(miesiąc)

(miesiąc)

• opracowanie i uzgodnienie definicji budynku niemal zero-energetycznego na potrzeby projektu,
• opis wariantów modernizacji dwóch budynków do standardu budynku niemal zero-energetycznego,
• wykonanie symulacji energetycznych dla zdefiniowanych wariantów modernizacji oraz wybór rekomendowanego do wdrożenia wariantu modernizacji dla dwóch budynków

Prace zadania WP3 będą polegać na opisie budynków przewidzianych do modernizacji oraz przygotowaniu formalnych i merytorycznych podstaw modernizacji do wykonania w ramach zadania WP4, a także bieżące uzgodnienia i konsultacje z inwestorem/użytkownikami dwóch wybranych budynków.

Planowane prace można podzielić na następujące etapy:

1. Opracowanie i uzgodnienie definicji budynku niemal zero-energetycznego na potrzeby projektu.
2. Wybór kluczowych cech charakteryzujących budynek przed modernizacją i po doprowadzeniu do standardu nZEB.
3. Opis dwóch budynków pod kątem aktualnego standardu energetycznego – jeden budynek spełniający funkcje użyteczności publicznej (budynek pierwszy), drugi spełniający funkcje mieszkalne (budynek drugi)
4. Zdefiniowanie wariantów modernizacji oraz symulacje energetyczne dla dwóch budynków
5. Wybór rekomendowanego wariantu modernizacji do standardu nZEB dla dwóch budynków
6. Stały kontakt z inwestorem i/lub użytkownikiem, uzgodnienia przyjętych rozwiązań.

Pierwszym etapem prac będzie zdefiniowanie standardu nZEB wykorzystywanego w toku realizacji projektu. Wydaje się, że definicja budynku nZEB wdrożona w polskim porządku prawnym (projekt z dnia 14.X.2014r., Uchwały Rady Ministrów w sprawie przyjęcia „Krajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynków o niskim zużyciu energii”) nie spełni oczekiwań projektu, zatem celowe będzie opracowanie definicji zgodnej z przyjętymi w projekcie założeniami oraz doświadczeniami norweskimi. Przegląd definicji budynku w standardzie nZEB wykazuje duże zróżnicowanie zarówno co do rodzaju energii wchodzącej do bilansu zapotrzebowania jak i granic bilansu energetycznego (np. Kurnitski J., Buso T., Corgnati S.P., Derjanecz A., Litiu A., nZEB definitions in Europe, REHVA Journal – March 2014, A.J. Marszal, P. Heiselberg, J.S. Bourrelle, E. Musall, K. Voss, I. Sartori, A. Napolitano., Zero Energy Building – A review of definitions and alculation methodologies, Energy and Buildings 43 (2011) 971-979). Zakończeniem tego etapu będzie definicja budynku niemal zeroenergetycznego wykorzystana na potrzeby projektu.

Na podstawie opracowanej definicji, profili użytkowania oraz mając na uwadze dostępne technologie HVAC i RES wybrane zostaną kluczowe (referencyjne) cechy charakteryzujące wybrane budynki. Przyjęte cechy będą uwzględniać uzgodnioną definicję nZEB oraz rozwiązania techniczne wynikające z WP2 – transferu „know-how” doświadczeń nZEB Center z Norwegii.

Głównym zadaniem WP3 będzie zdefiniowanie wariantowych modernizacji wybranych budynków do standardu nZEB wraz z symulacjami energetycznymi.

 Obliczenia optymalnych ekonomiczne modernizacji wariantów modernizacji do standardu nZEB

Prawodawstwo Unii Europejskiej w zakresie budownictwa i efektywności energetycznej wymaga od krajów członkowskich UE rozwoju strategii stopniowego przekształcania krajowych zasobów budowlanych do standardów niskoenergetycznych i neutralnych środowiskowo. Standard budynku o bardzo małym lub niemal zerowym zapotrzebowaniu na energię (nZEB) będzie obowiązywał dla wszystkich nowo wznoszonych budynków po roku 2020. W celu ułatwienia tego procesu oraz wykazania technicznych i ekonomicznych możliwości budowy i modernizacji budynków do standardu niemal zero energetycznego przeanalizowane zostaną dwa budynki użyteczności publicznej, dla których zostaną wykonane symulacje energetyczne. W ramach tych obliczeń przeprowadzona zostanie optymalizacja kosztowa rozwiązań prowadzących do standardu nZEB dla modernizacji przykładowych budynków z wykorzystaniem różnych technologii systemów technicznych budynków.

