Dachy chłodne w Koszalinie i Poznaniu

TYTUŁ PRAKTYKI

Dachy chłodne

PRZYKŁAD REALIZACJI

Studium przypadku na przykładzie Koszalina i Poznania

GŁÓWNE CELE

• Zmniejszenie nagrzewania się budynku i przez to zmniejszenie zapotrzebowania na energię
• Ograniczenie zjawiska Miejskiej Wyspy Ciepła

SEKTORY

• Zdrowie publiczne
• Energetyka

GŁÓWNE ZAGROŻENIA KLIMATYCZNE

• Fale upałów
• Fale chłodów
• Miejska Wyspa Ciepła

GŁÓWNE DZIAŁANIA

Dachy chłodne (cool roofs), w odróżnieniu od tradycyjnego dachu, charakteryzują się wysokim stopniem odbicia promieniowania słonecznego (określanego również jako albedo lub refleksyjność) i emisją termiczną (zdolnością do odprowadzania zaabsorbowanej energii cieplnej). Wysoka refleksyjność oznacza, że znaczą część energii słonecznej padającej na dach jest odbijana i tylko jej część jest absorbowana jako energia cieplna. Tę właściwość zapewnia specjalna powłoka pokrywająca powierzchnię dachu, która umożliwia odbijanie promieni słonecznych, tym samym ogranicza przenikanie ciepła (bądź zimna) do wnętrza domu. Dzięki temu, w lecie oszczędzamy na klimatyzacji, natomiast podczas zimy na ogrzewaniu.

Dach chłodny wg definicji opracowanej przez Radę ds. Klasyfikowania Chłodnych Dachów (Cool Roof Rating Council) powinien spełniać wartości progowe, tj. współczynnik odbicia promieniowania słonecznego co najmniej 0,70 oraz emisja termiczna przynajmniej 0,75 (albedo tradycyjnych dachów wynosi od 0,10 do 0,25). Najlepsze parametry mają jasne membrany dachowe, białe powłoki malarskie (w tym aluminiowe) oraz dachy metalowe z jednoczesnym zastosowaniem cienkich powłok malarskich. Przy tym pokrycie dachowe może być kolorowe nie musi być białe, aby spełniało rolę chłodnego dachu.

Należy pokreślić, że Określenie chłodny dach odnosi się jedynie do materiałów stanowiących powierzchnię dachów, ale o efektywności termicznej budynku decyduje właściwa kombinacja dachu chłodnego oraz izolacji.

EFEKTY

Zastosowanie dachu chłodnego przynosi wiele pozytywnych zmian. Najistotniejszą jest poprawa komfortu mieszkańców poprzez utrzymanie chłodniejszego budynku podczas gorących i upalnych dni. Ponadto powszechne stosowanie konstrukcji dachów chłodnych może przyczynić się do zmniejszenia narażenia populacji miejskiej na fale upałów poprzez ograniczenie intensywności miejskiej wyspy ciepła, zjawiska polegającego na wzroście temperatury powietrza o 1-5°C w aglomeracji miejskiej w porównaniu z sąsiadującą terenami niezabudowanymi i obrzeżami miasta, gdzie dominują tereny otwarte i zielone.

W budynkach z dachem chłodnym obserwuje się zmniejszenie zapotrzebowanie na energię, co jest związane ze zmniejszeniem potrzeb na korzystanie z klimatyzacji. Ocenia się, że oszczędności energii używanej do chłodzenia powietrza przy zwiększeniu współczynnika odbicia z istniejącego 0,10-0,20 do 0,60 mogą sięgać do 20%. Badania przeprowadzone w Kalifornii wykazały, że zastosowanie takiego rozwiązania poskutkowało zredukowaniem zużycia zużycie energii elektrycznej przez urządzenia klimatyzacyjne o 52%. Oszczędzanie energii przekłada się w sposób bezpośredni na obniżenie kosztów eksploatacji budynków.

Opisywane rozwiązanie ma także korzystny wpływ na jakość powietrza i związane z tym dolegliwości zdrowotne, a także może być rozpatrywane jako jedna z opcji redukujących negatywne oddziaływanie człowieka na klimat. Według badań Akbari, Menon i Rosenfeld [Global cooling: increasing world-wide urban albedos to offset CO₂] zastosowanie jasnych powłok dachowych, zwłaszcza na obszarze wielkich aglomeracji miejskich (w połączeniu z jasnymi powierzchniami ulic), pozwoliłoby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych (w skali światowej) o 44 miliardy ton. Efekt redukcyjny uzyskany po zastosowaniu dachu chłodnego na typowym nowym budynku o powierzchni 180 m² jest szacowany na ponad 103 kg/rok emisji dwutlenku węgla.

