Wskaźnik EP. Jak rozwiązania instalacyjne wpływają na wskaźnik energii pierwotnej budynku?
Wybór rozwiązań instalacyjnych ma decydujący wpływ na wartość wskaźnika EP. Spełnienie wymagania na energię pierwotną jest możliwe dzięki znacznemu pokryciu zapotrzebowania na energię z OZE przy jednoczesnym podwyższeniu standardu energetycznego budynku. Jak osiągnąć najniższy wskaźnik EP - analiza konkretnych przykładów.
Wpływ rozwiązań instalacyjnych na wskaźnik EP budynku. Rozwiązania instalacyjne, a nowe warunki techniczne obowiązujące od stycznia 2021 roku.
Metodyka obliczania wskaźnika EP - ogrzewanie
Wartość energii pierwotnej w największym stopniu zależy od współczynników nieodnawialnych nakładów energii (wi).
QP,H = wH ∙ QK,H + wel ∙ Eel,pom,H, kWh/rok)
gdzie,
w – współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energiikońcowej do ocenianego budynku,QK,H – roczne zapotrzebowanie na energię końcową przez system ogrzewania, kWh/rok,Eel,pom,H – roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną do napędu urządzeń pomocniczych systemu ogrzewania, kWh/rok.
Wskaźniki nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej
| Lp. | Sposób zasilania budynku w energię | Rodzaj nośnika energii lub energii | wi |
| 1. | Miejscowe wytwarzanie energii w budynku | olej opałowy | 1,10 |
| 2. | gaz ziemny | ||
| 3. | gaz płynny | ||
| 4. | węgiel kamienny | ||
| 5. | węgiel brunatny | ||
| 6. | Ciepło sieciowe z kogeneracji | węgiel kamienny lub gaz ∗ | 0,80 |
| 7. | biomasa, biogaz | 0,15 | |
| 8. | Ciepło sieciowe z ciepłowni lokalnej | węgiel kamienny | 1,30 |
| 9. | gaz lub olej opałowy | 1,20 | |
| 10. | Sieć elektroenergetyczna systemowa | energia elektryczna | 3,0 |
| 11. | Lokalne odnawialne źródła energii | energia słoneczna | 0,00 |
| 12. | energia wiatrowa | ||
| 13. | energia geotermalna | ||
| 14. | biomasa | 0,20 | |
| 15. | biogaz | 0,50 | |
| ∗ w przypadku braku danych o wytwarzaniu ciepła w kogeneracji przyjmuje się wi = 1,2 | |||
Tabela pokazuje, że najmniej korzystna z punktu widzenia nieodnawialnej energii pierwotnej jest energia elektryczna (mało wydajny system z powodu dużych strat energii na produkcji i przesyle).
Wskaźnik EP jest to wynik uwzględnienia w końcowych obliczeniach nakładów nieodnawialnej energii pierwotnej poniesionych na dostarczenie do budynku poszczególnych nośników energii - gazu, oleju opałowego, energii elektrycznej, energii odnawialnych. Niski wynik świadczy o wyposażeniu obiektu w systemy chroniące środowisko naturalne i wykorzystujące odnawialne źródła energii, jak energię słoneczną, wiatrową, geotermię.
Jak osiągnąć niski wskaźnik EP?
Jeśli budynek ma osiągnąć niski wskaźnik EP, spełniający wymagania Warunków technicznych, to od razu nasuwa się odpowiedź, że w możliwie największym zakresie powinno się wykorzystać te źródła energii, które mają niewielki współczynnik nakładu energii. W przypadku budynków jednorodzinnych, które nie są podłączone do sieci ciepłowniczych będą to odnawialne źródła energii (OZE) - głównie słońce, wiatr. Jeżeli budynek jest podłączony do sieci ciepłowniczej (jak w przypadku większości budynków wielorodzinnych), to najkorzystniejszy wskaźnik EP otrzymamy w przypadku sieci wykorzystującej energię z kogeneracji.
Wskaźnik EP - analiza domu jednorodzinnego o powierzchni prawie 140 m²
Założenia
Analizowany projekt - Murator M133/M133L Optymalny. Budynek spełnia wymagania WT 2017 dotyczące izolacyjności cieplnej. Analizowano wpływ lokalizacji, obrotu i różnych źródeł ciepła. Dla każdego przypadku określono wartość wskaźnika EP.Wariant bazowy: kocioł kondensacyjny gazowy, Warszawa, elewacja ogrodowa zwrócona na południe.Analizowane źródła: kocioł na węgiel kamienny, kocioł na biomasę, pompa ciepła grunt/woda, pompa ciepła powietrze/woda, energia elektryczna wykorzystywana bezpośrednio.
Zakładamy, że najbardziej optymalnym rozwiązaniem pod względem wygody, ekologii i oszczędności jest wykorzystanie do centralnego ogrzewania gazowego kotła kondensacyjnego. Okazuje się, że dla tego projektu budynku usytuowanie na działce ma niewielki wpływ na wskaźnik EP. Wpływ na wskaźnik EP ma natomiast lokalizacja i związane z nią warunki klimatyczne. Warto mieć na względzie, że przy budowie czy termomodernizacji budynku nakłady poniesione na polepszenie standardu energetycznego będą większe w przypadku lokalizacji w zimniejszej strefie klimatycznej (np. w Suwałkach) niż na obszarze cieplejszym (np. w Świnoujściu), jak to pokazano na poniższym wykresie.
