Świadectwa energetyczne a energooszczędność budynków

Wzrost zainteresowania problematyką racjonalizacji użytkowania energii dotyczy wszystkich sektorów życia i aktywności człowieka. Budownictwo i sektor komunalno-bytowy to miejsce największych możliwych oszczędności energii, chociażby ze względu na bardzo duży udział w krajowym zużyciu. Dlatego rola świadectw energetycznych dla budynków jest tak ważna i trudna do przecenienia.

Zadaniem wprowadzanych właśnie dokumentów (świadectw energetycznych) jest pokazanie, jaki jest pod względem energetycznym dany budynek (określenie jego klasy energetycznej) oraz pokazanie, co można zrobić, aby jego jakość energetyczną (klasę) podnieść. Wbrew różnym obiegowym opiniom zadaniem świadectwa energetycznego nie jest egzekwowanie zmian, a jedynie informowanie o jakości energetycznej budynku i możliwościach poprawy istniejącego stanu.

Standard energetyczny budynków projektowanych i istniejących
Wszystkie istniejące i projektowane budynki można przydzielić do jednej z grup charakteryzujących je pod względem energetycznym (opis tych grup w tabeli niżej).

Budynki wznoszone w różnych okresach charakteryzują się odmiennymi standardami energetycznymi, co przekłada się na duże różnice w zapotrzebowaniu na energię niezbędną do ich ogrzania. Budynki projektowane obecnie powinny spełniać obowiązujacy standard, więc w większości przypadków zużywały mniej energii od wybudowanych wcześniej. Podział ten (na obiekty istniejące i projektowane) ma uzasadnienie, ponieważ różne będą metody prowadzące do osiągnięcia możliwie najniższego poziomu zużycia ciepła na potrzeby ogrzewania.

Standard energetyczny budynków wznoszonych w różnych latach oraz obecnie projektowanych

W przypadku obiektów nowych można mówić o osiągnięciu standardu "budynek energooszczędny", co w przypadku obiektów kilkunasto lub kilkudziesięcioletnich jest dosyć trudne i kosztowne. W budynkach modernizowanych zapewnienie dobrego standardu w ramach aktualnych wymagań wydaje się być dobrze postawionym celem. Dla obiektów poddawanych termomodernizacji osiągnięcie statusu budynku energooszczędnego (nawet rozumianego liberalnie E<80 [kWh/m²a]) jest praktycznie bardzo trudne. Dowodem na to są wyniki kilkuset audytów energetycznych różnych budynków (nie odnotowano przypadku doprowadzenia budynku do stanu lepszego niż E=90 [kWh/m²a]). Inaczej rzecz ma się z budynkami projektowanymi, gdzie coraz częściej zdarzają się realizacje charakteryzujące się wskaźnikiem zapotrzebowania na ciepło w sezonie ogrzewczym E = 50-80 [kWh/m²a].

Istotną rolę w podejmowaniu decyzji, co do standardu energetycznego projektowanego budynku odgrywa zazwyczaj czynnik ekonomiczny. Oznacza to, iż z punktu widzenia inwestora powinien on mieć decydujące znaczenie, natomiast z urzędu Państwo ma prawo i obowiązek brać pod uwagę inne istotne w rozwoju kraju elementy. Mogą to być wymagania odnośnie redukcji emisji CO₂, wymagania ochrony środowiska czy też wymagania rozwoju zrównoważonego. Umiejętnie zastosowane dostępne instrumenty polityki gospodarczej (kształtowanie cen poszczególnych nośników energii poprzez opłaty ekologiczne, dopłaty do wybranych technologii, ulgi inwestycyjne) mogą doprowadzić do sytuacji, w której inwestor w oparciu o przesłanki wyłącznie ekonomiczne podejmuje decyzje pożądane z punktu widzenia interesu publicznego.

Taki nieskomplikowany model, i wydawałoby się nietrudny do wdrożenia, niestety jeszcze u nas nie obowiązuje. Są jednak pewne pozytywne symptomy, chociażby "Ustawa o wspieraniu przedsięwzięć termomodernizacyjnych" lub rodzące się w bólach regulacje prawne wdrażające dyrektywę 2002/91/WE o certyfikacji energetycznej budynków. Z takiego nie najlepszego stanu powinni zdawać sobie sprawę przyszli inwestorzy decydując o ostatecznym "kształcie i wyposażeniu" swojego budynku. Pamiętać należy, iż nie wszystkie rozwiązania powszechnie stosowane w innych krajach należy stosować u nas chociażby ze względu na ich opłacalność lub raczej tej opłacalności brak.

