Energooszczędne budynki z inteligentną elewacją
Wiele europejskich zasobów budowlanych wymaga renowacji. Duża część budynków wielopiętrowych widocznych na obrzeżach miast powstała w latach 60. i 70. XX wieku, kiedy normy środowiskowe nie były tak rygorystyczne, a zrównoważony rozwój był brany pod uwagę w niewielkim stopniu, jeśli w ogóle. W efekcie budynki te cechują się wysokim zużyciem energii, złą jakością powietrza wskutek słabej wentylacji, a do tego niską wartością architektoniczną. Uczestnicy projektu E2VENT podjęli wyzwanie zwiększenia efektywności energetycznej budynków, tak aby spełniały nowoczesne normy ekologiczne. Ich sposobem na osiągnięcie tego celu było zastosowanie innowacyjnych technologii i rozwiązań przeznaczonych do zewnętrznych warstw starszych budynków, zwiększając w ten sposób ich zrównoważony charakter i efektywność energetyczną odczuwalną zarówno przez właścicieli, jak i przez lokatorów. Połączenie wygody i niskiego zużycia energii Partnerzy projektu opracowali inteligentny modułowy system wentylacji z odzyskiem ciepła (ang. smart modular heat recovery ventilation, SMHRV), który usprawnia klimatyzację, jednocześnie umożliwiając efektywne wykorzystanie energii przy ograniczonych stratach ciepła. „System E2VENT to specjalna metoda renowacji elewacji, polegająca na stosowaniu zewnętrznej okładziny z dylatacją powietrzną, wykorzystująca różne przełomowe technologie, które mają na celu ulepszenie charakterystyki termicznej budynków i poprawę jakości powietrza wewnątrz”, podkreśla dr Antoine Dugué. Ten inteligentny system pozwala na odzyskiwanie ciepła z wyciąganego powietrza za pomocą cienkiego podwójnego wymiennika ciepła. Zimą świeże powietrze pochodzące z zewnątrz jest wstępnie ogrzewane, zanim dotrze do pomieszczeń mieszkalnych, a latem jest w podobny sposób schładzane. Poza tym system nie bazuje na stałym przepływie powietrza, ale zamiast tego wykorzystuje pomiary poziomu CO2 w pomieszczeniach, aby na ich podstawie wtłaczać do środka odpowiednią ilość świeżego powietrza. Pozwala to na optymalną wymianę powietrza w miarę potrzeb przy wykorzystaniu odzyskanego ciepła. Ponadto, aby zapewnić lekkość rozwiązania, wymiennik został wykonany z aluminium. „Szacujemy, że nasz układ odzyskiwania ciepła osiągnie efektywność rzędu około 80 %”, twierdzi dr Dugué. Kolejnym innowacyjnym rozwiązaniem zaprezentowanym przez zespół E2VENT jest system przechowywania energii cieplnej ciepła przemiany fazowej (ang. latent heat thermal energy storage, LHTES), zwiększający zdolność budynku do akumulacji ciepła. Dzięki użyciu materiałów zmiennofazowych system wykorzystuje różnice między temperaturą w ciągu dnia i w nocy,aby utrzymać komfort cieplny na zalecanym poziomie. Działając jako urządzenie chłodzące, system gromadzi energię podczas chłodnych nocy, aby następnie uwolnić ją w ciągu dnia do schłodzenia powiązanej strefy termalnej. W konsekwencji może działać jako dodatkowy system grzewczy i chłodzący zmniejszający obciążenia szczytowe. „Zastosowaliśmy nowatorski proces do wytworzenia kapsułek z materiałem zmiennofazowym w aluminiowych rurkach. Obecnie ten rodzaj procesu nie jest stosowany na rynku, jednak jeśli potwierdzi się jego wydajność, może szybko znaleźć szerokie zastosowanie”, podkreśla dr Dugué. Proces hermetyzacji (kapsułkowania) pozwala na sprawniejszą wymianę ciepła między powietrzem a materiałem zmiennofazowym, gdyż zapobiega zmianom z składzie chemicznym, interakcji ze środowiskiem, a ponadto zwiększa kompatybilność z materiałami znajdującymi się w otoczeniu. Obiekty prototypowe W ramach działań pilotażowych przeprowadzono remont dwóch budynków z zastosowaniem systemów E2VENT. Wybrano budynki w Gdańsku i Burgos, aby przetestować działanie tych rozwiązań w odmiennych warunkach klimatycznych. Test zaczął się na Uniwersytecie w Burgos, gdzie wyremontowano budynek mieszczący dwie sale wykładowe. Poza tym technologia E2VENT została też zademonstrowana na przykładzie dwóch mieszkań w prototypowym obiekcie zlokalizowanym w Gdańsku. W projektach obu obiektów wykorzystano elementy składające się z pewnej liczby jednostek SMHRV i LHTES wraz z systemami zarządzania energią w budynkach. Ważną częścią procesu wdrożeniowego były badania akustyczne przeprowadzone w celu określenia maksymalnej prędkości wentylatora, przy której urządzenie będzie wytwarzać poziom hałasu zgodny z obowiązującymi normami. Proponowane rozwiązania dla renowacji starszych budynków powinny zmniejszyć podstawowe zapotrzebowanie na energię o 50 % i znacząco obniżyć emisje CO2.
Słowa kluczowe
E2VENT, budynki, elewacja, materiały zmiennofazowe, efektywność energetyczna, inteligentny modułowy system wentylacji z odzyskiem ciepła (SMHRV), przechowywanie energii cieplnej ciepła przemiany fazowej (LHTES), jakość powietrza w budynkach, komfort cieplny, zarządzanie energią
