Marek Wołoszyn
133
M A R E K W O Ł O S Z Y N
[
1
]
SYSTEMY BIERNE KONWERSJI ENERGII SŁONECZNEJ
W REWITALIZACJI ZABUDOWY CZYNSZOWEJ Z XIX W.
1. WSTĘP
Przeanalizowano wszystkie formy systemów biernych konwersji energii słonecznej
by określić możliwości ich wykorzystania w rewitalizacji śródmiejskiej zabudowy
czynszowej z XIX i początku XX w.
Stosowanie systemów biernych (pasywnych) w rewitalizacji w sposób istotny wpływa
na energooszczędność obiektu ale też wywiera duży wpływ na architekturę obiektów.
Dziewiętnastowieczna czynszowa zabudowa w wielu miastach stanowi nadal główną
tkankę miejską w śródmiejskich dzielnicach mieszkaniowo ▬ usługowych, ze swoimi
wadami i zaletami. Na około 11,3 milion mieszkań w Polsce, blisko 1,5 miliona to
mieszkania sprzed 1918 r., w dużej części znajdujące się w wielkich miastach [
2
].
1
Politechnika Szczecińska.
2
Dane Ministerstwa Spraw Wewnętrznych i Administracji z 2002 — www.mswia.gow.pl
Marek Wołoszyn
134
Energia jest niezbędnym czynnikiem każdej działalności. Poprzez określenie stopnia
jej zużycia (zapotrzebowania), możemy wartościować daną czynność, czy produkt,
w kategoriach środowiskowych, jest to istotny czynnik w równoważeniu rozwoju. To,
czy jest on energooszczędny, czy nie, warunkuje jego pozytywną lub negatywną ocenę.
Ilością zużytej energii oceniamy materiały budowlane, produkty i całe struktury zbu-
dowane. Szacuje się, że jeden metr kwadratowy budynku w technologii tradycyjnej ma
wbudowanej energii 5-10 G. Juli, a CO2 około 0,6 — 0,9 tony. Więc wykorzystywa-
nie, adaptacje i rewitalizacje starych struktur to oszczędność energii, materiałów i śro-
dowiska.
Energia jest niezbędna na każdym etapie życia budynku. Energię można oszczędzać
już na etapie projektowania, budowy, eksploatacji i rozbiórki. Jak wykazują badania,
najistotniejsze jest oszczędzanie na etapie eksploatacji, gdyż pochłania on ok. 92 %
energii zużywanej przez daną strukturę w czasie jej pełnego cyklu życiowego. Spośród
różnych czynników energochłonnych, najwięcej energii w trakcie eksploatacji, zużywa-
nej jest na ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej. W krajach U. E. 82 %
energii zużywanej w budownictwie mieszkaniowym w 1998r było związane z ogrzewa-
niem i przygotowaniem ciepłej wody użytkowej, oświetlenie i urządzenia elektryczne
zużywały 11%, a gotowanie 7%.[
3
].
Wykorzystanie energii słonecznej poprzez zastosowanie systemów biernych w rewita-
lizowanych obiektach jest tanim i interesującym sposobem wykorzystania tradycyjnie
budowanych ciężkich struktur budowlanych do produkcji i kumulacji energii cieplnej.
W Polsce najmniejsze usłonecznienie występuje w Katowicach — 1234 h/a, największe zaś w Gdyni —
1671 h/a. Usłonecznienie i kąt padania promieni słonecznych wiążą się z natężeniem promieniowania
słonecznego. Najczęściej notowane wartości bezpośredniego promieniowania słonecznego w godzinach
9–15, są zawarte w przedziale 600–800 W/m² (natężenie bezpośredniego promieniowania słońca na
powierzchnię prostopadłą do promieni słonecznych). Roczne sumy napromieniowania całkowitego nie
przekraczają wartości 4100 MJ/m² rok. Jako normę dla Polski można przyjąć wartość napromieniowania
całkowitego w ciągu roku = 3600 MJ/m² rok (1000 kWh/m²a).
Istnieją różne metody wykorzystania energii promieniowania słonecznego:
—
konwersja fototermiczna (cieplna), w której zachodzi przemiana energii promieniowa-
nia słonecznego w energię cieplną. W budownictwie konwersja fototermiczna jest wy-
korzystywana w następujących systemach:
a/ systemy czynne (aktywne) gdzie energia promieniowania słonecznego jest zamie-
niana na energię cieplną w kolektorach sprzężonych z różnego typu urządzeniami insta-
lacyjnymi, będącymi modyfikacją klasycznych instalacji grzewczych. W transmisji energii
cieplnej bierze udział czynnik pośredniczący (ciecz, powietrze),
3
W. Weiss, Time to come in from the cold? The solar thermal market in Europe, [w:] Renewable
Energy World, Review issue 2002–2003, James & James, Science publishing, London, July–
August 2002, Vol 5, s. 92.
Marek Wołoszyn
135
b/ systemy bierne (pasywne) w których konwersja promieniowania słonecznego na
energię cieplną zachodzi w tradycyjnych lub specjalnie projektowanych elementach
struktury budynku zgodnie z procesami znanymi z fizyki budowli (promieniowanie,
przewodzenie, konwekcja). Przepływ uzyskanej energii cieplnej zachodzi w sposób na-
turalny z dopuszczeniem elementów regulujących komfort cieplny,
c/ systemy kombinowane (semiaktywne), które sankcjonują używanie urządzeń wy-
muszających obieg powietrza ogrzanego w elementach powinowatych z systemami
czynnymi — powietrznymi lub biernymi (nie istnieje wyraźne rozgraniczenie miedzy
systemami czynnymi-powietrznymi, a systemami semiaktywnymi),
— konwersja
fotoelektryczna (fotowoltaiczna), w której zachodzi przemiana energii pro-
mieniowania słonecznego w energię elektryczną,
— konwersja
fotochemiczna, w której zachodzi przemiana energii słonecznej w energię
chemiczną (fotosynteza, energia biochemiczna).
1. Metody wykorzystania energii promieniowania słonecznego w budownictwie (rys. autora)
2. BIERNE SYSTEMY WYKORZYSTANIA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO
▬ ANALIZA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA W BUDOWNICTWIE PODDANYM REWI-
TALIZACJI
Konwersja energii promieniowania słonecznego za pomocą systemów biernych
w energię cieplną jest uzależniona od struktury i materiałów użytych w budynku,
a więc od jego architektury. W porównaniu do innych systemów: aktywnych, fotowol-
taicznych, są one z reguły najprostsze, najtańsze i najbardziej niezawodne.
