1. DOM 2020 – budownictwo
zero-energetyczne
Smart house, smart region
mgr inż. arch. Andrzej Klimek
mgr inż. Marcin Janicki
mgr inż. Łukasz Adrian
mgr inż. Eliza Tkacz

2. DOM 2020
• Projektowanie bioklimatyczne
• Budownictwo zrównoważone
• Odzysk ciepła wentylacyjnego
• Kogeneracja prądu

3. DYREKTYWA 2010/31/UE
• DYREKTYWA PARLAMENTU
EUROPEJSKIEGO I RADY
2010/31/UE z dnia 19 maja
2010 r. w sprawie
charakterystyki energetycznej
budynków (wersja
przekształcona):
Od 2020 r.: Zużycie energii ok.
15kWh/m2rok

4. Cechy domu pasywnego
• Dobra izolacja termiczna
• Zwarta bryła
• Odpowiednie
usytuowanie wobec stron
świata
• Odpowiednie
rozmieszczenie okien
• Nieprzepuszczalność
powietrza

5. Straty ciepła w budynku tradycyjnym
• Ściany: 25-35%
• Okna i drzwi: 10-15%
• Podłoga na gruncie: 5-10%
• Wentylacja: 30-40%
• Dach: 8-17%

6. Usytuowanie wobec stron świata
• Północ: pomieszczenia
gospodarcze i
techniczne. Na
zewnątrz drzewa
iglaste. Przeszklenie od
0%.
• Południe:
pomieszczenia
mieszkalne, ogrody
zimowe. Na zewnątrz
drzewa liściaste.
Przeszklenie do 100%.

7. Wpływ budownictwa na środowisko
 ponad 40% światowej produkcji energii zużywanej zużywane jest w
budownictwie,
około 35% światowej emisji gazów cieplarnianych pochodzi z
budownictwa,
około 50% masy przetwarzanych materiałów przypada na budownictwo,

8. BUDOWNICTWO ZRÓWNOWAŻONE
O c h r o n a e k o s y s t e m u p la n e t y i b o g a c t w W y s o k a ja k o ść śr o d o w is k a w e w .: - trwałość budynku
n a t u r a ln y c h : -
o d p o w ie d n i m ik r o k lim a t - niski koszt budynku w cyklu
- o g r a n ic ze n ie zu ży c ia s u r o w c ó w -
k o m f o r t a k u s t y c zn y i w izu a ln y życia
- k o r zy s t a n ie ze źr ó d e ł e n e r g ii -
ja k o ść w o d y p it n e j i p o w ie t r za - dochód generowany podczas
o d n a w ia ln e j W a r t o śc i f u n k c jo n a ln o - e s t e t y c zn e : istnienia
- m in im a liza c ja o d p a d ó w i -
e f e k t y w n e w y k o r zy s t a n ie p o w ie r zc h n i - elastyczność dopasowywania
za n ie c zy s zc ze ń -
b r a k b a r ie r i d o s t ęp p u b lic zn y się do coraz nowszych celów,
-
o g r a n ic ze n ie zu ży c ia e n e r g ii jakim ma służyć
p ie r w o t n e j

9. WYDOBYCIE
Cykl życia budynku
RECYKLING PRODUKCJA
UŻYTKOWANIE BUDOWA

10. ENERGIA ZUŻYWANA PRZEZ BUDYNEK
•
energia wbudowana,
•
energia eksploatacyjna,
•
energia przetworzenia
Procentowy udział zapotrzebowania na różne rodzaje energii
podczas cyklu życia technicznego przykładowego budynku
mieszkalnego.

11. Dom pasywny w liczbach a budownictwo zrównoważone
zapotrzebowanie na energię do ogrzewania ≤ 15 kWh/(m2∙rok)
maksymalne zapotrzebowanie na moc do ogrzewania ≤ 10 W/m2
współczynnik przenikania ciepła (strat ciepła) przez
przegrody zewnętrzne (ściany, dach, podłoga) ≤ 0,15 W/(m2∙K)
współczynnik przenikania ciepła przez okna i drzwi ≤ 0,8 W/(m2∙K)
przy zachowaniu przepuszczalności energii słonecznej ≥ 60%
szczelność budynku n50 ≤ 0,6 l/h
sprawność rekuperatora ≥ 60%
przy poborze energii < 0,45 Wh/m3
zużycie energii pierwotnej (ogólnie) ≤ 120 kWh/(m2∙rok)

12. M a teria ły o w ys ok ic h w a lora c h
ek o log ic znyc h

d o s t ęp n e lo k a ln ie i o d n a w ia ln e ( r e w n o , s ło m a )
d

o n is k im s t o p n iu p r ze t w o r ze n ia ( lin a , c e g ła s ilik a t o w a )
g

n is k o e n e r g e t y c zn e i d o p r o d u k c ji k t ó r y c h u ży w a s i ę e n e r g i ę o d n a w ia ln ą

o w y s o k im s t o p n iu r e c y k liza c ji

p o n o w n e w y k o r zy s t a n ie m a t e r ia łó w p o c h o d z ąc y c h z b u d y n k ó w r o ze b r a n y c h lu b
re m o n to w a n yc h

13. M a teria ły do s tępne lo k a lnie w w ojew ó dztw ie
łódzk im

g lin a i s ło m a ,

b o g a t a , c h o ć za m ie r a j ąc a t r a d y c ja p r o d u k c ji c e r a m ik i b u d o w la n e j,

...

