EKOSFERA, czyli Centrum Edukacji Ekologicznej to demonstracyjny pasywny budynek użyteczności publicznej zlokalizowany w Czarnocinie

Materiał informacyjny - Gmina Czarnocin
Budownictwo przy zastosowaniu rozwiązań pasywnych cieszy się w ostatnich latach ogromną popularnością. Wysoka energooszczędność, optymalny komfort cieplny i lepsza jakość powietrza sprawiają, że obecnie w takim standardzie budowane są zarówno budynki mieszkalne, jak i budynki użyteczności publicznej. Takie właśnie pasywne rozwiązania konstrukcyjne, przy projekcie swojej budowli, zastosowała jedna z niewielkich gmin w województwie łódzkim – Gmina Czarnocin.

Ekosfera, bo o niej będzie mowa, to miejsce, które powstało przy wykorzystaniu w budowie ściśle określonych parametrów dotyczących zapotrzebowania na energię elektryczną. Zastosowano tam rozwiązania budowlane i instalacyjne, w których komfort ciepła został uzyskany m.in. poprzez ukształtowanie przegród zewnętrznych budynku, tak, aby zapewnić wysoką izolacyjność całej bryły budynku oraz użyciu specjalnych pasywnych okien o zmniejszonym współczynniku przepuszczalności promieniowania słonecznego. Ponadto w budynku wykorzystane znalazły pasywne źródła ciepła, takie jak pompy ciepła i ogniwa fotowoltaiczne oraz rekuperacja. Funkcjonuje tam również oświetlenie LED z automatyczną regulacją uwzględniającą światło dzienne, a także zastosowano system BMS zarządzający systemami energetycznymi z możliwością wizualizacji i prezentacji wyników działania.

- Już niebawem budynek Ekosfery zacznie funkcjonować jako obiekt, w którym siedzibę swoją będą miały instytucje takie jak Gminny Ośrodek Pomocy Społecznej oraz Gminna Biblioteka Publiczna. Jednak to co najistotniejsze, będzie tam miejsce, którego powstanie było moim marzeniem – Gminny Ośrodek Kultury – centrum spotkań całej społeczności gminnej. Rozpiera mnie duma, że nasi mieszkańcy będą mogli skorzystać z ośrodka tak nowoczesnego i wpływającego pozytywnie na środowisko, a co za tym idzie na zdrowie każdego z nas - tak podsumował realizację zadania Wójt Gminy Czarnocin Roman Miksa.

Wykonanie tego ogromnego przedsięwzięcia, w tak małej gminie, na łączną kwotę inwestycji blisko 7 mln złotych, było możliwe dzięki pozyskaniu przez gminę środków zewnętrznych. Kwota 4 111 011,79 zł to środki Urzędu Marszałkowskiego w Łodzi w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, a 2 331 720 zł to wsparcie z Rządowego Funduszu Inwestycji Lokalnych.

PRZEGRODY BUDOWLANE

Podstawowym wyzwaniem stojącym przed Ekosferą była konieczność zachowania komfortu cieplnego w każdych warunkach zewnętrznych. Wymagania te wiązały się zarówno z jego usytuowaniem, konstrukcją, jak i jakością zastosowanych materiałów budowlanych i izolacyjnych.

Budynek pasywny charakteryzuje się jak najprostszą bryłą, aby ograniczyć stosunek powierzchni przegród zewnętrznych do jego objętości. Pomieszczenia najczęściej użytkowane w Ekosferze są położone po stronie zapewniającej najdłuższą ekspozycję na światło słoneczne, a pomieszczenia gospodarcze i rzadziej użytkowane na północnej stronie budynku. Wyzwaniem stojącym przed projektującymi bryłę było również nawiązanie swą formą do typowego budownictwa Czarnocina i okolic, która dobrze komponuje się z istniejącą zabudową, stanowiąc jej uzupełnienie. Kolejną kwestią było przystosowanie pomieszczeń do różnorodnych funkcji, gdyż budynek Centrum Edukacji Ekologicznej będzie pełnił funkcję oświatową oraz kulturową i będzie zaspokajać potrzeby mieszkańców gminy Czarnocin różnych grup wiekowych.