W celu analizy możliwości zastosowania różnych rozwiązań dla potrzeb nZEB przeanalizowane zostaną dwa budynki użyteczności publicznej odpowiadające standardowej technologii budowlanej stosowanej w Polsce.

Wybrane budynki referencyjne powinny stanowić przykłady typowego budownictwa obiektów użyteczności publicznej. Głównym celem analiz i symulacji charakterystyk użytkowych budynków będzie poszukiwanie uzasadnionych i optymalnych ekonomicznie oraz możliwych do wykonania wariantów modernizacji tych budynków do potrzeb standardu budynków o niemal zerowym zapotrzebowaniu na energię.

Dla wybranych dwóch budynków wykonane zostaną obliczenia symulacyjne zaproponowanych wariantów modernizacji do standardu nZEB z uwzględnieniem poprawy izolacyjności cieplnej i powietrznej przegród zewnętrznych oraz modernizacji systemów technicznych budynków – ogrzewania, chłodzenia, wentylacji i ciepłej wody oraz systemów lokalnego wytwarzania energii. W celu zmniejszenia emisji CO₂ i poprawy efektywności energetycznej rozważane będzie lokalne wytwarzanie energii elektrycznej z wykorzystaniem paneli fotoelektrycznych. Symulacje charakterystyk wybranych budynków posłużą do wyboru optymalnych ekonomicznie i możliwych do wykonania wariantów modernizacji. Uzyskane ta drogą przykłady modernizacji budynków do standardu nZEB posłużą do uogólnienia możliwych rozwiązań dostępnych do stosowania dla innych budynków użyteczności publicznej. Wyniki obliczeń mogą być również zastosowane do analizy wpływu proponowanych rozwiązań na przemysł sektora budowlanego oraz analizę przyszłych oszczędności energii w skali makro.

Cele symulacji charakterystyk budynków dla modernizacji budynków do standardu nZEB

• Zebranie aktualnych informacji i stanu wiedzy dotyczących symulacji energetycznych całych budynków oraz integracji modeli obliczeniowych procesów energetycznych w budynkach i systemach ich technicznego wyposażenia dla potrzeb obliczeń budynków o niemal zerowym zapotrzebowaniu na energię.
• Zebranie informacji na temat modeli obliczeniowych stosowanych w obliczeniach i analizach efektywności energetycznej systemów lokalnego wytwarzania energii dla potrzeb własnych budynków w tym systemów fotoelektrycznych, wiatrowych, kogeneracji energii itp. oraz możliwości zastosowania ich w modernizowanych budynkach dostosowywanych do standardów nZEB.
• Analiza możliwości współpracy modeli matematycznych systemów symulacji energetycznej całych budynków i ich systemów technicznych ogrzewania, chłodzenia, wentylacji i ciepłej wody z modelami obliczeniowymi systemów lokalnego generowania energii z wykorzystaniem makiet funkcjonalnych oprogramowania.
• Wykorzystanie zintegrowanych systemów symulacji charakterystyk energetycznych budynków z systemami analiz energetycznych systemów wytwarzania energii na poziomie lokalnym do analiz wariantów modernizacji wybranych dwóch budynków użyteczności publicznej do standardów budynków niemal zero energetycznych – nZEB.
• Wykorzystanie dostosowanego, integrowanego pakietu symulacyjnego do wyboru optymalnych energetycznie systemów sterowania i regulacji systemów technicznego wyposażenia budynków oraz systemów lokalnego wytwarzania energii w celu minimalizacji energii netto dostarczanej do modernizowanych budynków w celu spełnienia kryterium stawianego budynkom nZEB.

