TermoDom.pl

Newsletter

Ściany zewnętrzne

Najważniejsza funkcją ścian zewnętrznych jest ich funkcja konstrukcyjna. W przypadku... więcej

Dom autonomiczny

Dom autonomiczny, jest to rozwinięcie idei domu pasywnego. Budynek taki nie potrzebuje... więcej

Drzwi i bramy...

Na zewnątrz temperatury zimowe, grzejemy intensywniej, a w domu nadal chłodno. Może... więcej

EPBD Energooszczędność Ewolucja wymagań energooszczędności budynków

Ewolucja wymagań energooszczędności budynków

Niski poziom ilość energii niezbędnej do użytkowania budynku wynika z opłacalności inwestycji w lepszą charakterystykę z uwagi na przyszłe koszty eksploatacyjne budynku. Wymagana wartość wskaźnika charakterystyki energetycznej stanowi wartość odniesienia określoną w czasie ustanowienia przepisów budowlanych. Zmiany w wymaganiach energetycznych znajdują odzwierciedlenie w trendach w budownictwie energooszczędnym.

Konieczność ustanowienia pierwszych wymagań energetycznych w krajach europejskich pojawiła się w ostatnim ćwierćwieczu dwudziestego wieku i była konsekwencją ówczesnych kryzysów energetycznych i znaczącego, trwającego do dzisiaj, wzrostu cen na rynku surowców energetycznych.
 
Do tego czasu wymagania izolacyjności cieplnej przegród budynku były związane z zagadnieniami fizyki budowli, głównie ochroną przed występowaniem kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni obudowy. W przepisach uwzględniano również inne aspekty: wymagania dotyczące stanu cieplno-wilgotnościowego przegród, ochronę przed podtapianiem śniegu na dachach, a w budynkach niemieszkalnych, w których stosowano lekkie ściany osłonowe o konstrukcji metalowo-szklanej - ochronę przed przegrzewaniem latem.

Do lat dziewięćdziesiątych podstawowym sposobem stawiania wymagań oszczędności energii i ochrony cieplnej było określenie w przepisach maksymalnych dopuszczalnych wartości współczynników przenikania ciepła ścian, stropów, dachów i zastosowanych w nich okien i drzwi.

W Polsce wymagane wartości współczynników przenikania ciepła przegród zewnętrznych zmieniały się w sposób następujący. W 1949 r. przyjęto, z kryterium zabezpieczenia przed kondensacją pary wodnej, maksymalne wartości Umax w odniesieniu do ścian, od 1,3 W/(m2*K) do 1,7 W/(m2*K), w zależności usytuowania w jednej z pięciu stref klimatycznych na jakie podzielono obszar Polski. W celu uwzględnienia obniżenia temperatury w narożach ostatecznie przyjęto wartości: Umax = 1,2 W/(m2*K) w odniesieniu do przeważającego obszaru kraju i Umax = 1,4 W/(m2*K) w strefach klimatycznych pasa nadmorskiego. Pierwsza wartość odpowiada jakości cieplnej muru o grubości „dwie cegły”, a druga „półtora cegły”. W odniesieniu do stropodachów ustalono wartość maksymalną współczynnika przenikania ciepła równą Umax = 0,9 W/(m2*K). Wymagania na takim poziomie znajdowały się w Polskich Normach do wprowadzenia PN-82/B-02020, kiedy po raz pierwszy uwzględniono potrzebę ograniczenia zużycia energii do ogrzewania. Przyjęto najniższe wartości Umax ścian 0,75 W/(m2*K) a stropodachów 0,45 W/(m2*K). W kolejnym wydaniu tej normy, w 1991 r., zaostrzono wymagania przyjmując najniższą wartość Umax ścian 0,55 W/(m2*K), a stropodachów 0,3 W/(m2*K). Od drugiej połowy lat dziewięćdziesiątych przepisy budowlane w zakresie oszczędności energii i izolacyjności cieplnej podaje się w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Najniższa obecnie wymagana wartość współczynnika przenikania ciepła jest równa 0,3 W/(m2*K). Trwają prace nad kolejną nowelizacją.
 
Zmiany w polskich przepisach technicznych w odniesieniu do izolacyjności cieplnej ścian przedstawiono na rys. 1.