Bardzo istotnym efektem zastosowania powłoki dachowej o takich cechach jest trwałość konstrukcji. Ze względu na większą stabilność termiczną (dachy chłodne w przeciwieństwie do tradycyjnych nie przegrzewają się, co zmniejsza pracę elementów dachu), zdolność materiału lub konstrukcji dachu chłodnego do utrzymania wymaganych właściwości użytkowych jest znacznie dłuższa w porównaniu ze standardowymi konstrukcjami narażonymi na codzienny ładunek promieniowania ultrafioletowego, podczerwonego i penetrację wilgoci, a więc czynników powodujących stopniową degradację dachu. Wydłużenie czasu użytkowania dachu obniża koszty utrzymania budynku, a także przyczynia się do redukcji ilości odpadów.

Ze względu na dostępność powłok refleksyjnych w różnych kolorach i różnych materiałów do zastosowania w dachach możliwe jest zachowanie stylu architektonicznego przy jednoczesnych zwiększeniu komfortu termicznego i uzyskaniu oszczędności energii.

PROCES WDRAŻANIA

Celem oceny opłacalności zastosowania dachów chłodnych w polskich warunkach klimatycznych przeprowadzono studium przypadku oceny redukcji zewnętrznych zysków ciepła mających wpływ na obniżenie kosztów energii niezbędnej do chłodzenia budynku przemysłowego na przykładzie dwóch lokalizacji – Koszalin i Poznań – reprezentujących równe warunki klimatyczne w okresie letnim. Badaniem został objęty wolno stojący budynek produkcyjny o powierzchni dachu wynoszącej 10 tys. m².

W badaniach przyjęto:

• podział obszar Polski na dwie strefy klimatyczne w okresie letnim (rysunek),
• pięć popularnych w kraju pokryć dachowych, które następnie zostały pokryte powłoką z białej farby zawierającej pigment na bazie tlenku tytanu o współczynniku E wynoszącym 0,15.
• wymaganie technologiczne utrzymywania w budynku przez 24 godziny na dobę temperatury 16°C.

Przeprowadzona analiza potwierdziła, że w warunkach klimatu umiarkowanego, który występuje w Polsce, zastosowanie chłodnych dachów pozwala na ograniczenie przenikania ciepła przez przegrodę dachową w miesiącach letnich, co może mieć przełożenie na znaczne oszczędności związane z klimatyzacją.

Zastosowanie na pokryciu dachowym dodatkowej powłoki o wysokiej refleksyjności pozwala ograniczyć nagrzewanie się powierzchni dachu bez względu na strukturę konstrukcji dachu. Uzyskiwany średni efekt redukcji zysków ciepła wynosi 50,2% w pierwszej i 45,4% w drugiej strefie klimatycznej. Najmniejszy efekt ochładzające, ponad 30%, uzyskano w budynku z dachem o lekkiej konstrukcji położonym w Poznaniu, ocieplonym wełną mineralną z membraną PVC. Największy efekt – blisko 62% – uzyskano w budynku o masywnym dachu, z termoizolacją z polistyrenu ekstrudowanego oraz hydroizolacją z papy bitumicznej, znajdującym się w Koszalinie.

NAPOTKANE PROBLEMY I ZDOBYTE DOŚWIADCZENIA

Analiza opłacalności zastosowania dachów chłodnych obejmowała tylko okres letni. Jej dopełnieniem byłby pełny bilans cieplny, uwzględniający również ogrzewanie budynku zimą. Takie podejście pozwoliłoby zweryfikować tezę, że uzyskane latem oszczędności mogą nawet przewyższać zyski ciepła od promieniowania słonecznego uzyskiwane zimą. Badania wskazują, że prawidłowa instalacja i konserwacja dachu są niezbędne do osiągnięcia korzyści związanych z dachami chłodnymi. Pokrycia z zastosowaniem powłok malarskich wymagają jednakże stosownej pielęgnacji oraz zapewnienia odpowiedniego odwodnienia powierzchni. Gromadzący się na powierzchni brud oraz porastające ją mchy mogą powodować obniżenie właściwości refleksyjnych pokrycia.

DANE FINANSOWE

Zastosowanie dachów chłodnych pozwala ograniczyć zapotrzebowanie na energii na użytkowanie klimatyzacji, zwłaszcza w budynkach o dużej powierzchni zabudowy. Właściciele dachów chłodnych mogą płacić nieco więcej za ogrzewanie swoich budynków, kwota ta jest zazwyczaj nieznaczna w porównaniu z oszczędnościami energii na chłodzenie latem.

Wiele chłodnych produktów dachowych kosztuje tyle samo, co inne porównywalne materiały dachowe. Dla tych, które są droższe, różnica jest często szybko odzyskiwana w postaci oszczędności wynikających z obniżenia kosztów energii. Wydłużenie czasu użytkowania dachu obniża koszty utrzymania budynku, a także przyczynia się do redukcji ilości odpadów.

UZASADNIENIE DLACZEGO PROJEKT JEST PRZYKŁADEM DOBREJ PRAKTYKI

–