• Nie Znaleziono Wyników

PRZYKŁADY ROZWIĄZAŃ EKOLOGICZNYCH BUDYNKÓW Z INTELIGENCJĄ

6.3. E kologiczne budynki biurow e

E kologiczn y n iskoen ergetyczn y biu row iec W A T Założenia ogólne

Niemiecka firma W A T (W asser und A bfalltechnik GmbH) zajm ująca się gospodarką odpadami płynnymi, zleciła projekt rozbudow y swojej siedziby, w którym duży nacisk położono na aspekt zm niejszenia kosztów utrzymania. W 1994 roku w Karlsruhe oddany został do użytku budynek, który poprzez zastosow anie logicznych rozw iązań zwiększających energooszczędność je st idealną w izytów ką firmy, której działalność je st zw iązana z ekologią.

Pod przew odnictw em architekta G untera Lohnerta prowadziło pracę kilka zespołów inżynierów, odpowiedzialnych za poszczególne podtematy. O ddzielna grupa zajm ow ała się kw estią urządzeń HVAC, oddzielna elektrycznością, jeszcze inna zagadnieniam i zw iązanym i z energią i komfortem. G rupy te system atycznie spotykały się na zebraniach, w ym ieniając uwagi oraz planując dalsze etapy realizacji. Przeprowadzane były rów nież szczegółowe sym ulacje kom puterow e - w celu znalezienia optym alnych wartości dotyczących konstrukcji. Po każdej takiej sesji dokonyw ano kolejnej weryfikacji projektu. Podczas projektow ania zostały uwzględnione w szystkie m ożliw e czynniki, takie ja k klim at, pory roku, położenie w terenie, które wprowadzane do symulacji komputerowych w pływ ały na w artości dotyczące konstrukcji oraz na w ybór odpow iednich materiałów.

W fazie projektow ania, w celu stw orzenia prognozy właściwości dynamiki budynku oraz jakości działania system ów słonecznych, użyty został program sym ulacyjny TRNSYS. Pakiet ten pozwala uwzględnić zagadnienia zw iązane z dynam iką buforow ania ciepła i chłodu w masie samego obiektu. M ożna bow iem w prow adzić do symulacji dodatkowe opcje i elem enty, np.:

wentylatory, kolektory słoneczne, strategię zacieniania, ośw ietlania czy w entylacji. Testy ośw ietlenia dziennego św iatłem naturalnym zostały przeprowadzone za pom ocą program u ADEL1NE, który posiada interfejs do programu TRNSYS. Dzięki temu dane z obu symulacji m ogą być w zajem nie uwzględniane. W rezultacie tych prób m ożliwe było dokładne określenie parametrów użytych materiałów , powierzchni przeszklonych, rozm ieszczenia kanałów wentylacyjnych oraz innych zagadnień zw iązanych z w ym ianą ciepła.

9 w w w .xdsnet.pl

się pom ieszczeń z ap o b ieg ają rów n ież żaluzje okienne, Z integrow ane z n ią k o lektory słoneczne k tóre stan o w ią sw ego rodzaju izolację p o d g rzew ają pow ietrze, które przekazyw ane s ą

kanałam i w stropie do w nętrza budynku

Rozwiązania techniczne

Kształt budynku, użyte materiały i elem enty zostały zoptym alizow ane w celu minim alnego zużycia energii oraz maksym alnej pojem ności cieplnej obiektu. N ajw ażniejszym elem entem całości jest czarna ściana kom inow a, przecinająca bryłę obiektu na dw ie części. Spełnia ona w iele funkcji.

Przede w szystkim , dzieli budynek na dw ie części, w których zasady funkcjonow ania system ów są nieco inne, co spow odowane je s t różnym usytuow aniem i nasłonecznieniem ścian.

Zintegrow ane z fasadą kolektory słoneczne podgrzew ają zew nętrzne pow ietrze, które je st wsysane do środka przez m ały w iatraczek w podłodze. Pow ietrze w tłaczane je st do przew odów w entylacyjnych znajdujących się w stropie. Strop działa jak bufor grom adzący ciepło. Konwektory do dodatkow ego ogrzew ania znajdują się na ścianach przy fasadzie. D użo pow ierzchni szklanych, przeszklone atrium , płyty odbijające św iatło słoneczne do w nętrza budynku skutecznie w spom agają zysk słoneczny. W entylacja naturalna odbyw a się za p om ocą ściany kom inowej.

