doccechy i korzyści płynące z „chłodnych dachów” - MAT-CHEM-BUD
download 
Reklamacja Transkrypt
cechy i korzyści płynące z „chłodnych dachów” - MAT-CHEM-BUD
CECHY I KORZYŚCI PŁYNĄCE Z „CHŁODNYCH DACHÓW” Michelle van Tijen1 i Rebecca Cohen2 WPROWADZENIE Ekologiczne budownictwo angażuje szereg strategii mających na celu redukcję zużycia energii i oddziaływania na środowisko naturalne. „Chłodne dachy” dzięki ogromnym korzyściom jakich dostarczają, stanowią jedną z takich strategii.”Chłodne dachy” nie są nowym zjawiskiem, są jednak podstawą w konstruowaniu i utrzymaniu sprawnych energetycznie budowli, a nowe technologie dachowe dają architektom większą paletę typów materiałów i kolorów. Czym jest „chłodny dach”? Ogólnie mówiąc, „chłodne dachy” charakteryzują się wysoką refleksyjnością i oddawaniem ciepła. Inaczej mowiąc, odbijają promienie słoneczne i oddają przyjętą energię z powrotem do atmosfery, absorbując i transmitując ją tylko w minimalnym stopniu do wewnątrz budynku. Tradycyjne dachy nie mają właściwości refleksyjnych i emitują przyjęte ciepło do budynku; energia cieplna jest łatwo absorbowana przez dach a następnie przenika do wewnątrz znacznie podnosząc koszty klimatyzacji. „Chłodne dachy” w znacznym stopniu redukują obciążenie urządzeń chłodzących podczas ciepłych pór roku obniżając zużycie energii elektrycznej. Środowiska , 90% dachów w Stanach Zjednoczonych ma ciemną barwę. Jest to najprawdopodobniej konsekwencja preferencji estetycznych. Jednak w przypadku chłodnych dachów nie trzeba poświęcać własnych preferencji estetycznych aby dach miał pożądane właściwości. Najnowszy trend na rynku „chłodnych dachów” zakłada używanie produktów „cool color”, które przy zastosowaniu ciemnych pigmentów posiadają jednocześnie właściwości refleksyjne promieni słonecznych. Dzięki produktom „cool color” mamy dziś więc „chłodne dachy” w kolorze zielonym, czerwonym, niebieskim i niemal każdym innym jaki tylko można sobie wyobrazić. „Chłodne dachy” sa definiowane przez dwie cechy: refleksyjność promieni słonecznych i emisję ciepła na zewnątrz Następujący przykład jest swego rodzaju analogią porównania „chłodnych dachów” i dachów zbudowanych w standardowej technologii: wyobraź sobie dwójkę ludzi ubranych podczas upalnego dnia w T-shirty; jeden z nich nosi koszulkę białą, a drugi czarną. Jak wszyscy wiemy z własnego doświadczenia, czarny T-shirt ubrany w gorący letni dzień nie jest zbyt komfortowym wyborem ponieważ czarne włókna absorbują promienie słoneczne, grzejąc znajdującą się pod nimi skórę. W przypadku osoby ubranej w biały T-shirt będziemy mieli do czynienia ze znacznie bardziej komfortowymi warunkami ponieważ białe włókna odbijają więcej promieni słonecznych i absorbują mniej ciepła. W ostatnich latach obok problematyki „Chłodne dachy”, podobnie jak biały T-shirt, szerokiej palety kolorów rozwiązano również utrzymują wewnątrz niższą temperaturę. szereg innych trudności. Pozwoliło to zaoferować klientom każdy rodzaj materiału, Jest wszakże jedna ważna różnica w zależności od ich preferencji estetycznych pomiędzy „chłodnymi dachami” a białym T- i właściwości oszczędności energetycznychshirtem. „Chłodny dach” nie musi być biały od powierzchni kamykowych przez dachówki aby zachować swoje właściwości. Zgodnie z ceramiczne i modyfikowany bitumen, aż po szacunkami amerykańskiej Agencji Ochrony jednowarstwowe membrany. 1 Michelle van Tijen pracuje dla Cool Roof Rating Council i jest odpowiedzialna za projektowanie budowlane i sprawność energetyczną budowli. E-mail: [email protected] . 