Podejście zintegrowane w projektowaniu budynków współczesnych

Prof. Edward Szczechowiak Politechnika Poznańska, WBiIŚ Podejście zintegrowane w projektowaniu budynków współczesnych Projektowanie systemów WKiCh (1) Inżynieria Środowiska 2009 Zakres Cechy budynków współczesnych Oszczędność energii i rozwój zrównoważony Wpływ nowych rozwiązań na projektowanie Integracja działań projektowych Wykorzystanie nowych narzędzi w projektowaniu Przykład podejścia zintegrowanego 1

Budynek środowisko energia Zasoby środowiska i zużycie energii Zasoby budowlane i zużycie energii (UE25 2005) Budynki 41% (700 mln Mg oleju eq.) Transport 31% Przemysł 28% Łącznie 1700 mln Mg oleju eq. (w tym Rolnictwo 3%) Zużycie energii przez budynki (30-50% zużycia energii danego kraju) Kryzysy energetyczne zmiana polityki energetycznej Budownictwo największe zużycie i największy potencjał redukcyjny Epizod ropy naftowej w historii ludzkości 1870 2130 Energia promieniowania słonecznego kąt życia 0,005 deg Zmiany cen ropy naftowej surowej lata 1860-2007 2

Strategia przyszłościowa zużycia energii Budynek środowisko energia Wymóg współczesności: Efektywniejsze gospodarowanie zasobami środowiska, w tym paliwami pierwotnymi Optymalny komfort cieplny i jakość powietrza (IAQ) Wzrost efektywności w budownictwie (unikanie strat i optymalizacja zysków a nie nadmierne zużycie energii dla uzupełnienia strat) Synergia między jakością energetyczną i ekologiczną budynku a efektywnością jego technicznego wyposażenia Ewolucje w budownictwie (nowe koncepcje projektowe, nowe materiały i technologie, technologie realizacji, profesjonalna eksploatacja) pozwalają na nową rewolucję Rozwój zrównoważony (Sustainable development) Standard BUDYNKU PASYWNEGO Buildings Science 3

Rozwój zrównoważony Zasady rozwoju zrównoważonego Elementy zrównoważenia w budownictwie Budynki zrównoważone Sustainable building, green building; Cechy budynków zrównoważonych: Zmniejszenie (reduce) materiały budowlane, zasoby energii, Ponowne użycie (reuse) ponowne użycie materiałów, Recykling (recycle) użycie materiałów z recyklingu i takie projektowanie, aby materiały mogły być odzyskane, Odnawialny (renewable) energia odnawialna i komponenty budowlane z materiałów odnawialnych Program GBC (Green Building Challenge) kryteriów oceny oddziaływania na środowisko. system Ocena w cyklu życia (LCA) E-Audyt GBC: Zużycie zasobów, Zdrowie człowieka, Konsekwencje ekologiczne, Trwałość i jakość obiektu. 4

Rozwój zrównoważony Oddziaływanie budynków na środowisko efekt roczny [%] (USA) Cechy budynków współczesnych Wymagania dotyczące budynków współczesnych: Forma i struktura budynku, funkcja Bezpieczeństwo (konstrukcji, pożarowe, użytkowania), Komfort klimatyczny (komfort cieplny, jakość powietrza i komfort użytkowania - hałas, oświetlenie), Energia i obciążenie środowiska, Ekonomia LCC, Rozwój technologii w budownictwie i technice instalacyjnej, Rozwój metod projektowania, budowy i eksploatacji budynków (Facility Management). Sprostanie tym wymogom podejście systemowe (zintegrowane) w projektowaniu, realizacji i eksploatacji 5