Bierne systemy wykorzystania energii promieniowania słonecznego polegają na prze-
puszczeniu do wnętrza obiektu promieniowania krótkofalowego przez przezroczyste
przegrody obudowy zewnętrznej, które na napotkanych elementach struktury budyn-
ku ulegają konwersji w energię cieplną. Elementy pochłaniające nagrzewając się emitu-
ją długofalowe promieniowanie cieplne, które nie jest wypromieniowywane na zew-
nątrz. Opisywane zjawisko nazywa się „efektem szklarniowym”, który razem z ru-
chami konwekcyjnymi powietrza, przenikaniem i przewodzeniem jest podstawą dzia-
łania biernych systemów słonecznych.
Marek Wołoszyn
136
2. Klasyfikacja systemów biernych — pasywnych, (oprac. autora)
Zależnie od sposobu pozyskiwania energii cieplnej z promieniowania słonecznego
wyróżnia się następujące rodzaje systemów biernych:
1/ system zysków bezpośrednich gdzie promieniowanie słoneczne dociera bezpośrednio do
pomieszczeń użytkowych przez przegrody przezroczyste i tam jest pochłaniane przez
powierzchnie całej obudowy tych pomieszczeń. Pochłanianie, akumulowanie i emito-
wanie ciepła następuje w obrębie tego pomieszczenia. W tym przypadku ściany wew-
nętrzne, posadzki, stropy są jednocześnie kolektorem, magazynem i emiterem (grzej-
nikiem) energii cieplnej pozyskiwanej z promieniowania słonecznego,
2/ system zysków pośrednich polega na umieszczeniu elementów pochłaniających promie-
niowanie słoneczne tuż za przeszkleniem. Element ten nagrzewając się od promieni
słonecznych może pełnić rolę kolektora, radiatora i magazynu energii cieplnej, po-
mieszczenia przyległe są ogrzewane w sposób pośredni. Najczęściej jest to ściana po-
łudniowa zabezpieczona od zewnątrz przegrodą przezroczystą. Może to być lekka
ściana kolektorowa lub masywna ściana termiczno–akumulacyjna.
3/ system kompilacyjny łączy bezpośredni i pośredni sposób ogrzewania pomieszczeń.
Polega on na tym, że promienie słoneczne ogrzewają bezpośrednio oszkloną przes-
trzeń o różnej wielkości i funkcji (proponuje się nazwać ją cieplarnią, ang. — conser-
vatory), która przylega do przestrzeni mieszkalnych. Ściany rozdzielające przestrzeń
cieplarni i mieszkalną są ogrzewane bezpośrednio promieniowaniem słonecznym
i pośrednio promieniowaniem cieplnym z cieplarni. Również ciepłe powietrze z ciep-
larni jest posyłane w głąb przyległego mieszkania.
Marek Wołoszyn
137
2.1. System zysków bezpośrednich
Podstawowym zadaniem projektanta (architekta) projektującego budynek mający wy-
korzystywać promieniowanie słoneczne poprzez system zysków bezpośrednich jest
zaprojektowanie takiej bryły i przestrzeni wewnętrznej, by promienie słoneczne
w maksymalnym stopniu przenikały do jej wnętrza, tam były wchłaniane przez wew-
nętrzne elementy struktury budynku (stropy, posadzki, ściany). W tych elementach
zachodziłaby konwersja promieniowania na energię cieplną, która powoli, stopniowo
byłaby oddawana do wnętrza budynku. Powyżej opisane wymagania wywierają wpływ
na wielkość okien od strony południowej, otwartość przestrzeni przyległych do
południowych elewacji, rodzaj użytych materiałów i warstw w stropach, ścianach,
kolorystyki i faktur warstw wykończeniowych w tych pomieszczeniach.
Otwory okienne od strony południowej powinny być jak największe, a szkło użyte do
ich przeszklenia powinno przepuszczać maksymalną ilość promieniowania słonecz-
nego do wnętrza, a zatrzymywać maksymalną ilość promieniowania cieplnego przeni-
kającego na zewnątrz.. Duże otwory okienne od strony południowej mogą się stać
uciążliwe przez fakt nadmiernej insolacji, więc istotna jest konieczność opracowania
systemu zacieniania przez żaluzje i przesłony. Otwór z przeszkleniem i przyległe do
niego wnętrze staje się kolektorem energii promieniowania słonecznego.
Produkuje się dziesiątki gatunków szyb, które mogą spełniać wiele różnych funkcji,
lecz dla systemów biernych najbardziej interesujące są rodzaje szkła, które:
—
przepuszcza jak największe spektrum promieniowania słonecznego,
—
zatrzymuje jak największe spektrum promieniowania cieplnego,
—
mają powierzchnie zewnętrzne zapobiegające odbijaniu bezpośredniego promieniowa-
nia słonecznego.
Jeśli do tych wymagań dodamy nowe, a związane z komfortem: konieczność zasłania-
nia okien w momencie przegrzewania wnętrza, czy dokuczliwej insolacji, maksymalne
zwiększenie izolacyjności cieplej okien w nocy i w pochmurne zimowe dni, to okaże
się, że proste okno staje się skomplikowanym urządzeniem. Istnieją już okna o bardzo
dobrej izolacyjności (CLIMATOP U=0,7 W/m²K, czy nowsze „iplus 3x” U = 0,4
W/m²K, g = 42% ) i ta będzie ciągle się zwiększała, ale są już liczne próby połączenia
w oknie wszystkich funkcji wymienionych powyżej. Okno o tak dobrej izolacyjności,
umieszczone od strony południowej z najsłabszego elementu zewnętrznej obudowy
budynku, pod względem izolacyjności cieplnej, staje się „producentem” energii ciepl-
nej. Gdyż w przeciwieństwie do ściany, która tylko traci energię cieplną, takie okno
przepuszcza więcej promieniowania słonecznego do środka niż traci energii cieplnej
przez przenikanie [
4
]. Wyraża to wzór:
4
Op. cit., M. Wołoszyn, Wykorzystanie energii słonecznej ... COIB, Warszawa 1991; szerzej
o tym problemie pisze autor na s. 47– 53.
Marek Wołoszyn
138
Q
ef
= Q
u
– Q
s
Q
ef
— ilość rzeczywistej energii cieplnej traconej przez okno
Q
u
— ilość energii cieplnej traconej przez okno
Q
s
— ilość energii cieplnej uzyskiwanej z promieniowania słonecznego przepuszczonego przez
okno.
Okazuje się że po wykonaniu obliczeń dla okien południowych o izolacyjności U =
1,2 W/m²K ich bilans cieplny Q
ef
= - 0,26 W/m²K. Oznacza to, że ilość zysków z
promieniowania słonecznego — Q
s
jest większa jak ilość strat z przenikania ciepła —
Q
u
. Oznacza to, że okno staje się „dodatnim” producentem energii cieplnej. Stwier-
dzenie to jest prawdziwe pod warunkiem, że stopień wykorzystania energii słonecznej
przenikającej przez okno jest nie mniejszy niż 60 %. Wiąże się to z pojemnością ciepl-
ną całej obudowy pomieszczenia. Im jest mniejsza, tym współczynnik sprawności bę-
dzie niższy, gdyż przy dużej insolacji następuje przegrzewanie pomieszczeń. Z tego
względu efektywność bezpośredniego ogrzewania pomieszczeń promieniowaniem sło-
necznym, o lekkiej obudowie, jest w dłuższym okresie czasu niewielka.
