TermoDom.pl

Newsletter

Styropian

Styropian- polistyren ekspandowany, najpopularniejszy materiał izolacyjny, przeznaczony do... więcej

Energooszczędne...

Energooszczędność sprawdza się we wszystkich budynkach. Także tych przeznaczonych dla... więcej

Blog - listopad 2007

Listopad 2007 roku jest pochmurny i mglisty, jednak budowa domu pasywnego pod... więcej

EPBD Energooszczędność Efektywność energetyczna budynków

Efektywność energetyczna budynków

Potencjał oszczędności energii w budynkach określa ich charakterystyka energetyczna, czyli ilość energii niezbędnej do zapewnienia w budynku właściwego ogrzewania, wentylacji, ewentualnego chłodzenia, przygotowania ciepłej wody i oświetlenia pomieszczeń. Uzyskanie lepszej charakterystyki nie może być osiągane kosztem pogorszenia warunków użytkowania w zakresie komfortu cieplnego, jakości powietrza lub oświetlenia…

Według raportów Międzynarodowej Agencji Energetycznej IEA zagrożenie dla światowego bezpieczeństwa energetycznego jest realne i wzrasta. Według najbardziej prawdopodobnego scenariusza, do roku 2030 zapotrzebowanie na energię pierwotną zwiększy się w odniesieniu do obecnego poziomu o 55% (około 2% rocznie). Dominującymi źródłami energii o łącznym udziale około 85% pozostaną paliwa kopalne (ropa naftowa, węgiel i gaz), przy czym przewiduje się zmniejszenie udziału procentowego ropy naftowej, niewielkie zwiększenie udziału gazu i istotne zwiększenie udziału węgla. Globalne zużycie energii elektrycznej ma ulec podwojeniu. Zwiększanie podaży energii w miarę rosnącego zapotrzebowania wymaga ogromnych inwestycji w infrastrukturę jej dostaw. Nie na żadnych gwarancji, że wszystkie potrzebne inwestycje zostaną zrealizowane. Zwiększa się w związku z tym podatność krajów takich jak Polska na zakłócenia dostaw paliw i energii i związane z tym szoki cenowe [1]. W takich warunkach rośnie znaczenie inwestycji w oszczędzanie energii.

Po roku 2005 gospodarstwa domowe odpowiadały za około 1/3 całkowitego finalnego zużycia energii w Polsce, a struktura zużycia kształtowała się następująco:
- około 70 % - ogrzewanie pomieszczeń,
- około 15 % - przygotowanie ciepłej wody,
- około 3 % - oświetlenie pomieszczeń,
- inne potrzeby - pozostałe 12 % [2].
 
Potencjał oszczędności energii w budynkach określa ich charakterystyka energetyczna, czyli ilość energii niezbędnej do zapewnienia w budynku właściwego ogrzewania, wentylacji, ewentualnego chłodzenia, przygotowania ciepłej wody i oświetlenia pomieszczeń. Charakterystyka energetyczna budynku zależy od:
- parametrów środowiska zewnętrznego - klimatu i wpływu sąsiedztwa budynku,
- parametrów środowiska w budynku,
- przyjętych rozwiązań architektonicznych w zakresie usytuowania i kształtu budynku, rodzaju zastosowanych przegród budowlanych (masywnych lub lekkich, przezroczystych i nieprzezroczystych), rozwiązań technicznych instalacji ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń,
- jakości wykonania zaprojektowanych rozwiązań technicznych,
- cech zastosowanych wyrobów budowlanych oraz właściwości użytkowych wykonanych z nich przegród budynku oraz ww. instalacji.
 
Uwarunkowaniami charakterystyki energetycznej budynku są:
- wymagania dotyczące komfortu cieplnego i powietrza w pomieszczeniach,
- potrzeby w zakresie ilości ciepłej wody do celów sanitarnych,
- wymagania jakości oświetlenia.

Uzyskanie lepszej charakterystyki nie może być osiągane kosztem pogorszenia warunków użytkowania w zakresie komfortu cieplnego, jakości powietrza lub oświetlenia (np. zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń przez nadmierne ograniczenie intensywności wentylacji).

Charakterystyka energetyczna jest określana z uwzględnieniem różnic między wykorzystywanymi nośnikami energii (stosowane są różne wartości wag w odniesieniu do poszczególnych paliw i energii elektrycznej). Zwykle stosuje się także preferencyjne wagi w odniesieniu do energii uzyskiwanej ze źródeł odnawialnych.