Efektywność energetyczna budynków Poziom zużycia energii Etap wznoszenia budynku Etap eksploatacji budynku Szerokie znaczenie Budynek i jego charakterystyka energetyczna* Techniczne wyposażenie (Building services) Sterowanie i zarządzanie (BEMS) Całkowite zużycie energii i energii pierwotnej Wzorce zużycia energii (benchmanking) Efektywne zużycie energii pierwotnej Wzrost znaczenia energii odnawialnej Certyfikaty energetyczne (od 1.01.2009) * Directive 2002/91/EC on the energy performance of buildings (16 December 2002) Klasa energetyczna budynku Cechy współczesnych budynków Wymagania dotyczące budynków współczesnych: Forma i struktura budynku, Bezpieczeństwo (konstrukcji, pożarowe, użytkowania), Komfort klimatyczny (komfort cieplny, jakość powietrza i komfort użytkowania - hałas, oświetlenie), Energia i obciążenie środowiska, Ekonomia LCC, Rozwój technologii w budownictwie i technice instalacyjnej, Rozwój metod projektowania, budowy i eksploatacji budynków (Facility Management). Sprostanie tym wymogom podejście systemowe (zintegrowane) w projektowaniu, realizacji i eksploatacji 6

Cechy budynków współczesnych Uczestnicy procesu inwestycyjnego i eksploatacji budynku Właściciele i inwestorzy, banki Architekci i projektanci budynku i TWB Managerowie budynków (facility management) Producenci materiałów, wyposażenia i urządzeń Agendy rządowe i samorządowe (prawo budowlane, przepisy, normy, nadzór budowlany) Energooszczędność i zrównoważony rozwój w projektowaniu budynków Właściwości budynku: Energochłonność i ekologiczność materiałów konstrukcyjnych i wykończeniowych Energochłonność wznoszenia budynku Ochrona termiczna obiektu w zimie i w lecie Szczelność powietrzna budynku Zdolność konstrukcji budynku do wykorzystania EPS Zdolność konstrukcji do akumulacji energii Zdolność konstrukcji i struktury do wentylacji i chłodzenia naturalnego 7

Energooszczędność i zrównoważony rozwój w projektowaniu budynków Właściwości systemów technicznego wyposażenia Energochłonność i ekologiczność użytych materiałów i urządzeń TWB Wysoka sprawność użytkowa Niskie koszty obsługi i eksploatacji Niezawodność i trwałość Niski poziom hałasu i drgań Optymalne sterowanie i eksploatacja Wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii Zaawansowane metody projektowania, wykonawstwa i eksploatacji Rozwój procesu projektowania budynków 8

Schemat ideowy powiązań przy projektowaniu budynków wg optymalizacji częściowej Architektura i konstrukcja budynku Fizyka budowli TWB (w tym klimatyzacja z ogrzewaniem, chłodzeniem, wentylacją) Funkcja celu: Budynek - Forma - Komfort klimatyczny - Komfort użytkowania - Niezawodność i bezpieczeństwo - Funkcjonalność - Ekonomia - Ekologia TWB Techniczne wyposażenie budynków Schemat ideowy powiązań przy projektowaniu budynków wg optymalizacji pełnej (projektowanie zintegrowane) Architektura i konstrukcja budynku TWB (w tym klimatyzacja) Teoria systemów technicznych Fizyka budowli Techniki optymalizacji Strategia zrównoważonego rozwoju Funkcja celu: Budynek - Forma - Komfort klimatyczny - Komfort użytkowania - Niezawodność i bezpieczeństwo - Funkcjonalność - Ekonomia - Ekologia 9

Budynki energooszczędne 100 100 Zużycie energii [% 75 50 25 50 25 4 0 1974 1 2 3 5 Trendy w konsumpcji energii w architekturze budynków niemieszkalnych: 1-projektowanie konwencjonalne, 2-projektowanie zaawansowane, 3-potencjał projektowania selektywnego, 4-zastosowanie zasad projektowania selektywnego Budynki energooszczędne Pierwsze realizacje Korsgaard Kopenhaga 1977 Wskaźnik sezonowego zużycia ciepła [kwh/(m 2 a)] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Budynek 1970 WschVO'84 WschVO'95 EnEV'02 NEH'95 NEH'02 Budynek pasywny Rozwój standardów energooszczędności budynków mieszkalnych jednorodzinnych 10