B udynek m ożna śm iało nazw ać zoptym alizow anym pod kątem w ykorzystania energii słonecznej. Został tak zaplanow any, aby maksym alnie w ykorzystać naturalną energię słoneczną do ośw ietlenia i ogrzew ania pom ieszczeń, m inim alizując tym sam ym konsum pcję energii elektrycznej.

G łów nym i zastosow anym i rozw iązaniam i, które zaprojektow ane zostały w tym celu, to:

zintegrow ane z fasad ą kolektory słoneczne do ogrzew ania w stępnego pow ietrza do w entylacji, czarna ściana kom inow a pośrodku budynku, spełniająca k luczow ą funkcję w w entylacji oraz chłodzeniu i ogrzew aniu pow ietrza, optym alizacja w ykorzystania św iatła dziennego poprzez zastosow anie płyt odbijających prom ienie na zew nątrz oraz ruchom ych w ew nątrz budynku, kontrola zapotrzebow ania na sztuczne ośw ietlenie, kontrola zapotrzebow ania na w entylację, odzysk ciepła z w entylow anego pow ietrza, duża m asa term iczna, służąca akum ulacji ciepła w cyklu dobowym.

W czasie dnia nasłonecznione kolektory na ścianie południowej podgrzew ają w stępnie pow ietrze, które dalej w tłaczane je st za p om ocą w entylatorów do przew odów w entylacyjnych w stropie. Tym sam ym strop nagrzew a się, grom adząc ciepło. Pow ietrze to dostaje się do pom ieszczeń po południowej stronie ściany kom inow ej. Ściana kom inow a odgryw a k luczow ą rolę w całym procesie w entylacji. Zużyte pow ietrze z pom ieszczeń znajdujących się po południowej stronie w ydostaje się n ią na zew nątrz, oddając jednocześnie sw oje ciepło w tłaczanem u rów nież ścianą kom inow ą (tyko innym i szybam i, m iędzy którym i następuje w ym iana ciepła) pow ietrzu do

pomieszczeń po stronie północnej. W nocy ciepło zgrom adzone w m asie budynku zw racane je st do otoczenia, czyli do w nętrza budynku. Tak jest zimą, kiedy wym agane je st ogrzew anie lokali biurowych.

Jeżeli te naturalne system y nie wystarczą, w łączane są dodatkowe, klasyczne systemy ogrzewania. Inaczej je st latem, kiedy to energia słońca je st tak duża, że zamiast ogrzewania pomieszczeń, potrzebne je st ich chłodzenie. Kolektory naścienne są w tedy wyłączone, a powietrze do pomieszczeń w tłaczane je st przez ścianę kominową, w której zostaje schłodzone. Ciepłe powietrze z zew nątrz ogrzew a konstrukcję budynku, która następnie chłodzi się nocą, aby kolejnego dnia znow u chłodzić pomieszczenia. Przegrzewaniu się pomieszczeń zapobiegają rów nież żaluzje okienne, które stanow ią swego rodzaju izolację. Światło transportowane jest do pomieszczeń za pom ocą płatów odbijających światło na zewnątrz budynku i rozprow adzane po nim za pom ocą podobnych ruchom ych elem entów w środku. Zapobiega to konieczności używania światła sztucznego, którego efektem ubocznym je st zazwyczaj dostarczanie zbędnej energii cieplnej10.

Rys. 54. System rozprow adzenia ciepła (w g W AT K arlsruhe)

Fig. 54. H eat transportation system (from W AT K arlsruhe)