 
Dla inwestora lub właściciela nieruchomości najprostszym i najbardziej czytelnym wskaźnikiem jakości energetycznej budynku są koszty jego eksploatacyjnej energochłonności, które wynikają z jego charakterystyki energetycznej, czyli rzeczywiście zużywanej energii w zakresie jego ogrzewania, wentylacji, ewentualnego chłodzenia, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń.
 
W krajach o zbliżonym klimacie do Polski największy udział w charakterystyce energetycznej budynku (od 60% do 70 %) ma ogrzewanie pomieszczeń. Stąd w pierwszej kolejności, w niektórych krajach UE i w Polsce (pod koniec lat dziewięćdziesiątych) wprowadzono w przepisach budowlanych wymaganie odniesione do sezonowego wskaźnika zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku, wyrażonego w kWh/(m2*rok) (w Polsce na m3). W podobny sposób można określać wymagania w odniesieniu do pozostałych składowych charakterystyki energetycznej budynku. Na podstawie wskaźnika charakterystyki energetycznej i jednostkowych kosztów dostarczenia do budynku energii, po odpowiednim przeliczeniu, uzyskuje się informację o rocznych kosztach eksploatacyjnych.
 
Należy pamiętać, że uwarunkowaniem charakterystyki energetycznej budynku są wymagania w zakresie:
- komfortu cieplnego i jakości powietrza w pomieszczeniach,
- niezbędnej ilości ciepłej wody do celów sanitarnych,
- jakości oświetlenia pomieszczeń.
Uzyskanie lepszej charakterystyki nie może odbywać się kosztem pogorszenia warunków użytkowania, np. zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń przez nadmierne ograniczenie ich wentylacji.

Cele i kierunki zmian wymagań energetycznych w krajach Unii Europejskiej w znacznym stopniu były i są kształtowane pod wpływem dwóch dyrektyw unijnych:
1) CPD – czyli Dyrektywy 89/106/EEC Rady Wspólnot Europejskich w sprawie zbliżenia ustaw i aktów wykonawczych Państw Członkowskich dotyczących wyrobów budowlanych,
2) EPBD – czyli Dyrektywy 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.

Dyrektywa CPD jest podstawowym dokumentem odnoszącym się do wyrobów budowlanych i budownictwa w Unii Europejskiej. Wprowadza ona m.in. ocenę przydatności wyrobów budowlanych do zamierzonego stosowania, czyli ich funkcji w spełnieniu wymagań podstawowych w prawidłowo zaprojektowanych i wykonanych budynkach w zakresie: nośności i stateczności, bezpieczeństwa pożarowego, higieny i zdrowia, bezpieczeństwa użytkowania, ochrony przed hałasem, oszczędności energii i ochrony cieplnej (dodatkowe nowe wymaganie ma dotyczyć ochrony środowiska wg zasady zrównoważonego rozwoju).

Szóste wymaganie podstawowe dotyczące oszczędności energii i ochrony cieplnej w budynkach stanowi, że powinny być one zaprojektowane i wykonane tak, aby utrzymać na niskim poziomie ilość energii niezbędnej do ich użytkowania, z uwzględnieniem lokalnych warunków klimatycznych i potrzeb użytkowników, a więc odnosi się do charakterystyki energetycznej budynku. Wymaganie jej obowiązkowej certyfikacji wprowadza dyrektywa EPBD, której postanowienia powinny wejść w życie w krajach Unii Europejskiej najpóźniej od 2009 r.

Charakterystyka energetyczna budynku zależy od czterech podstawowych grup czynników:
1. Przyjętych rozwiązań architektonicznych usytuowania, kształtu budynku, rodzaju zastosowanych przegród budowlanych (budowa masywna lub lekka, udziały przegród przezroczystych i nieprzezroczystych), rozwiązań technicznych instalacji ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń.
2. Cech zastosowanych wyrobów budowlanych oraz właściwości użytkowych wykonanych z nich przegród budynku oraz ww. instalacji.
3. Parametrów środowiska zewnętrznego - klimatycznych i wpływu sąsiedztwa budynku.
4. Parametrów środowiska w budynku, związanych z wymaganym komfortem użytkowania.
 
W krajach UE i Polsce stosuje się szeroką paletę przepisów budowlanych wynikających z wymagania podstawowego w zakresie oszczędności energii i ochrony cieplnej. Mogą być one sformułowane wg pięciu następujących sposobów:
 
Sposób 1 - przez określenie wymaganych wartości, poziomów lub klas cech wyrobów budowlanych (o budowie jednorodnej) w zakresie charakterystyk przewodności cieplnej, przepuszczalności pary wodnej, powietrza, przepuszczalności promieniowania słonecznego w odniesieniu do wyrobów przezroczystych.
 
