Izolacje.com.pl

Zaawansowane wyszukiwanie

Termomodernizacja zabytkowego budynku szkolnego

Thermal upgrade of historic school building

Widok elewacji frontowej budynku w Olbersdorf
www.enob.info

Widok elewacji frontowej budynku w Olbersdorf


www.enob.info

Termomodernizacja budynków zabytkowych stanowi istotne wyzwanie dla wszystkich uczestników procesu budowlanego. Dokumentacja projektowa powinna uwzględniać zarówno rozwiązania mające na celu ograniczenie zużycia energii, ale także zachowanie dotychczasowego zabytkowego charakteru obiektu. Budynkami poddawanymi od kilkunastu lat szerokim działaniom termomodernizacyjnym są obiekty oświaty.

Zobacz także

Fiberglass Fabrics sp. z o.o. Tynki i farby w dużych inwestycjach budowlanych

Tynki i farby w dużych inwestycjach budowlanych Tynki i farby w dużych inwestycjach budowlanych

Przy projektowaniu i realizacji dużych inwestycji, takich jak osiedla mieszkaniowe, biurowce czy obiekty użyteczności publicznej, kluczowe znaczenie ma wybór odpowiednich materiałów wykończeniowych. Nie...

Przy projektowaniu i realizacji dużych inwestycji, takich jak osiedla mieszkaniowe, biurowce czy obiekty użyteczności publicznej, kluczowe znaczenie ma wybór odpowiednich materiałów wykończeniowych. Nie do przecenienia jest rola tynków i farb, które wpływają na wygląd budynków, a także na ich trwałość i komfort użytkowania.

Connector.pl Nowoczesne piany poliuretanowe – szczelne i trwałe ocieplenie budynku

Nowoczesne piany poliuretanowe – szczelne i trwałe ocieplenie budynku Nowoczesne piany poliuretanowe – szczelne i trwałe ocieplenie budynku

Firma Connector.pl to największy polski dystrybutor materiałów do produkcji kompozytów, będący liderem na rynku od ponad 30 lat. W swojej ofercie posiadamy szeroką gamę produktów, a wśród nich znakomitej...

Firma Connector.pl to największy polski dystrybutor materiałów do produkcji kompozytów, będący liderem na rynku od ponad 30 lat. W swojej ofercie posiadamy szeroką gamę produktów, a wśród nich znakomitej jakości piany PUR otwarto- i zamkniętokomórkowe.

Czytaj całość »
Czy piana poliuretanowa jest palna? Czy piana poliuretanowa jest palna?

M.B. Market Ltd. Sp. z o.o. Czy piana poliuretanowa jest palna?

W artykule chcielibyśmy przyjrzeć się bliżej temu aspektowi i rozwiać wszelkie wątpliwości na temat palności pian poliuretanowych.

W artykule chcielibyśmy przyjrzeć się bliżej temu aspektowi i rozwiać wszelkie wątpliwości na temat palności pian poliuretanowych.

Czytaj całość »

W Polsce znajduje się około 30 000 budynków szkolnych, z czego większość ma ponad 30 lat i w wielu przypadkach kwalifikuje się do wykonania prac remontowo-modernizacyjnych. Wiele z tych budynków dodatkowo nie spełnia wymogów podstawowych, dotyczących odpowiednich warunków higienicznych i zdrowotnych oraz ochrony środowiska, a także oszczędności energii i odpowiedniej izolacyjności cieplnej przegród.

W przypadku podjęcia działań termomodernizacyjnych pierwszej kolejności realizowane są czynności zmierzające do zmniejszenia zużycia energii na cele ogrzewcze, jak np. ocieplenie przegród zewnętrznych, wymiana stolarki okiennej, wymiana bądź modernizacja źródła ciepła. W wielu przypadkach pomija się zagadnienia dotyczące mikroklimatu pomieszczeń, odpowiedniej wentylacji, oświetlenia czy ochrony akustycznej.

Bardzo interesującym przykładem modernizacji budynku szkolnego jest szkoła zlokalizowana w niemieckim mieście Olbersdorf (Saksonia). Szkoła składa się z budynku głównego oraz sali gimnastycznej, które zostały wybudowane na przełomie lat 1927/1928. W 22 klasach, na powierzchni użytkowej wynoszącej 5362 m2,uczy się ok. 180 uczniów. Kubatura ogrzewana budynku wynosi 16  756 m3, wskaźnik A/V = 0,29 m–1.

