Modernizacja zabytkowego budynku
W Polsce znajduje się około 35.000 budynków szkolnych, z czego prawie 75% wszystkich szkół
ma ponad trzydzieści lat. Większość z tych obiektów kwalifikuje się do pilnych prac remontowo-modernizacyjnych. Znaczna część budynków nie spełnia wymogów podstawowych, dotyczących odpowiednich warunków higienicznych i zdrowotnych oraz ochrony środowiska, a także oszczędności energii i odpowiedniej izolacyjności cieplnej przegród. Dodatkowo, w wybranych przypadkach, nie są spełnione wymagania dotyczące bezpieczeństwa konstrukcji, bezpieczeństwa pożarowego, a także bezpieczeństwa użytkowania. Szacuje się, że około 5-10% wszystkich szkół w Polsce zostało do tej pory poddanych termomodernizacji [3]. W pierwszej kolejności realizowane są działania zmierzające do zmniejszenia zużycia energii na cele ogrzewcze, jak np. ocieplenie przegród zewnętrznych, wymiana stolarki okiennej, wymiana bądź modernizacja źródła ciepła. W wielu przypadkach nie uwzględnia się zagadnień dotyczących mikroklimatu pomieszczeń, odpowiedniej wentylacji, oświetleniu czy izolacyjności akustycznej.
Jednym z bardziej interesujących przykładów 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 dwudziestu dwóch klasach, na powierzchni użytkowej wynoszącej 5.362m2, uczy się ok. stu osiemdziesięciu uczniów. Kubatura ogrzewana budynku wynosi 16.756m3, wskaźnik A/V=0,29m-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.
Rys 1. Widok elewacji frontowej budynku [5].
Budynek główny jest czterokondygnacyjny, podpiwniczony, wykonany w technologii tradycyjnej. W przeważającej części ściany zewnętrzne są murowane gr. 48cm, z obustronnym tynkiem wapiennym, o sumarycznej gr. 51cm. Współczynnik przenikania ciepła U ściany wynosi1,25W/m2K. Dach wykonano jako wielospadowy o konstrukcji drewnianej. Współczynnik przenikania ciepła stropu nad ostatnią kondygnacją U wynosi 1,52W/m2K. W budynku zastosowano od strony wschodniej okna drewniane, skrzynkowe o współczynniku przenikania ciepła U wynoszącym 2,4-4,0W/m2K. Od strony zachodniej okna skrzynkowe zespolone o współczynniku U równym 1,4W/m2K.
Ocena stanu technicznego budynku wykazała m. in. niedostateczny stan 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 mocach odpowiednio 250 i 283kW. Wentylacja w budynku grawitacyjna, z nawiewem realizowanym poprzez istniejącą stolarkę okienną. Znaczne straty ciepła przez ściany zewnętrzne oraz stolarkę okienną spowodowały, iż zużycie energii do ogrzewania kształtowało się na poziomie ok. 765MWh. Zużycie energii pierwotnej wynosiło 174,2kWh/m²a [5].
Ze względu na fakt, że budynek znajduje się w saksońskim rejestrze zabytków poszukiwano możliwości poprawy stanu ochrony cieplnej, przy zachowaniu jednoczesnych wymagań konserwatorskich, dotyczących w szczególności fasady.
Głównym celem założonym w projekcie było zapewnienie odpowiednich warunków do nauczania. Cel miał zostać osiągnięty poprzez poprawę mikroklimatu pomieszczeń, warunków higienicznych, oświetlenia i akustyki a także obniżenia temperatury w okresie letnim. Istotnym założeniem kompleksowej momodernizacji budynku było osiągniecie standardu tzw. ”budynku 3 litrowego” (3-Liter-Haus-Standard wgFraunhofer IBP). Obliczeniowe roczne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i wentylacji, po modernizacji, miało się kształtować na poziomie 34kWh/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 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 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 6cm. Większość stosowanych na rynku materiałów termoizolacyjnych do ocieplania ścian zewnętrznych, o dopuszczalnej przez konserwatora grubości, nie zapewniają spełnienia rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną do ogrzewania i wentylacji na wcześniej założonym poziomie.
Wobec powyższego zdecydowano się na pilotażowy projekt ocieplenia ścian zewnętrznych wykorzystując izolację próżniową (VIP). Zaprojektowano 2 cm warstwę izolacji VIP o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,008 W/mK, z dodatkową 3 cm izolacją cieplną z pianki PUR o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,035 W/mK i cienkowarstwowym tynkiem zewnętrznym.
Aby pobrać cały artykuł w formie pdf kliknij Tutaj
LITERATURA:
[1] Gritzki R., Rösler M. Behaglichkeit und Raumluftströmung in Klassenräumen am Beispiel der
Schule Olbersdorf. Workshop „Energieeffiziente Schulsanierung“, Zittau 2008.
[2] Krapmaier H., Drössler E.: „Cepheus – Wohnkomfort ohne Heizung”. Workshop „Energieeffiziente
Schulsanierung“, Zittau 2008.
[3] Krause P. Schulsanierung und Schullüftung. Workshop „Energieeffiziente Schulsanierung“,
Zittau 2008.
[4] Vogel L. Berechnungen und Messungen zur Unterstützung von Planungsentscheidungen.
Workshop „Energieeffiziente Schulsanierung“, Zittau 2008.
[5] www.enob.info.
Pobierz artykuł w formacie PDF >