Dopuszczalna wartość wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń E0,m2 wg obowiązujących od końca lat dziewięćdziesiątych XX wieku polskich przepisów budowlanych (podanych w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie) jest równa od około 90 do 120 kWh/(m2*rok) w zależności od współczynnika kształtu budynku. Aktualne analizy potwierdzają opłacalność wznoszenia w Polsce budynków mieszkalnych o wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania nawet poniżej 50% dopuszczalnej wartości. Budynki pasywne energetycznie powinny charakteryzować się wskaźnikiem o wartości 15 kWh/(m2*rok).

W budynku wzniesionym w miejscu o bardziej surowym klimacie, w celu osiągnięcia określonej wartości wskaźnika charakterystyki energetycznej, wyrażonej w kWh/(m2*rok), muszą być zastosowane lepsze pod względem jakości energetycznej rozwiązania techniczne. Parametry lokalnego klimatu rzutują również na projektowane szczytowe zapotrzebowanie na energię.
 
Efektywność energetyczną budynku określa relacja nakładów do uzyskanych efektów w zakresie jego charakterystyki energetycznej. Uwzględnia ją wymaganie podstawowe oszczędności energii w budynkach podane w dyrektywach europejskich.
 
Wymagany niski poziom ilość energii niezbędnej do użytkowania budynku z uwzględnieniem lokalnych warunków klimatycznych i potrzeb użytkowników, czyli racjonalność jego charakterystyki energetycznej, wynika z opłacalności inwestycji w lepszą charakterystykę z uwagi na przyszłe koszty eksploatacyjne budynku.

Wartość wskaźnika EP charakterystyki energetycznej budynku w kWh/(m2*rok) po odpowiednim przeliczeniu, określa również koszty eksploatacyjnej energochłonności budynku w € lub zł/(m2*rok).
 
Ocenę efektywności przedsięwzięć podejmowanych w celu uzyskania lepszej charakterystyki energetycznej, np. zastosowania grubszej izolacji cieplnej w obudowie, wykorzystania w budynku źródeł energii odnawialnej, przedsięwzięć termomodernizacyjnych, zwykle przeprowadza się przy wykorzystaniu wskaźników ekonomicznych, takich jak prosty czas zwrotu nakładów inwestycyjnych SPBT i zaktualizowana wartość netto NPV. Metodę kompleksowej oceny ekonomicznej kosztów wzniesienia i eksploatacji budynku podaje np. norma EN 15459:2007 (włączona do zbioru PN-EN w 2008 r.).

Wartość NPV inwestycji można określić wg wzorów:



w których:
n – rok inwestycji,
Cn - strumień pieniędzy po opodatkowaniu,
Tn  - podatki związane z przychodami z inwestycji,
Cin,n - dodatni strumień pieniędzy z inwestycji,
Cout,n - ujemny strumień pieniędzy związany z przebiegiem inwestycji,
fd - udział nakładów C na inwestycję sfinansowanych kredytem,
Co&m&p - koszty bieżące i okresowe, 
Ce - koszty zakupu energii lub paliwa,
D – spłata kredytu,
G - granty otrzymywane w chwili uruchomienia inwestycji, 
Ces&ei - oszczędności energii lub zyski z energii wytworzonej,
Ccr,n  - ewentualne premie związane z wytwarzaniem energii ze źródła odnawialnego i związane z ograniczeniem emisji CO2,
r – stopa dyskontowa,
ri – stopa inflacyjna,
re – stopa wzrostu kosztów energii. 

Z uwagi na dużą ilość parametrów mających wpływ na charakterystykę energetyczną budynku oraz niepewność założonych średnio i długookresowych warunków ekonomicznych, ocena efektywności energetycznej projektowanego budynku powinna uwzględniać analizę niepewności i wrażliwości wyniku obliczeń. Wyróżnić można następujące aspekty:
- dokładność modelowania charakterystyki energetycznej budynku zależy od liczby parametrów w przyjętym modelu (metodologia zakłada istnienie optimum uszczegółowienia modelu) i niepewności określenia ich wartości,
- większa zmienność zysków niż strat ciepła powoduje, że niepewność określenia bilansu ciepła rośnie wraz ze zmniejszaniem zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania,
- niepewność określenia kosztów inwestycyjnych zmniejsza się w procesie projektowania, od wstępnej, najmniej precyzyjnej oceny na etapie projektu koncepcyjnego do finalnego kosztorysu opartego na projekcie, ostatecznie zweryfikowanego po wzniesieniu budynku.
 