Budynki energooszczędne - możliwe do osiągnięcia efekty
Budynek energooszczędny powinien spełniać kryterium sezonowego zapotrzebowania na ciepło E<80[kWh/m²a]. Nie ma natomiast bliżej określonych wymagań, co do elementów, które należy zastosować, aby osiągnąć tak niskie zużycie energii. Na podstawie danych (literatura oraz własne doświadczenia) można opisać budynek energooszczędny jako obiekt spełniający poniższe wymagania szczegółowe:

• ściany - izolacja termiczna (na przykład wełna lub styropian) o grubości 18 cm,
• dachy i stropodachy - izolacja termiczna z wełny mineralnej o grubości 20 cm;
• podłoga na gruncie - styropian o grubości 10 cm;
• okna - szczelne i o współczynniku U 1,7 [W/(m²K)];
• znaczna powierzchnia okien od strony południowej (południowo-zachodniej) przy jednoczesnym ograniczeniu od strony północnej;
• przegrody wewnętrzne ciężkie z możliwością akumulowania ciepła;
• wyeliminowanie tak zwanych mostków termicznych;
• wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna z możliwością odzyskiwania ciepła z powietrza usuwanego (rekuperator);
• wymiennik gruntowy wstępnie podgrzewający napływające do budynku świeże powietrze;
• sprawny system ogrzewania z możliwością reagowania na zmiany temperatury wewnętrznej i zewnętrznej.

Zgodnie z powyższymi wymaganiami wzniesiony został budynek, w którym praktycznie nie występują mostki termiczne (okna i drzwi montowane były w warstwie izolacji termicznej, wieńce zostały wykonane jako dzielone, natomiast balkony ocieplono dookoła styropianem). Zostało to potwierdzone w badaniu z użyciem kamery termowizyjnej - nie wykryto żadnych wad termicznych w przegrodach zewnętrznych. Tradycyjnie "słabe miejsca", takie jak nadproża, wieńce, miejsca montażu okien, połączenia ścian z balkonami na zdjęciach termowizyjnych nie były widoczne (rys.1).

Dom wyposażony został w wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła (wymiennik krzyżowy). Pozwala to na doprowadzenie tylko takiej ilości powietrza, która jest niezbędna ze względów higienicznych przy jednoczesnym zminimalizowaniu energii na jego ogrzanie poprzez odzyskiwanie części energii z usuwanego z budynku ciepłego powietrza (wymiennik krzyżowy). W okresie zimowym i letnim powietrze zewnętrzne jest doprowadzane do rekuperatora poprzez czerpnię w ogrodzie i wymiennik gruntowy, w którym następuje wstępne ogrzanie powietrza wentylacyjnego doprowadzanego do wnętrza. Latem, po wymianie wkładu w rekuperatorze, wymiennik gruntowy służy do schładzania powietrza nawiewanego do budynku.

Zasadniczym źródłem ciepła w opisywanym domu jest piec gazowy z zamkniętą komorą spalania "turbo" i automatyką sterującą. Wszystkie grzejniki wyposażone są w zawory z głowicami termostatycznymi.

Prowadzone przez kilka poprzednich lat badania opisanego wyżej budynku energooszczędnego (rys. 2) eksploatowanego w północno-wschodniej Polsce pozwoliły na określenie efektów energetycznych i ekonomicznych, na jakie można liczyć wznosząc takie budynki w naszych warunkach klimatycznych.

Zobacz galerię 2 zdjęcia

Autor: Swisspor Polska

Rys.1. Termogramy: a/elewacji frontowej budynku energooszczędnego (ciepłe miejsce z lewej to wylot spalin z kotła turbo)

czerwiec 2008 r.

Dom wyposażony został w wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła (wymiennik krzyżowy). Pozwala to na doprowadzenie tylko takiej ilości powietrza, która jest niezbędna ze względów higienicznych przy jednoczesnym zminimalizowaniu energii na jego ogrzanie poprzez odzyskiwanie części energii z usuwanego z budynku ciepłego powietrza (wymiennik krzyżowy). W okresie zimowym i letnim powietrze zewnętrzne jest doprowadzane do rekuperatora poprzez czerpnię w ogrodzie i wymiennik gruntowy, w którym następuje wstępne ogrzanie powietrza wentylacyjnego doprowadzanego do wnętrza. Latem, po wymianie wkładu w rekuperatorze, wymiennik gruntowy służy do schładzania powietrza nawiewanego do budynku.

