ENERPOS

ENERPOS
ENERPOS
	Lokalizacja w Reunion
Etymologia	francuski : Éner gie pos itive
Informacje ogólne
Typ	Edukacyjny
Lokalizacja	Saint-Pierre
Kraj	Francja
Współrzędne	Współrzędne :
Otwierany	2008 ; 15 lat temu
Koszt	1,7 miliona dolarów
Właściciel	Uniwersytet na wyspie Reunion
Szczegóły techniczne
Powierzchnia podłogi	739 m2 ( 7950 stóp kwadratowych)

ENERPOS to pierwszy edukacyjny budynek o zerowym zużyciu energii netto w tropikach i jeden z 13 ZEB netto w tropikach dzięki bioklimatycznemu projektowi. Jej nazwa pochodzi od francuskiego „ énergie positive” (po angielsku „pozytywna energia” ). ENERPOS znajduje się na wyspie Reunion , francuskim terytorium na Oceanie Indyjskim. Budowa energooszczędnego budynku w takim klimacie jest szczególnym wyzwaniem, ale oczekiwania energetyczne w stosunku do ENERPOS zostały osiągnięte, a nawet znacznie przekroczone. ENERPOS to nie tylko budynek energooszczędny, ale także prezentuje różne pasywne metody zmniejszania zużycia energii, zapewniając jednocześnie komfortowe środowisko dla swoich użytkowników. Zajęcia są prowadzone zarówno na studiach licencjackich i magisterskich, jak i na Wydziale Budownictwa i Energii w Wyższej Szkole Inżynierskiej na wyspie Réunion.

Lokalizacja

ENERPOS to budynek uniwersytecki zlokalizowany w Saint-Pierre na francuskiej wyspie Reunion . Ta wyspa, której klimat jest gorący i wilgotny, znajduje się na Oceanie Indyjskim , na wschód od Madagaskaru . Obszar ten jest również często nawiedzany przez cyklony tropikalne , powodujące trudności budowlane.

Kontekst wyspy Reunion

Ponad 800 000 mieszkańców wyspy Reunion jest zależnych od ograniczonych dostaw energii. Poza tym produkcja energii elektrycznej na wyspie Reunion jest jedną z najbardziej zanieczyszczających na ziemi, ponieważ jest wytwarzana głównie z paliw kopalnych, takich jak węgiel i paliwo. Produkowana energia elektryczna jest droga i należy do najbardziej zanieczyszczających środowisko na świecie, z 820 gramami (29 uncji) CO ₂ wytwarzanymi na każdą kilowatogodzinę (prawie osiem razy więcej niż we Francji kontynentalnej). Niestety stale rosnące zapotrzebowanie na energię, ze względu na znaczny wzrost demograficzny, czasami przekracza ilość dostępnej energii. W rezultacie niedobory mogą wystąpić w pewnych okresach podczas australijskiego lata, kiedy klimatyzacja jest powszechnie stosowana.

Podobnie jak w innych częściach świata, zużycie energii elektrycznej przez budynki stanowi znaczny procent energii zużywanej na wyspie Reunion. Budynki we francuskich strefach tropikalnych, a zwłaszcza na wyspie Reunion, były często niezręcznie projektowane, w przeciwieństwie do dawnej architektury kreolskiej wernakularnej, importującej koncepcje budynków metropolitalnych. Rzeczywiście, od dziesięcioleci powszechną praktyką jest budowanie tak tanio, jak to możliwe, bez uwzględnienia środowiska i klimatu, co sprawia, że życie bez klimatyzacji jest niewygodne. Co więcej, klimatyzacja i oświetlenie są zwykle przewymiarowane przez projektantów, co prowadzi do marnotrawstwa energii. Dobrą wiadomością jest to, że można dokonać znacznych ulepszeń w zakresie zmniejszenia zużycia energii w budownictwie na wyspie Reunion.