Ze względu na walory architektoniczne budynek jest wpisany na listę saksońskich zabytków, jako istotny przykład regionalnego budynku szkolnego Republiki Weimarskiej. Realizowana inwestycja miała być wzorcem dla przyszłych modernizowanych budynków tego typu, jednakże powyższy wpis nie ułatwiał przyjęcia optymalnych rozwiązań technicznych.

Budynek główny jest czterokondygnacyjny, podpiwniczony, wykonany w technologii tradycyjnej.

  • W przeważającej części ściany zewnętrzne są murowane i mają grubość 48 cm, z obustronnym tynkiem wapiennym, o sumarycznej grubości 51 cm.
  • Współczynnik przenikania ciepła U ściany wynosi 1,25 W/(m2∙K).
  • Dach wykonano jako wielospadowy o konstrukcji drewnianej. Współczynnik przenikania ciepła stropu nad ostatnią kondygnacją U wynosi 1,52 W/(m2∙K).
  • W budynku od strony wschodniej zastosowano okna drewniane skrzynkowe o współczynniku przenikania ciepła U wynoszącym 2,4-4,0 W/(m2∙K), zaś od strony zachodniej - okna skrzynkowe zespolone o współczynniku U równym 1,4 W/(m2∙K).
Widok elewacji frontowej budynku w Olbersdorf; fot.: [2]

Widok elewacji frontowej budynku w Olbersdorf; fot.: [2]

Ocena stanu technicznego budynku wykazała m.in. niedostateczny stopień ochrony cieplnej przegród zewnętrznych. Dodatkowo, ze względu na brak zacienienia, stwierdzono znaczne przegrzewanie klas szkolnych od strony wschodniej oraz pomieszczeń dydaktycznych na ostatniej kondygnacji. Oświetlenie pomieszczeń szkolnych światłem dziennym oceniono jako niewystarczające, co w konsekwencji powodowało nierzadko całodobowe korzystanie ze sztucznego oświetlenia.

Budynek przed modernizacją ogrzewany był za pomocą dwóch kotłów gazowych o mocy odpowiednio 250 i 283 kW. W budynku była wentylacja grawitacyjna, z nawiewem realizowanym poprzez istniejącą stolarkę okienną. Znaczne straty ciepła przez ściany zewnętrzne oraz stolarkę okienną sprawiały, iż zużycie energii do ogrzewania kształtowało się na poziomie ok. 765 MWh. Zużycie energii pierwotnej wynosiło 174,2 kWh/(m²∙a) [2].

Ze względu na fakt, że budynek znajduje się w saksońskim rejestrze zabytków, poszukiwano możliwości poprawy stanu ochrony cieplnej przy jednoczesnym zachowaniu wymagań konserwatorskich dotyczących w szczególności fasady.

Cel i zakres planowanej modernizacji

Głównym celem założonym w projekcie było zapewnienie odpowiednich warunków nauczania. Cel miał zostać osiągnięty poprzez poprawę mikroklimatu pomieszczeń, warunków higienicznych, oświetlenia i akustyki, a także obniżenie temperatury w okresie letnim.

Istotnym założeniem kompleksowej modernizacji budynku było osiągniecie standardu tzw. budynku 3-litrowego (3-Liter-Haus-Standard wg Fraunhofer IBP). Obliczeniowe roczne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i wentylacji, po modernizacji, miało się kształtować na poziomie 34 kWh/m2.

Szczególną uwagę zwrócono na zastosowanie wysokoefektywnej izolacji termicznej, a także na modelowe rozwiązanie wentylacji pomieszczeń lekcyjnych.

Zakres prac modernizacyjnych dotyczący obudowy budynku wiązał się z ociepleniem ścian zewnętrznych i stropu nad ostatnią kondygnacją oraz z wymianą stolarki okiennej. Dodatkowo założono wymianę źródła ciepła, modernizację wewnętrznej instalacji c.o., usprawnienie wentylacji, poprawę oświetlenia naturalnego oraz wybrane rozwiązania dotyczące ochrony akustycznej.

Ze względu na poczynione założenie jak najmniejszej ingerencji w fasadę budynku, a także spełnienie wymogu "budynku 3-litrowego", analizowano zróżnicowane możliwości ocieplenia ścian zewnętrznych.