W piśmiennictwie niemieckim dla dokładnego scharakteryzowania oddziaływania pro-
mieniowania słonecznego na dany rodzaj przegrody budowlanej zaproponowano,
prócz współczynnika przenikania ciepła — „U”, współczynnik odzysku energii pro-
mieniowania słonecznego — „S”, analogicznie jak dla okien.
5
Współczynnik ten jest
zależny przede wszystkim od:
—
stopnia absorpcji promieni słonecznych przez powierzchnie elementów budowlanych
(struktura, kolor),
—
zdolności magazynowania ciepła przez te elementy (gęstość, układ warstw, jednorod-
ność),
—
wilgoci (dyfuzja pary), wahań temperatury.
Zdolność magazynowania ciepła w ścianie jest odwrotnie proporcjonalna do izolacyj-
ności danego materiału. Im większa jest gęstość objętościowa, tym większa jest zdol-
ność akumulacyjna. Dla zdolności magazynowania i odzysku ciepła z promieniowania
słonecznego istotne znaczenie ma również układ warstw w przegrodzie budowlanej.
Jednorodne ściany z cegły pełnej (s = 0,8–0, 12) mogą odzyskać ok. 20–krotnie więcej
energii z promieniowania słonecznego aniżeli konstrukcje lekkie, szkieletowe (s =
0,01–0,015).
Materiały użyte do budowy przegród poziomych i pionowych winny charakteryzować
się dużym ciepłem właściwym i dużą gęstością, a w związku z tym i dużą masą. Układ
izolacji cieplnych i materiały wykończeniowe nie powinny być przeszkodą dla absor-
5
K. Assmann, Warrmedammung contra Warrmespeicherung, [w:] Baumarkt nr 3/4 1983, s 11.
G. Hauser, Passive Sonenergienutzung durch Fenster, AuBenwande und temporare Wa-
rmeschutzma-Bnahmen, [w:] HLH 34 nr 4 i 5 1983.
Marek Wołoszyn
139
bowania promieni słonecznych i kumulacji energii cieplnej. Największą zdolność
pochłaniania energii słonecznej mają materiały ciężkie, porowate, ciemne i woda.
Preferuje się dla systemu zysków bezpośrednich, „ciężkie” i „półciężkie” metody bu-
dowania. Również ściany działowe winny być wykonane w ciężkich technikach budo-
wania. Takie wnętrza wolniej się nagrzewają, dłużej utrzymują ciepło bez dużych wa-
hań temperatury i nie występuje w nich przegrzewanie.
Przydatność systemu w procesie rewitalizacji
W budynkach poddanych rewitalizacji ich usytuowanie, architektura i użyte materiały
budowlane są już zdecydowane. Omawiana wcześniej korekta urbanistyczna wnętrz
kwartałów jest zalecana nie tylko ze względów zdrowotnych (dostęp promieni sło-
necznych do wszystkich mieszkań), ale i po to, by poprawić bilans energetyczny tych
budynków przez wykorzystanie energii słonecznej. Projektując zmiany urbanistyczne
wnętrz kwartałów decydujemy o częściowym lub całkowitym wyburzeniu części ofi-
cyn. Jednym z najistotniejszych czynników decydujących o konieczności wyburzenia
danej kubatury, prócz stanu technicznego, jest konieczność zapewnienia oświetlenia
promieniami słonecznymi pokoi dziennych w mieszkaniach w czasie 3 h (w rewitalizo-
wanej zabudowie śródmiejskiej 1,5 h), w godzinach południowych, w okresie równo-
nocy (21 III i 23 IX) [
6
].
Określona wielkość otworów okiennych, ściany z cegły ceramicznej, pełnej i stropy
ceramiczne nad piwnicą, a drewniane nad pozostałymi kondygnacjami, to najczęściej
powtarzający się standard rozwiązań architektoniczno–budowlanych kamienic i oficyn.
Ciężka konstrukcja ścian, tradycyjne tynki, są właściwymi elementami w systemie zys-
ków bezpośrednich, jedynie drewniane stropy i podłogi nie są dobrym kolektorem
i magazynem energii słonecznej. Nie dokona się tu większych przekształceń, w myśl
wcześniej opisanych zasad, jak tylko poprawienie izolacyjności cieplnej otworów
okiennych, dobranie kolorystyki i materiałów wykończeniowych w pomieszczeniach
poddanych insolacji. Opisane zmiany niewiele poprawią sprawność systemu zysków
bezpośrednich w istniejących obiektach poddanych rewitalizacji. Kompozycja obiektu
i ograniczenia konserwatorskie sprawiają, że nie zmieni się wielkości otworów okien-
nych, również i konstrukcja stropów pozostanie bez zmian. Omówione powyżej niez-
naczne korekty wnętrz nie zmienią w istotny sposób tego, że system zysków bezpoś-
rednich w istniejących obiektach nie ulegnie znaczącej poprawie.
6
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, D.U.75 z dn. 15.06.02, rozdz.2, § 60.
Marek Wołoszyn
140
2.2. System zysków pośrednich
Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego w systemach pośrednich polega
na umieszczeniu tuż za przeszkleniem elementów budowlanych odbierających promie-
niowanie. Kolektorem w tym wypadku jest przeszklenie i element pośredniczący, znaj-
dujący się tuż za przeszkleniem. Do powierzchni odbiornika dociera promieniowanie
krótkofalowe i widzialne (od 0,3 do 3,0 µm) gdzie dokonuje się konwersja na energię
cieplną. Odbiornik emituje fale cieplne o długości od 4 do 30 µm, które ogrzewają
przyległe pomieszczenia. Odbiornikami pośredniczącymi mogą być lekkie elementy
pochłaniające (podobnie jak w typowych kolektorach powietrznych: blachy różnych
metali, płyty tworzyw sztucznych, różnego typu żaluzje i inne lekkie przegrody bu-
dowlane, które umieszcza się za przeszkleniem w elewacji południowej) lub ciężkie
w formie grubego masywnego muru z różnych materiałów, lub woda w pojemnikach,
a nawet pojemniki z materiałami ulegającymi przemianom fazowym.
