki jednorodzinne stanowią największy zasób pod względem łącznej powierzchni użytkowej, są najczęściej spotykanym rodzajem budynków w Polsce (5 mln obiektów, ponad połowa obywateli). Zaledwie 1% z istniejących budynków jednorodzinnych nożna określić jako energooszczędne, ponad 70% to budynki nieocieplone lub niedostatecznie ocieplone. 3,5 mln domów ogrzewanych jest najgorszej jakości węglem, spalanym w prymitywnych, przestarzałych urządzeniach o niskiej sprawności i wysokim poziomie emisji substancji szkodliwych. 9
Klasyfikacja i standardy energetyczne budynków 1. NORMATYWNY, (standardowy) EU=120 kwh/m 2 rok, bez OZE 2. ENERGOOSZCZĘDNY, (znacznie lepszy) EU=60 kwh/m 2 rok 3. NISKOENERGETYCZNY, EU=40 kwh/m 2 rok 4. PASYWNY, EU=15 kwh/m 2 rok 0. SUBSTANDARDOWY (nie spełnia żadnych wymagań, do termomodernizacji) 10