Zrównoważona innowacyjność w praktyce

Biura w Polsce
ul. Królewska 16
00-103 Warszawa
ul. Św. Tomasza 34
31-027 Kraków
ul. Muchoborska 6
54-424 Wrocław
T: +48 22 455 4554
F: +48 22 455 4555
E: [email protected]
T: +48 12 292 2230
F: +48 12 292 2231
E: [email protected]
T: +48 71 719 6850
F: +48 71 719 6855
E: [email protected]
www.arup.com
Zrównoważona innowacyjność
w praktyce
optymalizacja formy budynku i środków biernej
ochrony przed nasłonecznieniem - mniejsze
rozczłonkowanie, możliwie zwarta bryła, zewnętrzne
elementy zacieniające;
Optymalizacja, czyli jak stworzyć
„zrównoważony” budynek
o
Jest niemal oczywistym, że największy udział w tworzeniu
budynku „zrównoważonego”, będącego w stanie osiągnąć
wysoki poziom certyfikacji BREEAM lub LEED, mają
architekci i projektanci branż inżynierskich.
o
optymalizacja właściwości fizycznych przegród
budowlanych, w tym współczynników przenikania
ciepła U, parametrów szkła, szczelności budynku
- eliminacja mostków cieplnych;
O tym jak najskuteczniej, a jednocześnie najtaniej,
zdobywa się punkty, tworząc jednocześnie tanie
w eksploatacji, komfortowe i bardziej przyjazne
środowisku budynki opowiedają Grzegorz Chaciński,
LEED AP BD+C oraz Jarosław Witek, BREEAM
International Assessor z polskiego oddziału firmy Arup.
Grzegorz i Jarek mają na swym koncie wiele projektów
budynków certyfikowanych, precertyfikowanych (LEED)
lub będących w trakcie certyfikacji LEED i BREEAM.
o
maksymalizacja oświetlenia naturalnego, co może
znacząco obniżyć zużycie energii na potrzeby
oświetlenia sztucznego;
o
dynamiczne modele termiczne budynku dla różnych
wariantów zacienienia, parametrów fizycznych
przegród budowlanych, systemów chłodzenia,
ogrzewania, wentylacji i oświetlenia, co powinno
doprowadzić do wybrania optymalnego rozwiązania,
które w ciągu całego roku zapewni najniższe koszty
eksploatacji budynku.
Pierwszą i naszym zdaniem kluczową kwestią jest
jak najwcześniejsze włączenie zagadnień związanych
ze zrównoważonym rozwojem i certyfikacją budynku
w proces przygotowania inwestycji. Pozwala to
na zaoszczędzenie pokaźnych środków finansowych,
które na późniejszych etapach musiałyby być wydane
w celu dostosowania budynku do wymagań
BREEAM/LEED.
W stadium przedprojektowym, już przy wyborze
lokalizacji inwestycji, konsultant ds. zrównoważonego
rozwoju lub projektanci z doświadczeniem
w projektowaniu budynków „zrównoważonych” mogą
zbadać, w jaki sposób w danym miejscu można znacząco
wpłynąć na obniżenie energochłonności planowanego
obiektu i podniesienie komfortu jego użytkowania przy
utrzymaniu możliwie niskich kosztów realizacji
inwestycji. Analizowane obszary obejmują:
o
ekspozycję przyszłego budynku na wiatr, mającą
wpływ na zapotrzebowanie na ciepło;
o
istniejącą zabudowę, zacieniającą nowy budynek,
co może spowodować ograniczenie dopływu światła
dziennego do pomieszczeń i w efekcie zwiększony
pobór energii elektrycznej przez instalację
oświetleniową;
o
istniejące zanieczyszczenie terenu, zwiększające
koszty przygotowania inwestycji;
o
usytuowanie terenu inwestycji względem istniejących
źródeł hałasu, np. w sąsiedztwie linii kolejowych,
istniejącej zabudowy przemysłowej, co skutkować
będzie zwiększonymi nakładami na ochronę
przed hałasem;
o
Zrównoważony rozwój jest bardzo często mylnie kojarzony
z odnawialnymi lub niskoemisyjnymi źródłami energii.
Budynek wyposażony w kolektory słoneczne, pompy ciepła
czy ogniwa fotowoltaiczne niekoniecznie będzie budynkiem
„zrównoważonym”. Bardzo często zastosowanie
powyższych technologii okazuje się nieopłacalne w trakcie
„życia” budynku i staje się wyłącznie kosztownym
gadżetem. Jedynie dokładna analiza technicznoekonomiczna, najlepiej w formie Life Cycle Cost analysis
(LCC), może potwierdzić celowość wprowadzenia
odnawialnych i niskoemisyjnych źródeł energii.
Poniższy diagram przedstawia stosowaną przez Arup
metodologię zmniejszania zużycia energii przez budynki,
przy jednoczesnym zredukowaniu związanej
z jej wytworzeniem emisji CO2.
optymalizacja orientacji budynku względem stron
świata - właściwa orientacja redukuje zyski ciepła
latem, uwzględniając przy tym kierunek i siłę wiatru;
Analizy te umożliwiają zdobycie znaczącej liczby
punktów BREEAM/LEED przez odpowiednio
zaprojektowany budynek. Przykładowo: w ramach prac
projektowych nad nową siedzibą jednego z największych
dostawców usług telekomunikacyjnych projektantom
z firmy Arup udało się zdobyć większość dostępnych
w BREEAM punktów za obniżone zapotrzebowanie
energii właśnie dzięki wielowariantowym symulacjom
inżynierskim. Przyczyniło się to w znaczący sposób do
nagrodzenia projektu certyfikatem „Interim” BREEAM
International 2009 Europe Commercial:
Offices na poziomie Very Good.