Termoizolacja od strony wewnętrznej w znacznej mierze zmniejszyłaby bowiem powierzchnię użytkową budynku oraz nie wyeliminowałaby znacznej ilości mostków termicznych. Ocieplenie ścian od zewnątrz musiało z kolei spełniać lokalne wymogi konserwatora zabytków.

Nie zezwolono na wykonanie ocieplenia grubości kilkunastu centymetrów, dopuszczając jedynie pogrubienie istniejącej ściany zewnętrznej maksymalnie o 6 cm. Większość stosowanych na rynku materiałów termoizolacyjnych do ocieplania ścian zewnętrznych, o dopuszczalnej przez konserwatora grubości, nie zapewnia spełnienia rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną do ogrzewania i wentylacji na wcześniej założonym poziomie.

Izolacja i ocieplenie ścian

Wobec powyższego zdecydowano się na pilotażowy projekt ocieplenia ścian zewnętrznych, wykorzystując izolację próżniową (VIP). Zaprojektowano warstwę izolacji próżniowej VIP grubości 2 cm o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,008 W/(m∙K), z dodatkową izolacją cieplną z pianki PUR grubości 3 cm o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/(m∙K) i z cienkowarstwowym tynkiem zewnętrznym.

Zestawienie współczynników przenikania ciepła dla stanu istniejącego i projektowanego pokazuje TABELA.

Przed przystąpieniem do prac zasadniczych na fragmencie ściany zewnętrznej wykonano próbne ocieplenie z wykorzystaniem projektowanej termoizolacji. Dodatkowo zrealizowano analogiczną przegrodę jako stanowisko badawcze w pomieszczeniu laboratoryjnym Bauhaus-Universität Weimar, na której wykonano badania laboratoryjne. Przeprowadzono także zróżnicowane obliczenia i symulacje komputerowe dotyczące m.in. wymiany ciepła, wilgoci oraz wentylacji.

Z uwagi na specyfikę materiału oraz m.in. wymogi dotyczące ochrony przeciwpożarowej zastosowana izolacja termiczna VIP była obudowana warstwą folii ochronnej z włókna szklanego.

Panele VIP były mocowane do podłoża wyłącznie za pomocą specjalnego systemowego kleju.

TABELA. Izolacyjność termiczna - stan istniejący i projektowany

TABELA. Izolacyjność termiczna - stan istniejący i projektowany

Zabudowanie izolacji próżniowej VIP na ścianie zewnętrznej -widok ogólny; fot.: autorzy

Zabudowanie izolacji próżniowej VIP na ścianie zewnętrznej -widok ogólny; fot.: autorzy

Mocowanie pianki PUR do izolacji VIP za pomocą systemowego kleju; fot.: autorzy

Mocowanie pianki PUR do izolacji VIP za pomocą systemowego kleju; fot.: autorzy

Okna i system wentylacji

W miejsce istniejących okien drewnianych, zarówno od strony wschodniej, jak i zachodniej, zastosowano nowe okna skrzynkowe z termoizolacyjnymi zespolonymi wkładami okiennymi oraz zintegrowanym nawiewem powietrza (z niem. Zuluftkastenfenster ).

Zewnętrzne skrzydła okienne wyposażone są w otwory nawiewne umieszczone na spodzie ramy (dopływ powietrza zewnętrznego do przestrzeni między skrzydłami okiennymi).

Wewnętrzne skrzydła okienne posiadają otwory nawiewne zlokalizowane na górze ramy okiennej (nawiew powietrza do budynku z tzw. przestrzeni międzyokiennej).

Analiza ryzyka nadmiernej infiltracji powietrza przez nawiewy okienne na wysokości 10 cm powyżej poziomu podłogi; rys.: [6]

Analiza ryzyka nadmiernej infiltracji powietrza przez nawiewy okienne na wysokości 10 cm powyżej poziomu podłogi; rys.: [6]

Analiza ryzyka nadmiernej infiltracji powietrza przez nawiewy okienne na wysokości 110 cm powyżej poziomu podłogi w wybranych przekrojach poprzecznych; rys.: [6]

Analiza ryzyka nadmiernej infiltracji powietrza przez nawiewy okienne na wysokości 110 cm powyżej poziomu podłogi w wybranych przekrojach poprzecznych; rys.: [6]

W celu ograniczenia przegrzewania w okresie letnim w wybranych pomieszczeniach szkolnych zamontowano szyby elektrochromowe (możliwość przyciemnienia pod wpływem impulsu elektrycznego). Poprawa ochrony cieplnej latem została zrealizowana poprzez dodatkowe zastosowanie lamelowych żaluzji, umieszczonych w przestrzeni pomiędzy skrzydłami okien skrzynkowych. Dla efektywnego rozwiązania wentylacji pomieszczeń klasowych stworzono dopasowaną do lokalnych warunków wentylację hybrydową wykorzystującą okna ze zintegrowanym nawiewem powietrza, wentylację wywiewną oraz system rekuperacji ciepła.