Zmiany standardów energetycznych budynków PL 99 standard polski z 1999, NEH budynek niskoenergetyczny, PH budynek pasywny Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło dla celów grzewczych wg rozp. Min. infrastruktury 2002 (Dz.U. Nr 75, poz. 690) Eo = 29 kwh/m 3 a dla A/V 0,20 Eo = 37,4 kwh/m 3 a dla A/V 0,90 Dla budynków o wysokości kondygnacji 2,8 m Eo = 80 kwh/m 2 a dla A/V 0,20 Eo = 100 kwh/m 2 a dla A/V 0,90 Dyrektywa 2002/91/EC: Charakterystyka energetyczna budynków 11

Kierunki zmian - warunki techniczne WT2008 (4) Maksymalne zużycie energii dla ogrzewania i wentylacji budynków: EP energia pierwotna, Eo energia użytkowa, Eu energia użytkowa; Eu = EP/(1,1 1,25) WT2008 wymagania polskie wg warunków technicznych 2008 EnEV 02 wymagania niemieckie o ochronie energii z 2002 Droga do budynku pasywnego Udział budynków budowanych w różnych okresach - Niemcy 12

Budynki przyszłości Zasady projektowania budynków przyszłości Każdy budynek spełniający kryteria zrównoważonego rozwoju musi być budynkiem energooszczędnym Zmiany standardów energetycznych domów mieszkalnych (A/V = 1) WSVO 95 standard z 1995, EnEV 02 standard z 2002, NEH dom niskoenergetyczny, PH dom pasywny 13

Efekty nowych rozwiązań - ewolucje w standardach zużycia energii budynków biurowych [kwh/m 2 a] A B C D Ogrzewanie Chłodzenie Wieża chłodnicza Nawilżanie Ciepła woda Wentylatory Pompy Oświetlenie Urządzenia Windy Odzysk ciepła 0 50 100 150 200 250 300 350 kwh/m 2 a A - Budynek przed kryzysem energetycznym (1970) 328 B - Budynek po kryzysie energetycznym (1980) 230 C - Istniejące budynki o wysokiej efektywności energetycznej (1990) 200 D - Współczesne budynki o niskim zużyciu energii (2000) 90 D1 - Współczesne budynki pasywne 66 Budynek biurowy (warunki klimatyczne Nowy Jork) Rozwój standardów energooszczędności budynków biurowych (Europa) Efekty nowych rozwiązań - ewolucje w standardach zużycia energii budynków biurowych [kwh/m 2 a] Podstawowe parametry budynków energooszczędnych Dom Energooszczędny energooszczędny dom aktywny Dom pasywny U (W/m 2 /K) U (W/m 2 /K) U (W/m 2 /K) Stropodach 0,20 0,15 0,10 Ściana zewnętrzna 0,30 0,25 0,15 Strop piwnicy 0,35 0,30 0,15 Okna 1,50 1,5-0,8 0,80 Zapotrzebowanie ciepła 70 kwh/m 2 a 30 40 kwh/m 2 a 15 kwh/m 2 a Szczelność powietrzna n 50 < 2,0 / h < 1,0 / h < 0,6 / h Wentylacja mechaniczna lub hybrydowa Mechaniczna z odzyskiem ciepła mechaniczna z odzyskiem > 75% Zużycie energii pierwotnej < 200 kwh/m 2 a < 120 kwh/m 2 a < 120 kwh/m 2 a 14

Nowe rozwiązania budynków efektywnych energetycznie Podstawowe parametry budynków energooszczędnych Budynki mieszkalne o niskim zużyciu energii Zwartość struktury budynku A/V; Bardzo dobra izolacja termiczna: dach 0,15 W/(m 2 K), ściany zewnętrzne 0,25 W/(m 2 K), strop piwnicy (posadzka) 0,30 W/(m 2 K), okna 1,50 W/(m 2 K); Redukcja mostków cieplnych; Szczelność obudowy budynku n 50 1,0 h -1 ; Bierne wykorzystanie energii słonecznej; Kontrolowana wentylacja bez- lub z odzyskiem ciepła; System grzewczy dopasowany do potrzeb budynku; Wysokosprawne wytwarzanie ciepłej wody; Optymalne wykorzystanie energii elektrycznej; Racjonalna eksploatacja budynku i urządzeń TWB 15