...
O b e c n ie za u w a ży ć m o żn a t e n d e n c j ę za m ie r a n ia r y n k u lo k a ln y c h p r o d u c e n t ó w
c e r a m ik i b u d o w la n e j. M a łe f ir m y p r o d u k c y jn e s t o p n io w o zn ik a j ą z r y n k u .
Z a o b s e r w o w a ć m o żn a r ó w n ie ż t e n d e n c j ę w y k u p y w a n ia n a m a s o w ą s k a l ę p r ze z
za g r a n ic zn e f ir m y z b r a n ży d r o g o w e j u r o b is k k r u s zy w w r e g io n ie łó d zk im . W c i ąg u
o s t a t n ie g o p ó łt o r a r o k u za o w o c o w a ło t o 1 0 0 % w zr o s t e m c e n t y c h s u r o w c ó w w
r e g io n ie .

14. Odzysk Ciepła z systemów wentylacyjnych
W celu utrzymania efektywności energetycznej
budynku na wysokim poziomie należy
zastosować bardzo efektywna izolację i pozbyć
się wszelkich nieszczelności, co w konsekwencji
doprowadza do utraty wentylacji budynku (tzw.
oddychania budynku) i braku dopływu świeżego
powietrza do pomieszczeń. Ponieważ wszystkie
budynki wymagają źródła świeżego powietrza
potrzeba mechanicznej wentylacji nawiewno-
wywiewnej staje się oczywistością.
Przewietrzanie pomieszczeń za pomocą
otwierania okien i drzwi nie zapewnia
odpowiedniej wentylacji przez całą dobę, a
powoduje straty ciepła w zimie i zyski ciepła
latem. Obie te sytuacje są niekorzystne, z punktu
widzenia klimatu wewnątrz budynku oraz jego
efektywności energetycznej. Technologia odzysku
ciepła z systemów wentylacyjnych oferuje
optymalne rozwiązanie: świeże powietrze, lepsza
kontrola klimatu i efektywności energetycznej.

15. Odzysk Ciepła z systemów wentylacyjnych
Nowoczesne domy są bardzo szczelne i wymagają
prawidłowej wentylacji, aby ustrzec się w przyszłości
problemów związanych z nadmierną ilością wilgoci oraz
z zanieczyszczonym powietrzem. System odzysku ciepła
z wentylacji (Heat Recovery System) zadba o wszelkie
wymogi sanitarne wentylacji, a także umożliwi zmniejszenie
zużycia energii w domu poprzez odzyskiwanie ciepła
traconego przy tradycyjnej wentylacji.
System odzysku ciepła będzie zapewniał w pełni
wentylowany dom przez cały rok z odzyskiem ciepła
realizowanym już wewnątrz domu. System ten zapewnia
napływ świeżego powietrza z zewnątrz i np. podczas zimy
odzyskuje ciepło z obszarów takich jak łazienka czy kuchnia,
oraz z obszarów o temperaturze wyższej niż zewnętrzna.
Usuwane ciepłe zużyte powietrze będzie wykorzystywane do
zasilania urządzenia odzysku ciepła i podgrzewania świeżego
powietrza, a co za tym idzie do utrzymywania wysokiej
wydajności energetycznej. W przypadku lata zachodzi
odwrotny proces, tzn. nawiewane ciepłe świeże powietrze jest
ochładzane za pomocą zimniejszego powietrza usuwanego
z pomieszczeń w upalne dni.

16. Odzysk Ciepła z systemów wentylacyjnych
Jak to działa?
System odzysku ciepła jest systemem
wentylacji, który wykorzystuje wymiennik
ciepła umiejscowiony pomiędzy powietrzem
usuwanym, a nawiewanym do budynku.
System ten zapewnia świeże powietrze oraz
pełną kontrolę klimatu, a jednocześnie
oszczędza energię poprzez zmniejszenie
zapotrzebowania na ogrzewanie lub
chłodzenie.
Energia cieplna zmagazynowana
w usuwanym powietrzu z tzw. „brudnych”
pomieszczeń tj. kuchnia, łazienka czy
pomieszczenie gospodarcze jest używana do
podgrzewania świeżego czystego powietrza,
które jest nawiewane do pokoi, salonów
i sypialni.
System gwarantuje, że powietrze
w pomieszczeniach jest stale świeże
i filtrowane, a jednocześnie odzyskuje nawet
do 90% energii cieplnej z usuwanego
powietrza

