Rodzaj inwestycji: Modernizacja obiektu dydaktycznego do standardu budynku energooszczędnego.

Inwestor: Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie.

Projektant i wykonawca: Zmodernizowany budynek został zaprojektowany przez krakowską pracownię Architektura Pasywna Pyszczek i Stelmach. Przebudową zajmowała się firma Atest-Bud.

Lokalizacja: Budynek zlokalizowany jest w Miękini koło Krzeszowic, ok. 30 km na zachód od centrum Krakowa (woj. małopolskie).

Opis inwestycji: W 2012 r. na bazie istniejącego budynku powstało nowoczesne Laboratorium Edukacyjno-Badawcze Odnawialnych Źródeł i Poszanowania Energii AGH w Miękini. Ośrodek ten mieści się w dawnym budynku administracyjnym kopalni porfiru, wzniesionym w latach 1946-1950.

Budynek laboratorium przed przebudową (źródło: Archiwum laboratorium w Miękini)

Przeprowadzone prace modernizacyjne związane były nie tylko z poprawą właściwości termoizolacyjnych budynku, ale z przebudową całego obiektu i nadaniem mu nowych funkcji. Dzięki unijnemu wsparciu uczelnia stworzyła w tym miejscu nowoczesny ośrodek edukacyjno-badawczy, zajmujący się przede wszystkim tematyką produkcji energii w oparciu o odnawialne źródła.

Budynek laboratorium po przebudowie (fot. ChronmyKlimat.pl)

Budynek (o powierzchni ponad 900 m²) został przystosowany do prowadzenie tematycznych warsztatów i kilkudniowych praktyk. Na parterze zaplanowano m.in. salę wykładową z stanowiskami laboratoryjnymi oraz pokoje biurowe dla pracowników. W części podziemnej, w której dawniej znajdowała się kotłownia i pomieszczenie magazynowe, utworzono pracownię instalacji OZE. Na piętrze budynku zaplanowano strefę noclegową (m.in. 12 pokoi 2-, 3-osobowych, zapewniających nocleg dla 30 osób).

Sala wykładowa (fot. ChronmyKlimat.pl)

Energooszczędny budynek laboratorium to pierwsza z inwestycji, jaką uczelnia zaplanowała na terenie Miękini. Docelowo ma powstać tu Małopolskie Centrum Odnawialnych Źródeł i Poszanowania Energii AGH, w skład którego wejdą liczne obiekty, m.in. modelowy dom pasywny, laboratorium budownictwa naturalnego, mała elektrownia wodna i wiatrowa, mikrobiogazownia oraz laboratorium geotermalne.

Zastosowane rozwiązania energooszczędne i technologie OZE: Główna fasada budynku znajduje się od strony południowo-zachodniej, co dzięki zaplanowanym przestronnym przeszkleniom pozwoliło naturalnie oświetlić i dogrzać znajdujące się w tej części budynku pomieszczenia (m.in. salę warsztatową i pokoje pracowników). W odnowionym budynku zastosowano szczelne okna i drzwi spełniające standardy dla budynku pasywnego (o współczynniku przenikania ok. 0,8 W/m²K).

Oryginalna kamienna fasada budynku była bardzo dobrze zachowana, dlatego architekci postanowili w pewnych miejscach pozostawić cenny układ murów i zastosować wewnętrzną izolację ścian, co nie jest rozwiązaniem często spotykanym. Wówczas zamknięcie powłoki termicznej stanowi przeszkolona fasada, która spełnia w projekcie również funkcję izolacyjną. Do ocieplenia posadzki wykorzystano 25 cm płyty wykonane z polistyrenu ekspandowanego (EPS), a nowy dach zaizolowano 40 cm warstwą wełny mineralnej. Do izolacji zewnętrznej ścian zastosowano 30 cm warstwę styropianu, zaś w miejscach, gdzie wykonano izolację wewnętrzną, zamontowano 8 cm warstwę pianki poliuretanowej (PIR).

Przeszklona fasada budynku (fot. ChronmyKlimat.pl)

Prace modernizacyjne zakładały także wymianę systemu wentylacji – wcześniej w budynku funkcjonowała wentylacja grawitacyjna, która w nowym obiekcie została zamieniona na wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła o sprawności powyżej 75%. Nowoczesny system wentylacji składa się z dwóch centrali wentylacyjnych – jedna z nich obsługuje pomieszczenia sanitarne i pokoje hotelowe, druga zaś dostarcza powietrze do pozostałych części budynku.

Do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń wykorzystywane są cztery pompy ciepła, których przeznaczenie z uwagi na wymiar edukacyjny zostało czytelnie rozdzielone. Pierwsza z nich odpowiada za przygotowanie ciepła na potrzeby wentylacji, druga służy do zasilania ogrzewania podłogowego. Dwie pozostałe pompy ciepła pracują zamiennie i służą do przygotowywania ciepłej wody użytkowej oraz zasilania niewielkiej liczby konwencjonalnych grzejników, znajdujących się w budynku. Instalacja pomp ciepła daje również możliwość chłodzenia pasywnego¹.

