Zeroenergetyczny budynek biurowy – cz.2

Co musiałoby się stać, aby budynek biurowy stał się zeroenergetyczny w praktyce?

W pierwszej kolejności należałoby skupić się na sposobie redukcji głównych źródeł zużywanej energii
a następnie zastanowić się w jaki sposób pozostałą niezbędną energię wyprodukować.

Ciepło

W ubiegłych latach znacząco udało się poprawić efektywność w zakresie ogrzewania. Wydajne centrale z odzyskami ciepła oraz przegrody o niskim współczynniku przewodzenia ciepła pozwalają znacząco obniżyć zużycie energii. Budynek biurowy sam wytwarza dużą ilość ciepła jednak nawet w przypadku wybudowania budynku termosu zawsze będziemy potrzebowali dostarczyć energię na potrzeby ciepłej wody użytkowej minimum w okresie zimy czy dogrzanie powietrza wentylacyjnego.

Ciepła woda użytkowa

Sposobem na minimalizację zużycia energii może powinno być w pierwszej kolejności zastosowanie nisko przepływowej armatury. W drugiej można zastanawiać się nad stosowaniem odzysków ciepła.

Chłód

Wykonywane są coraz bardziej wydajne urządzenia chłodnicze jednak technika nie może w tym przypadku poprawiać się w nieskończoność, gdyż ma ograniczenia w prawach fizyki – termodynamice.

W okresie, gdy temperatura na zewnątrz budynku jest niższa niż temperatura otoczenia mamy możliwość stosowania systemów odzysku ciepła, free coolingu czy wentylacji naturalnej co znacząco pozwala obniżyć koszty i EP, jednak chłodu nie wyprodukujemy za darmo w sytuacji, gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa. W budynkach biurowych stosowanie rozwiązań pasywnych może mieć znaczące znaczenie, jednak w przypadku konwencjonalnych systemów nie odgrywają one kluczowej roli i w dalszej części konieczne jest zużywanie energii elektrycznej na cele chłodzenia. Alternatywą może być wykorzystanie chłodu z ziemi. Przy odpowiednio zaprojektowanym systemie można doprowadzić ten chłód do budynku przy niewielkim nakładzie energetycznym. Przykładem takiego budynku jest certyfikowany przez Naszą firmę obiekt biurowy w Szczecinie. Znaczący wpływ na zużycie energii będą tutaj miały pompy obiegowe. Same sprężarki będą pobierały znacząco mniej energii niż w przypadku chłodzenia agregatami chłodzonymi powietrzem.

Oświetlenie

W pierwszej kolejności należy się zastanowić nad odpowiednim doświetleniem przestrzeni światłem słonecznym. Odpowiednia ilość szklenia, stosowanie kanałów świetlnych i właściwe rozplanowanie przestrzeni wraz z odpowiednim systemem sterowania pomoże znacząco obniżyć zużycie energii na cele oświetlenia. Resztę energii świetlnej należy dostarczyć. Obecnie stosowana technologia LED pozwoliła znacząco obniżyć zapotrzebowanie na energię elektryczną. Pozwala ona na zapewnienie natężenia mocy oświetleniowej na poziomie 6W/m2, jednak wciąż na oświetlenie budynek zużywa znaczące ilości energii. Sposobem na jej redukcję może stać się w przyszłości rosnąca efektywność opraw typu LED, czy oświetlenie fluorescencyjne.

Wentylatory

Warto zwrócić dodatkowo uwagę na wspomniany wcześniej fakt, że zużycie energii w budynkach biurowych mocno zależy od ilości nawiewanego powietrza. Obecnie wymagana jest wartość 30 m3/hr/os, jednak proponowane są kolejne normy, które sugerują zwiększenie tej ilości powietrza co negatywnie wpłynie na zużycie energii. Przykładowo zastosowanie się do normy PN-EN 16798-1:2019-06 spowodowałoby zwiększenie ilości tego powietrza do ponad 40 m3/hr/os.

Zużycie energii na potrzeby napędu wentylatorów zależą nie tylko od ich sprawności, która na ten moment jest dość wysoka i raczej nie ma co spodziewać się w tej kwestii rewolucji, ale także od parametrów instalacji dostarczającej świeże powietrze tj. strat ciśnienia. Oszczędność pomoże nam zapewnić wentylacja mieszana. Istnieje możliwość stosowania pewnych technik pasywnych które pomogą zredukować ilość tej energii.