17. Krok 1
Brudne, zużyte powietrze jest ciągle usuwane z wszystkich
Mechanizm
pomieszczeń o podwyższonej wilgoci tj, kuchnia, łazienka czy funkcjonowania
pomieszczenia gospodarcze za pomocą wywietrzników.
Odzysku Ciepła
Krok 2
Wywiewane powietrze poprzez sieć kanałów wentylacyjnych trafia do
urządzenia, które odzyskuje ciepło. Przed usunięciem na zewnątrz
przechodzi przez wymiennik, gdzie oddaje swoje ciepło świeżemu
powietrzu nawiewanemu do domu. W porze letniej występuje
odwrotny proces.
Krok 3
Następnie powietrze nawiewane zostaje przefiltrowane i ogrzewa się
do wymaganej temperatury nawiewu poprzez nagrzewnicę wodną,
elektryczną lub od pompy ciepła. Urządzenie w pełni automatycznie
kontroluje dodatkowe wymagania cieplne powietrza.
Krok 4
Przefiltrowane, świeże powietrze o odpowiedniej temperaturze jest
nawiewane do wszystkich pomieszczeń mieszkalnych domu takich jak
salon i sypialnia. Proces ten realizowany jest poprzez sieć kanałów
wentylacyjnych wyposażonych w tłumik i kratki nawiewne.

18. Korzyści wynikające z zastosowania Odzysku Ciepła
Zdrowy dom: mniej pyłków, mniej alergii i mniej
roztoczy
Komfort: stały nawiew świeżego powietrza przez całą
dobę
Oszczędność energii: oszczędność nawet do 90%
usuwanego ciepła
Cichy i bezpieczny dom: Okna w domu mogą być cały
czas zamknięte
Brak dodatkowych wentylatorów usuwających
kosztowne ogrzane powietrze bezpośrednio na
zewnątrz
Brak grzybów i pleśni
Brak kondensacji pary wodnej na oknach

19. Kogeneracja

20. Kogeneracja rozproszona

21. Schemat siłowni kogeneracyjnej
q1’ Pp
2
q1 2’
3
q2
1 Pm
4
Spalanie biomasy lub biogazu - wytworzenie energii cieplnej,
Parownik– olej termalny podgrzewa czynnik roboczy niskowrzący –
odparowanie i przegrzanie czynnika,
Gaz napędza turbinę – energia mechaniczna ,
Turbina napędza generator prądu elektrycznego –energia elektryczna,
Skraplacz – skroplenie czynnika roboczego i podgrzanie wody – energia cieplna.

22. Teoretyczny i rzeczywisty obieg ORC we współrzędnych ST
Czerwony obszar przedstawia pracę cyklu,
W obiegu rzeczywistym nie występują przemiany izentropowe i izotermiczne,
charakterystyczne dla obiegu teoretycznego .

23. Sprawność ogólna siłowni
Sprawność elektrowni (ηel) jest stosunkiem energii oddanej do sieci elektrycznej (Nel) do
energii zawartej w spalanym paliwie (qch)
N el
η el = = η CRη kη rη sη mη w
qch
Uwzględniając straty poszczególnych zespołów, sprawność elektrowni możemy wyrazić,
jako iloczyn :
sprawności teoretycznego obiegu Rankine’a,
sprawności kotła,
sprawności rurociągów,
sprawności izentropowej turbiny,
sprawności ogólnej turbiny,
sprawności wynikającej z potrzeb własnych siłowni (zasilanie pompy).

24. Wykaz głównych maszyn i urządzeń mikrosiłowni
 Turbina parowa - wykorzystaniu  Parownik - niewielkie wymiary i przy
czynnika organicznego, dużej powierzchni wymiany ciepła,
zastosowania technologii  Kondensator – duży wpływ na
hermetycznych maszyn i łożysk sprawność całego obiegu,
wysokoobrotowych,  Generator małej mocy,
smarowanych organicznym  Pompa napędzana elektrycznie
czynnikiem roboczym turbiny,  Wybór odpowiedniego czynnika
 Kocioł wielopaliwowy - niski niskowrzącego.
poziom emisji szkodliwych
substancji do atmosfery, szczelna
konstrukcja, zintegrowany z
mikroturbiną,

25. Dzięki pasywnemu gromadzeniu energii, a także zastosowaniu zasad
zrównoważonego budownictwa planujemy, że koszty budowy tego domu nie
będą dużo wyższe w porównaniu z budynkiem tradycyjnym. Mamy nadzieję,
że w ten sposób przyczyni się on do promocji architektury pasywnej w
naszym kraju.
Dziękujemy za uwagę