2 Rebecca Cohen pracowała jako dyrektor działu marketingu w CRRC. Trzy przykłady „chłodnych dachów”: jednolite pokrycie z membraną, dach blaszany, płytki ceramiczne (od lewej do prawej). Zdjęcia udostępnione grzecznościowo przez HydroStop, Custom-Bilt Metals i MCA Superior Clay Roof Tile. Jak mierzyć „chłodny dach”? Materiały, z których wykonuje się dachy, posiadają dwie ważne cechy fizyczne, które determinują na ile dach jest „chłodny”, są to: refleksyjność promieni słonecznych (stosunek sumy energii słonecznej padającej na dach do ilości odbitej przez dach energii) oraz emisja termiczna (zdolność powierzchni dachu do odpromieniowania zaabsorbowanego ciepła). Obie właściwości są mierzone procentowo, im wyższa jest zmierzona wartość, tym bardziej „chłodny” jest dach. Z tego punktu widzenia nie istnieje powszechnie akceptowana definicja „chłodnego dachu”. Minimalne parametry zostały określone przez organizacje zajmujące się standaryzacją oraz prowadzące woluntariat w zakresie ochrony środowiska, jednak w zależności od instytucji różnią się od siebie. Powyższe dwa parametry pozwalają określić ciepłotę powierzchni dachu podczas jego ekspozycji na słońce. To ważne by mieć na uwadze fakt, iż określenie „chłodny dach” odnosi się wyłącznie do materiałów stanowiących powierzchnię dachów. W związku z tym izolacja dachu, jakkolwiek również istotna w ograniczaniu przepływu ciepła do i z wnętrza budynku, nie wchodzi w skład definicji „chłodnego dachu”. Właściwa kombinacja „chłodnego dachu” i izolacji stanowi doskonały sposób zwiększenia efektywności termicznej budynku. Teraz, gdy wiemy dlaczego „chłodny dach” jest ważnym elementem budynku, kolejne pytanie brzmi: gdzie możemy uzyskać stosowne dane o produktach, by określić jak „chłodne” tak naprawdę one są? Poznaj Radę Szacunkową Chłodnych Dachów (Cool Roof Rating Council). 1998 roku jako niezależna organizacja typu non-profit, której powierzono prawo dokonywania oficjalnych pomiarów właściwości dachów. Za sprawą tej organizacji producenci i dystrybutorzy mogą uzyskać dokładne i wiarygodne dla konsumentów badania produktów znajdujących się w ich ofercie, wykonane przez akredytowane przez Radę laboratoria. Lista przebadanego asortymentu znajduje się w dostępnym w internecie Zbiorze Ocenionych Produktów (Rated Products Directory) pod adresem www.coolroofs.org. Obok wdrażania wiarygodnych zasad oceny efektywności termicznej powierzchni dachowych, zadanie Rady polega również na wspomaganiu badań związanych z radiacją powierzchni dachowych jak również dostarczaniem obiektywnej wiedzy osobom zainteresowanym poznaniem właściwości różnych rodzajów dachów. Rada Szacunkowa gwarantuje osobom trzecim weryfikację właściwości radiacyjnych użytych materiałów. Ponieważ znaczenie „zielonego budownictwa” wśród inwestorów, architektów i producentów rośnie, coraz istotniejsza staje się rola organizacji standaryzujących i weryfikujących ekologiczność produktów. Indzwidualne osoby poszukujące weryfikacji właściwości określonych materiałów, mogą zwrócić się do architekta lub osoby tworzącej dokumentację. Każda z nich jest zobowiązana do posiadania wiarygodnych danych pozwalających określić czy zastosowanie określonego materiału pozwala na skorzystanie z obniżki podatku federalnego lub innych zachęt. Rada składa się z dwóch oddzielnych grup: licencjobiorców i członków. Licencjobiorcy to laboratoria, które badają produkty. Cyzm jest Rada Szacunkowa? Członkowie natomiast to osoby Rada Szacunkowa Chłodnych Dachów (Cool zainteresowane działalnością organizacji. Roof Rating Council- CRRC) została założona w Mogą oni głosować w konkretnych sprawach związanych z działalnością Rady, wchodzić w skład poszczególnych komisji lub