Urządzenia elektryczne

Często odpowiadają za największe zużycie energii w budynku. Jedyne co można zrobić to stosować wydajniejsze urządzenia posiadające certyfikaty energetyczne. W przypadku większych urządzeń warto zastanowić się nad zastosowaniem odzysku ciepła. Efektywność urządzeń rośnie, jednak będzie ona w przyszłości kluczowym wskaźnikiem wpływającym na zużycie energii w obiekcie

Pompy

Obecnie zużycie energii na cele pompowania jest relatywnie niskie w budynku. Zależy mocno od stosowanego systemu. W przyszłych budynkach, gdzie większą rolę mogą odgrywać odzyski ciepła, czy wykorzystanie chłodu, ciepła gruntu zużywana przez nich energia może mieć większą rolę.

Poniżej przedstawiono zużycie energii z modelu energetycznego dla jednego z budynków w Krakowie
z podziałem na poszczególne sekcje. Wartości wyrażają wskaźnik EP liczony dla każdej sekcji. Zużycie energii pierwotnej kształtuje się na poziomie 557 kWh/m2/rok. Budynek funkcjonuje przez 18 godzin
w ciągu doby co powoduje jego relatywnie wysoki wskaźnik zużycia energii pierwotnej.

Wykres dotyczący zużycia energii z modelu energetycznego

Gdyby zastosować możliwe na dzień dzisiejszy zabiegi projektowe tak aby zminimalizować jego współczynnik EP przy zachowaniu parametrów jego użytkowania i zastosować optymistyczne założenia jego zużycie energii mogłoby wyglądać następująco:

Wykres dotyczący szacunków zużycia energii

Daje to wciąż wartość 292 kWh/m2/rok.

Kolejnym krokiem jest dobranie systemu produkcji energii.

1m2 instalacji panela fotowoltaicznego jest w stanie dostarczyć ok. 150 kWh energii elektrycznej. Tę energię elektryczną można przeliczyć na 450 kWh zaoszczędzonej energii pierwotnej.

W przypadku budynków biurowych pracujących przez małą liczbę godzin dziennie, np. 10, o małej liczbie kondygnacji nie posiadających dużej ilości urządzeń elektrycznych w przypadku zastosowania efektywnych technik pasywnych jak i aktywnych wydaje się, że współczynnik zużycia energii pierwotnej mógłby wynosić w okolicach 100-150 kWh. W przypadku zabudowania dachu ogniwami PV mógłby zyskać miano budynku prawdziwie net zeroenergetycznego. W przypadku wyższych budynków takich jak przedstawiony na przykładzie pracujących przez 18h wydaje się to być nie możliwe z wykorystaniem ogniw PV.

Kolejną możliwością jest zastosowanie systemu kogeneracji bądź trigeneracji. Zasilenie takiej instalacji gazem ziemnym diametralnie zminimalizowałoby wskaźnik EP. W przypadku użycia biogazu budynek byłby neutralny dla środowiska pod kątem bilansu CO2. W połączeniu z instalacją PV daje to realną możliwość aby budynek był net zeroenergetyczny.

W przypadku stosowania krajowej definicji współczynnika EP nie uwzględniającej wpływu urządzeń elektrycznych w obiekcie, a tym bardziej w przypadku zastosowania metodologii wyznaczania EP poprzez charakterystyke energetyczną uzyskanie budynku biurowego net zeroenergetycznego jest tym bardziej realne.

Zapraszamy do przypomnienia sobie pierwszej części artykułu – Zeroenergetyczny budynek biurowy cz.1 

Autor

Przemysław Rejczak

Blog Green360° powstał z myślą o edukacji i rozwoju branży
zrównoważonego certyfikowanego budownictwa. Green360° to wydawnicza cześć naszej firmy JW+A.

Green360° to praktyczne wiadomości i opracowania dotyczące certyfikowania LEED, BREEAM jak i ciekawostek z rynku nieruchomości komercyjnych.

Wspieramy i promujemy odpowiedzialne korzystanie z zasobów naszej planety.

Zapraszamy do współpracy.

Jak możemy pomóc?

Skontaktuj się z nami za pośrednictwem formularza kontaktu.

Chcesz się z nami skontaktować?