Budynki mieszkalne pasywne Zwartość struktury budynku A/V; Sezonowe zapotrzebowanie ciepła ogrzewanie i wentylacja 15 kwh/ (m 2 a) Bardzo dobra izolacja termiczna: dach 0,15 W/(m 2 K), ściany zewnętrzne 0,15 W/(m 2 K), strop piwnicy (posadzka) 0,15 W/(m 2 K), okna 0,80 W/(m 2 K); Budynek bez mostków cieplnych; Szczelność obudowy budynku n 50 0,6 h -1 ; Bierne wykorzystanie energii słonecznej; Kontrolowana wentylacja z odzyskiem ciepła 75%; System grzewczy zintegrowany (c.o., wentylacja, ciepła woda); Optymalne wykorzystanie energii elektrycznej; Racjonalna eksploatacja budynku i urządzeń TWB; Standard zużycia energii pierwotnej 120 kwh/ (m 2 a). Integracja działań w budownictwie Podstawowe elementy zintegrowanego podejścia do oceny budynków w cyklu życia (LCA) 16

Etapy cyklu życia budynku i ich wpływ na projektowanie Cztery kluczowe etapy LCC: Design, Construction, Commissioning, Operation Potencjał oszczędności energii na różnych etapach procesu inwestycyjnego Potencjał oszczędności energii wysoki niski wysoki Projekt wstępny Postawienie celu Program przestrzenny Klimat lokalny Koncepcje energetyczne Powiązanie z energiami odnawialnymi Projekt Zarys planowania Wybór strategii energooszczędnych Sformułowanie celów Zatwierdzenie Realizacja strategii Dokładne uzgodnienie z branżami Realizacja Nadzór nad realizacją planów energetycznych Zabezpieczenie jakości niski wysoki Stopień szczegółowości 17

Złożoność procesu projektowania budynków współczesnych Kluczowe elementy procesu projektowania budynku i TWB Podejście zintegrowane w projektowaniu budynków Projektowanie zintegrowane ważne ogniwo procesu inwestycyjnego Rola głównego projektanta (architekta) i specjalistów branżowych w etapach planowania i projektowania Rola projektantów w czasie realizacji inwestycji Cel 1 realizacja funkcji celu (ludzie, technologia) Cel 2 oszczędność energii i zasobów naturalnych Ocena energetyczno-ekologiczna i ekonomiczna: Projektowanie budynków Realizacja inwestycji Eksploatacja budynku Likwidacja (rewitalizacja, przebudowa) 18

Kluczowe cele projektowania nowych budynków Komfort klimatyczny osiągnięty przy minimalnym oddziaływaniu na środowisko na etapie wznoszenia i eksploatacji; Cztery kluczowe zasady: Redukcja energii wbudowanej i zużycia zasobów naturalnych, Redukcja energii w czasie eksploatacji, Minimalizacja obciążenia i degradacji środowiska zewnętrznego, Minimalizacja obciążenia środowiska wewnętrznego i zdrowia Budynek współczesny energooszczędny Integracja działań projektowych Położenie: - Lokalizacja i pogoda - Mikroklimat - Położenie w terenie - Orientacja Forma budynku: - Kształt - Właściwości termiczne - Izolacja - Okna / przeszklenie Strategia wentylacji ogrzewania i chłodzenia Strategia oświetlenia naturalnego Strategia serwisu: - Kontrola instalacji i urządzeń - Paliwa i energia - Monitoring działań Podstawowe elementy projektowania zintegrowanego budynków 19

Efektywność decyzji i jej wpływ na koszty i charakterystykę budynku Integracja działań w projektowaniu budynków współczesnych Niskie straty ciepła przez obudowę: Obudowa zoptymalizowana do wykorzystania energii słońca: Technologie efektywnie energetycznie: Zwarta architektura Udoskonalona izolacja termiczna (izolacja transparentna) Szczelność powietrzna budynku Przemysłowa konstrukcja i dokładność wykonania Technologie odzysku ciepła (słońce, źródła wewnętrzne) Architektura słoneczna Okna zoptymalizowane energetycznie Powierzchnie aktywne słonecznie Struktury ułatwiające akumulację energii Układy ogrzewania niskotemperaturowego Energooszczędna wentylacja Udoskonalone systemy akumulacji energii Kolektory słoneczne termiczne i fotowoltaiczne Chłodzenie solarne Zoptymalizowane układy hydrauliczne i sterowania 20