Zasadniczym źródłem ciepła w opisywanym domu jest piec gazowy z zamkniętą komorą spalania "turbo" i automatyką sterującą. Wszystkie grzejniki wyposażone są w zawory z głowicami termostatycznymi.

Prowadzone przez kilka poprzednich lat badania opisanego wyżej budynku energooszczędnego (rys. 2) eksploatowanego w północno-wschodniej Polsce pozwoliły na określenie efektów energetycznych i ekonomicznych, na jakie można liczyć wznosząc takie budynki w naszych warunkach klimatycznych.

Obliczony wskaźnik zapotrzebowania na energię (netto) przy rzeczywistych temperaturach sezonu grzewczego 2003/2004 w miejscu badań wyniósł:
E_obl. = 32,9 [kWh/(m²a)], co w przeliczeniu na standardowy sezon grzewczy daje wartość E_{obl_st} = 36,1 [kWh/(m²a)].

Średni wskaźnik eksploatacyjny sezonowego zapotrzebowania na ciepło (brutto) obliczony na podstawie ilości zużytego w czterech sezonach grzewczych gazu wyniósł 34,2 [kWh/(m²a)]. Po uwzględnieniu energii elektrycznej zużywanej na cele wentylacji mechanicznej ostatecznie uzyskano wartość eksploatacyjną wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło E_eks = 36,4 [kWh/(m²a)]. (w przeliczeniu na kubaturę ogrzewaną daje to wartość 10,56 [kWh/(m³a)] (jest to wartość brutto uwzględniająca sprawność kotła gazowego i instalacji c.o.).

Według aktualnie obowiązujących przepisów, wymagany graniczny wskaźnik E₀ dla opisywanego budynku wynosi 33,93 [kWh/(m³a)] - jest to wartość przeszło trzykrotnie wyższa od wartości eksploatacyjnej podanej wyżej. Ponieważ podana wartość nie uwzględnia kotła i instalacji c.o., a więc tak naprawdę rozbieżność pomiędzy tymi wartościami jest jeszcze większa.

Na rys. 3 zestawiono wskaźniki sezonowego zapotrzebowania na ciepło dla opisywanego budynku (eksploatacyjny i graniczny wymagany) ze średnimi wskaźnikami wyznaczonymi dla grupy kilkudziesięciu budynków jednorodzinnych. Dane pochodzą z audytów energetycznych wykonywanych przy udziale autora w białostockim Oddziale NAPE SA. Z zestawienia wynika, iż średnie wartości wskaźników E dla budynków poddawanych termomodernizacji są bardzo wysokie. Po termomodernizacji stan termiczny budynków jednorodzinnych zbliża się do wartości granicznej wymaganej rozporządzeniem dla budynków nowych. Z zestawienia wynika też, jak bardzo badany budynek energooszczędny różni się zarówno od stanu średniego jak i wypełniającego aktualne wymagania stawiane nowowznoszonym budynkom mieszkalnym.

Literatura:
1. Sarosiek W.: Eksploatacja budynku energooszczędnego - uwagi po trzech sezonach ogrzewczych, Materiały Budowlane 1/2004, s. 82-83, Warszawa, styczeń 2004.
2. Sarosiek W.; Sadowska B.: Kompleksowe badania energetyczne energooszczędnego budynku jednorodzinnego w warunkach klimatu północno-wschodniej Polski, praca W/IIB-12/03, Politechnika Białostocka, Białystok 2005.
3. Projekt rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki.

W warunkach klimatu panującego w północno-wschodniej Polsce dla przeciętnych budynków sezon ogrzewczy trwa normatywnie około 7,7 miesiąca. Dla rozpatrywanego budynku energooszczędnego ze standardowych 232 dni okres grzewczy skrócił się do 158 dni.

"Nakłady dodatkowe" na wzniesienie budynku energooszczędnego spowodowały wzrost kosztu inwestycji o ok. 4,5%. Biorąc pod uwagę różnice w zapotrzebowaniu na energię cieplną na cele grzewcze, pomiędzy opisywanym budynkiem a takim samym obiektem zbudowanym zgodnie z obowiązującymi wymaganiami odniesionymi do wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło E, okres zwrotu dodatkowo poniesionych nakładów SPBT wyniósł (przy założeniu ogrzewania budynku z kotłowni gazowej) około 4 lata.