Cel i osiągnięcia

W ogólnym kontekście zaopatrzenia i zużycia energii na wyspie Reunion oczekiwano, że budynek ten będzie miał zerowe zużycie energii netto i będzie eksportował co najmniej tyle energii, ile zużywa, do zanieczyszczającej sieci elektroenergetycznej wyspy. Aby osiągnąć ten cel, pierwszą kwestią, którą należy się zająć, jest energochłonność budynku i sposób budowania bez użycia klimatyzacji, znacznego konsumenta, przy jednoczesnym zapewnieniu komfortowych warunków dla użytkowników. Klimatyzacja jest używana tylko na jednej trzeciej całkowitej powierzchni przeznaczonej na komputery i serwery, pozostałe dwie trzecie są chłodzone i wentylowane w sposób naturalny. Stosowane są metody pasywne, wymagające od ludzi aktywności zamiast bierności w aktywnym budynku (dr François Garde, PE i członek ASHRAE) . Na początku projektowania ENERPOS w 2005 r. głównym celem było wykazanie, że ogólne zużycie energii przez budynek można zmniejszyć trzykrotnie w porównaniu ze standardowym budynkiem. W rezultacie zużywa się tylko jedną siódmą rocznego zużycia energii w standardowym budynku – 14 kilowatogodzin na metr kwadratowy (4,7 MJ/stopę kwadratową) zamiast 100 kWh/m2 (33 MJ/stopę kwadratową ⁾ w rok. Aby to zrekompensować, panele fotowoltaiczne są instalowane na dachach, umożliwiając produkcję 71 118 kilowatogodzin (256 020 MJ) w 2010 r. tropikalny klimat. Saint Pierre jest zwykle słoneczne przez cały rok i otrzymuje duże ilości promieniowania słonecznego do 1,2 kilowata na metr kwadratowy (0,15 KM / stopę kwadratową) latem. W rezultacie budynek zużywa 7 razy mniej energii niż jego produkcja, a dodatkowa produkcja energii elektrycznej jest odprowadzana do sieci.

ENERPOS spełnia wymagania następujących dwóch etykiet wydajności, HQE i PERENE. PERENE to lokalna marka na wyspie Reunion, która pomaga tym, którzy chcą jej przestrzegać, jak budować w harmonii z odpowiednim klimatem (zdefiniowano cztery różne klasyfikacje, głównie w zależności od wysokości), ponieważ Saint Pierre znajduje się w najgorętszej strefie wyspy.

Zasady i cechy

Naturalna wentylacja krzyżowa

Komfort człowieka zależy od pięciu kryteriów, z których dwa dotyczą ubioru i metabolizmu, a trzy inne koncentrują się na temperaturze i wilgotności powietrza oraz prędkości przepływu powietrza. Im szybszy przepływ powietrza na kimś, tym chłodniej się czuje. Co więcej, dobrze zaprojektowana wentylacja naturalna zapewnia dopływ świeżego powietrza do budynku. Zatem naturalna wentylacja ma tendencję do zwiększania komfortu, a także zdrowia w klimacie tropikalnym i ma na celu stłumienie klimatyzacji.

Budynek został tak zorientowany, aby zapobiegać przedostawaniu się do pomieszczeń silnych pasatów z kierunku wschodnio-południowo-wschodniego zimą, a latem nadal korzystać z bryzy termicznej. Główne elewacje są wówczas zorientowane na północ i południe, zmniejszając jednocześnie zyski ciepła na elewacjach zachodniej i południowej (które są bardziej narażone na promieniowanie słoneczne).

Wentylator sufitowy zastosowany w firmie ENERPOS

Skuteczną wentylację osiągnięto dzięki stworzeniu stosunku okna do ściany wynoszącego 30% przy użyciu żaluzji po obu przeciwnych stronach pomieszczeń. Żaluzje są przydatne nie tylko do regulacji przepływu powietrza, ale także do ochrony przed cyklonami i włamaniami. Dodatkowo otoczenie budynku zostało przemyślane tak, aby nie nagrzewało się gruntu przed wejściem do pomieszczeń:

Sadzenie rodzimych roślin i drzew na patio i wokół budynku, aby stworzyć jak najbardziej świeży mikroklimat.
Z tego samego powodu umieszczanie parkingów pod budynkiem zamiast obok niego. Ponadto zwiększa przepuszczalność gleby, dzięki czemu deszcze tropikalne nie powodują powodzi, ale przenikają do gruntu.

Wreszcie duże wentylatory sufitowe są instalowane w każdym pomieszczeniu, nawet tym z klimatyzacją. Wentylatory sufitowe zapewniają, że nawet przy braku niezbędnej bryzy zapewniony jest przepływ powietrza potrzebny do tego, aby czuć się komfortowo w pomieszczeniu. Rozwiązanie to znacząco ogranicza ilość zużywanej energii. Całkowite zużycie wentylatorów sufitowych i systemu split (ten ostatni używany do chłodzenia pomieszczeń technicznych) wynosi zaledwie 3,7 kilowatogodzin na metr kwadratowy (1,2 MJ/stopę kwadratową) rocznie w porównaniu z klasycznym systemem klimatyzacji w standardowym budynku zużywa 80 kWh / m (88 MJ / stopę) rocznie.