Kryteria istotne w projektowaniu zintegrowanym zmiana podejścia Zmiana podejścia do budynku energooszczędnego w porównaniu z tradycyjnym 21

Zintegrowane podejście wymóg EnEV 02 Elementy wpływające na właściwości energetyczne budynku 22

Proces projektowania zintegrowanego (1) Proces projektowania zintegrowanego (2) 23

Analiza energetyczna budynków Ważna dla programowania, projektowania, wyboru i oprogramowania BEMS, optymalnej eksploatacji Komponenty budynku i cały system Analizy statyczne Analizy dynamiczne Analiza energetyczna budynków Oddziaływanie użytkowników Wymagania komfortu Zasady użytkowania Aktywność użytkowników Zarządzanie i obsługa kontrola dostępu Środowisko zewnętrzne Standardowe rodzaje klimatów (gorący suchy, gorący wilgotny, umiarkowany i zimny) Parametry obliczeniowe Stopniogodziny lub stopniodni ogrzewania (chłodzenia) Rok testowy (referencyjny) Symulatory klimatu 24

Analiza energetyczna budynków Przepływ energii w systemie budynek Elementy wpływające na właściwości energetyczne budynku 25

Analiza energetyczna budynków budynek jako zintegrowany system dynamiczny Przepływ energii w systemie budynek Analiza energetyczna budynków Kluczowe elementy: Obudowa (envelope) Techniczne wyposażenie (building services) Oddziaływanie użytkowników (human factors) Środowisko zewnętrzne (outdoor environment) Kluczowe elementy wpływające na zużycie energii 26

Analiza energetyczna budynków Obudowa budynku Lokalizacja Orientacja Wymiary Forma budynku Kształt/rozplanowanie Otwory i szczelność dyfuzyjna i powietrzna Izolacyjność termiczna Analiza energetyczna budynków 1 standard ochrony z roku 2000, 2 budynek o niskim zużyciu energii, 3 budynek pasywny, 4 mur nośny (0,7 W/mK), 5 izolacja termiczna (0,04 W/mK) Współczynnik przenikania ciepła U UF = 1,5... 0,5 W/(m 2 K) UFeq = 1,2... -0,5 W/(m 2 K) Optymalne gf = 0,1... 0,2 Właściwości termiczne przeszklenia 27

Analiza energetyczna budynków Energochłonność komponentów oraz materiałów konstrukcyjnych i wykończeniowych Energochłonność wznoszenia budynku Ochrona termiczna obiektu w zimie i w lecie Szczelność powietrzna i dyfuzyjna budynku Zdolność konstrukcji budynku do wykorzystania EPS Zdolność konstrukcji do akumulacji energii Zdolność konstrukcji i struktury do wentylacji i chłodzenia naturalnego Analiza energetyczna budynków Techniczne wyposażenie Typ systemów Wielkość systemów Rodzaj energii Efektywność energetyczna instalacji Kontrola i sterowanie instalacji Parametry operacyjne Niezawodność 28

Techniki analizy energetycznej budynków Statyczne (pseudoustalone) bilansowanie komponentów budowlanych i całych budynków Modele dynamiczne Narzędzia symulacyjne Pojęcie efektywności energetycznej budynków Poziom zużycia energii Etap wznoszenia budynku Etap eksploatacji budynku Szerokie znaczenie Budynek i jego charakterystyka energetyczna Techniczne wyposażenie (Building services) Sterowanie i zarządzanie (BEMS) Całkowite zużycie energii i energii pierwotnej Wzorce zużycia energii (benchmanking) Efektywne zużycie energii pierwotnej Wzrost znaczenia energii odnawialnej 29