Ciekawym przykładem optymalizacji fasady może być
jeden z warszawskich budynków biurowych, ubiegający
się o najwyższy poziom certyfikacji LEED - Platinum.
Inżynierowie z firmy Arup w ramach prac projektowych
przeprowadzili wiele wariantowych symulacji, mających
na celu wybranie optymalnego gatunku szkła dla fasady.
Skoncentrowano się na takim doborze najistotniejszych
parametrów szkła, aby:
o
Widocznym jest, że odnawialne i niskoemisyjne źródła
energii znalazły się na ostatnim miejscu i są rozpatrywane
dopiero po możliwie największym ograniczeniu
zapotrzebowania energii.
W celu usprawnienia procesu monitorowania stopnia
„zrównoważenia” najszerzej rozumianych inwestycji,
nie tylko budynków, eksperci z firmy Arup opracowali
Procedurę Oceny Zrównoważenia Projektu SPeAR ®
(Sustainable Project Appraisal Routine). Jest to elastyczne
narzędzie oceny projektu pod kątem jego „zrównoważenia”,
stanowiące swoistą fotografię jego aktualnego stanu.
Najczęściej wykonuje się kilka ocen w trakcie realizacji
inwestycji, co pozwala na kontrolowanie postępu
dochodzenia do założonego celu – zrealizowania
„zrównoważonego” przedsięwzięcia.
Rys. 2. Model budynku do celów dynamicznych
symulacji termicznych.
o
Rys. 1. Metody redukcji zużycia energii.
SPeAR®
SPeAR® stanowi również zintegrowane narzędzie
wspomagające inwestorów w procesie podejmowania
decyzji. Przedstawiony poniżej wykres SPeAR® ma
za zadanie ukazać mocne i słabe strony danego
przedsięwzięcia. Ponieważ narzędzie to uwzględnia
aspekty społeczne, ekonomiczne i środowiskowe projektu,
pozwala ono ograniczyć ryzyko i koszty podczas jego
realizacji.
o
możliwość zainstalowania odnawialnych źródeł
energii, np. kolektorów słonecznych, gruntowych
wymienników ciepła.
Z kolei na etapie przygotowania koncepcji budynku pewne
ponadstandardowe analizy są w stanie zapewnić bardzo
duże oszczędności energii i wody w czasie całego okresu
jego użytkowania. Należą do nich:
o
Często powtarzającym się słowem jest optymalizacja.
Obrazuje ono istotę zrównoważonego rozwoju jako
swoistego kompromisu między czynnikami finansowymi
i środowiskowymi. W praktyce przekłada się to na
przemyślane inwestowanie, dające wymierne korzyści
użytkownikowi budynku, a jednocześnie oszczędzające
środowisko naturalne.
Doskonałym narzędziem, służącym do sporządzania
wyżej opisanych analiz i pomagającym zoptymalizować
budynki, jest dynamiczne modelowanie termiczne.
Model jest wiernym, trójwymiarowym odwzorowaniem
projektowanego budynku, uwzględniającym zewnętrzne
elementy zacieniające fasadę, właściwości fizyczne
przegród budowlanych, środowisko wewnętrzne
oraz instalacje budynku. Symulacje przeprowadza się
dla konkretnej lokalizacji i orientacji obiektu, opierając się
na szczegółowych danych pogodowych dla każdej godziny
w roku.
zminimalizować zyski od nasłonecznienia w lecie,
a jednocześnie,
nie ograniczać zysków od nasłonecznienia w zimie
oraz
zmaksymalizować przy tym oświetlenie wnętrza
światłem dziennym.
Analiza rocznego zużycia energii na cele ogrzewania,
chłodzenia i oświetlenia pozwoliła na dobór optymalnego
gatunku szkła, które obniży nie tylko koszty
eksploatacyjne, ale i inwestycyjne. Okazało się bowiem,
że najlepszy efekt energetyczny osiągnie się, stosując
tańsze gatunki szkła o większej przepuszczalności światła.
Nie byłoby to możliwe bez wykonania wielu
dynamicznych symulacji termicznych budynku.
Rys. 3. Diagram SPeAR®
Podsumowując: to w rękach architektów i projektantów
branż inżynierskich, głównie instalacji budynkowych,
leży klucz do zdrowych, tanich w eksploatacji budynków
o zredukowanym wpływie na środowisko. Zastosowanie
rozwiązań „zrównoważonych” powinno być rozważone
już na wstępnym etapie przygotowania inwestycji. Można
wówczas osiągnąć bardzo dużo za stosunkowo niewiele.
Arup jest firmą inżynierską o zasięgu globalnym. Uznawana
jest za pioniera w zakresie projektowania w zgodzie
z zasadami zrównoważonego rozwoju oraz projektowania
budynków energooszczędnych. W Polsce firma Arup zajmuje
się zarówno wielobranżowym doradztwem technicznym
i projektowaniem w tradycyjnym tego słowa znaczeniu,
jak i zaawansowanym technicznie projektowaniem budynków
energooszczędnych i „zrównoważonych”.
Zespół d/s Zrównoważonego Rozwoju złożony
z akredytowanych polskich inżynierów, posiadających
kwalifikacje BREEAM International Assessor oraz
LEED AP BD+C, zatrudnionych w biurze w Warszawie
udziela wsparcia inwestorom oraz firmom architektonicznym
w trakcie przygotowywania i realizacji projektów,
ubiegających się o certyfikaty LEED i BREEAM.