Małopolskie Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego.

Budownictwo energooszczędne: polskie laboratorium budzi podziw na świecie

– Sektor budownictwa mieszkaniowego jest największym konsumentem energii. Wciąż większym niż transport, przemysł i handel. Jeśli mówimy o strukturze smogu, to tzw. niska emisja, czyli spaliny pochodzące z kotłów i pieców domowych, mają w nim około 50 proc. udziału. Mimo to technologie energooszczędne są często pomijane w debacie o czystości powietrza – mówi dr hab. inż. arch. Marcin Furtak, twórca i szef Małopolskiego Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego.

To unikatowy budynek w skali Europy, w pełni opomiarowany organizm, w którym badane są rozwiązania ograniczające zużycie energii.

Małopolskie Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego.
Małopolskie Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego.

 

Już samym wyglądem wybija się ponad pozostałą architekturę w centrum Krakowa, ale mało kto zdaje sobie sprawę, że mija obiekt tak ważny dla nauki. W przeciągu trzech lat jego istnienia odwiedzało go 2500 gości (nie wliczając studentów), w tym rektorzy prestiżowych uczelni czy przedstawicielstwo CERN. Małopolskie Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego to pierwsze w Polsce laboratorium do badań nowoczesnych rozwiązań w zakresie technologii energooszczędnych w skali rzeczywistej. Budynek nie stanowi tylko przestrzeni do wykonywania tych badań, ale sam w sobie jest ich obiektem. I to najbardziej imponuje zagranicznym ekspertom.

 

Cztery stacje meteorologiczne i 3000 czujników

MLBE powstało na terenie głównego kampusu Politechniki Krakowskiej. Pięciokondygnacyjny budynek o powierzchni ok. 1,1 tys. mkw. został zbudowany zgodnie z rygorystycznymi standardami obiektów niskoenergetycznych. Wyjaśniając w skrócie, obiekt niskoenergetyczny cechuje niższe zapotrzebowanie na ciepło niż w przypadku tradycyjnego budownictwa.

– Świadomie umieściliśmy laboratorium w centrum miasta, żeby budynek, który sam stanowi obiekt badań, znajdował się w środowisku naturalnym – wyjaśnia Marcin Furtak. – Mamy tutaj narzędzia pozwalające uczynić go najlepszym i najgorszym budynkiem jednocześnie, bo możemy z jednej strony symulować złe scenariusze (przechłodzenie, przegrzanie), a z drugiej, warunki  ultra-energooszczędne.

Przechodziłam obok wiele razy, ale dopiero stojąc przed laboratorium z jego twórcą widzę, że żaden z elementów tego budynku nie jest przypadkowy:

– Pierwsze i drugie piętro wypełniają identyczne pomieszczenia – po to, żeby w tym samym czasie symulować w nich inne warunki i na bieżąco móc je porównywać;

– Ucięte naroże służy temu, żeby ciepło uciekało od dołu (w technologii energooszczędnej chcielibyśmy tego uniknąć, ale jak już wspomniałam, dla naukowców liczą się także te najgorsze warunki);

– Konstrukcja jest szkieletowa, więc badacze mogą wymieniać całe fragmenty ścian, w zależności od testowanego materiału.

Sprzed budynku nie widać natomiast najciekawszych rzeczy:

– Na dachu mieszczą się cztery stacje meteorologiczne. Na każdej elewacji budynku mierzą ciepło, wilgotność, światło, prędkość wiatru, ciśnienie, temperaturę, promieniowanie;

– Całe tysiąc mkw budynku jest opomiarowane trzema tysiącami czujników ciepła i wilgotności. To największa liczba czujników na jeden metr kwadratowy w Europie.

 

Skoro budynek stanowi pole do badań nad technologiami energooszczędnymi, musi mieć różne systemy i źródła ogrzewania. Na te pierwsze składa się ogrzewanie podłogowe, ścienne, kaloryfery, kanały powietrzne. Jeśli chodzi o źródła są to: miejska sieć ciepłownicza (MPEC), gaz, kolektory słoneczne, fotowoltaika, pompa gazowa i powietrza, gruntowe wymienniki powietrza, prąd oraz głębinowa pompa ciepła z wód geotermalnych.