W budownictwie pasywnym szczególną uwagę należy zwracać na każdy element, który może wpłynąć na straty ciepła i ograniczyć je do minimum. Ekosfera została wybudowana w systemie tradycyjnym z pustaków ceramicznych oraz ocieplona styropianem o grubości 25 cm, z jedną kondygnacją naziemną o powierzchni użytkowej sięgającej 1100 m2. W tradycyjnym budownictwie, straty ciepła przez dach mogą stanowić aż 25% całkowitych strat ciepła, a niewłaściwie zaizolowany dach może powodować problemy z przegrzaniem pomieszczeń w lecie. By zminimalizować wahania temperatury wewnętrznej, dach Ekosfery wykonano w konstrukcji żelbetowej, jednospadowej o kącie nachylenia 2 stopni i z izolacją termiczną o grubości 44 cm.

Również okna odgrywają bardzo ważną rolę, gdyż z założenia służą zarówno pasywnemu pozyskiwaniu ciepła jak i utrzymaniu niskiego zapotrzebowania na energię cieplną. Odpowiednie umiejscowienie okien w bryle budynku oraz ich powierzchnia, kształt i niski współczynnik przenikania ciepła są również kluczowe dla efektywności energetycznej budynku. W Ekosferze zastosowano okna aluminiowe z trzema szybami, wykonane ze szkła laminowanego.

OGRZEWANIE

Przybliżając ideę budynków pasywnych należy skierować uwagę na zastosowane w nich systemy grzewcze. Ekosferę wyróżnia bardzo niskie zapotrzebowanie na energię cieplną, które jest nawet 10-krotnie niższe od zapotrzebowania cieplnego budynku wzniesionego w technologii tradycyjnej.

Istotą budownictwa pasywnego jest maksymalizacja zysków energetycznych przy równoległym ograniczeniu strat ciepła. Cel ten osiągany jest wtedy, gdy wszystkie przegrody zewnętrzne posiadają niski współczynnik przenikania ciepła. Wykorzystana technologia umożliwia rezygnację z tradycyjnych systemów ogrzewania na rzecz instalacji o zredukowanej mocy grzewczej. Urządzenia te zapewniają komfort cieplny w obiekcie w okresie jesienno-zimowym.

W przypadku Ekosfery, podstawowym źródłem ciepła do ogrzewania budynku oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej jest pompa ciepła. Posiada ona wymiennik gruntowy - pionowy, który za pomocą 8 sond o długości 99 m każda, odbiera ciepło z wnętrza Ziemi. Zastosowanie opisanej technologii pozwala na korzystanie z zeroemisyjnej, odnawialnej energii przez cały rok. Należy zaznaczyć, iż energia pochodząca z gruntu jest niezależna od warunków atmosferycznych, dzięki czemu możemy określić ją jako stabilną.

W celu optymalizacji kosztów energii elektrycznej, w tym kosztów funkcjonowania sprężarki, będącej najbardziej energochłonnym elementem wykorzystywanej pompy ciepła, zainstalowano panele fotowoltaiczne. Z uwagi na fakt, iż ilość generowanej przez nie energii elektrycznej zależna jest od warunków atmosferycznych, w celu zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego budynku został on podłączony do sieci elektroenergetycznej.

W skład instalacji grzewczej, oprócz pompy ciepła, wchodzi bufor, gromadzący ciepło potrzebne do centralnego ogrzewania. Jako wymienniki ciepła w budynku zastosowano niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe. Wykorzystanie opisanej technologii umożliwia równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu, gwarantując jego użytkownikom osiągnięcie komfortu cieplnego.

Na wypadek silnych mrozów, system grzewczy zaopatrzony jest grzałkę elektryczną, która umieszczona została w centrali rekuperacyjnej. W okresie zimowym może ona dogrzewać powietrze zasilające pomieszczenia. Istotną zaletą zastosowanej pompy ciepła jest możliwość odwrócenia cyklu jej pracy, co pozwala na wykorzystanie urządzenia do klimatyzowania budynku w okresie letnim.