Lekkie odbiorniki mają wadę, która polega na tym, że pobrane ciepło z energii sło-
necznej, jest natychmiast wypromieniowane, co powoduje duże wahania temperatury
wewnątrz pomieszczenia. Wady tej są pozbawione systemy z elementami ciężkimi, ko-
lektorowo-magazynowymi. Element taki nagrzewa się wolniej, ale ciepło oddaje dłużej
i łagodniej, co powoduje, że korzysta się z tego ciepła w okresie nocnym i przez kilka
pochmurnych dni. Rozwiązanie takie spopularyzował w latach sześćdziesiątych fran-
cuski uczony pracujący w Narodowym Centrum Badań Naukowych w Odeillo
(CNRS), prof. F. Trombe. Początkowo do budowy ściany Trombe’a używano pros-
tych materiałów budowlanych o dużej pojemności cieplnej i gęstości: beton z kruszy-
wem kamiennym, żelbet, cegła pełna klinkierowa, kamień. W nowszych wariantach
ściany kolektorowo–magazynowej używa się do jej budowy pojemników z wodą lub
przezroczystych tub z wodą, z elementami budowlanymi łączy się pojemniki z mater-
iałami ulegającymi przemianom fazowym. Zabiegi te pozwalają na zwiększenie czasu
i ilości magazynowania energii cieplnej.
7
Wydajność betonowej ściany Trombe’a gru-
bości 30 cm i wodnej grubości 15 cm wynosi minimum 160 Wh/m²°C dla Londynu.
Sprawność systemu zysków pośrednich zależy głównie od właściwości termofizycz-
nych materiału ściany kolektorowo–magazynowej, w tym od jej zdolności do akumu-
lowania ciepła [
8
].
Użyteczne zyski od nasłonecznienia w tym systemie, rosną wraz z poprawieniem izo-
lacyjności cieplnej przezroczystego elementu osłaniającego. W tym celu coraz częściej
stosuje się przezroczyste izolacje cieplne, zwane izolacjami transparentnymi. Charak-
teryzują się one małą przewodnością cieplną, dużą przepuszczalnością promieniowa-
7
M. Wołoszyn, Ściana Trombe’a — stara zasada, nowe idee, [w:] Architektura energoosz-
czędna dziś i jutro, PAN, Warszawa, 1990, s. 310-317.
8
Op. cit., L. Laskowski, Systemy ..., Warszawa 1993, s. 94 .
Marek Wołoszyn
141
nia słonecznego, małą gęstością. Ten nowy typ izolacji cieplnej występuje w kilku pos-
taciach, które można sklasyfikować zgodnie z ich geometryczną budową [
9
]:
—
układy homogeniczne: wełna szklana i aerożel krzemionkowy w formie kulek o śred-
nicy 2-6 mm, który ma duże właściwości dyfuzyjne, a małą przezroczystość. Przewod-
ność cieplna 0,013–0,016 W/mK. Jest produkowany w formie gotowych płyt o różnej
grubości i luźnych granulek,
—
układy prostopadłe do absorbera jak kapilary i układy komórkowe wykonywane są ze
szkła w formie rurek o śr. 1-3mm o bardzo cienkich ściankach lub z poliwęglanu, gdzie
komórki mają przekrój poprzeczny w formie kwadratu, sześcianu, koła. Z tego mater-
iału tworzy się maty o różnej grubości, które używa się do pokrywania absorberów
kolektorów słonecznych. Kapilary, czy komórki są ustawione prostopadle do absorbera.
Padające promienie słoneczne są wielokrotnie odbijane od ścianek komórek i do absor-
bera docierają w 90 %,
—
układy równoległe do absorbera składające się z wielu warstw poliwęglanu, układy
z szyb szklanych o strukturze zewnętrznej antyrefleksyjnej i zwiększonej izolacyjności
cieplnej (układy próżniowe U = 0,6), czy z ciekłym kryształem między szybami,
—
układy o zamkniętych strukturach, których ścianki są prostopadłe i równoległe do
absorbera, najsłabiej rozwijane i stosowanie.
Kapilary, czy płyty z aerożelu są umieszczane od strony zewnętrznej przed absor-
berami. Od zewnątrz zabezpiecza się je taflą szklaną lub innym przezroczystym mater-
iałem. Często, w celu odprowadzania pary dyfundującej przez mur, a także wentylowa-
nia rozgrzanego powietrza latem, pozostawia się szczelinę wentylacyjną miedzy izola-
cją transparentną, a murem. W drugiej szczelinie powietrznej, pomiędzy przezroczystą
osłoną, a izolacją transparentną, umieszczana jest często żaluzja, czy roleta, która ma
za zadanie chronić latem ścianę przed przegrzaniem. Zasada działania izolacji transpa-
rentnej polega na tym, że promienie słoneczne, które pod różnym kontem wpadają
przez przezroczystą osłonę do warstwy izolacyjnej ulegają tam wielokrotnemu odbiciu
i w końcu prostopadle docierają do absorbera. Izolacja ta eliminuje również ruchy
konwekcyjne rozgrzanego powietrza miedzy absorberem, a przeszkleniem. W celu po-
prawienia sprawności, stosuje się izolacje transparentne zarówno w płaskich kolekto-
rach z absorberem metalowym, jak i ze ścianą kolektorowo–magazynową, a także
w oknach. Zastosowanie tego typu izolacji zwiększa efektywność kolektorów po-
wietrznych o 25% i podwaja zyski ze ściany Trombe’a. Testowane przez Frathofer
Institut fur Solar Energie we Freiburgu ściany termiczno–akumulacyjne ocieplone izo-
lacjami transparentnymi, charakteryzowały się następującymi parametrami: sprawność
9
Na podstawie: A. Goetzberger: Transparen insulation technology for solar energy conversion,
Fraunhofer Institut fur Solare Energiesysteme, Freiburg, 1991, s. 3-4 i Konwersja termiczna
energii..., ekspertyza PAN pod red. Prof. W. Gogóła, Warszawa 1993, s. 67-72.
Marek Wołoszyn
142
w konwersji energii słonecznej na cieplną ŋ = 30 %, uzyskana z promieniowania ilość
energii cieplnej = 100–200 kWh/m²a [
10
]
Ściana monolityczna ocieplona izolacją transparentną staje się aktywnym elementem
pozyskującym energię cieplną z promieniowania słonecznego. Mocno tradycyjnie izo-
lowana ściana, o wysokim współczynniku izolacyjności cieplnej U = 0,3 W/m²K jest
elementem tylko tracącym energię cieplną -ok. 21kWh/m²a, a ściana np. z cegły pełnej
38 cm i ocieplona 10 cm izolacją transparentną ma współczynnik przenikalności ciepl-
nej U = 0,5 W/m²K, co powoduje, że traci rocznie przez przenikanie 35 kWh/m²a,
a odzyskuje z promieniowania 108 kWh/m²a, co powoduje, że jej dodatni bilans wy-
nosi 73 kWh/m²a. Dane o ścianach termiczno–akumulacyjnych są uogólnione i obec-
nie w naszym klimacie należy przyjąć, że roczny zysk wynosi od 50 do 150 kWh/m²
a elewacji południowej i o 30 % jest mniejszy w przypadku elewacji południowo–za-
chodniej [
11
].