Całe ciepło i chłód są magazynowane w bojlerach o pojemności tysiąc litrów, nazywanych sercem laboratorium. Mózg stanowi jednak komputer, bo budynek  jest w pełni wyposażony w system BMS. Z poziomu tego komputera można więc dowolnie zarządzać wszystkim, o czym tu piszę. Sterowanie odbywa się na trzech poziomach – globalnym, poszczególnych instalacji i konkretnego urządzenia. Słowem: za pomocą paru kliknięć w krakowskim laboratorium można zrobić zarówno warunki odpowiadające niemal dżungli, jak i te rodem z Sahary.

Lepsze materiały to lepsze budynki, a co za tym idzie, mniejszy smog

Badania zamawiają głównie producenci materiałów używanych w budownictwie. W komorze starzeniowej naukowcy sprawdzają, jak zachowa się ten materiał w danej temperaturze i wilgotności, dzięki czemu wiadomo, jak będzie wyglądał za parę lat, ile przeżyje w trudnych warunkach. Z kolei do komory klimatycznej trafiają drzwi, okna, ściany, które z jednej stron “otrzymują” falę zimna, a z drugiej strony falę ciepła. Badacze w ten sposób sprawdzają, ile ciepła ucieka, a ile się izoluje. Na tym samym piętrze znajduje się również ściana akumulacyjna, składająca się z trzech części, z których każda jest osobno opomiarowana – także po to, by sprawdzić, jak dany materiał (tynk, beton, farba) się nagrzewa i w jakim stopniu oddaje ciepło.

Tak kompleksowe testy są bardzo istotne w świetle troski o środowisko: lepsze materiały to lepsze budynki, a co za tym idzie, mniejszy smog. Lepsze znaczy w tym przypadku energooszczędne.

– Sektor budownictwa mieszkaniowego jest największym konsumentem energii. Wciąż większym niż transport, przemysł i handel. Energia ta jest użytkowana przede wszystkim na cele grzewcze. Jeśli mówimy o strukturze smogu, to tzw. niska emisja , czyli spaliny pochodzące z kotłów i pieców domowych, mają w nim około 50 proc. udziału. Mimo to technologie energooszczędne są często pomijane w debacie o czystości powietrza. Powinniśmy zmienić punkt ciężkości – wylicza dr hab. Furtak.

W innym pomieszczeniu, na kolejnym piętrze, zainstalowane są kamery i laser, pozwalające na badania ruchu cząsteczek (każda cząsteczka ma swój numerek). Wyniki takich badań mają później znaczenie np. w rozmieszczaniu kratek wentylacyjnych, czy sposobie projektowaniu parapetów. Raczej mało kto się zastanawia nad tym, jaki kształt parapetu na ścianie przylegającej do balkonu i kaloryfera, pozwoliłby na bardziej energooszczędny obieg powietrza. W MLBE się nad takimi rzeczami właśnie zastanawiają.

Dom pasywny. Źródło: Instytut Budynków Pasywnych przy Narodowej Agencji Poszanowania Energii
Źródło: Instytut Budynków Pasywnych przy Narodowej Agencji Poszanowania Energii

– Dla nas liczy się tu każda drobnostka, każdy obwód ma swój pomiar. Wiemy wszystko na temat tego, jakie powietrze centrala wprowadza do pomieszczeń, a jakie odprowadza na zewnątrz – zaznacza architekt i pokazuje mi na ekranie komputera, jak rura PCV w ziemi (prawidłowo nazywana wymiennikiem gruntowym) potrafi zimą ogrzać, a latem wychłodzić powietrze z zewnątrz. Zysk ciepła przekłada się również na efekt ekonomiczny. W Polsce to ciągle niepopularne źródło ogrzewania, a dość powszechne chociażby w Niemczech.

– W Niemczech, w niektórych miastach, każdy nowy budynek musi być nie tylko energooszczędny, ale też pasywny, czyli taki, w którym dzięki odpowiednim parametrom obudowy zewnętrznej, zyskom energii słonecznej i odzyskowi ciepła z wentylacji mechanicznej, ilość zapotrzebowania na energię jest niewielka. Z tym że komfort mieszkania też jest ważny, a jak wiemy, najlepiej żyje się w budynkach oddychających. Trzeba znaleźć złoty środek, z tym że o kompromis łatwiej tam, gdzie stawia się na nowoczesne budownictwo, nowoczesne instalacje oraz ich opomiarowanie. W Polsce nawet gdy powstaje ciekawy energooszczędny budynek, nie ma danych na temat jego rzeczywistego funkcjonowania – zauważa nasz rozmówca.

