Wprowadzenie w tematyk ębudownictwa efektywnie korzystaj ... · Materiały izolacyjne oraz ich obszary zastosowania Obliczenia domu wzorcowego II dzie ń Przegląd odnawialnych źródeł

1Introduction to low-energy construction and renewable energy systems

Wprowadzenie w tematykę budownictwa efektywnie korzystającego z zasobów naturalnych i stosowanie odnawialnych źródeł energii


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


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


Zużycie energii


Statystyczny zasięg kopalnych nośników energii

przy niezmiennym wykorzystywaniu

przy rocznym wzroście o 1%


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%


Skutki spalania paliw kopalnych

� Należą do nich: gaz ziemny, ropa naftowa we wszystkich jej postaciach, węgiel, drewno

� Dwutlenek węgla jako gaz cieplarniany

� Pyły koloidalne


Efekt cieplarniany


Gazy cieplarniane


Skutki ocieplenia klimatu na Ziemi

� Podniesienie się poziomu morza



� Wzrost ekstremalnych zjawisk pogodowych i brak wody



� Wpływ na ekosystemy



� Rolnictwo i żywienie

Źródło: www.corporaid.at



� Wzrost zachorowalności



� Migracja z powodu niekorzystnych warunków klimatycznych

Źródło: AP

Quelle:Hamburger Abendblatt


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


Rozdział energii w gospodarstwach domowych


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


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.


Wydajne wykorzystanie energii

Stara: 700 kWh/a Nowa: 120 kWh/a


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).


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.


Podział energii w przemyśle

Energieverbauchsanteile der Industrie

2%

21%

66%

10%

1%

Beleuchtung Mechanisc he Energie Prozesswärme Raumheizwärme Information & Kommunikation


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


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


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.


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


Izolacja

� Straty energii w domu

� Ekskurs z dziedziny fizyki

� Przegląd materiałów izolacyjnych

� Przykłady zastosowania


Zużycie energii w gospodarstwie domowym

� Podział zużycia energii w gospodarstwie domowym


Straty energii

Straty energii w domu


Rozwój cen ropy naftowej


Straty energii

� Rejestracja obrazów termicznych


Ekskurs z dziedziny fizyki

� Miara ustalenia skuteczności izolacji


Skuteczność izolacji różnych materiałów budowlanych


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


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


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


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


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


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


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


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


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


� „Praktycznie paroszczelne“

� Niepalne (A1)

bardzo dobre zachowanie się w przypadku pożaru

wytrzymałe na odkształcenia i na ściskanieodporne na wilgoć


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


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


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.


� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 1 do 15

� Palne

częściowo problematyczne zachowanie się w przypadku pożaru

surowce odnawialne


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.


� Wskaźnik oporu dyfuzyjnego 5

� Normalnie palne (B2)

dobre zdolności magazynowania ciepła, surowiec odnawialny,

rodzimy


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


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


Zastosowania

� Izolacja obwodowa


Izolacja stropu piwnicy

� Za pomocą polistyrenu


Izolacja ścian zewnętrznych

� Systemy ocieplania


Struktura systemu ocieplania

1. Zaprawa klejąca

2. Płyta izolacyjna

3. Warstwa zbrojeniowa

4. Powierzchnia


Izolacja górnego stropu międzypiętrowego

Płyty z wełny mineralnej

Płyty polistyrenowe


Izolacja spadzistego dachu pomiędzy krokwiami

Izolacja dachu płaskiego

Izolacja spadzistego dachu pomiędzy krokwiami

Izolacja krokwi pustego wiązara dachowego


Izolacja nakrokwiowa


Modernizacja domu


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


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.


Odnawialne źródła energii

� Promieniowanie słoneczne

� Ciepło z wnętrza ziemi

� Surowce odnawialne (drewno, biogaz itp.)

� Energia wiatru

� Energia wodna


Udział odnawialnych źródełenergii


Dostępność paliw kopalnych


Udział odnawialnych źródełenergii

Źródła:BMU-Broschüre 2010


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


Energia słoneczna

Promieniowaniesłonecznew Europie: Geograficzny podział

rocznych sum promieniowania

słonecznego

(kWh/m2 rocznie)


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


Promieniowanie słoneczne

� Wykorzystanie ciepła

Quelle: vdi.de


Zamiana energii słłonecznej na energię cieplną

� Podgrzewanie wody do celów gospodarczych i wspomaganie ogrzewania


� Instalacje wykorzystujące energię słonecznąformy konstrukcyjne kolektorów

Seite: 133

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...



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



� 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


Fotowoltaika

� Pod pojęciem fotowoltaika rozumie się bezpośredniąprzemianę energii słonecznej wenergię elektryczną przy użyciu ogniw słonecznych.

Źródło: Wikipedia


Fotowoltaika


Wyniki

Całkowite roczne pozyskanie 1210/ kWh/m²


Fotowoltaika

vatafu.de/solar-energie/photovoltai k-netzgeko..


Fotowoltaika

http://www.ac t-center.at

Dach płaski

Na powierzchni ziemi

Dach spadzisty


Fotowoltaika

Instalacje w formie wysp

http://www.ac t-center.at


Biomasa

� Produkcja ciepła lub elektryczności

Fermentacja gnojowicy i

kiszonki

Biopaliwa z roślin

uprawnych

Spalanie drewna


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


Drewno

Instalacja na pelety ze składem


Drewno

Kocioł na pelety z zasobnikiem


Drewno

Kocioł na drewno opałowe


Drewno

� Zalety

- Duża dostępność

- Cena

- Indywidualna regulacja

� Wady

- stosunkowo mała skuteczność

- duże zapotrzebowanie przestrzeni

- korzystanie pochłania dużo czasu


Biogaz

Biogazownia


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


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


� 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


Pompy ciepła

� Zasada działania pomp ciepła

Naturalne ciepło można pozyskiwać z wody, ziemi lub powietrza.

Źródło:kroeckel.de


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


Pompy ciepła

� Pompy geotermiczne

Kolektory ziemne Sondy gruntowe

Źródło: bauen.de

Źródło: elektropraktiker.de


Pompy ciepła

� Pompa ciepła czerpiąca ciepło z wody gruntowej

Źródło: Saam GmbH.de


Pompy ciepła

� Pompy ciepła czerpiące ciepło z powietrza

Boecker-handwer kerbedarf.de


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


Elektrociepłownie blokowe

� Idea

160


� Zasada działania



� Obszary zastosowania



� 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


Energia wiatru

� Ziemia

»

» Woda(elektrownie wiatrowe na morzu)


Energia wodna

� Budowla spiętrzająca wodę

Źródło: Kraftwerk roth

http://www.milde-marketing


Szanse na rynku odnawialnych źródeł energii

� Stanowiska pracy


Szanse na rynku

� Rozwój zatrudnienia brutto w Niemczech w latach 2004-2009

Źródło: DLR


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

Documents

Wprowadzenie w tematyk ębudownictwa efektywnie korzystaj ... · Materiały izolacyjne oraz ich obszary zastosowania Obliczenia domu wzorcowego II dzie ń Przegląd odnawialnych źródeł