Symulacje charakterystyki budynku i jego technicznego wyposażenia w standardzie nZEB

W celu osiągnięcia założonych celów należy przeprowadzić szeroką analizę dostępnych algorytmów oraz systemów symulacji charakterystyk energetycznych całych budynków oraz systemów dostawy i lokalnego wytwarzania energii dla potrzeb budynku. Analizowane modele powinny obejmować zjawiska energetyczne zachodzące w budynkach, systemach dostawy ciepła i chłodu, systemach wentylacji i klimatyzacji, przygotowania ciepłej wody oraz wszystkich możliwych do zastosowania metod lokalnego wytwarzania energii użytecznej wykorzystywanej bezpośrednio przez analizowany budynek. Analizowane i wykorzystywane w symulacjach algorytmy powinny obejmować najnowsze rozwiązania technologiczne wykorzystujące dynamiczne charakterystyki elementów budynków, takie jak materiały fazowo zmienne lub zmienne parametry systemów okiennych budynków.

Współczesne systemy symulacji energetycznej budynków i ich systemów technicznych często bazują na statycznych parametrach modeli obliczeniowych. Tego typu rozwiązania analiz numerycznych w wielu przypadkach nie pomagają optymalizować systemów i rozwiązań technologicznych, które można wykorzystywać do analiz budynków modernizowanych do standardu nZEB. Modyfikacja algorytmów obliczeniowych wykorzystująca dynamiczne parametry obliczeniowe modeli energetycznych w zjawisk cieplnych budynków i jego instalacji dostawy i wytwarzania energii umożliwi szerszy zakres analizy wariantów modernizacji i dostosowania wybranych dwóch budynków do standardu nZEB.

Zastosowanie zmodyfikowanych modeli i algorytmów wykorzystujących zmienne paramenty pozwoli na wykonanie większej liczby symulacji charakterystyk cieplnych wybranych dwóch budynków użyteczności publicznej, dostosowania ich instalacji technicznych oraz dobór lokalnych systemów wytwarzania energii zmniejszających zapotrzebowanie netto na energię w celu dostosowania ich w wyniku modernizacji do standardu nZEB. Analizy te pozwolą także na wyznaczanie nowych dróg rozwoju systemów symulacji budynków nZEB i optymalizację metod wznoszenia i modernizacji budynków niemal zero energetycznych. Opracowane metody i wnioski będą upowszechniane w środowisku naukowym, inżynierskim i praktyków budowlanych.

Na podstawie wyników symulacji oraz analizy kosztów w cyklu życia (LCC WP5) wybrany zostanie rekomendowany wariant modernizacji będący podstawą do przygotowywanych w WP4 koncepcji, wizualizacji i programów funkcjonalno – użytkowych.

Zadania WP3 oraz pozostałych zadań projektu wymagają stałego kontaktu z inwestorem lub właścicielem wybranych budynków w celu pozyskiwania danych na temat budynków oraz uzgadniania przyjętych rozwiązań. Po przygotowaniu koncepcji modernizacji oraz możliwości finansowania inwestycji (WP5) kluczowa stanie się pomoc inwestorowi w przygotowaniu aplikacji umożliwiającej sfinansowanie projektów.

Dla celów przeprowadzenia symulacji energetycznych zostanie zakupiony komputer oraz program do symulacji energetycznej budynków DesignBuilderPro.

D3.1: Raport z definicją budynków nZEB na potrzeby projektu (M3)

D3.2: Raport opisujący stan istniejący budynków wybranych do realizacji projektów modernizacji (M7)

D3.3: Raport przedstawiający koncepcję techniczną modernizacji wybranego budynku użyteczności publicznej (budynek pierwszy) wraz z wynikami obliczeń symulacyjnych dla wybranych wariantów (M18)

D3.4: Raport przedstawiający koncepcję techniczną modernizacji wybranego budynku użyteczności publicznej (budynek drugi) wraz z wynikami obliczeń symulacyjnych dla wybranych wariantów (M18)

O3.1. Przyjęcie definicji nZEB na potrzeby projektu (M2),

O3.2. Spotkanie zespołu oceniającego możliwość adaptacji technologii nZEB Center (M10),

O3.3. Konsultacje i uzgodnienia działań modernizacyjnych z inwestorami dla dwóch wybranych budynków (M18).