Z punktu widzenia uczestników procesu budowlanego (inwestora, projektanta, wykonawcy) oraz producentów wyrobów budowlanych ocena ich przydatności z uwagi na wymaganie podstawowe oszczędności energii może dotyczyć:
- ich zamierzonego stosowania w budownictwie w danym kraju pod warunkiem spełnienia obowiązujących w nim przepisów technicznych w zakresie oszczędności energii i izolacyjności cieplnej,
- ich zastosowania w konkretnym budynku pod warunkiem spełnienia ww. przepisów oraz z uwagi na jego projektowaną charakterystykę energetyczną.
 
Procedura oceny przydatności wyrobów budowlanych z uwagi na projektowaną charakterystykę energetyczną budynku powinna przebiegać „od ogółu do szczegółu”. Wychodząc z przyjętej wartości wskaźnika charakterystyki energetycznej projektowanego budynku o określonej lokalizacji, koncepcji architektonicznej obudowy, instalacji w budynku i przy zdefiniowanych warunkach eksploatacyjnych można ustalić kolejno:
- wartość zapotrzebowania na energię budynku, z uwzględnieniem wykorzystanych źródeł energii i z uwzględnieniem sprawności instalacji,
- wartość zapotrzebowania na energię netto,
- wartości właściwości użytkowych rozwiązań projektowych obudowy i instalacji budynku,
- wartości użytkowe wyrobów budowlanych, elementów obudowy, elementów instalacji budynku,
- wartości, poziomy lub klasy cech wyrobów budowlanych.
 
Należy przy tym sprawdzić spełnienie wymagań w zakresie komfortu cieplnego i jakości powietrza w pomieszczeniach, ilości ciepłej wody do celów sanitarnych, jakości oświetlenia
Takie postępowanie umożliwia określenie niezbędnych do optymalizacji wag poszczególnych elementów składających się na charakterystykę energetyczną budynku. Ich nieznajomość utrudnia lub uniemożliwia efektywne projektowanie.
 
Wymagania i projektowanie charakterystyki energetycznej budynku muszą być ściśle powiązane z cechami wyrobów budowlanych, określanymi wg metod przewidzianych w europejskich normach zharmonizowanych.

Zharmonizowane metody badań cech wyrobów dostarczają niezbędnych informacji do:
- oceny zgodności wyrobów ze specyfikacją techniczną,
- porównania właściwości użytkowych wyrobów,
- projektowania charakterystyki energetycznej budynku.

Według ww. norm wartości cech wyrobów w zakresie izolacyjności cieplnej są określane jako wartości odniesienia, ustalone w umownych warunkach laboratoryjnych na:
- wysuszonych próbkach wyrobu o określonej grubości i ewentualnie wieku, np. izolacje cieplne spienione gazami innymi niż powietrze,
- przy średniej temperaturze próbek równej 10°C.
Badania oporu cieplnego lub współczynnika przewodzenia ciepła prowadzi się tak, aby na podstawie uzyskanych wyników można było stwierdzić na poziomie ufności 90%, że 90% produkcji danego wyrobu nie jest gorsze niż określona na podstawie badań wartość deklarowana. Procedura oceny statystycznej umożliwiającej takie stwierdzenie jest określona w normach wyrobów.
 
Dotychczas ustanowiono europejskie specyfikacje techniczne na m.in.:
- produkowane fabrycznie wyroby do izolacji cieplnej: z wełny mineralnej MW, ze styropianu EPS, z polistyrenu ekstrudowanego XPS, ze sztywnej pianki poliuretanowej PUR, innych rzadziej stosowanych materiałów: sztywnej pianki fenolowej PF, szkła piankowego CG, wełny drzewnej WW, ekspandowanego perlitu EPB, ekspandowanego korka ICB, włókien drzewnych WF;
- wyroby murowe: ceramiczne, silikatowe, z betonu kruszywowego, z autoklawizowanego betonu komórkowego, z kamienia sztucznego lub naturalnego;
- produkowane fabrycznie szyby zespolone,
- okna, drzwi,
- systemowe lekkie ściany osłonowe.

Przy ocenie przydatności wyrobów z uwagi na projektowaną charakterystykę energetyczną budynku należy stosować projektowe (obliczeniowe) wartości cech wyrobów oraz właściwości użytkowe wykonanych z nich elementów obudowy oraz właściwości użytkowe elementów instalacji budynku (np. sezonową sprawność wytwarzania lub odzysku ciepła, po konwersji z wartości nominalnej).