Certyfikacja energetyczna budynków
Od stycznia 2009 roku zacznie w Polsce obowiązywać certyfikacja energetyczna budynków wynikająca z obowiązku wypełnienia Dyrektywy Unii Europejskiej 2002/91/WE. Będące w fazie konsultacji rozporządzenia wykonawcze do przyjętych w nowelizacji Prawa Budowlanego rozwiązań, przewidują zakwalifikowanie budynku do jednej z dziewięciu klas energetycznych na podstawie wskaźnika zużycia energii Ep [kWh/(m²a)] i wskaźnika zintegrowanej charakterystyki energetycznej WZE. Bezwymiarowy wskaźnik WZE jest ilorazem zużycia energii (na ogrzewanie, chłodzenie, wentylację, ciepłą wodę i oświetlenie) w sezonie ogrzewczym przez budynek oceniany i przez budynek referencyjny. Budynek referencyjny jest to taki sam obiekt jak oceniany, ale charakteryzujący się wszystkimi parametrami spełniającymi na minimalnym poziomie obowiązujące wymagania. Wskaźnik WZE pokazuje ile energii zużywa oceniany budynek w stosunku do stanu spełniającego obecne wymagania. Z ustanowionych dziewięciu klas, cztery reprezentują własności energetyczne lepsze od wymagań (A1, A2, B1, B2), cztery własności gorsze od wymagań (D, E, F, G) i jedna (C) jest tożsama z wymaganymi własnościami energetycznymi budynku.

Praktycznie wszystkie wyroby elektryczne i elektroniczne (na przykład sprzęt radiowo-telewizyjny i AGD) mają określoną klasę energetyczną, a przecież zużywają one nieporównywalnie mniej energii niż budynek. Świadectwa energetyczne będą informowały nabywcę, najemcę bądź użytkownika o jakości energetycznej budynku zarówno nowego jak i eksploatowanego. Bardzo ważna jest zawarta w świadectwie informacja o możliwym podwyższeniu klasy energetycznej a także o możliwościach zmniejszenia zużycia energii poprzez zmianę sposobu eksploatacji to wytyczne dla właściciela budynku bądź jego zarządcy. Dzięki takim informacjom nabywca budynku lub jego dzierżawca będzie mógł zorientować się w zakresie (kosztach) inwestycji niezbędnych w celu poprawienia jakości energetycznej budynku. Klasa energetyczna w sposób bezpośredni poinformuje nabywcę lub najemcę o przyszłych kosztach eksploatacyjnych.

Pierwszym elementem niezbędnym do decyzji o termicznej modernizacji budynku i jego instalacji jest wiedza na temat jego rzeczywistego stanu i niezbędnym zakresie modernizacji. Wydaje się, iż poprzez rzetelną informację świadectwa mogą znacznie przyczynić się do poprawy jakości energetycznej budynków.

Podsumowanie
Badania przedstawionego budynku świadczą zarówno o możliwościach wznoszenia jak i oszczędnego eksploatowania w naszych warunkach klimatycznych budynków o niskim zapotrzebowaniu na energię cieplną. Wartości obliczeniowych wskaźników energetycznych potwierdzone podczas eksploatacji budynku energooszczędnego są znacznie niższe od średnich standardów krajowych oraz obecnych wymagań stawianych budynkom jednorodzinnym oraz wielorodzinnym.

Niewielkie w stosunku do kosztów całkowitych budowy (ok. 4,5%) nakłady dodatkowe na uzyskanie standardu budynku energooszczędnego przy dużych oszczędnościach stosukowo drogiej energii powodują, iż okres zwrotu nakładów jest bardzo krótki (poniżej 4 lat) dla budynku o wskaźniku sezonowego zapotrzebowania na ciepło brutto poniżej 40 [kWh/(m²a)].

Ocieplenie ścian budynku warstwą wełny mineralnej o grubości 18 cm jest przy obecnym poziomie cen paliw (energii cieplnej) racjonalne i w pełni uzasadnione ekonomicznie.

Wskaźniki sezonowego zapotrzebowania na energię opisywanego budynku i wskaźniki istniejących budynków jednorodzinnych i wielorodzinnych świadczą o ogromnych rezerwach energetycznych (z punktu widzenia Państwa) i finansowych (z punktu widzenia właścicieli) tkwiących w modernizacji termicznej budynków.

Wprowadzenie świadectw energetycznych przyczyni się do zwiększenia wiedzy na temat jakości energetycznej budynków, a tym samym z pewnością spowoduje w efekcie poprawę jakości energetycznej budynków legitymujących się niską klasą.