Zacienienie słoneczne

Cień na elewacji z powodu zacienienia słonecznego

Teraz, gdy omówiono parametr przepływu powietrza, następną kwestią, którą należy się zająć, jest temperatura powietrza. Większość ciepła pozyskiwanego w pomieszczeniach pochodzi z promieniowania słonecznego wpadającego przez przeszklenia.

Na małych elewacjach zachodniej i wschodniej praktycznie nie zastosowano przeszkleń, ponieważ są one najbardziej narażone na promieniowanie słoneczne. Dwie główne elewacje, w tym żaluzje, są chronione przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych dzięki pionowym osłonom przeciwsłonecznym złożonym z nachylonych drewnianych listew. Aby zapewnić jak największą efektywność, zacienienie słoneczne zostało symulowane za pomocą oprogramowania 3D. Ta ochrona przed przeszkleniami ma dwa główne skutki: zapobiega odblaskom na biurkach, które mogą być bardzo uciążliwe dla studentów i pracowników pracujących w ENERPOS; i obniżyć temperaturę w pomieszczeniu.

Materiały

Jeśli chodzi o kopertę, ściany są wykonane z betonu; pokrycie dachu ocieplone 10-centymetrową warstwą styropianu i wentylowanym dachem BIPV (Building Integrated Photovoltaic); systemy osłon przeciwsłonecznych wykonane są z listew drewnianych; szczyty wschodni i zachodni ocieplone drewnem mineralnym i okładziną drewnianą. Zastosowana farba jest całkowicie organiczna, a drewniane elementy nie zostały poddane żadnej specjalnej obróbce. Na głównych elewacjach nie jest wymagana izolacja, ponieważ dzięki zacienieniu słonecznemu są one bardzo wydajne pod względem wartości S.

Oświetlenie

Symulowano również światło dzienne, aby w większości miejsc wskaźnik użytecznego światła dziennego (UDI) wynosił co najmniej 90%. Dwie sale lekcyjne z widokiem na morze na pierwszym piętrze budynku nie mają sztucznego oświetlenia. Z wyjątkiem tych dwóch sal lekcyjnych, wszystkie sale lekcyjne i biura są oświetlane lampami o niskim zużyciu energii, wytwarzającymi sztuczne oświetlenie o gęstości mniejszej niż w standardowym budynku, wynoszącej 7 watów na metr kwadratowy (0,00087 KM/stopę kwadratową) w salach lekcyjnych o niskim zużyciu energii T- 5 lamp i 3,7 W/m ² (0,00046 KM/stopę kwadratową) w biurach z osobistymi lampami biurkowymi LED. Te gęstości oświetlenia są wystarczająco wysokie, aby zapewnić komfort pracy w tych miejscach pracy, a jednocześnie zmniejszyć zarówno zużycie energii, jak i zyski ciepła wytwarzane przez światła, tak dalece, jak to możliwe. Istnieje wiele przełączników do sterowania oświetleniem i wentylatorami sufitowymi przy rzędach stołów w salach lekcyjnych, ponieważ niektórym osobom może być gorąco lub nie ma wystarczającej ilości światła, podczas gdy innym jest wygodnie. Pozwala to uniknąć marnowania energii elektrycznej.

System zarządzania budynkiem służy do sterowania systemami aktywnymi. W przypadku, gdy ktoś zapomni wyłączyć światło wychodząc z pokoju, timer automatycznie wyłączy światło po dwóch godzinach.

Przetwarzanie danych

Jest to podobne do kwestii oświetlenia, ponieważ systemy komputerowe mogą znacznie wpływać zarówno na zużycie energii, jak i zyski ciepła. Głównym rozwiązaniem przyjętym w biurach jest korzystanie z laptopów zamiast komputerów stacjonarnych, ponieważ zwykle zużywają one mniej energii elektrycznej. Jeśli chodzi o sale komputerowe, to są one wyposażone jedynie w ekrany, myszki i klawiatury, a wszystkie jednostki centralne znajdują się w klimatyzowanym pomieszczeniu technicznym. Obciążenia termiczne z komputerów są w ten sposób utrzymywane poza pomieszczeniami komputerowymi.