Wskaźniki określające efektywność energetyczną Budynek jako system energetyczny Energia wbudowana (embodied energy) Energia w czasie eksploatacji (operational energy) - EOP Zużycie energii pierwotnej - EP Wskaźniki zużycia energii pierwotnej, odnawialnej i słonecznej Wskaźniki emisji zanieczyszczeń Zmiana energii wbudowanej i w czasie eksploatacji jako funkcja czasu (przykład) Techniki analizy energetycznej budynków Rozwój metod analizy energetycznej (intensywny po 1973) 1930-1973 - Metody stopniodni 1973-1980 - Metody komórkowe (Bin) 1980- - Symulacje dynamiczne z krokiem godzinowym Modele jednowęzłowe Zintegrowane wielostrefowe modele symulacyjne budynków (m. analityczne, funkcja przejścia, m. bilansów elementarnych, m. różnic skończonych, m. elementów skończonych) 1980- - modelowanie odwrotne z wykorzystaniem sieci neuronowych (Neural Networks) i logiki rozmytej (Fuzzy Logic) 1990- - połączenie symulacji przepływu powietrza i energii (wykorzystanie CFD) 30

Techniki analizy energetycznej budynków Typy symulacji Metody jednowymiarowe (stopniodni, stopniodni o zmiennej podstawie, dynamiczne) Uproszczone metody wielowymiarowe (Bin Methods) Metody symulacyjne szczegółowe (m. sieciowe, szeregi Fouriera, metody odpowiedzi termicznej, bilanse cieplne, CFD) Metody odwrotne (regresja liniowa, regresja liniowa wielowymiarowa, sieci neuronowe, Fuzzy Logic) Zastosowanie narzędzi symulacyjnych Programowanie i projektowanie budynków Projektowanie systemu budynek (obudowa, HVAC, oświetlenie) Programowanie pracy systemów i systemów zarządzania (BEMS) Diagnoza błędów w czasie eksploatacji, ocena oszczędności energii budynków nowoprojektowanych i istniejących Techniki analizy energetycznej budynków Wybrane programy symulacyjne budynków i techniki instalacyjnej Program BLAST COMIS DOE-2 ENERGY PLUS TRNSYS DEROB-LTH Autor/ dystrybutor University of Illinois Lawrence Berkeley NLab Lawrence Berkeley NLab Lawrence Berkeley NLab Solar EnLab University of Wisconsin Lund Institute of Technology Zastosowania Zapotrzebowanie energii, planowanie, badania, analizy LCC, LCA Przepływy wielostrefowe w budynku Zapotrzebowanie energii, planowanie, Badania Połączenie z BLAST i DOE-2, integ. COMIS Planowanie, modernizacja, zapotrzebowanie energii, systemy kompleksowe, połączenie z COMIS Zapotrzebowanie energii, ogrzewanie, chłodzenie, komfort cieplny Planowanie/ projektowanie Tak Tak Tak Tak Tak Badania/ kształcenie Tak Tak Tak Tak 31

Planowanie i projektowanie zintegrowane Programy symulacyjne: ALLSOL, EnergyPlus, BSim2000, TRNSYS, APACHE, Energy Analysis, IDA Indoor Climate and Energy Podstawowe moduły programów: Bazy danych o klimacie, materiałach konstrukcyjnych, wykończeniowych, instalacjach i urządzeniach Modelowanie geometrii budynku Symulacja oświetlenia i zacienienia Symulacja stanów termicznych Symulacja przepływów powietrza Symulacja działania HVAC Ocena zużycia energii i obciążenia środowiska, kosztów Planowanie i projektowanie zintegrowane Budynki biurowe, hotelowe, handlowe: Utrzymanie komfortu cieplnego i jakości powietrza przy umiarkowanym zużyciu energii Ochrona cieplna budynku i redukcja obciążeń cieplnych Obciążenia chłodnicze i pasywne metody chłodzenia Masa akumulacyjna (wewnętrzne i zewnętrzne obciążenie chłodnicze) Pasywne systemy chłodzenia Koncepcje energetyczne i rozdział energii 32

Zmiana podejścia do budynku energooszczędnego w porównaniu z tradycyjnym Podejście zintegrowane do projektowania TWB (Otto Meyer Hamburg ROM) Projekt koncepcyjny budynku i układów technicznego wyposażenia... Symulacja zachowań cieplnych Ocena Ekologiczna i Energetyczna Pole z danymi o systemach technicznego wyposażenia Symulacja oświetlenia naturalnego i sztucznego Sterowanie budynkiem Symulacja pracy układów technicznego wyposażenia Obliczenia techniczne Symulacja przepływów powietrza 33