Sposób 2 – przez określenie wymagań odnoszących się do cech wyrobów budowlanych (o budowie niejednorodnej, np. wymagane charakterystyki przenikania ciepła i przepuszczalności powietrza, przepuszczalności promieniowania słonecznego okien, drzwi, lekkich ścian osłonowych z płyt warstwowych lub metalowo-szklanych), ww. wymagań odnoszące się do właściwości użytkowych elementów obudowy: ścian, stropów, stropodachów, dachów (z uwzględnieniem wpływu strukturalnych mostków cieplnych) oraz wymagań odnoszących się do właściwości elementów instalacji ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń, np. sprawności źródeł ciepła.
 
Sposób 3 – przez określenie wymagań odnoszących się do właściwości użytkowych obudowy lub ww. instalacji w budynku, np. średniej wartości współczynnika przenikania ciepła, przepuszczalności powietrza przez obudowę, strumienia powietrza wentylacyjnego, sprawności ww. instalacji. Na spełnienie wymagania wpływ mają charakterystyki wyrobów budowlanych oraz przyjęte rozwiązania projektowe budynku, uwzględnione np. przy określaniu:
- współczynnika strat ciepła przez przenikanie obudowy, na podstawie współczynników przenikania ciepła przegród i wbudowanych wyrobów (okien, drzwi), z uwzględnieniem jakości cieplnej połączeń przegród (konstrukcyjnych mostków cieplnych),
- całkowitej przepuszczalności powietrza obudowy, na podstawie przepuszczalności przegród i wbudowanych wyrobów (okien, drzwi) oraz szczelności powietrznej połączeń.
 
Sposób 4 – przez określenie wymagań odnoszących się do zapotrzebowania budynku na energię netto, bez uwzględnienia strat energii w instalacjach i pomocniczej energii do zapewnienia ich działania, bez uwzględnienia różnych nośników energii. Na spełnienie wymagania wpływ mają: charakterystyki wyrobów budowlanych, przyjęte rozwiązania projektowe budynku, projektowe warunki użytkowe w budynku oraz warunki środowiska zewnętrznego. Możliwe jest uwzględnienie wykorzystania zysków ciepła, regulacji warunków wewnętrznych w zależności od sposobu użytkowania, np. osłabienie ogrzewania nocą.
 
Sposób 5 – przez określenie wymagań odnoszących się do zapotrzebowania budynku na energię, z uwzględnieniem ww. strat energii oraz z uwzględnieniem różnych nośników energii.
 
W polskich przepisach budowlanych, podanych w rozporządzeniu ministra infrastruktury z 12 kwietnia 2002 w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (obecnie w trakcie nowelizacji), z uwagi na rozpatrywane wymaganie podstawowe, określono m.in.:
- maksymalne dopuszczalne wartości współczynników przenikania ciepła okien i drzwi oraz wymagania odnośnie do ich przepuszczalności powietrza – sposób 2,
- maksymalne dopuszczalne wartości współczynników przenikania ciepła przegród budynku (ścian, stropodachów, stropów) z uwzględnieniem wpływu strukturalnych i konstrukcyjnych mostków cieplnych – sposób 3,
- maksymalne dopuszczalne wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania budynku na ciepło do ogrzewania - sposób 4.
Wymienionym wymaganiom oszczędności energii towarzyszą wymagania ochrony cieplnej, np. najniższa dopuszczalna wartość temperatury wewnętrznej powierzchni przegród z uwagi na ochronę przed powierzchniową kondensacją pary wodnej.
 

Dyrektywa EPBD odnosi się do ostatnich z ww. sposobów stawiania wymagań energetycznych. Wg normy PN-EN 15217:2007 „Energetyczne właściwości użytkowe budynków - Metody przedstawiania energetycznych właściwości użytkowych i certyfikacji energetycznej budynków” wymaganie formułuje się następująco:

 

EP≤EPr

w którym:
EP – wskaźnik charakterystyki energetycznej budynku, w MJ, kWh, kgCO2 lub € podzielone przez (m2*rok),
EPr – maksymalna dopuszczalna wartość wskaźnika EP, przy ustalaniu którego norma przewiduje możliwość dostosowania wymagań do:
- współczynnika kształtu budynku,
- różnych warunków klimatycznych,
- różnego przeznaczenia budynku i ewentualnych wynikających z niego specyficznych potrzeb w zakresie np. wentylacji lub oświetlenia pomieszczeń w budynku,
- postanowień krajowej polityki energetycznej.
Powyższemu kryterium na ogół będą towarzyszyć inne bardziej szczegółowe przepisy podane wg pierwszych z ww. sposobów.