Napływające powietrze zewnętrzne ogrzewa się, przepływając przez otwory w przestrzeni pomiędzy skrzydłami okiennymi. Ogrzane powietrze wpływa do pomieszczenia poprzez otwory umieszczone w górnej części wewnętrznego skrzydła okiennego. Dzięki wstępnemu ogrzaniu powietrza jest ono dostarczane powyżej strefy przebywania ludzi, zmniejszając tym samym możliwość wystąpienia nadmiernego przeciągu.

System wentylacji jest w pełni zautomatyzowany. W celu poprawy mikroklimatu pomieszczeń mogą zostać włączone dodatkowe wentylatory, które zwiększają wymianę powietrza wentylacyjnego (impuls od czujników mierzących stężenie dwutlenku węgla).

Ciekawym rozwiązaniem jest chłodzenie budynku w okresie letnim. Przyjęto rozwiązanie niewpływające w istotny sposób na wzrost zużycia energii pierwotnej, wykorzystując tzw. efektywne nocne ochłodzenie. Dzięki zastosowaniu nocnego chłodzenia poprzez zintegrowany system: okna skrzynkowe -kanały wywiewne - automatyka regulująca ilość wywiewanego powietrza, uzyskano możliwość znacznego obniżenia temperatury powietrza w budynku.

Wnioski

Aplikacja praktyczna nowych rozwiązań technologicznych na obiektach zabytkowych nierzadko napotyka na problemy natury technicznej. W przedstawionym budynku nie udało się osiągnąć zakładanych parametrów izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych ze względu na problemy z mocowaniem izolacji termicznej.

Kontrolne pomiary termowizyjne po wykonaniu termomodernizacji; fot.: [6]

Kontrolne pomiary termowizyjne po wykonaniu termomodernizacji; fot.: [6]

Badania systemu ocieplającego (wykonane wraz z pracownikami FH Zittau/Goerlitz) wykazały niewystarczającą przyczepność systemowego kleju pianki PUR i izolacji VIP. Pomimo wykonania szeregu obliczeń i symulacji numerycznych, realizacji badań próbnych na obiekcie oraz testowania laboratoryjnego konieczne okazało się zdemontowanie izolacji próżniowej.

Ze względu na ograniczenia dotyczące grubości termoizolacji ściennej oraz przewodności cieplnej izolacji zamiennej, finalnie nie osiągnięto wszystkich założonych w analizach przedprojektowych parametrów. Mimo to opisana inwestycja może stanowić wzorcowy przykład modernizacji zabytkowego obiektu, w istotny sposób poprawia bowiem komfort użytkowania budynku szkoły.

Artykuł został stworzony w oparciu o tekst zamieszczony w czasopiśmie "Energia i Budynek". Aktualna wersja artykułu została napisana przez autorów, który przy tej okazji prezentują nowe wyniki badań.

Literatura

  1. P. Krause, "Schulsanierung und Schullüftung", Workshop "Energieeffiziente Schulsanierung", Zittau 2008.
  2. Strona internetowa: www.enob.info.
  3. R. Gritzki, M. Rösler, "Behaglichkeit und Raumluftströmung in Klassenräumen am Beispiel der Schule Olbersdorf", Workshop "Energieeffiziente Schulsanierung", Zittau 2008.
  4. L. Vogel, "Berechnungen und Messungen zur Unterstützung von Planungsentscheidungen", Workshop "Energieeffiziente Schulsanierung", Zittau 2008
  5. H. Krapmaier, E. Drössler, "Cepheus - Wohnkomfort ohne Heizung", Workshop "Energieeffiziente Schulsanierung", Zittau 2008.
  6. J. Bolsius, J. Grötzschel, A. Hennig, M. Zymek, L. Vogel, "Vorbildhafte Energetische Sanierung des Schulkomplexes Olbersdorf. ENOB Energieoptimiertes Bauen", Schlussbericht Förderkennzeichen 0327430C, Zittau 2014.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Powiązane

Paweł Siemieniuk Rodzaje stropów w budynkach jednorodzinnych

Rodzaje stropów w budynkach jednorodzinnych Rodzaje stropów w budynkach jednorodzinnych

Zadaniem stropu jest przede wszystkim podział budynku na kondygnacje. Ponieważ jednak nie jest to jego jedyna funkcja, rodzaj tej poziomej przegrody musi być dobrze przemyślany, i to już na etapie projektowania...