Podejście zintegrowane do projektowania budynku w fazie wstępnej za pomocą ALLSOL Podstawy modelowania za pomocą ALLSOL Podstawy matematyczne model dynamiczny: Ti temperatura wewnętrzna, Tm temperatura ściany, dachu, podłogi 34

Podstawy modelowania za pomocą ALLSOL Podstawy matematyczne model dynamiczny: dt krok czasowy, dx grubość warstwy Struktura programu ALLSOL 35

Wykorzystanie ALLSOL wspomaganie projektowania Główne wskaźniki oceny: Ocena jakości energetycznej budynku (bilanse roczne) Oddziaływanie na środowisko (LCA, CO₂, SO₂, energia pierwotna) Ekonomia (struktura kosztów, LCA kosztów energii i mediów) Właściwości budynku/systemu TWB: Bilanse energii systemu (miesięczne, dobowe) Bilanse termiczne budynku (miesięczne, dobowe) Bilanse energii elektryczne (miesięczne, dobowe) Zimowe i letnie dni charakterystyczne bilanse godzinowe Dynamika systemu: Moduł graficzny on-line, charakterystyki dzienne lub godzinowe (temperatura T, energia, moc) Projektowanie wstępne ALLSOL (przykład) Budynek mieszkalny 120 m 2, klimat umiarkowany: Budynek referencyjny (Ref) Współczynniki U: ściany 0,3 W/ m 2 K, okna 2 W/m2K Zużycie wody ciepłej 180 dm 3 /d, urz. el. 3 MWh/rok + oświetlenie, wentylacja naturalna Budynek o niskim zużyciu energii (Low) Współczynniki U: ściany 0,2 W/m 2 K, okna 1,2 W/m 2 K Zużycie wody ciepłej 180 dm 3 /d, urz. el. 2,5 MWh/rok + oświetlenie energooszczędne, wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła 60% Budynek pasywny (Fut) Współczynniki U: ściany 0,15 W/m 2 K, okna 0,9 W/m 2 K Zużycie wody ciepłej 120 dm 3 /d, urz. el. 2,0 MWh/rok + oświetlenie energooszczędne + kolektor słoneczny 10 m 2 + kolektor PV 2 kw, wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła 70% 36

Zużycie energii i oddziaływanie na środowisko różnych rozwiązań domów jednorodzinnych (elec energia elektryczna, ww ciepła woda, space ogrzewania, LCA ocena w cyklu życia) kwh/(m 2 rok) [Mg] [Mg] [MWh] Uwagi końcowe podejście zintegrowane Projektowanie budynków spełniających standardy oszczędności energii (ochrona cieplna dla lata i zimy) Stosowanie filozofii zrównoważonego rozwoju Energooszczędne techniki instalacyjne Określenie rzeczywistych strumieni powietrza i ich zmienności w czasie - zależnie od potrzeb Osuszanie i chłodzenie rozdzielone Nawilżanie tylko w przypadkach uzasadnionych Wybór systemów dostosowanych do funkcji użytkowej pomieszczeń Regulacja i sterowanie wg kryteriów oszczędności energii i uzasadnionego zużycia Optymalne planowanie zaopatrzenia w ciepło, energię chłodniczą i elektryczną Analiza ekonomiczna w cyklu życia (koszty inwestycyjne, eksploatacyjne, likwidacji/przebudowy) 37

Uwagi końcowe Fascynacja pragmatyka analityka kontrola środowiska wewnętrznego Wysokie wymagania (oszczędność energii, obciążenie środowiska, koszty całkowite) Zaawansowane technologie budowlane i technicznego wyposażenia Zmiana podejścia do projektowania, realizacji i eksploatacji budynków Rozwój projektowania zintegrowanego wspomaganego programami symulacyjnymi i diagnostycznymi Cel: zaplanowanie i wybudowanie budynku zoptymalizowanego pod względem zużycia energii, obciążenia środowiska i kosztów w cyklu życia Dziękuję za uwagę 38