Istnieją już technicznie opracowane elementy budowlane, które łączą tradycyjny ele-
ment konstrukcyjny z materiałami ulegającymi przemianom fazowym. Taki typ ściany
termiczno–akumulacyjnej wymagałby wyburzenia fragmentów południowej ściany
w budynku i zastąpienia go nowymi elementami. Tego typu ściany, jak też i baseny
z wodą umieszczone na dachu jako absorbery energii cieplnej, w rewitalizacji
zabudowy są nieprzydatne.
Przydatność systemu w procesie rewitalizacji
Budynki mieszkalne z XIX w. posiadają ściany zewnętrzne z cegły pełnej o różnej gru-
bości: od 77,0 cm na parterze, do 25,0 cm na poddaszu. Ze względu na wcześniej
omówioną dekoracyjność frontowych elewacji nie można ich rozpatrywać jako miejsca
lokalizacji systemów pasywnych, pośrednich pozyskiwania energii z promieniowania
słonecznego. Wszystkie pozostałe ściany kamienicy głównej i oficyn mogą służyć jako
ściany kolektorowo–akumulacyjne, pod warunkiem, że są skierowane na południe, po-
łudniowy wschód i południowy zachód, i że napromieniowanie tych ścian jest nieza-
kłócone przez okres 4–6 godzin. Zgodnie z wcześniej cytowanymi danymi na temat
ścian kolektorowo–magazynowych ocieplonych izolacją transparentną, są one elemen-
tami aktywnymi w pozyskiwaniu energii cieplnej dla budynku (w roku ok. 100
kWh/m²), w przeciwieństwie do najkorzystniej izolowanych cieplnie ścian metodami
tradycyjnymi. Mniej ciekawym rozwiązaniem w wypadku zabytkowej zabudowy jest
stosowanie typowej ściany Trombe’a z oszkleniem na zewnątrz.
10
P.O. Braun, A. Goetzberger, J. Schmid, W. Stahl, Transparent insulation of building fasades —
steps from research to commercial applications, [w:] Solar Energy, n. 5, 1992, s. 413–427.
Badania z izolacjami transparentnymi na budynkach rozpoczęto już od 1983 r.
11
Op. cit, s.425 i K. Markiewicz–Bauman, Słoneczna pułapka, [w:] Magazyn Budowlany, nr
1/2001 s. 27, a także [w:] Transparent insulation in building renowation, broszura pod red.
Andreasa Hallera, wyd.James & James Ltd, London 1997, s. 4.
Marek Wołoszyn
143
Ściany przeznaczone do ocieplenia izolacją transparentną należy ocieplać warstwą 10,0
cm izolacji o strukturze prostopadłej do kolektora (kapilarnych lub „plastra miodu”)
lub min. 6,0 cm warstwą aerożelu krzemionkowego w formie płyt. Najlepsze efekty
osiąga się, gdy ściana za izolacją transparentną ma kolor czarny, lecz nieznacznie po-
garsza się jej sprawność przy kolorach ciemnych. Wskazane byłoby używać kolory
ciemne, lecz inne niż czarny. Można również izolować je szybami o bardzo dobrej
izolacyjności, jak omawiane szkło próżniowe. Zewnętrzna powierzchnia takiej ściany
to szkło lub przezroczysty, tynk szklany (na bazie poliuretanu o strukturze małych
kulek o średnicy 2-5mm) [
12
].
Tynk szklany, jest odbierany jak żywo mieniąca się powierzchnia o szarym odcieniu, za
którą jest nie mocno widoczny kolor powierzchni kolektora. Kolektory pozostałe za-
bezpieczane szkłem są odbierane jak gładka, refleksyjna powierzchnia szkła, za którą
widoczny jest kolor absorbera lub szary kolor izolacji transparentnej–kapilar. Refleksy
i gładkie szkło na budynkach o wartości zabytkowej jest nie wskazane i właściwe było-
by stosowanie szkła antyrefleksyjnego. W celu uniknięcia przegrzewania latem należy
projektować systemy zacieniające, które wykluczą insolacje na ścianę kolektorowo–
magazynową w godzinach południowych w najcieplejszych miesiącach roku. Stosuje
się systemy daszków i „łamaczy słońca” lub systemy żaluzji i rolet umieszczanych w
przestrzeni między szybą osłaniającą, a izolacją transparentną lub właściwą ścianą.
W rozwiązaniach technicznie zaawansowanych, elementy osłaniające są sterowane au-
tomatycznie przez czujniki temperatur umieszczone w ścianie i w przestrzeni pomiesz-
czeń przylegających do niej. Elementy zacieniające mogą ożywić wyraz plastyczny ścia-
ny kolektorowo–akumulacyjnej.
12
Instrukcja Techniczna 2662 firmy STO–AG, p.t. Element elewacyjny StoSolar z 01/09.96 r.,
produkty firmy Okalux: Kapilux – H płyta kapilarna zamknięta między dwoma warstwami szkła,
hermetycznie zamknięta i wypełniona gazem szlachetnym.
Marek Wołoszyn
144
Stosowanie izolacji transparentnych i szklenia o bardzo dobrej izolacyjności cieplnej
czyni system zysków pośrednich dobrym rozwiązaniem dla bilansu cieplnego w na-
szym klimacie. Jeszcze swobodniej można stosować te rozwiązania w nowych partiach
struktur poddanych rewitalizacji. Problematyczne i mało zbadane w naszym klimacie
jest stosowanie izolacji transparentnych na ścianach z cegły pełnej o grubości 51,0 cm
i więcej, co istniałoby w kamienicach na poziomie parteru i pierwszego piętra.
4. Zastosowanie TI w systemie Sto Therm Solar na elewacjach domu z przełomu XIX i XX w (1); renowacja
budynku mieszkalnego z lat 50–tych we Freiburgu (D) przy użyciu TI z żaluzjami (2); doświadczalnie
umieszczone TI na południowo wschodniej i południowo–zachodniej ścianie szeregowca w Haydock (GB)
bez żaluzji (3); źródło: na podstawie Transparent insulation technology, red. Leslie F. Jesch, Thermie
brochure-renewable energy, for the European Communities Directorate–General XVII for Energy, s.12-13
[
13
].
2.3. System kompilacyjny
System kompilacyjny łączy bezpośredni i pośredni sposób ogrzewania pomieszczeń.
Nieodzownym elementem tego sytemu jest oszklona cieplarnia (ang.— conservatory).
Cieplarnia może pełnić różnorodne funkcje: od małych przestrzeni nieużytecznych,
poprzez przestrzenie związane z funkcją komunikacji (obudowane szkłem przedsion-
ki, klatki schodowe, korytarze, balkony, loggie) do specjalnych cieplarń — „ogrodów
zimowych” przybudowanych do domów, nadbudowanych nad domami, czy w końcu
obudowujących całe domy, a nawet wielkie przestrzenie między domami. Cieplarnia
jest dobrym rozwiązaniem energetycznym jak też ciekawym rozwiązaniem architekto-
nicznym zwiększającym przestrzeń domu o nową strefę pośrednią miedzy otwartą,
a zamkniętą częścią domu. W przestrzeni tej możliwe są całoroczne uprawy roślin
13
Na podstawie Transparent insulation technology, red. Leslie F. Jesch, Thermie brochure —
renewable energy, for the European Communities Directorate — General XVII for Energy,
s. 12-13.