Jak widać, proces ogrzew ania i chłodzenia budynku z w ykorzystaniem naturalnej energii słonecznej przebiega różnie - w zależności od pory roku i dnia. Te sam e elem enty konstrukcji pełnią inne funkcje latem, inne zim ą. G eneralnie m ożna powiedzieć, że budynek działa w cyklu dobowym, naprzem iennie: grom adząc i oddając ciepło z otoczenia. Latem w ciągu dnia - zamiast pomieszczeń nagrzew ane są stropy obiektu, a w ciągu nocy budynek chłodzi się, żeby za dnia przyjąć kolejną porcję energii. Z im ą natom iast zgrom adzona w czasie dnia energia oddaw ana jest do w nętrza budynku w postaci ogrzanego w szybach wentylacyjnych powietrza. T ą po rą roku zdarza się, że niezbędne je st użycie sztucznego ogrzewania. Taki cykl, który gw arantuje odpowiednie tem peratury w pom ieszczeniach w zależności od warunków pogodow ych, m ożliwy je st tylko dzięki precyzyjnem u w yliczeniu param etrów konstrukcji za pom ocą programów

symulacyjnych.

p ó łn o c 'ś c ia n a koinim ::

D x ie ii z im o w y

D z ie ft le in i

10 Rostkow ski T ., K om fort zg odnie z naturą, IB 4,1999, s.42.

Rozwiązania ekologiczne

Koncepcja budynku optym alizuje strategię naturalnego ośw ietlania oraz w entylacji, a także umożliwia indyw idualne ustaw ienia komfortu w poszczególnych pom ieszczeniach. N iestety, wymusza to na użytkow nikach postępow anie zgodne z regułami działania tych system ów . W przeciwnym wypadku - działają dużo gorzej. Efektywność funkcjonow ania rozw iązań energooszczędnych w budynku zależy w ięc w dużej mierze od świadom ości oraz zaakceptow ania pewnych zasad przez jeg o użytkow ników .

Do zagospodarow ania terenów zielonych w okół budynku w ykorzystana została ziem ia wykopana w czasie budow y oraz kruszony kam ień pochodzący z odzysku. W oda deszczow a zbierana je st za pom ocą specjalnych kolektorów z rurami i grom adzona w cysternie znajdującej się pod ziemią. Używana je st następnie do spłuczek w toaletach oraz naw adniania zieleni w okół obiektu i na jego dachu. Dodatkow o, w przypadku wzm ożonych deszczy, woda grom adzona je st w stawie stanowiącym elem ent zagospodarow ania przestrzeni zielonej. Z najdująca się w środku atrium ściana wodna zapew nia odpow iednią w ilgotność powietrza.

Budynek może stanow ić sw ego rodzaju w zorzec do naśladow ania w przyszłości. Został naturalnie w kom ponow any w środowisko. Poddając się zasadom natury, w ykorzystuje jej właściwości, optym alnie się z n ią integrując. W arto też dodać, że obiekt brał udział w międzynarodowym konkursie G BC (Green B uilding Challange) oraz został w yróżniony Ekologiczną N agrodą M iasta Karlsruhe.

Biurow iec fir m y D W A Założenia ogólne

Ukończony niedawno biurow iec firm y DW A, zlokalizow any w Bodegraven w H olandii, je st budynkiem, w którym położono nacisk na podniesienie efektywności poprzez stw orzenie takiego środowiska pracy, w którym pracow nik nie czułby się obco, a struktura obiektu sprzyjałaby obniżeniu kosztów eksploatacji. Firm a Unica, integrująca w szystkie instalacje w nim pracujące, otrzymała za ten projekt głów ną nagrodę na targach LonW orld '99 w A m sterdam ie. Głównym celem projektu było stw orzenie budynku, którego zużycie energii byłoby bardzo niskie, z jednoczesnym uzyskaniem m aksym alnej funkcjonalności biurowca.

Trzy kolejne cele, jak ie przyśw iecały tw órcom budynku, to: kom fort pracow ników , znaczne ograniczenie zanieczyszczania środow iska oraz maksym alne zm niejszenie poboru energii. Aby budynek mógł realizow ać pow yższe zadania, jeg o projekt m usiał pow stać w e w spółpracy ze wszystkimi uczestnikam i procesu je g o tworzenia. Kluczowe znaczenie m iała tu w spółpraca pomiędzy inw estorem , architektem i integratorem systemów. Inw estor musiał objaśnić zasady funkcjonowania firmy, nakreślić je j strukturę organizacyjną, w skazać najw ażniejsze punkty oraz relacje i przepływ inform acji m iędzy personelem . Dopiero te dane dały architektowi bazę do zaprojektow ania bryły i w nętrza budynku.

