Optymalizacja termiczna jako element zrównoważonych rozwiązań dla budynków prefabrykowanych wznoszonych w obszarze wyszehradzkim w okresie socjalizmu
Okres realizacji: 01/03/2025 – 31/08/2026
Osoba odpowiedzialna (VSB): Kateřina Stejskalová ()
Osoba odpowiedzialna (SZE): Ajtayné Károlyfi Kitti ()
Osoba odpowiedzialna (UWM): Aldona Skotnicka-Siepsiak ()
Osoba odpowiedzialna (UNIZA): Radoslav Ponechal ()
O projekcie
Masowa realizacja prefabrykowanych budynków mieszkaniowych, rozpoczęła się po zakończeniu II wojny światowej. W krajach V4, trwała do późnych lat 90-tych zeszłego stulecia. Budownictwo prefabrykowane wywarło duży wpływ na kraje V4. Obecnie około 25% populacji tych krajów (15 miliomów ludzi) zamieszkuje w tego typu budynkach.
Pierwsze działania związane z renowacją prefabrykowanych, żelbetowych budynków mieszkalnych miały miejsce w latach 80 ubiegłego stulecia. Koncentrowały się one głównie na poprawie właściwości termoizolacyjnych ścian zewnętrznych przy użyciu systemu ETICS. Grubość izolacji proponowana w tym systemie wzrosła z czasem z początkowych 80 mm do obecnie stosowanej, wynoszącej ponad 200 mm. Realizowana w ten sposób minimalizacja strat ciepła przegród budowlanych, powodowała również zmniejszenie infiltracji powietrza. To z kolei skutkowało często pogorszeniem się mikroklimatu wewnątrz tych budynków i wymusiła konieczność stosowania wentylacji mechanicznej. Modernizacja i rozbudowa systemów grzewczo-wentylacyjnych w istniejących budynkach jest często problematyczna. Dodatkowo zmiana w układzie źródła ciepła (np. panele fotowoltaiczne, kolektory słoneczne itp.), wymusza weryfikację parametrów związanych z nośnością istniejących konstrukcji. Innym ważnym zagadnieniem są aspekty środowiskowe i projektowania zrównoważonego. Należy również pamiętać o starannym doborze materiałów wykorzystywanych w procesie modernizacji.
Z uwagi na fakt, że optymalizacja procesu renowacji budynków prefabrykowanych wymaga uwzględnienia i rozpatrzenia wielu zmiennych, założeń i opcji rozwiązań, proponujemy wykorzystanie w tym celu narzędzia do optymalizacji wyboru, opracowywanego w ramach niniejszego projektu.
Celem tego projektu jest stworzenie systemu, który zawiera metodę optymalizacji wielopodmiotowej. Jego zadaniem będzie wspomaganie procesu decyzyjnego, dla renowacji prefabrykowanych budynków żelbetowych, przy użyciu technologii BIM i projektowania parametrycznego, Badaniami objęte zostaną wybrane prefabrykowane budynki z epoki socjalizmu, znajdujące się w obszarze uczestniczących krajów V4. Uwaga będzie się koncentrowała głownie na obiektach, które nie zostały jeszcze poddane termomodernizacji. Działania obejmą również prefabrykowane budynki, które zostały zmodernizowane 20-30 lat temu, a obecnie wymagają ponownych działań wynikających z bardziej rygorystycznych zapisów prawnych dotyczących strat ciepła.
W oparciu o ocenę istniejącego stanu technicznego, pomiary i skaning laserowy, przygotowane zostaną modele BIM wybranych budynków. Modele te posłużą jako podstawa do parametrycznego projektowania optymalnych rozwiązań termicznych. Zostaną wzięte pod uwagę takie czynniki, jak przewodność cieplna, eksploatacja, nakłady finansowe i zrównoważony rozwój. Nośność konstrukcji zostanie oceniona pod kątem możliwości zastosowania nowo zaproponowanych rozwiązań.
W ramach projektu zaplanowano również spotkania i konferencje, które będą doskonałą okazją do wymiany doświadczeń i podzielenia się wiedzą na temat przyszłości wykorzystania modeli BIM w celu: wybrania najlepszych materiałów do izolacji termicznej budynku, doboru parametrów termicznych projektowania i oceny stanu i jakości konstrukcji. Model BIM pozwoli również ocenić ilość odpadów budowlanych generowanych podczas planowanej termomodernizacji (np. objętość nieefektywnej izolacji termicznej czy objętość tynku ze zdemontowanej starej elewacji).
Rezultatem projektu powinno być stworzenie narzędzia/aplikacji optymalizacyjnej, która pobierze niezbędne informacje z modelu BIM (powierzchnie, objętości, materiały, skład, właściwości itp.) i będzie w stanie ocenić różne opcje renowacji przegród zewnętrznych budynków prefabrykowanych oraz znaleźć optymalne rozwiązanie zaprojektowane w oparciu o określone kryteria (np. straty ciepła, LCA, nośność i bezpieczeństwo konstrukcji).
O partnerach
VSB - Technical University of Ostrava, Wydział Inżynierii Lądowej ma bogate doświadczenie w proponowanym temacie, w szczególności w modelowaniu BIM, modernizacji budynków, efektywności energetycznej i analizie konstrukcji. Pracownicy byli zaangażowani w znaczący projekt, którego celem była renowacja i modernizacja budynków prefabrykowanych. Współpracowali również z partnerami przy projektach mających na celu zmniejszenie obciążenia środowiskowego mieszanek betonowych i obliczenie wskaźnika zrównoważonego rozwoju konstrukcji. Projekty dotyczące energooszczędnej renowacji budynków mieszkalnych zostały opracowane przez doktorantów na poziomie uniwersyteckim.
Széchenyi István University został wybrany ze względu na doświadczenie w projektowaniu parametrycznym, metodach optymalizacji, modelowaniu BIM i analizie cyklu życia, które są kluczowe dla celów projektu.
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie uczestniczy w projekcie ze względu na wieloletnią współpracę z prof. Katzerem, kierownikiem Centrum Inżynierii Lądowej UWM. Pracownicy UWM mają doświadczenie w modelowaniu wymiany cieplnej, ocenie komfortu cieplnego, efektywności energetycznej, projektowaniu zielonych budynków, mechanice konstrukcji i modelowaniu BIM.
Uniwersytet w Żylinie został wybrany na podstawie wieloletniej współpracy z prof. Kotešem w zakresie analizy strukturalnej konstrukcji żelbetowych i ryzyka korozji zbrojenia. Koledzy z UNIZA wnoszą doświadczenie w zakresie konstrukcji żelbetowych, analizy strukturalnej, trwałości betonu, efektywności energetycznej i komfortu cieplnego.