kandydować do zarządu. Członkostwo obejmuje producentów, dystrybutorów, jak również wykonawców, konsultantów, architektów, agencje rządowe, instytucje edukacyjne i inne zainteresowane instytucje. (http://www.coolroofs.org/crrcmembers.html) Jak działa program właściwości produktów? ratingu Program Ratingowy pozwala producentom dachów na oznaczenie właściwości różnych powierzchni dachowych w zakresie wartości początkowej (gdy produkt jest nowy) oraz wartości materiału jakie będzie posiadał po latach eksploatacji. Wszystkie te dane są dostępne w Zbiorze Ocenionych Produktów (Rated Products Directory). (http://www.coolroofs.org/products/search.php) Niezależne testy i weryfikacja Tak jak zostało wcześniej wspomniane, badania próbek produktów są przeprowadzane w jednym z pięciu akredytowanych, niezależnych laboratoriów testujących (AITL). Rada dokonuje testów produktów, nie konstrukcji dachowych. Wszystkie testy są przeprowadzane na małych próbkach materiału dachowego. Obecnie Rada akceptuje metody badania ASTM – E1918, C1549 i E903 dla refleksyjności słonecznej jak również CRRC1 #1, stanowiącej modyfikację C1549. Emisja ciepła jest oceniana przy zastosowaniu metody ASTM C1371. W 2007 roku Rada dokonała wdrożenia nowego wymogu- testy są przeprowadzane na próbce takiej grubości, jaka jest zalecana przez producenta przy pracach wykonawczych w oficjalnej dokumentacji. Program Ratingu Właściwości Produktu (Product Rating Program) zakłada również wyrywkowe i nie planowane powtórki testów. Próbki produktów przeznaczone do wyrywkowej powtórki testów są pozyskiwane od losowo wybranych dystrybutorów lub prosto z linii produkcyjnej. Powtórne testowanie ma gwarantować zgodność wyników badań z faktycznymi właściwościami produktu. Ocena wstępna produktu i zaawansowana Po testach właściwości produktu, jakie posiada on na początku eksploatacji, wykonywane są kolejne pomiary. Materiał wysyłany jest do każdej z trzech farm znajdujących się w trzech różnych strefach klimatycznych. Próbki są tam umieszczane na okres trzech lat. Celem tego zabiegu jest ocena jak produkt się starzeje- a co za tym idzie- jak zmieniają sie jego parametry w czasie, jaki wpływ mają sadza, glony, porosty i szereg innych czynników występujących w środowisku naturalnym. Po upływie okresu trzech lat próbka wraca do laboratorium. Po uzyskaniu wyników umieszczane są one w internetowej bazie danych gdzie każdy może sprawdzić jak określony produkt zachowuje się po trzyletniej, intensywnej eksploatacji. Licencjobiorca nie musi oczekiwać przez trzy lata na przebadanie swojego produktu. Rating produktu jest publikowany gdy tylko podstawowe testy zostaną zakończone. Gdy materiał jest oceniony przez Radę, wyniki trafiają natychmiast do internetowego Zbioru Ocenionych Produktów, a licencjobiorca może używać certyfikatu wydanego przez Radę (CRCC Product Label) na opakowaniu swoich produktów. Wartości badań rozszerzonych są umieszczane w bazie danych po ich ukończeniu, a więc po upływie 3 letniego okresu. Baza Danych Ocenionych Produktów Baza danych została zaprojektowana w taki sposób, by była możliwie przyjazną dla użytkowników, posiada kilka kategorii wyszukiwania. Użytkownik może dokonywać wyszukiwania wg rodzaju produktu, producenta, marki/modelu, nachylenia dachu, minimalnej wartości początkowej lub eksploatacyjnej (po upływie 3 lat) refleksyjności słonecznej i emisji cieplnej. Wyniki wyszukiwania mogą być sortowane według alfabetu lub wartości wyniku. Oprócz działań Rady, program szacowania wartości „chłodnych dachów” jest prowadzony również przez ENERGY STAR®, który w stosunku do programu Rady jest