Obecnie coraz częściej w odniesieniu do nowo wznoszonych budynków stosuje się określenia obiekt energooszczędny czy obiekt pasywny. Trendy związane z oszczędzaniem energii, w tym z oszczędzaniem energii w obszarze użytkowania obiektów przemysłowych są nierozerwalną częścią budownictwa zrównoważonego. Postęp cywilizacyjny, w tym technologiczny umożliwia bardziej racjonalne dysponowanie zasobami naturalnymi a poczucie odpowiedzialności społecznej wraz z rosnącymi cenami energii stanowią dalsze motory napędowe budownictwa energooszczędnego i pasywnego. Pojęcia budownictwo energooszczędne i budownictwo pasywne związane są z tak zwaną energią pierwotną potrzebną do dostarczenia ciepła instalacji grzewczej czy podgrzania ciepłej wody użytkowej. Odpowiednio sklasyfikować można, że hala energooszczędna to taka, której średniorocznie na jednostkę powierzchni dostarczyć należy 40 kilowatogodzin energii (a więc 40kWh/m2/rok). Budynek pasywny charakteryzuje się jeszcze bardziej konserwatywnym zużyciem energii. Hala pasywna to taka, która cechuje się zużyciem na poziomie poniżej 15kWh/m2/rok. Budowanie hali, a w szczególności budowa hal pasywnych wymaga szeregu zabiegów projektowych, które mają na celu zarówno minimalizację utraty energii cieplnej z budynku, zysku energii naturalnej odpowiednim kształtowaniem geometrii i bryły ale również aspektów związanych z metodą i źródłem pozyskiwanego ciepła. Aspekty te omówione zostaną w kolejnych podrozdziałach.

Hale realizowane w technologii pasywnej

Jak podano we wstępie, obiekty przemysłowe można dostosować do standardów budownictwa pasywnego dzięki szeregowi zabiegów. Jednym z nich jest zapewnienie odpowiedniej izolacyjności termicznej przegród w celu minimalizacji strat energii cieplnej. W celu zapewnienia odpowiednio wysokiej izolacyjności termicznej warto postawić na wykonanie obudowy z płyt warstwowych. Hale stalowe obudowane płytami warstwowymi nazwać można również halami panelowymi. Hale panelowe, w których rdzeń izolacyjny płyt posiada odpowiednią grubość cechują się właściwą izolacyjnością termiczną. Warto wspomnieć, że w celu osiągnięcia standardu pasywnego należy wykonać obudowę z warstw grubszych niż minimalne wynikające z warunków technicznych. Przykładowo dla standardowej hali zimnej (o temperaturze projektowanej 8oC) obudowa w płyt warstwowych z rdzeniem PIR wynosić powinna 80-100mm a w przypadku rdzenia wełnianego 130-150mm. Budowa hal pasywnych wymaga zastosowania grubszych rdzeni – przykładowo dla rdzenia PIR warto zastosować grubości 150-200mm a dla wełny ponad 200mm. Analogicznie należy rozpatrywać izolację dachu gdzie odpowiednio standardem dla hali zimnej jest przyjęcie grubości izolacji 90-100mm w przypadku płyt PIR lub 120-140mm dla płyt wełnianych przy projektowaniu hali „standardowej”. Grubości te odpowiednio należy zwiększyć w przypadku budowania hali pasywnej.  W podobny sposób należy postępować przy wyborze drzwi i okien czy pasm świetlnych, stawiając na te wyroby, które charakteryzują się lepszą izolacyjnością cieplną. Opisany skrótowo w akapicie zespół działań redukuje straty energii obiektu przemysłowego przyczyniając się do zmniejszenia ilości energii pierwotnej potrzebnej do jego ogrzania.