— przykład 2: grubość ściany 30,0 cm z gazobetonu, izolacja transparentna gr. 10 cm, przed
renowacją zużywano 225 kWh/m²a, po renowacji 43 kWh/m²a, z czego 22 % zapotrzebo-
wania na energie cieplną zapewniają ściany z TI
— przykład 3: ściana południowo wschodnia gr.25,0 cm z cegły, ocieplona TI gr. 10,0 cm, bez
żaluzji dała 105 kWh/m² energii cieplnej w sezonie grzewczym.
Marek Wołoszyn
145
ozdobnych, staje się też źródłem nawilżonego, zjonizowanego powietrza. Cieplarnia,
by być dodatkowym źródłem ciepła musi mieć rozwiązane problemy energetyczne
i budowlane, do których należą:
—
zabezpieczenie szklenia przed parciem i ssaniem wiatru,
—
zabezpieczenie szklenia szczególnie poziomego, przed gradem i innymi niebezpieczeń-
stwami mechanicznego uszkodzenia szkła,
—
zabezpieczenie przed nadmiernym obciążeniem śniegiem,
—
wyeliminowanie dokuczliwych dla ludzi z zewnątrz refleksów,
—
obudowanie szkłem o dużym współczynniku przewodności promieniowania słonecz-
nego i niskim współczynniku przenikania ciepła,
—
zastosowanie zabezpieczeń przed przegrzewaniem,
—
zabezpieczenie przed wilgocią występującą wewnątrz cieplarni,
—
zaprojektwanie dobrej współpracy międy cieplarnią a przyległymi kubaturami budynku.
Współpraca między cieplarniami, a przyległymi pomieszczeniami odbywa się poprzez
ścianę występującą na styku tych dwóch kubatur. Ściana ta winna być o dużej pojem-
ności cieplnej i nie posiadać warstwy izolacyjnej. Ułatwi to przenikanie ciepła do wnę-
trza domu, jak i w razie konieczności w odwrotnym kierunku, co zabezpieczy szklarnię
przed wymarznięciem roślin. Elementy budowlane otaczające cieplarnię, o dużej po-
jemności cieplnej, opóźniają czas przegrzewania się cieplarni, a w nocy i w chłodne
dni powoli oddają ciepło, co pozwala na utrzymanie w miarę zrównoważonej tempe-
ratury. Rozgrzane powietrze z cieplarni winno być kierowane, w miarę potrzeb, do po-
mieszczeń mieszkalnych znajdujących się w głębi domu, szczególnie północnych.
Nadmiar rozgrzanego powietrza winien być usuwany na zewnątrz. Dane opublikowa-
ne dla Holandii
14
mówią, że oszklony balkon ma średnio o 5–10ºC wyższą temperatu-
rę, jak na zewnątrz (średnia temp. zewnętrzna w sezonie grzewczym + 4,8 C, tempe-
ratura w pojedynczo szklonym balkonie + 10,2 C, temperatura w podwójnie szklonym
balkonie szkłem niskoemisyjnym + 14,8 C). W celu dobrej wentylacji, część obudowy
winna być otwierana: w Holandii zaleca się 1,5 m², w Danii 1,2 m² powierzchni osz-
klonej. W balkonie oszklonym powinno być podgrzewane powietrze wentylowane,
powierzchnia wlotu powietrza z zewnątrz powinna wynosić 50,0–75,0 cm² i znajdo-
wać się u dołu, a powierzchnia otworu wylotowego z balkonu do przestrzeni miesz-
kalnej powinna wynosić 25,0–50,0 cm² i powinna znajdować się u góry.
Przydatność systemu w procesie rewitalizacji
Zgodnie z tym, co stwierdzono powyżej, cieplarnie mają różne formy: od małych
przestrzeni użytkowych najczęściej zespolonych z częścią dzienną mieszkania, do
większych nadbudów i obudów całych budynków, aż po duże przeszklone przestrze-
14
Glazed balconies in building renovatiobn, broszura pod red. Chiel Boonstra W/E Gouda, NL,
wyd. James & James Ltd, London 1997 s. 10-15.
Marek Wołoszyn
146
nie łączące całe zespoły budynków. Wszystkie te formy, zarówno ze względów archi-
tektoniczno–użytkowych jak i ekologiczno–energetycznych, winny mieć zastosowanie
w procesach rewitalizacji. W okresie budowy śródmiejskich zespołów mieszkaniowych
na przełomie XIX i XX w., tak doskonałe pod względem izolacyjnym przeszklenia,
jak też i konstrukcje z nimi związane nie istniały. Po mimo tego, wiek XIX jest znany
z fascynacji szkłem i z budowy licznych obiektów wykorzystujących ten materiał
(Pałac „kryształowy” J. Paxtona na I Wystawie Światowej w Londynie — 1851 r.,
liczne przekrycia peronów kolejowych obudowane szkłem — jak choćby Paddington
z 1854 r., budynki wystawiennicze na kolejnych wystawach światowych, palmiarnie,
przeszklone galerie — Mediolan itp.). Jeśli tego typu konstrukcje były znane w czasie
budowy kamienic czynszowych, to należy sądzić, że głównie względy finansowe stały
na przeszkodzie w stosowaniu ich w dzielnicach zdominowanych przez budownictwo
czynszowe. W trakcie rewitalizacji należy wracać do XIX-wiecznych tradycji w stoso-
waniu szkła. Tradycje te wiązały się z budownictwem użyteczności publicznej i rezy-
dencjami. Znakiem XXI w. będzie zastosowanie tego ciągle nowoczesnego materiału
w rewitalizowanym budownictwie czynszowym. Projektując obecnie przestrzenie osz-
klone należy pamiętać o nowych rozwiązaniach z tym związanych.
Istnieją już przykłady rewitalizacji budownictwa czynszowego stosujące cieplarnie jako
jeden z elementów rewitalizacji zrównoważonej. Cieplarnie tego typu, to oszklone
balkony lub loggie. Unika się projektowania oszklonych loggi w dekorowanych ele-
wacjach frontowych, ze względu na zbyt duży dysonans między formami historycz-
nymi, a szklaną obudową tych przestrzeni. Indywidualne cieplarnie w formie obudo-
wanych balkonów, czy loggii projektuje się od strony wnętrz kwartałów. Cieplarnie
takie winny mieć prawidłowo rozwiązane zagadnienia związane z pozyskiwaniem
energii z promieniowania słonecznego, wówczas nie są tylko elementem architekto-
niczno–plastycznym, ale i istotnym czynnikiem w bilansie energetycznym budynku.