Od 2021 roku wykorzystanie energii odnawialnej w nowych budynkach będzie wymagane przez prawo. – Poprawa w segmencie nowych domów będzie trendem, ale największe wyzwanie stanowią budynki już istniejące. Na termomodernizację składają się trzy rzeczy, o których dziś rozmawiamy: źródło grzewcze, obudowa budynków i wykorzystanie odnawialnych źródeł energii – przypomina architekt. Zarówno MLBE, jak i inne firmy na rynku, oferują badania szczelności budynków.

 

Budownictwo energooszczędne nie jest tak drogie, jak się utarło

Co w takim razie spowalnia rozwój technologii energooszczędnych w Polsce?

– Budownictwo energooszczędne nie jest tak drogie, jak się utarło, ale wymaga skrupulatnego, szczegółowego przemyślenia już na etapie zakupu działki. Ważne jest rozsądne wsparcie architekta, instalatora, fachowców. Pamiętajmy, że budując energooszczędnie, oszczędzamy na zdrowiu, kosztach leczenia, infrastrukturze. Docelowo, zyskujemy większe zadowolenie społeczeństwa. Problem w tym, że często inwestorzy i projektanci są ograniczeni niezależnymi od nich uwarunkowaniami. Do skutecznego projektowania potrzebny jest odpowiedni układ osiedla, korytarze przewietrzania, właściwa intensywność zabudowy, nasłonecznienie, zacienie. Jeśli jeden blok rzuca cień na drugi to wiadomo, że będzie musiał pobierać energię inaczej. Natomiast trudno się obrażać na pozostałych inwestorów za to, w jaki sposób realizują swoje prawo własności, skoro przepisy im na to pozwalają – ocenia Furtak.

Jeśli chodzi o zapisy prawne dotyczące budownictwa energooszczędnego to są one w Polsce mniej liberalne nawet w porównaniu do bardziej rozwiniętych państw Europy Zachodniej. Przykładem są chociażby warunki techniczne dotyczące współczynnika przenikania ciepła dla okien. Z tym że np. w Niemczech planuje się, że w ciągu 20 lat budownictwo będzie energetycznie samowystarczalne. Do tego modelu nam ciągle bardzo daleko.

Jednym z kroków mających na celu poprawę, dalszy rozwój i promocję technologii energooszczędnych i ekologicznych jest Certyfikat Budownictwa Energooszczędnego przygotowany przez ekspertów MLBE i MCBE z Politechniki Krakowskiej. Jest to jedyny tego typu polski certyfikat dla zrealizowanych budynków. Umożliwia ich weryfikację pod kątem zużycia energii oraz komfortu użytkowania. Politechnika zachęca do współpracy w tym zakresie – zainteresowanie tym produktem jest wciąż niewielkie choć uczelnia może się pochwalić pierwszymi zrealizowanymi certyfikatami. Warto podkreślić, że są one przystępne cenowo nawet dla klientów indywidualnych. Więcej informacji o certyfikacie można uzyskać w Małopolskim Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego.

***Ciekawostka

Obiektem badań w MLBE jest też człowiek. W pierwszej odsłonie to manekin, który symuluje zachowanie skóry człowieka, pozwalając na testy np. Jakości ubioru. W drugiej będzie to żywy organizm. Naukowcy zauważyli bowiem, że współcześnie buduje się o standardy komfortu, ale przecież każdy odczuwa mikroklimat inaczej. Nikt nie sprawdzał tego, jak w danej temperaturze, świetle, wilgotności człowiek zapamiętuje, uczy się, zapamiętuje, jaką ma podzielność uwagi lub skłonność do agresji.

1 komentarz

  1. Ciekaw jestem, czy w nienajmłodszym ale i nie niezbyt starym domu jednorodzinnym (certyfikat energetyczny C3) jest uzasadniona ekonomicznie instalacja wentylacji z odzyskiem ciepa?

Dodaj komentarz