Kolejnym istotnym aspektem realizowania obiektów pasywnych jest dobór źródła pozyskiwania ciepła. W pierwszej kolejności warto wrócić do przedmowy, w której wspomniano o tym, że energooszczędność budynku zależy od potrzebnej ilości energii pierwotnej do ogrzania obiektu. Co istotne, to fakt, że energia pierwotna zależy nie tylko od strat ciepła (opisanych w poprzednim akapicie) ale również od stopnia ekologiczności źródła/nośnika ciepła i miejsca wytwarzania ciepła. Energia pierwotna współzależy od tak zwanej energii końcowej wyznaczanej wprost z analiz stowarzyszonych z zagadnieniami fizyki budowli a więc sprawnością wytworzenia energii i strat ciepła. Wskaźnik energii pierwotnej oprócz składników ujętych we wskaźniku energii końcowej zawiera dodatkowo współczynnik „w” określający „ekologiczność” źródła energii. W skrócie przytoczyć można następujące wartości współczynnika w, który im mniejszy tym mniejsza wartość energii pierwotnej (tym bardziej ekologiczne źródło ciepła):

  • Energia elektryczna w=3.0
  • Węgiel kamienny w=1.10
  • Gaz ziemny w=1.10
  • Węgiel kamienny (ciepło sieciowe) w=1.30
  • Biogaz w=0.50
  • Biomasa w=0.20
  • OZE – energia słoneczna, wiatrowa, geotermalna w=0.00

Jak można wywnioskować, w budownictwie pasywnym warto więc uwzględnić jak największy udział pozyskiwania energii grzewczej (w tym energii elektrycznej) z odnawialnych źródeł energii (OZE) w celu redukcji wartości energii pierwotnej co w efekcie przybliża obiekt do sklasyfikowania go jako obiekt pasywny.

Kolejnym z czynników głównych wartych uwagi jest również obowiązek uwzględnienia w średniorocznym bilansie energetycznym obiektu zysków cieplnych wynikających z charakterystyki użytkowania obiektu. Niekiedy procesy technologiczne zachodzące w obiekcie przemysłowym są istotnym generatorem ciepła, sprawiającym, że dodatkowe ogrzewanie obiektu jest niepotrzebne lub stanowić może znaczące uzupełnienie bilansu energetycznego w okresie najsilniejszych mrozów (styczeń-luty). Wtedy z kolei z uwagi na niezależne od pory roku generowanie w obiekcie ciepło technologiczne staje się problemem w odniesieniu do zapewnienia odpowiedniej temperatury pracy/użytkowania obiektu w okresie letnim. Konieczność chłodzenia w okresie letnim również uwzględniane jest w średniorocznym zapotrzebowaniu na energię pierwotną.

Jednym z ostatnich aspektów budowania w standardzie pasywnym jest fakt, iż odpowiednio w średniorocznym bilansie energetycznym uwzględnia się zyski pochodzące z wnikania światła słonecznego do obiektu  przez przezierne/półprzezierne przegrody. Odpowiednie doświetlenie hali stalowej wlicza się jako zysk energetyczny, szczególnie w okresach grzewczych. W aspekcie doświetlenia hali panelowej okazać się może istotną kwestią rozmieszczenie naświetli ściennych czy okien oraz świetlików i pasm świetlnych dachowych. W przypadku okien nie tylko ich powierzchnia, stopień przezierności czy ilość szyb w pakiecie szklenia odgrywa istotną rolę (wpływa na ilość energii cieplnej wnikającej do obiektu) ale również umiejscowienie okien na elewacjach względem stron świata. Przykładowo na północnej półkuli Ziemskiej a więc też w Polsce promienie słoneczne niezależnie od pory dnia padają zawsze w pochyleniu zwróconym od strony południowej. Tym samym okna na elewacji południowej wpuszczają więcej energii cieplnej niż te zlokalizowane na elewacji północnej.

Podsumowując, budowa hal pasywnych jest niewątpliwie trendem wykorzystującym najnowszy stan wiedzy z zakresu projektowania i kształtowania obiektów budowlanych w obszarze zagadnień fizyki budowli. Wykorzystuje również powszechnie stosowane a ciągle unowocześniane technologie wykorzystywania odnawialnych źródeł energii. Obiekty przemysłowe wznoszone w standardzie pasywnym stanowią coraz większą część całości rynku hal stalowych zapewniając Inwestorowi znacznie niższe koszty eksploatacji jednocześnie dając perspektywę na długie i odpowiedzialne społecznie użytkowanie obiektu a więc i na społecznie odpowiedzialny biznes.