Projekt nie pow stał w w yniku indyw idualnej wizji architekta, lecz z uw zględnieniem potrzeb inwestora. Rola integratora system ów polegała na takim zaprogram ow aniu systemu, umieszczeniu czujników , urządzeń w ykonaw czych, w ęzłów sieci i okablow ania, by zm inim alizować zużycie energii, przy jednoczesnym zachow aniu m ożliw ie najwyższej funkcjonalności o b iek tu ".

Rozwiązania funkcjonalne i techniczne

Budynek ma now oczesny w ygląd i rów nie now oczesne wnętrze. Szczególny nacisk położono na dobre oświetlenie jeg o w nętrza światłem dziennym . Duże atrium z przeszklonym i szybam i umożliwia w niknięcie prom ieni słonecznych do hallu i w ten sposób dodatkow o dośw ietla z drugiej strony pokoje pracow ników . O kna um ieszczone w suficie popraw iają ośw ietlenie tej największej części budynku. W szystkie pokoje do pracy m ają okna z dwóch stron, co ogranicza konieczność

11 www.dwa.nl

stosow ania sztucznego światła. W budynku nie ma ani jednego m iejsca przeznaczonego do pracy, które nie byłoby wystarczająco jasne. W ysokie sufity i okna jeszcze pow iększają korzystne w rażenie i um ożliw iają ciągły w izualny kontakt między personelem . W celu zapewnienia pracow nikom dobrego sam opoczucia, w budynku nie m a zam kniętych korytarzy, a aranżacja biur je st dowolna.

Pow ierzchnia obiektu została podzielona na pięć stref o różnym przeznaczeniu. Pierwsza z nich to centralnie usytuow ana w atrium , strefa rekreacji, gdzie pracow nicy m ogą się zrelaksować, zjeść śniadanie lub lunch. N a poziom ie parteru je s t strefa „w ym iany w iedzy”, gdzie przeprowadzane są zebrania, kursy i prezentacje. Strefa komunikacji obejm uje miejsca, w których pracow nicy spotykają się „nieoficjalnie”, czyli korytarze, schody itp. N a pozostałych obszarach ludzie w spółpracują ze sobą. S ą to: strefa „skoncentrow anej” pracy, gdzie ludzie pracują w w iększych grupach i „super skoncentrow anej” pracy, gdzie zespoły są najwyżej trzyosobowe.

T aka koncepcja ma służyć lepszej organizacji pracy, wg zasady separacji poszczególnych funkcji.

O ptym alizacja energetyczna i ekologiczna

Tw órcy budynku starali się używ ać m ateriałów , które ja k najm niej obciążają środowisko naturalne: drew no pochodzi ze specjalnie kontrolow anych plantacji. N a dachu został umieszczony trawnik, podlew any odzyskiw aną i m agazynow aną w odą deszczow ą, która je st również w ykorzystyw ana w toaletach12. W celu połączenia idei oszczędności energii i osiągnięcia m aksym alnej funkcjonalności zastosow ano system LonW orks. W szystkie czujki i urządzenia w ykonaw cze pracują zgodnie z tym systemem. D aje on m ożliw ość całkowitej kontroli nad całym budynkiem , przy jednoczesnym zdecentralizow anym sposobie kom unikow ania się poszczególnych system ów lub naw et pojedynczych elem entów tychże systemów. R egulacja zasłonam i i żaluzjami odbyw a się w zależności od pogody panującej na zew nątrz. D obre nasłonecznienie obiektu oraz dokładny system sterow ania ośw ietleniem sprawiają, że ilość pobieranej energii je st ograniczona do m inim um , a w arunki ośw ietlenia w każdym pom ieszczeniu są bardzo dobre. W ykorzystanie czujników obecności pow oduje, że w pustych pom ieszczeniach nie św ieci się światło, więc energia nie je st m arnowana. N ajw ażniejszym elem entem mającym w pływ na zużycie energii elektrycznej je st jednak system ograniczania poboru prądu, który odcina urządzenia pobierające go zbyt dużo.