Doświadczenia krajów zachodnich wskazują, że korzyści z przybudowania cieplarń do
mieszkań po stronie południowej dają roczne oszczędności w ogrzewaniu rzędu 35–
55 kWh/m² powierzchni mieszkania [
15
]. Cieplarnia może być projektowana na ele-
wacji południowej, południowo–wschodniej i południowo–zachodniej. Ściany zew-
nętrzne kamienic i oficyn są zbudowane z cegły ceramicznej, pełnej. W części obudo-
wanej przez cieplarnię, ściana nie powinna posiadać żadnej izolacji cieplnej. Oszklenie
cieplarni winno być wykonane ze szkła o dużym współczynniku przepuszczalności
promieniowania słonecznego i niskim współczynniku przenikania ciepła. W celu uni-
kania przegrzania w okresie letnim, duże partie górne oszklenia winny być otwierane
15
Ibidem, s. 10. Doświadczenia te dotyczą Danii, Holandii i Szwajcarii. Najwięcej energii można
zaoszczędzić, gdy szkli się całą elewacje południowa, mniej, gdy jest to oszklona loggia, a naj-
mniej, gdy jest to oszklony balkon.
Marek Wołoszyn
147
bądź składane. Do cieplarni należy zaprojektować wlot powietrza zewnętrznego,
a z cieplarni wylot powietrza ogrzanego do wnętrza domu.
Interesującą formą rewitalizacji dużych fragmentów zabudowy czynszowej jest obudo-
wa szkłem fragmentów ulicy lub wnętrz międzyblokowych. Za pomocą szklanego da-
chu i ścian wydziela się fragment zabudowy. Szklany dach projektuje się nad parterem
lub na poziomie zadaszenia istniejących kamienic. Ze względu na uniezależnienie się
od kaprysów pogody, ciągle wyższą temperaturę niż na zewnątrz
16
i przede wszystkim
atrakcyjną przestrzeń, fragmenty te stają się najatrakcyjniejszymi przestrzeniami w skali
dzielnicy, czy miasta. Poprzez wzrost atrakcyjności tych przestrzeni, (placów, fragmen-
tów ulic), osiąga się ożywienie społeczne i ekonomiczne struktur przylegających do
oszklonych galerii. Szczególnie w krajach o klimacie chłodnym, obfitującym w desz-
cze, oszklone przestrzenie miejskie są bardziej pożądane jak w Hiszpanii, czy Grecji.
Przestrzenie miejskie wyizolowane szkłem dają możliwość przebywania tam ludzi
w otwartych restauracjach, galeriach, usługach i handlu. Istnieje możliwość zorganizo-
wania tam ogrodów zimowych i przestrzeni publicznych. Problemy techniczne zwią-
zane ze szklarniami, są podobne jak te opisane wcześniej, a dotyczące cieplarń w for-
mie oszklonych balkonów i loggii. Należy zadbać o podobne aspekty w projekcie:
—
wykorzystanie promieni słonecznych i kontrola insolacji,
—
zabezpieczenie się przed letnim przegrzaniem,
— wietrzenie przestrzeni atrium i wykorzystywanie ogrzanego powietrza do wietrzenia
przyległych budynków,
—
kształtowanie parametrów oświetlenia światłem dziennym,
—
kształtowanie parametrów ścian w przyległych do atrium budynkach i posadzki w atr-
ium,
—
zagadnienia związane z dogrzewaniem przestrzeni atriów,
—
problemy akustyki w dużych atriach,
—
zagadnienia bezpieczeństwa pożarowego.
Na początku lat dziewięćdziesiątych w ramach projektu konkursowego na opracowa-
nie dwóch kwartały śródmieścia Szczecina objętych ulicami: Bogusława X, Jagielloń-
ską, Al. Wojska Polskiego, Obrońców Stalingradu i Śląską autor proponował zamianę
tego fragmentu ulicy na wielką cieplarnię, którą nazwał: „salonem miejskim”.
W celu rewitalizacji tego fragmentu miasta, tak by stał się on elementem koncentracji
i uwagi mieszkańców. Zamkniętą dla ruchu samochodowego ulicę Bogusława od ul.
Wojska Polskiego do ul. Jagiellońskiej proponowano przykryć szklanym dachem na
wysokości gzymsu wieńczącego i zamknąć szklanymi ścianami kurtynowymi na po-
16
Energy in Architecture. The European Passive Solar Handbook, J. Goulding, J. Owen Lewis,
T. C. Stimers, Bruksela 1992, w rozdziale 9.1. Atrium design. Badania atriów w krajach o po-
dobnym klimacie do polskiego: W. Brytania, Niemcy, Szwecja, opublikowane w stwierdzają, że
w okresie zimowym temperatura w atriach nie spada po niżej +10 C.
Marek Wołoszyn
148
Marek Wołoszyn
149
czątku i końcu ulicy. Uniezależniona od warunków zewnętrznych przestrzeń, ograni-
czona istniejącymi pierzejami ulicznymi o eklektycznym wystroju i przegrodami szkla-
nymi, pełniłaby rolę całodobowego „salonu miejskiego”. Tak atrakcyjna przestrzeń
musiałaby mieć równie atrakcyjne funkcje: w parterach handel i gastronomia, powyżej
gastronomia, galerie, kluby, itp. Antresole i zewnętrzne klatki schodowe, windy pano-
ramiczne, pozwalałyby uczynić czytelną komunikację na wyższe kondygnacje, a jedno-
cześnie dopełniałyby wystroju tej wielkiej przestrzeni. Stworzenie niewielkim kosztem
„salonu miejskiego” byłoby jednym z najważniejszych miejsc w mieście, które czynnie
mogłoby się przyczynić do ożywienia życia społecznego, kulturalnego i handlowego
w centrum aglomeracji.
Marek Wołoszyn
150
Oszklona przestrzeń przylegająca do budynków o dużej bezwładności cieplnej powo-
dowałaby, że na skutek „efektu szklarniowego” zaistniałaby tu wyższa temperatura niż
na zewnątrz, a jednocześnie bardzo stabilna. Ewentualne, letnie przegrzewanie byłoby
likwidowane sprawną wentylacją w części dachowej. Przy takim traktowaniu budyn-
ków wzdłuż ul. Bogusława nie występował problem przemieszania funkcji usługo-
wych z mieszkalną. Funkcja mieszkalna pozostała na wyższych kondygnacjach wzdłuż
pozostałych ulic i w oficynach. W ramach konkursu opracowano rozwiązanie proble-
mu parkowania, terenów rekreacyjnych i obsługi przestrzeni usługowych.
Większość opracowań konkursowych sugerowała zamianę ulicy Bogusława w ciąg pie-
szy z usługami w parterze i mieszkaniami na wyższych kondygnacjach. Koncepcja
proponowana przez autora powodowała, że usługi byłyby na wszystkich kondygnac-
jach kamienic przyległych do ul. Bogusława.