Największym osiągnięciem zastosowanej technologii jest fakt, iż ogrzewanie i klimatyzowanie budynku pompą ciepła nie generuje jakichkolwiek zanieczyszczeń w postaci gazów cieplarnianych, a sama eksploatacja budynku jest znacznie tańsza niż w przypadku budynku wzniesionego w technologii klastycznej.

WENTYLACJA

W budynkach pasywnych kwestią priorytetową jest odpowiednie zarządzanie energią. Głównym celem jest pobieranie jak najmniejszej ilości energii pierwotnej z sieci. Dlatego raz pobraną energię należy w jak największym stopniu wykorzystywać i jak najdłużej zatrzymywać w obiekcie. Cel ten może zostać osiągnięty dzięki wykorzystaniu rozwiązań z zakresu odnawialnych źródeł energii. Ekosferę wyróżnia niewielkie zapotrzebowanie na ciepło, które jest nieporównywalnie niższe niż w przypadku budynków wznoszonych w technologii tradycyjnej. Wynika to przede wszystkim z ograniczenia strat energii w omawianym obiekcie, które osiągane jest dzięki zastosowaniu odpowiednich materiałów i nowoczesnej technologii budowlanej.

Bardzo duży wpływ na energochłonność w nowoczesnym budownictwie ma przede wszystkim wentylacja mechaniczna z odzyskiem energii, potocznie nazywana instalacją rekuperacji. Rekuperacja jest to proces, w którym odzyskujemy energię termiczną w celu dalszego jej wykorzystania. W przypadku „EKOSFERY” rekuperacja jest konieczna nie tylko ze względu na obowiązujące wymogi prawne, ale również z uwagi na wysoką szczelność obiektu. Hermetyczność budynku ma spory wpływ na straty ciepła, a systemy wentylacji z odzyskiem energii (czyli ciepła i wilgoci) pozwalają zawrócić nawet 85% energii ze zużytego powietrza i „włożyć” ją do świeżego powietrza trafiającego do budynku. Takie rozwiązanie pozwala w bardzo dużym stopniu zaoszczędzić energię do podgrzewania świeżego powietrza przez system grzewczy, jak to ma miejsce w systemach wentylacji naturalnej (grawitacyjnej). Również bez odpowiedniej wentylacji nowoczesny budynek nie ma prawa zapewnić użytkownikom komfortowego przebywania w nim. Do zalet rekuperacji zaliczyć należy fakt, iż jej zastosowanie pozwala w okresie grzewczym nawiewać do budynku powietrze o temperaturze nawet +19oC zamiast powietrza o temperaturze zewnętrznej spadającej często poniżej zera. Natomiast powietrze, które w standardowych systemach wentylacji usuwane jest z obiektów przez kominy wentylacyjne o temperaturach w zakresie 20-24oC, pozwala wychłodzić nawet do temperatur ujemnych (w zależności od panujących warunków atmosferycznych).

System wentylacji mechanicznej oprócz oszczędności energii w budynku chroni jego użytkowników przed zanieczyszczeniami powietrza zewnętrznego pochodzenia. W urządzeniach rekuperacyjnych zastosowano wysoko skuteczne filtry posiadające klasę ISO ePM1 70%, co oznacza, że takie filtry zatrzymują pyły o średnicach do 1 mikrometra w skuteczności 70%, a większe od nich pyły PM2,5 oraz PM10 są zatrzymywane z jeszcze większą skutecznością sięgającą nawet 99,9%. Podsumowując stwierdzić można, iż zastosowanie rekuperacji pomaga osiągnąć wysoką energooszczędność, a także przyczynia się do ochrony zdrowia jego użytkowników.