W yznaczony je st dość niski m aksym alny pułap obciążenia prądow ego. N ie je st on podyktowany złym stanem instalacji elektrycznej, lecz założonym i oszczędnościam i. Hierarchia odłączania urządzeń, gdy przekroczony zostanie limit, je st następująca: ośw ietlenie zew nętrzne i oświetlenie reklam, żaluzje i silniki sterujące oknam i, zm yw arka do naczyń, winda, ekspres do kawy, ogrzew anie wody, pom pa ciepła. W przyszłości je s t rów nież przew idziany montaż baterii słonecznych.

Fot.79,80. B iurow iec firm y D W A, B odegraven w H olandii.

K onsekw entnie przem yślany zintegrow any system o szczędzania enerii i środow iska

12 w w w .gib.org.pl

Umieszczone w budynku czujniki w ilgotności, tem peratury i poziom u CO2 pochodziły od dwóch producentów. D ostarczane przez nich dane są wykorzystywane do sterowania centralą klimatyzacyjną: natężeniem naw iew u i tem peraturą św ieżego powietrza. Dzięki ogrzew aniu podłogowemu i sufitow em u niepotrzebne są żadne kaloryfery, a pom ieszczenia są bardziej funkcjonalne. Podstaw ą systemu ogrzew ania je st pompa ciepła, która znacznie obniża pobór energii, dając bardzo tanie ciepło zim ą, a ochłodę latem. Ziem ia w ykorzystyw ana je st jako ekologiczny akum ulator energii, który je st obojętny dla środowiska naturalnego.

Pełna integracja

W szystkie system y połączone są je d n ą m agistralą systemową. U rządzenia w spółdzielą informację w ysyłaną przez każde z nich z osobna, m ogąc jednocześnie podejm ow ać decyzję o sterowaniu wybranym modułem. Sposób reagow ania na poszczególne zdarzenia zależy oczyw iście od zaprogram ow ania system u i je st bardzo łatwy w rekonfiguracji. O ddzielny przewód w ykorzystuje instalacja przeciwpożarowa, która poprzez router kom unikuje się z pozostałym i systemam i i w razie alarmu informuje je , a te z kolei przechodzą w aw aryjny tryb pracy.

Informacje o stanie funkcjonow ania system ów w budynku kontrolow ane są za pom ocą stacji roboczej Uniview. Nadzoruje ona pracę w szystkich urządzeń, steruje nimi i archiwizuje informacje 0 ważniejszych zdarzeniach, jak ie zaszły w systemie. Daje to operatorowi, zarządcy i w łaścicielowi budynku pełny, krótko- i długoterm inow y obraz pracy budynku, udzielając jednocześnie wyczerpującej informacji o tym, co m ożna jeszcze popraw ić lub gdzie tkw ią potencjalne oszczędności. Bez użycia LonW orks nie bylibyśm y w stanie stworzyć tak skom plikowanego 1 wielofunkcyjnego system u - tw ierdzi Jo Harmson z Unica, odpow iedzialny za integrację systemów. Ze wzglądu na wspólną magistralą, każde pojedyncze urządzenie m ogliśm y wybrać p o d kątem jego 100% przydatności do naszego systemu, mającego być przyjaznym dla środowiska i tworzyć kom fortową atmosferą pracy. Nie je s t przypadkiem , że wybraliśm y Lon łVorlcs. Takie rozwiązanie ułatwia nam, integratorom systemów, pracą, a użytkownikowi końcowemu redukuje koszty eksploatacji - dodaje Harmson.

Najw ażniejszym osiągnięciem dla właścicieli budynku jest to, że w budynku nie potrzeba żadnych innych źródeł energii; ani gazu, ani oleju, tylko prąd elektryczny, słońce i ziemia.

Projektantom udało się uzyskać w spółczynnik zużycia energii EPC na poziom ie 0,6, a przew idyw ania w skazują, że oszczędności sięgną 60% w stosunku do rządowych w ym agań, w obec nowo budowanych w Holandii obiektów.

Zewnętrznie, na tle innych okolicznych budynków, biurowiec DWA nie w yróżnia się niczym szczególnym. Jest now oczesny, jak i one. Jednak jeg o w nętrze kryje zrealizow aną koncepcję znacznych oszczędności energii, wcale nie kosztem użytkow ników , ale w ręcz przeciwnie: z uw zględnieniem ich w ygody z jednoczesnym poszanow aniem środowiska.