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.
 
Z tego powodu wymagana wartość wskaźnika charakterystyki energetycznej stanowi wartość odniesienia określoną na krajowym lub regionalnym poziomie w czasie ustanowienia przepisów budowlanych. W odniesieniu do konkretnego budynku zwykle jest opłacalna inwestycja w uzyskanie lepszej wartości charakterystyki. W powszechnie dostępnej literaturze na ten temat znajdujemy szereg przykładów, również w odniesieniu do warunków w Polsce.
 
Zmiany w wymaganiach energetycznych znajdują odzwierciedlenie w trendach w budownictwie energooszczędnym. Wyróżnić można kilka głównych celów i kierunków działań w celu uzyskania korzystnych charakterystyk energetycznych budynków:
1. Rozwój architektury wykorzystującej słoneczne zyski ciepła, przez właściwe usytuowanie, orientację budynku, optymalizację jego kształtu, odpowiednie stosowanie przegród przeszklonych, transparentnych izolacji cieplnych, przegród akumulujących ciepło, „buforowych” pomieszczeń nieogrzewanych, z uwzględnieniem ochrony przed przegrzewaniem latem i optymalnego wykorzystania oświetlenia światłem naturalnym.
 
2. Rozwój techniki instalacyjnej w zakresie:
- poprawy sprawności wytwarzania, magazynowania, dystrybucji i emisji ciepła w budynku oraz regulacji pracy instalacji oraz ograniczenia zapotrzebowania na pomocniczą energię elektryczną do działania instalacji w budynku,
- wykorzystania źródeł ciepła na biopaliwa, kogeneracji, źródeł energii odnawialnej: wiatrowej, geotermalnej i słonecznej pozyskiwanej bezpośrednio przez kolektory lub fotoogniwa lub pozyskiwanej pośrednio pompami ciepła z gruntu, wody, powietrza lub w wymiennikach gruntowych powietrza do wentylacji pomieszczeń,
- odzysku ciepła ze zużytego powietrza wentylacyjnego w rekuperatorach lub pompami ciepła.
 
3. Poprawa jakości wyrobów budowlanych i rozwiązań konstrukcyjnych stosowanych w obudowie w zakresie cech i właściwości użytkowych mających wpływ na charakterystykę energetyczną budynku i zapewnienie w nim ochrony cieplnej, przez:
- zastosowanie w ścianach, stropach i dachu większych grubości warstwy izolacji oraz wyrobów budowlanych do izolacji cieplnej i wyrobów konstrukcyjnych o niższej przewodności cieplnej,
- wykorzystanie rozwiązań technicznych zmniejszających oddziaływanie konstrukcyjnych mostków cieplnych w połączeniach przegród budynku,
- zastosowanie wyrobów zapewniających dużą szczelność na przenikanie powietrza obudowy w przegrodach budynku, połączeniach przegród i w miejscach wbudowania okien oraz drzwi,
- zastosowanie okien i drzwi o niskich wartościach współczynnika przenikania ciepła, uzyskanych dzięki wykorzystaniu energooszczędnych rozwiązań technicznych ram okien i drzwi wraz szyb zespolonych.

We współcześnie wznoszonych budynkach energooszczędnych np. budynkach pasywnych, w zależności od zamierzonego poziomu polepszenia charakterystyki energetycznej, stosuje się różne kombinacje ww. środków.

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:
Dom pasywny Xella
Co to znaczy dom energooszczędny?
Energooszczędne projekty gotowe domów jednorodzinnych
Założenia budynku energooszczędnego
Dom pasywny w praktyce

Ewolucja wymagań...

Niski poziom ilość energii niezbędnej do użytkowania budynku wynika z opłacalności... więcej

Dodatki antywłamaniowe

Duże przeszklenia i drzwi balkonowe dodają uroku wnętrzom, a umiejscowione od... więcej

Rekuperatory

Rekuperatory to urządzenia ściśle związane z układem wentylacyjnym. Ich głównym... więcej

Skomentuj





Komentarze   —   pokaż wszystkie

Brak komentarzy