komplementarny. Znak ENERGY STAR jest powszechnie rozpoznawalny przez konsumentów jako wskazanie wydajności energetycznej, jednakże program Rady jest przeznaczony głównie dla profesjonalistów. Na stronie internetowej Zbioru Ocenionych Produktów użytkownicy mogą przeprowadzić wyszukiwanie wg licznych kryteriów, takich jak typ produktu, producent czy np. właściwości radiacyjne, by znaleźć produkt spełniający indywidualne oczekiwania. Strona wyników wyszukiwania wskazuje informacje o producencie wraz z wynikami wstępnymi i rozszerzonymi (po 3 letnim okresie eksploatacji) testów dotyczących refleksyjności słonecznej i emisji ciepła. Użytkownik może sortować wyniki wg wyników w poszczególnej kolumnie. Jaka jest rola Rady w budownictwie bardzo korzystny. Podczas zimowych miesięcy, słońce ekologicznym? Zadaniem koncepcji budownictwa ekologicznego jest redukcja szkodliwego wpływu na ludzkie zdrowie i środowisko naturalne. „Chłodne dachy” stanowią tej koncepcji istotny element, gdyż wspomagają oszczędzanie energii, obniżają efekt podwyższonej temperatury w obszarach zurbanizowanych, dzięki większej bezobsługowości obniżają koszty utrzymania dachu i związanego z tym zużycia substancji chemicznych, ponadto pozwalają na włączenie projektów inwestycyjnych w subsydiowany program „zielonego budownictwa”. Oszczędność energii Ponieważ „chłodny dach” odbija i emituje do atmosfery zaabsorbowane ciepło zamiast przekazywać je do wnętrza budynku, powierzchnia dachu w niewielkim tylko stopniu jest nagrzewana przez słońce a co za tym idzie- znacznie redukuje efekt kondukcji. Dzięki temu znacznie spada potrzeba wykorzystywania wentylacji w okresie ciepłych miesięcy. Badania przeprowadzone przez Lawrence Berkeley National Laboratory i Davis Energy Group w Kalifornii dowiodły, że zastosowanie „chłodnego dachu” zredukowało zużycie energii elektrycznej przez urządzenia klimatyzacyjne o 52%. Przy zastosowanym modelu oznacza to średnią oszczędność rzędu 3,9 do 6,6 Watt/m2 powierzchni budynku. W wielu strefach klimatycznych występujących na Ziemi „chłodne dachy” w znacznym stopniu redukują zużycie energii elektrycznej. Występuje jednak obawa, że w okresie zimowym „chłodne dachy” mogą nieznacznie zwiększyć koszty ogrzewania, jednak stosunek oszczędności do możliwych strat jest chłodnych, osiąga na horyzoncie niską wysokość a ilość dni słonecznych jest bardzo niewielka, ponadto dach często jest przykrywany śniegiem czyniąc problem przenikania ciepła przez dach niemal nieznaczącym, z wyjątkiem skrajnie zimnych stref klimatycznych. Tak jak już wcześniej wspomniano, kombinacja „chłodnego dachu” i izolacji stanowi doskonały sposób na podniesienie sprawności cieplnej budynku i stanowi idealne rozwiązanie dla obiektów znajdujących się w chłodnych strefach klimatycznych. Redukcja zjawiska podwyższonej temperatury na obszarach zurbanizowanych W miastach oszczędności energetyczne związane z zastosowaniem „chłodnego dachu” są jeszcze bardziej odczuwalne, gdyż występujące tam zjawisko „miejskiej wyspy gorąca” podnosi średnią temperaturę o 1ºC do 5ºC w porównaniu do bezpośrednio sąsiadujących, wiejskich obszarów. Zjawisko podwyższonej temperatury zauważalne jest na obszarach średnich i wielkich miast, w których występuje koncentracja konstrukcji absorbujących ciepło. Podwyższenie średniej temperatury na obszarach zurbanizowanych ma bezpośrednie przełożenie na potrzeby energetyczne, koszty klimatyzacji, stan zanieczyszczenia powietrza (smog) i dolegliwości zdrowotne. Powszechna implementacja „chłodnych dachów” dzięki ich właściwościom refleksyjnym może w znaczny sposób ograniczyć powyższe negatywne