3. Wnioski
W celu prawidłowej „asymilacji” nowych zjawisk w tradycyjnej architekturze potrzeb-
ne są doświadczenia twórcze architektów. W tym celu, w początkowej fazie niezbędne
dla architektów i społeczeństwa są programy pilotażowe, także na terenie Polski. Prog-
ramy takie subsydiowane przez państwo i Unię Europejską są jedyną drogą dla roz-
powszechniania i praktycznego wdrażania nowości. Pozwalają one architektom poszu-
kiwać nowych jakości z zastosowaniem solarnych elementów w budynkach, a przysz-
łym inwestorom obejrzeć i przekonać się o korzyściach z ich wdrażania.
Największy wpływ na architekturę wywierają systemy bierne wykorzystania energii
słonecznej, również tak jest z budynkami poddawanymi rewitalizacji.
1. Ze względu na niemożność wprowadzenia istotnych zmian w istniejącej strukturze
należy przyjąć, że system zysków bezpośrednich jest najmniej nadającym się do zas-
tosowania systemem pozyskiwania energii cieplnej z energii słonecznej, w kamienicach
Marek Wołoszyn
151
czynszowych poddanych rewitalizacji. Już obecnie istnieją w tych kamienicach zyski
bezpośrednie energii cieplnej z promieniowania słonecznego. Zyski te są znaczniejsze
jak w budownictwie lekkim. Korekty urbanistyczne wewnątrz kwartałów poprawią
dostęp promieni słonecznych do wnętrz. Poprawienie izolacyjności cieplnej okien
przy zastosowaniu szkła o jak największej przepuszczalności promieniowania sło-
necznego, w znacznym procencie poprawi sprawność systemu zysków bezpośrednich
w kamienicach. Więcej istotnych zmian i udogodnień związanych z systemem zysków
bezpośrednich w kamienicach poddanych rewitalizacji nie należy wprowadzać.
W nowo wznoszonych obiektach plombowych i uzupełniających powinno się szeroko
stosować systemy zysków bezpośrednich.
2. Stosowanie systemu zysków pośrednich, zwłaszcza przy wykorzystaniu izolacji
transparentnych jest ze wszech miar zalecane w budynkach nowych, jak i w budyn-
kach poddawanych rewitalizacji. Ściana kolektorowo-akumulacyjna, która staje się ele-
mentem produkującym energię cieplną, wykorzystując promieniowanie słoneczne, rzę-
du 50–150 kWh/m²a, ze względów ekonomicznych i ekologicznych jest lepszym ele-
mentem obudowy zewnętrznej jak ściana z tradycyjną izolacją cieplną. Już od polowy
lat dziewięćdziesiątych izolacje transparentne wyszły z fazy badań i stają się coraz bar-
dziej powszechnym elementem budowlanym. Izolacje transparentne znakomicie pop-
rawiają sprawność systemów pośrednich konwersji energii słonecznej. Należy te syste-
my stosować na elewacjach południowych, południowo–wschodnich i południowo–
zachodnich. Nie należy ich stosować na elewacjach frontowych kamienic z dekoracją
architektoniczną. Należy poddać badaniom „in sitou” sprawność systemu ze ścianą
kolektorowo–akumulacyjną o grubości 51,0 cm i grubszą w wariancie z mocno wenty-
lowaną szczeliną wentylacyjną między izolacją, a ścianą. Również sprecyzowania wy-
maga konieczność stosowania elementów zacieniających na najgorętsze dni w roku,
zwłaszcza, że wiele realizacji na takiej samej szerokości geograficznej jak Polska, ich
nie posiada.
Wyraz plastyczny elewacji, na których zastosowano systemy bierne jest bardzo jedno-
rodny, gdyż jest to w pierwszym rzędzie szkło. Szkło o różnej refleksyjności i z róż-
nym odcieniem tła za tym szkłem. Materiałem odmiennym jest jedynie system tynku
„szklanego” na bazie poliuretanu firmy STO (rodzaj izolacji transparentnej). Ograni-
czona ilość materiałów elewacyjnych jest mankamentem estetycznym systemu zysków
pośrednich.
Autor, w swojej publikacji książkowej Wykorzystanie energii słonecznej w budownictwie jedno-
rodzinnym, w 1991 r. zawarł następujący postulat do środowisk badawczych: „i d e a -
ł e m b y ł o b y m ó c p o k r y ć m o n o l i t y c z n ą ś c i a n ę p o ł u d n i o w ą
t a k ą i z o l a c j ą t r a n s p a r e n t n ą , k t ó r a b y n i e z m i e n i a ł a j e j w y -
g l ą d u , a j e d n o c z e ś n i e b y ł a b y d o s k o n a ł ą i z o l a c j ą c i e p l n ą
p o z w a l a j ą c ą r ó w n i e ż n a d y f u z j ę p a r y w o d n e j . M u r z t e g o
Marek Wołoszyn
152
t y p u i z o l a c j ą c i e p l n ą m ó g ł b y d o s k o n a l e o d z y s k i w a ć c i e p ł o
z p r o m i e n i o w a n i a s ł o n e c z n e g o i b y ł b y d o b r ą p r z e g r o d ą
c i e p l n ą . P r o j e k t a n c i m o g l i b y n a d a l m i e ć p e ł n ą g a m ę m a -
t e r i a ł ó w i f a k t u r n a e l e w a c j i p o ł u d n i o w e j ” [
17
].
3. Cieplarnie w formie zimowych ogrodów, czy oszklonych balkonów, a nawet obudo-
wanych szkłem dużych fragmentów zabudowy, są najatrakcyjniejszymi elementami
biernych systemów kompilacyjnych architektury solarnej. Także ich efektywność
w pozyskiwaniu energii cieplnej z promieniowania słonecznego jest bardzo duża i po-
równywalna do systemu zysków bezpośrednich. Poprawiają klimat wewnętrzny
w przyległych budynkach i stanowią strefę buforową między zewnętrznym, a wew-
nętrznym środowiskiem. Każda wyżej wymieniona forma cieplarń, czy ta, która tylko
służy jednemu mieszkaniu, czy te, które służą mieszkańcom kilku kamienic, czy
w końcu te, które służą całemu miastu, pełnią rolę istotnego czynnika społecznego,
ekonomicznego i energetycznego w rewitalizacji zabudowy czynszowej z XIX i po-
czątków XX w. System kompilacyjny (cieplarnie) należy stosować jak najczęściej
w procesach rewitalizacji zabudowy czynszowej.
Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego jest możliwe i już obecnie racjo-
nalne, w procesie rewitalizacji struktur zabudowy czynszowej. Systemy wykorzystania
energii słonecznej, które są możliwe do zastosowania w rewitalizacji, w różnym stop-
niu zmieniają architekturę istniejącej zabudowy.
□
17
Op. cit. M.A. Wołoszyn, Wykorzystanie energii słonecznej w budownictwie jednorodzinnym,
COIB, Warszawa 1991, s. 74.