Jeśli wziąć pod uwagę rodzaj rodzaj źródła ciepła dla różnych lokalizacji, to na wykresie widać, że wymagany wskaźnik EP spełniony jest tylko przy biomasie. Zaskakujące może być to w badaniu, że ekologiczna pompa ciepła nie daje dobrego wyniku. Dzieje się tak dlatego, że przy ogrzewaniu pompą ciepła pobierana jest energia elektryczna.
Wskaźnik EP - optymalizacja projektu zgodnie z wymaganiami WT 2017
| Przedmiot wymagań | Jednostka | WT 2017 | WT 2017 + rekuperacja | Izolacja + rekuperacja |
| Graniczne wartości współczynnika przenikania ciepła U dla przegród: | ||||
| ściany zewnętrzne | W/m²K | 0,23 | 0,23 | 0,09 |
| dach | 0,18 | 0,18 | 0,09 | |
| stropy, podłoga na gruncie | 0,30 | 0,30 | 0,10 | |
| okna i drzwi balkonowe | 1,10 | 1,30 | 0,90 | |
| okna połaciowe | 1,30 | 1,30 | 1,10 | |
| drzwi garażowe i balkonowe | 1,50 | 1,50 | 1,1 | |
| szczelność powietrzna budynku n50 | 1/h | 3,00 | 1,00 | 0,60 |
| wentylacja | - | naturalna lub hybrydowa | mechaniczna z odzyskiem ciepła | mechaniczna z odzyskiem ciepła |
| Graniczna sprawnościtemperaturowa odzysku ciepła η | % | brak | 90 | 90 |
| EK | kWh/m²rok | 130,3 | 108,3 | 80,5 |
| EP | kWh/m²rok | 157,6 | 126,8 | 94,8 |
Wskaźnik EP i wykorzystanie PV
Wykorzystanie energii elektrycznej produkowanej przez PV do zasilania instalacji pompy ciepła lub ogrzewania i podgrzewania c.w.u. elektrycznie. Konieczność podłączenia do sieci i bilansowania rocznego.
| Instalacja | EP, kWh/m²rok(Warszawa) | Wymaganyudział energii zPV | Ilośćwyprodukowanej energii,kWh/rok |
| Pompy ciepła grunt/woda | 136,8 | 31% | 2 200 |
| Pompy ciepła powietrze/woda | 166,2 | 43% | 3 748 |
| Ogrzewanie - c.w.u. elektryczne | 329,4 | 71% | 12 343 |
Wykorzystanie PV
| Ilość wyprodukowanejenergii, kWh/rok | Wymagana mocinstalacji, kWp | Wymagana powierzchniadachu, m² |
| 2 200 | 2,3 | 15 |
| 3 748 | 3,9 | 26 |
| 12 343 | 13,0 | 86 |
Wskaźnik EP a wymagania WT 2021
Jeśli w budynku źródłem ciepła będzie gazowy kozioł kondensacyjny, to największy udział w zapotrzebowaniu na energię pierwotną w bilansie całkowitym nie będzie miało ogrzewanie, a przygotowanie c.w.u.
Wskaźnik EP - wymagania optymalne
Pojawia się pytanie, jak powinny wyglądać wymagania optymalne dla budynku, jak projektować budynku, aby jednocześnie spełniały wymagania Warunków technicznych, aby były optymalne z punktu widzenia kosztów i ekologiczne. Poniżej przykład porównania czterech standardów oraz zestawienie kosztów (budowy i użytkowania) dla tych budynków. Z analizy wynika, że najbardziej optymalnym budynkiem jest ten w standardzie NF 40 - ma najlepsze parametry, jeżeli chodzi o koszty budowy i użytkowania.
| Przedmiot wymagań | Jednostka | WT 2014 | WT 2021 | NF40 | NF15 |
| Graniczne wartości współczynnika przenikania ciepła U dla przegród: | |||||
| ściany zewnętrzne | W/m²K | 0,25 | 0,20 | 0,15 | 0,10 |
| dach | 0,20 | 0,15 | 0,12 | 0,10 | |
| stropy, podłoga na gruncie | 0,30 | 0,30 | 0,20 | 0,15 | |
| okna i drzwi balkonowe | 1,30 | 0,90 | 1,00 | 0,80 | |
| okna połaciowe | 1,50 | 1,10 | 1,00 | 0,80 | |
| drzwi garażowe i balkonowe | 1,70 | 1,30 | 1,30 | 0,01 | |
| Graniczne wartości liniowychwspółczynnika strat ciepła Ψmostków cieplnych | W/mK | brak(wymaganie nafRsi≤0,72) | brak(wymaganie nafRsi≤0,72) | 0,10(0,30 dla płytbalkonowych) | 0,01 |
| wentylacja | - | naturalna lub hybrydowa | naturalna lub hybrydowa | mechaniczna z odzyskiem ciepła | mechaniczna z odzyskiem ciepła |
| Graniczne sprawnościtemperaturowa odzysku ciepła η | % | brak | brak | 85 | 90 |
| Szczelność powietrznabudynku n50 | 1/h | 3,00 | 3,00 | 1,00 | 0,60 |
Praktyka pokazuje, że OZE jest niestety stosowane często na papierze – kotłownie gazowe są przerabiane na kotłownie biomasowe, będące w rzeczywistości kotłowniami węglowymi. Większa ilość kotłów węglowych przyczynia się do pogorszenia jakości powietrza w Polsce.