zjawiska. Redukcja dachu kosztów utrzymania Powszechna implementacja „chłodnych dachów” w U.S.A. pozwoliłaby na oszczędności rzędu 1 biliona Badania wykazały, że żywotność „chłodnych $ rocznie. Szacunek na podstawie badań Lawrence dachów” jest dłuższa w zestawieniu do Berkeley Laboratory Heat Island Group wg. cen standardowych konstrukcji, narażonych na energii z 1997 roku. codzienny ładunek promieniowania ultrafioletowego (UV), podczerwonego (IR) i penetrację wilgoci. Czynniki te wpływają na stopniową degradację dachu. System „chłodnego dachu” w znacznym stopniu ogranicza ten proces degradacji dzięki właściwościom refleksji promieni UV i IR, ponadto temperatura dachu na przestrzeni dnia jest bardziej jednolita, co zmniejsza „pracę” elementów konstrukcyjnych dachu. Wydłużenie żywotności obniża koszty utrzymania dachu przyczyniając się także do redukcji odpadów. Recykling Kolejnym istotnym aspektem ekologicznego budownictwa to wykorzystanie pochodzących z recyklingu i/lub nietoksycznych materiałów. Wielu producentów wykorzystało dodatkowe sposoby ochrony środowiska wdrażając produkcję „chłodnych dachów”. Dla przykładu- wiele produktów metalowych i część syntetycznych powstaje przy wykorzystaniu surowców wtórnych. Ponadto wiele produktów zostało zaprojektowanych w taki sposób, by podlegały całkowitemu recyklingowi po zakończeniu okresu eksploatacji. Green Seal to kolejna niezależna organizacja non-profit, której zadaniem jest dbanie o ochronę przyrody poprzez promowanie produkcji, zakupów i wykorzystywania produktów i usług przyjaznych dla środowiska. Jednym ze środków prowadzących do tego celu jest ustanowienie programu certyfikacji. Green Seal pracuje obecnie nad zmianami kryteriów dla określenia nowego standardu dla farb i innych pokryć, który określałby wymagania zapewniające niższą toksyczność dla środowiska i ludzkiego zdrowia. Zaproponowane zmiany zawierają regulacje co do refleksyjności i emisji ciepła. Gdy proces nowelizacji standardu Green Seal dla farb i innych pokryć ulegnie zakończeniu, nadanie certyfikatu jakiejkolwiek farbie lub innemu pokryciu, np. membranowemu, będzie świadczyło o spełnianiu przez nie wysokich wymogów refleksyjności i nietoksyczności. Program dla ekologicznego budownictwa Wiele rządowych programów w U.S.A. promujących ekologiczne budownictwo dostrzega niezliczone korzyści „chłodnych dachów”. W swojej strategii element „chłodnych dachów” zawierają m.in. takie programy jak: U.S. Green Building Council (USGBC), Leadership in Energy Design (LEED®), Green Building Initiative’s Green Globes, projekt American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE), Green Building Standard. LEED kryteriów wiąże się z przyznaniem grantu. W programie LEED dla Nowych Konstrukcji i Ważnych Renowacji (LEED-NC) przyznaje się punkt za dach posiadający SRI (Solar Reflectance IndexIndeks Refleksyjności Słonecznej) wyższy lub równy 78 dla dachów płaskich i 29 dla dachów o dużym kącie pochylenia. SRI jest obliczany na podstawie refleksyjności i właściwości emisyjnych powierzchni dachu. Przy pomocy kilku kalkulatorów internetowych (włączając w to ten udostępniony przez USGBC), można obliczyć SRI podając wartości określające refleksyjność i emisyjność. LEED poleca w tym zakresie dane udostępnione przez Radę Ratingową. LEED dla Istniejących Budynków (LEED- EB) przyznaje punkt wówczas gdy dach jest zgodny z normami ENERGY STAR i posiada emisję na poziomie min. 0,90. LEED dla Zrównoważonego Rozwoju Okolicy (LEED-ND) jest w tej chwili w fazie pilotażowej, uruchomienie jest planowane na 2009 rok. LEED-ND będzie nagradzał punktem fakt pokrycia „chłodnym