Produkcja fotowoltaiczna

Panele fotowoltaiczne na dachu

Jak wyjaśniono wcześniej, miasto Saint Pierre przez cały rok otrzymuje ogromną ilość promieniowania słonecznego. To naturalne źródło energii zostało w konsekwencji wykorzystane. Celem jest, aby ENERPOS był budynkiem o dodatniej energii dzięki panelom słonecznym, produkcja PV musi być co najmniej równa zużyciu energii przez budynek.

Ponieważ panele fotowoltaiczne zostały użyte jako pokrycie dachowe, całkowita powierzchnia paneli została przewymiarowana w porównaniu z potrzebami energetycznymi do ochrony całego dachu przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych. Niskie zużycie energii ENERPOS jest więcej niż zrównoważone przez 365 metrów kwadratowych (3930 stóp kwadratowych) tych zintegrowanych paneli słonecznych, generujących całkowitą produkcję 71 118 kilowatogodzin (256 020 MJ) w ciągu jednego roku. Powstała w ten sposób nadwyżka energii, która nie jest zużywana przez budynek, lecz oddawana do sieci, wynosi wtedy do 61 kilowatogodzin (220 MJ) w ciągu roku.

Ponadto wszystkie koszty i ryzyko związane z tą instalacją ponosi producent, zgodnie z umową, a nie właściciel ENERPOS (tj. Uniwersytet Reunion). W zamian Uniwersytet wyspy Réunion wynajmuje produkcję fotowoltaiczną producentowi, który otrzymuje korzyści z energii elektrycznej wprowadzanej do sieci przez 15 lat. Po tym okresie właściciel budynku staje się właścicielem paneli fotowoltaicznych.

Uaktywnianie użytkowników

Zużycie energii przez budynek zależy nie tylko od sposobu jego budowy, ale także głównie od zachowań użytkowników. Idea ta sprawdza się tym bardziej w przypadku budynków wznoszonych w oparciu o projekty pasywne. Rzeczywiście, uczynienie ENERPOS budynkiem pasywnym oznacza, że ludzie muszą być aktywni, aby w pełni wykorzystać jego możliwości.

Na przykład przed włączeniem wentylatorów sufitowych w klasie uczniowie muszą najpierw otworzyć żaluzje. Wydaje się to być zdrowym rozsądkiem, ale tak naprawdę ludzie przez większość czasu o tym nie myślą. Dlatego w salach wywieszone są tabliczki wyjaśniające, jak właściwie korzystać z sali lekcyjnej, aby nie marnować energii. Celem jest edukowanie uczniów (i nauczycieli) o tym, jak się zachowywać i uświadomienie im problemów środowiskowych na wyspie Reunion.

Ocena po zajęciu

Ponieważ ENERPOS jest pionierskim projektem na wyspie Reunion iw tropikach, niezbędne jest przeanalizowanie rozkładu zużycia, wydajności i tego, jak ludzie czują się w tym budynku. Dlatego dla trzech gorących sezonów przeprowadzono ocenę poużytkową, aby ocenić poziom komfortu w ENERPOS. Uczniowie i nauczyciele zostali poproszeni o wypełnienie kwestionariusza na temat tego, jak czują się w budynku, podczas gdy zbierano parametry środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność i prędkość powietrza.

Główny wniosek jest taki, że spośród 700 ankietowanych studentów zdecydowana większość czuje się komfortowo w ENERPOS-ie w gorącym sezonie bez klimatyzacji. Ostateczny cel tego projektu został zatem osiągnięty.

Wyniki

Energia	Odsetek
Obciążenia wtyczki	46%
Klimatyzacja, wentylacja mechaniczna	15%
Oświetlenie wewnętrzne	14%
Wentylatory sufitowe	11%
Oświetlenie zewnętrzne	7%
Winda	7%

Wśród rocznego zużycia ENERPOS wynoszącego 14,4 kilowatogodzin na metr kwadratowy (4,8 MJ / stopę kwadratową) końcowe zużycie energii jest wymienione w tabeli.

Udział wtyczek w całkowitym zużyciu energii jest nienormalnie wysoki w porównaniu ze standardowym budynkiem, ponieważ elementy klimatyzacji i oświetlenia zostały znacznie zredukowane.

Podsumowując, budynek ENERPOS pokazuje, że możliwe jest zbudowanie edukacyjnego Net ZEB w tropikach, zapewniając jednocześnie komfortowe warunki do pracy i nauki. Co więcej, wnioski wyciągnięte z projektu ENERPOS można zastosować w zielonym budownictwie i sieci Projekty ZEB w gorącym klimacie.

Zobacz też

Linki zewnętrzne