Wartości projektowe (obliczeniowe) i użytkowe są odniesione do przewidywanych przeciętnych warunków eksploatacyjnych i uwzględniają wpływ wbudowania. Określa się je na podstawie deklarowanych wartości cech wyrobów, stosując dodatki (np. z uwagi na mocowanie do konstrukcji budynku, usytuowanie w obudowie, przepływ powietrza w przegrodzie, przepływ wody opadowej w dachach o odwróconym układzie warstw izolacji cieplnej i wodochronnej) lub stosując współczynniki konwersji z uwagi na:
- temperaturę,
- wilgotność,
- zmianę wartości cech w czasie.

W odniesieniu do przewodności cieplnej przede wszystkim uwzględnia się stan wilgotnościowy wyrobu w warunkach eksploatacyjnych. Wartości projektowe na ogół odnosi się do ustabilizowanej wilgotności, w stanie równowagi termodynamicznej z powietrzem o wilgotności względnej 80 % w 23 °C.

W odniesieniu do szyb zespolonych wypełnionych gazami wartość projektowa powinna uwzględniać zmianę w czasie właściwości cieplnych, spowodowaną zmniejszaniem się stężenia gazu w przestrzeni międzyszybowej.
Deklarowana wartość współczynnika przenikania ciepła szyb zespolonych na ogół jest odniesiona do ich pionowego usytuowania (poziomego kierunku przepływu ciepła). Wartości użytkowe okien wbudowanych pod kątem, np. okien połaciowych, świetlików dachowych określa się stosując dodatki do współczynnika przenikania ciepła.

W tablicy podano zestawienie najważniejszych grup wyrobów i cech mających największy wpływ na charakterystykę energetyczną.



W ostatnich latach miał miejsce znaczący postęp w jakości cieplnej i energetycznej wyrobów stosowanych w budynkach. Wyróżnić można np.:
- poprawę sprawności i nowe rozwiązania techniczne wytwarzania i pozyskiwania ciepła oraz regulacji, szczególnie w obszarze wykorzystania źródeł odnawialnych (np. kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła, odzysk ciepła z powietrza wentylacyjnego, wykorzystanie biopaliw, kogeneracja i trigeneracja),
- znaczną poprawę jakości cieplnej wyrobów przeszklonych, dzięki stosowaniu energooszczędnych rozwiązań ram okien, drzwi, ścian osłonowych metalowo-szklanych i zastosowanych w nich izolacyjnych szyb zespolonych,
- rozwój polimerowych wyrobów do izolacji cieplnej (np. pianki poliuretanowe PUR i poliizocyjanurowe PIR charakteryzujące się o około dwukrotnie niższej przewodności ciepła niż konwencjonalne wyroby,
- rozwój wyrobów zapewniających dużą szczelność powietrzną obudowy (taśmy uszczelniające do połączeń w otworach okiennych i drzwiowych, izolacje refleksyjne do konstrukcji szkieletowych),
- rozwój konstrukcyjnych energooszczędnych wyrobów murowych i rozwiązań stosowanych w węzłach konstrukcji budynku redukujących oddziaływanie mostków cieplnych (elementy ze zbrojonego betonu komórkowego do nadproży, płyt balkonowych, płyt stropowych i dachowych, łączniki zbrojeniowe z izolacją cieplną).

Ocenę efektywności energetycznej budynku wzniesionego przy wykorzystaniu ww. energooszczędnych rozwiązań technicznych należy przeprowadzać opisaną powyżej metodą.

[1] World energy outlook 2007, MEA 2008
[2] Wnuk R., Berent-Kowalska G., Peryt Sz., z zespołem, Efektywność wykorzystania energii w latach 1995-2005, GUS, KAPE, Warszawa 2007

Dr inż. Robert Geryło
Absolwent Wydziału Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej Politechniki Lubelskiej. Adiunkt w Instytucie Techniki Budowlanej, w którym kieruje Laboratorium Izolacji Termicznych oraz prowadzi działalność ekspercką w zakresie diagnostyki cieplnej budynków. Zajmuje się zagadnieniami fizyki cieplnej budowli oraz efektywnym doborem wyrobów budowlanych i rozwiązań konstrukcyjnych z uwagi na charakterystykę i jakość energetyczną budynków.



Zobacz także:
Ewolucja wymagań energooszczędności budynków
Dom pasywny Xella
Założenia budynku energooszczędnego
Właściwości cieplne wyrobów budowlanych

Trendy w budownictwie...

Niski poziom ilość energii niezbędnej do użytkowania budynku z uwzględnieniem... więcej

Prace budowlane

Przez umowę o roboty budowlane wykonawca zobowiązuje się do oddania przewidzianego... więcej

Kiedy dach powinien...

Przy rosnących cenach energii coraz większą wagę przykłada się do tego, by dachy budynków... więcej

Skomentuj





Komentarze   —   pokaż wszystkie

Brak komentarzy