ENERGIA ELEKTRYCZNA

Zastosowana instalacja fotowoltaiczna przetwarza energię odnawialną pochodzącą ze słońca na energię elektryczną i działa w systemie on-grid, co oznacza, że jest podłączona do dystrybucyjnej sieci elektroenergetycznej. Połączenie to umożliwia przekazywanie naddatku wygenerowanej energii do sieci dystrybucyjnej oraz jej pobór w przypadku, kiedy produkcja energii jest niewystarczająca. Moc zainstalowana omawianej instalacji fotowoltaicznej wynosi 49,92 kWp, co umożliwia wygenerowanie około 50 000 kWh energii elektrycznej w skali roku. Ilość generowanej energii została tak zaprojektowana, aby bilansowała się z jej realnym zużyciem przez „EKOSFERĘ”. Oprócz korzyści ekonomicznych, wykorzystywana instalacja fotowoltaiczna pozwala na uniknięcie emisji CO2 do powietrza w ilości 26 590 kg/rok. W związku z powyższym jej eksploatacja pozytywnie wpływać będzie na stan jakości powietrza na terenie gminy Czarnocin oraz zdrowie jej mieszkańców.

Opisana instalacja fotowoltaiczna wspomagana jest przez turbinę wiatrową, której moc wynosi 300 W. Jej eksploatacja podczas optymalnych warunków atmosferycznych i znamionowych, umożliwia wygenerowanie w ciągu 1 godziny 300 W energii elektrycznej. W wyniku zastosowania hybrydowego połączenia fotowoltaiki i turbiny wiatrowej otrzymujemy zestaw racjonalizujący zasilanie budynku „EKOSFERY” ze źródeł odnawialnych. Zastosowanie w omawianej instalacji układu śledzenia punktu mocy maksymalnej MPPT oraz wyświetlacza LCD pozwala na podgląd najważniejszych parametrów pracy instalacji w czasie rzeczywistym. Przyczynia się to do zwiększenia efektywności jej pracy oraz eliminacji ewentualnych nieprawidłowości.

SYSTEM BMS

W budynku EKOSFERA wszystkie systemy zostały podłączone do BMS (z ang. Building Management System), czyli systemu automatyki budynkowej, który daje możliwość monitorowania i zarządzania urządzeniami i systemami znajdującymi się w budynku i jego otoczeniu. System w przypadku budynku EKOSFERA wykorzystywany jest do zarządzania instalacjami w obiekcie, m.in. oświetleniowymi, grzewczymi i klimatyzacyjnymi. Umożliwia wygodniejsze i efektywniejsze ich stosowanie jak np. dostosowanie natężenia światła czy uruchamianie go w oparciu o sygnał z czujników ruchu. Zastosowanie systemu inteligentnego budynku w obiekcie EKOSFERA pozwala nie tylko zarządzać i sterować instalacjami, ale także monitorować bieżące zużycie energii, planować konkretne działania, tworzyć schematy zdarzeń, a to wszystko po to, aby możliwie jak najefektywniej wykorzystywać energię elektryczną z instalacji fotowoltaicznej i elektrowni wiatrowej, a dzięki temu być przyjaznym dla środowiska.

Władze gminy, na czele z Wójtem Romanem Miksą projektując i budując Ekosferę, musiały zmierzyć się z szeregiem wyzwań i spełnieniem wielu warunków, ale dzięki podjętym działaniom, budynek potrzebuje kilkukrotnie mniej energii do utrzymania odpowiednich warunków wewnątrz niż budynek wybudowany w tradycyjnej technologii i dzięki temu jest znacznie tańszy w eksploatacji. Wiąże się to, rzecz jasna, ze znacznie mniejszą emisją dwutlenku węgla i innych substancji do powietrza, dzięki czemu jest on zdecydowanie bardziej przyjazny dla środowiska. Podsumowując trudno o bardziej odpowiednią siedzibę dla Centrum Edukacji Ekologicznej, która przez kolejne dziesięciolecia będzie służyć mieszkańcom gminy Czarnocin.

Dołącz do nas na Facebooku!

Publikujemy najciekawsze artykuły, wydarzenia i konkursy. Jesteśmy tam gdzie nasi czytelnicy!

Polub nas na Facebooku!

Kontakt z redakcją

Byłeś świadkiem ważnego zdarzenia? Widziałeś coś interesującego? Zrobiłeś ciekawe zdjęcie lub wideo?

Napisz do nas!

Materiał oryginalny: EKOSFERA, czyli Centrum Edukacji Ekologicznej to demonstracyjny pasywny budynek użyteczności publicznej zlokalizowany w Czarnocinie - Dziennik Łódzki

Wróć na dzienniklodzki.pl Dziennik Łódzki