Zadaniem stropu jest przede wszystkim podział budynku na kondygnacje. Ponieważ jednak nie jest to jego jedyna funkcja, rodzaj tej poziomej przegrody musi być dobrze przemyślany, i to już na etapie projektowania domu. Taka decyzja jest praktycznie nieodwracalna, gdyż po wybudowaniu domu trudno ją zmienić.

Czytaj całość »
Ekologiczne i ekonomiczne ujęcie termomodernizacji budynków mieszkalnych Ekologiczne i ekonomiczne ujęcie termomodernizacji budynków mieszkalnych

inż. Izabela Dziedzic-Polańska Ekologiczne i ekonomiczne ujęcie termomodernizacji budynków mieszkalnych

Termomodernizacja budynku jest ważna ze względu na jej korzyści dla środowiska i ekonomii. Właściwie wykonana termomodernizacja może znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie budynku na energię i zmniejszyć...

Termomodernizacja budynku jest ważna ze względu na jej korzyści dla środowiska i ekonomii. Właściwie wykonana termomodernizacja może znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie budynku na energię i zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych związanych z ogrzewaniem i chłodzeniem. Ponadto, zmniejszenie kosztów ogrzewania i chłodzenia może przyczynić się do zmniejszenia kosztów eksploatacyjnych budynku, co może przełożyć się na zwiększenie jego wartości.

Czytaj całość »

prof. dr hab. inż. Łukasz Drobiec Projektowanie wzmocnień konstrukcji murowych z wykorzystaniem systemu FRCM (cz. 2)

Projektowanie wzmocnień konstrukcji murowych z wykorzystaniem systemu FRCM (cz. 2) Projektowanie wzmocnień konstrukcji murowych z wykorzystaniem systemu FRCM (cz. 2)

Artykuł jest kontynuacją tekstu opublikowanego w numerze 2/2023 miesięcznika IZOLACJE.

Artykuł jest kontynuacją tekstu opublikowanego w numerze 2/2023 miesięcznika IZOLACJE.

Wybrane dla Ciebie

Źródło OZE z dopłatą 50% »

Źródło OZE z dopłatą 50% » Źródło OZE z dopłatą 50% »

Łatwa hydroizolacja skomplikowanych powierzchni dachowych »

Łatwa hydroizolacja skomplikowanych powierzchni dachowych » Łatwa hydroizolacja skomplikowanych powierzchni dachowych »

Docieplanie budynków to nie problem »

Docieplanie budynków to nie problem » Docieplanie budynków to nie problem »

Trwały kolor tynku? To możliwe! »

Trwały kolor tynku? To możliwe! » Trwały kolor tynku? To możliwe! »

Piany poliuretanowe, otwartokomórkowe »

Piany poliuretanowe, otwartokomórkowe » Piany poliuretanowe, otwartokomórkowe »

Zatrzymaj cenne ciepło wewnątrz »

Zatrzymaj cenne ciepło wewnątrz » Zatrzymaj cenne ciepło wewnątrz »

EKOdachy spadziste »

EKOdachy spadziste » EKOdachy spadziste »

Skuteczna walka z wilgocią w ścianach »

Skuteczna walka z wilgocią w ścianach » Skuteczna walka z wilgocią w ścianach »

Trwałe drzwi na zewnątrz i do wnętrz »

Trwałe drzwi na zewnątrz i do wnętrz » Trwałe drzwi na zewnątrz i do wnętrz »

Oszczędzanie przez ocieplanie »

Oszczędzanie przez ocieplanie » Oszczędzanie przez ocieplanie »

Uszczelnianie fundamentów »

Uszczelnianie fundamentów » Uszczelnianie fundamentów »

Prawidłowe wykonanie elewacji w systemie ETICS to jakość, żywotność i estetyka »

Prawidłowe wykonanie elewacji w systemie ETICS to jakość, żywotność i estetyka » Prawidłowe wykonanie elewacji w systemie ETICS to jakość, żywotność i estetyka »

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Izolacje.com.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.izolacje.com.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.izolacje.com.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.