dachem” minimum 75% ogólnej powierzchni dachów w danej okolicy, której mieszkańcy biorą udział w projekcie. Wartość SRI musi być wyższy lub równy 78 dla dachów poziomych i co najmniej 29 dla dachów o dużym kącie nachylenia. Green Globe. Green Globe to kolejny system ratingowy, który przyznaje punkty za „chłodne dachy”. Pierwotnie powstały w Kanadzie, a następnie przeniesiony do Stanów Zjednoczonych przez organizację Inicjatywa dla Zielonego Budownictwa (The Green Building Initiative). System ratingowy Green Globe został oparty na ankiecie, przyznając do 1000 punktów w kilku kategoriach. Za projekt korzystający z „chłodnego dachu” przyznaje sie do 10 punktów. Podobnie jak w LEED, punktacja jest oparta na indeksie refleksyjności słonecznej (SRI). Minimalna wartość dla dachów płaskich to 78, dla dachów o dużym kącie nachylenia SRI wynosi minimum 29, im większy procent ogólnej powierzchni dachu stanowi „chłodny dach”, tym wyższa ocena. ASHRAE / USGBC / IESNA Proposed USGBC LEED. LEED to dobrowolny system Standard 189.1P. ratingowy przeznaczony dla kilku różnych rodzajów obiektów, stanowiący powszechnie akceptowany wzorzec dla wysokoefektywnego budownictwa ekologicznego. Spełnienie przyjętych przez The American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), U.S. Green Building Council, and the Illuminating Engineers Society of North America (IESNA) współsponsorowały rozwój standardu 189.1P, standardu wysokowydajnego energetycznie ekologicznego budownictwa. W zaprezentowanym projekcie „chłodny dach” musi alternatywnie spełniać wymogi minimum 78 SRI dla dachów płaskich i 29 dla dachów o dużym kącie nachylenia lub być zgodnym ze standardem EPA ENERGY STAR. Ponadto określenie wartości refleksyjności słonecznej i emisji termicznej muszą być określone przez laboratorium akredytowane przez uznaną organizację akredytacyjną, np. Radę Szacunkową Chłodnych Dachów (CRRC). Prace nad standardem trwają, planowane jego wejście w życie w 2009 roku. emisyjności materiałów dachowych. Zbiór Ocenionych Produktów (Rated Products Directory) stanowi bezcenne dla architektów, projektantów, wykonawców źródło informacji dostępne on-line, szczególnie obecnie, gdy coraz więcej programów wymaga sprawnych energetycznie komponentów dachowych, testowanych przez niezależne organizacje ratingowe. „Chłodne dachy” to efektywne podejście do sprawnych energetycznie zadaszeń w nowych projektach budowlanych i renowacyjnych. Rada nieustannie dąży do podnoszenia powszechnej świadomości w zakresie roli jaką mają do spełnienia „chłodne dachy” poprzez branie udziału w targach i zapraszanie do członkostwa Wnioski szerokich mas doradców i architektów. Profesjonaliści powinni polecać bazę danychRada Szacunkowa jest obecnie jedynym Zbiór Ocenionych Produktów i rozważyć podmiotem, który dostarcza niezależne i zastosowanie w swoich projektach wiarygodne dane dotyczące refleksyjności i „chłodnych dachów”. Źródła: 1. “Heat Island Effect: Cool Roofs.” United States Environmental Protection Agency. 2007. October 2007. http://www.epa.gov/heatisld/strategies/coolroofs.html. March 27, 2008. 2. Akbari, Hashem. Levinson, Ronnen. Rainer, Leo. “Monitoring the energy-use effects of cool roofs on California commercial buildings.” Energy and Buildings. Volume 37, Issue 10. October 2005. 3. United States Environmental Protection Agency. “Heat Island Effect.” January 22, 2008. http://www.epa.gov/hiri/index.html. March 7, 2008 4. Kirn, W. et al. “The effects of Acrylic Maintenance Coatings on Reducing Weathering Deterioration of Asphaltic Roofing Materials.” Roofing Research and Standards Development. Vol. 3. 1994.