Jako układ wspomagający przygotowywanie ciepłej wody użytkowej wykorzystywane są kolektory słoneczne – zamontowane na dachu kolektory próżniowe (o powierzchni ok. 18 m²) oraz ustawione obok budynku kolektory płaskie (ok. 10 m²).

W projekcie przewidziano także wykorzystanie ogniw fotowoltaicznych, jednak ich instalacja nie była projektowana z myślą o zabezpieczeniu potrzeb energetycznych budynku. System fotowoltaiczny pełni przede wszystkim funkcję edukacyjną i jest stale rozbudowywany (obecnie instalacja ma moc ok. 3 kW i jest wykorzystywana do zasilania centrali wentylacyjnej). Zlokalizowane w otoczeniu budynku pole badawcze fotowoltaiki zostało wyposażone w różnego rodzaju ogniwa – monokrystaliczne, polikrystaliczne, cienkowarstwowe oraz panele PVT, które produkują nie tylko energię elektryczną, ale także ciepło. Dodatkowo testowana jest praca paneli na stelażu stałym oraz tzw. trackerze, który podąża za położeniem słońca.

Panele fotowoltaiczne umieszczone na trackerze i stelażu stałym (fot. ChronmyKlimat.pl)

Do obsługi technicznej laboratorium wykorzystywany jest system zarządzania budynkiem BMS², wzbogacony o czujniki służące celom dydaktycznym (m.in. czujniki temperatury i wilgotności, pozwalające na monitorowanie warunków panujących w przegrodach budynku). System BMS umożliwia m.in. sterowanie oświetleniem, temperaturą oraz wentylacją w każdym pomieszczeniu z osobna. W laboratorium zastosowano także system DigiEnergy, który służy do zbierania i archiwizacji parametrów instalacji grzewczo-chłodzącej i jest wykorzystywany zarówno w edukacji studentów, jak i w pracach badawczych.

W projekcie modernizacji przewidziano także rozwiązania w zakresie oszczędności wody – woda deszczowa oraz tzw. woda szara³ są gromadzone i ponownie wykorzystywane np. do spłukiwania toalet czy podlewania roślin.

Modernizacja obiektu pozwoliła na uzyskanie statusu budynku energooszczędnego. Początkowo zapotrzebowanie budynku na energię do ogrzewania określono na 350 kWh/m²/rok, a przeprowadzone prace pozwoliły ograniczyć je do poziomu 40 kWh/m²/rok. Zapotrzebowanie budynku na energię pierwotną wynosi obecnie ok. 60 kWh/m²/rok.

Koszty wykonania, koszty eksploatacji oraz przewidywany okres zwrotu inwestycji: Budowa laboratorium kosztowała ok. 6,5 mln zł i została dofinansowana ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Małopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego na lata 2007-2013. Należy podkreślić jednak, że jest to pełny koszt inwestycji wraz z wyposażeniem.

Roczne koszty ogrzewania obiektu o powierzchni ponad 900 m² wynoszą ok. 6,5 tys. zł i można oszacować, że w porównaniu do tradycyjnego budynku opłaty te są 5-krotnie niższe. Trudno jednak porównywać te kwoty z kosztami ogrzewania przed modernizacją, ponieważ budynek był wówczas mniejszy, ogrzewany gazem i nie był używany w takim zakresie jak obecnie. Inwestorzy nie szacowali także przewidywanego okresu zwrotu inwestycji, ponieważ w tym przypadku ograniczenie zapotrzebowania budynku na energię było tylko jedną ze składowych, a nie głównym celem tego projektu. Koszty inwestycji związane były także z nowoczesnym wyposażeniem obiektu, a zastosowane urządzenia grzewcze zostały celowo przewymiarowane, tak aby prezentować studentom szerokie spektrum wykorzystania OZE.

Przypisy:
1. Chłodzenie pasywne (inaczej chłodzenie naturalne) pozwala korzystać z naturalnego schładzania pomieszczeń czynnikiem z dolnego źródła, oddającym ciepło do gruntu. Latem temperatura gruntu jest bowiem znacznie niższa od temperatury panującej w pomieszczeniach.
2. System zarządzania budynkiem (ang. BMS - Building Management Systems).
3. Woda szara stanowi część zanieczyszczonej wody pozbawionej fekaliów i wysoko obciążonych ścieków kuchennych.

Więcej informacji na temat budynku znajduje się w opublikowanym na portalu reportażu „Nowoczesne laboratorium w starych murach”.

ChronmyKlimat.pl
Energooszczędne 4 kąty