Budownictwo i instalacje energooszczędne – Warunki techniczne 2017

1 stycznia 2017 roku weszły w życie wytyczne techniczne (WT), które określają wymagania dla nowych inwestycji, jak i rozbudowy czy modernizacji już istniejących budynków.

Wszystkie kraje stowarzyszone w Unii Europejskiej powinny wykonywać nowelizację wytycznych technicznych dla budownictwa nie rzadziej niż co 5 lat, tak żeby nadążać za rozwojem technologii budownictwa w celu ograniczenia ilości energii zużywanej w trakcie eksploatacji budynków głównie na cele związane z ogrzewaniem (wynika z art. 4 Dyrektywy 2010/31/UE). Zakładanym celem jest docelowe budownictwo zeroenergetyczne.

Kolejne zmiany nastąpią od 1 stycznia 2021 r. i będą nosić nazwę WT2021. Wymagania te jeszcze bardziej podniosą standard budynków, zbliżając je do budownictwa niskoenergetycznego. Wymagania techniczne z jednej strony skutecznie obniżą koszty eksploatacji budynków, z drugiej jednak podniosą koszty inwestycyjne wybudowania lub modernizacji budynku.

Zakres wytycznych technicznych

Wytyczne techniczne można podzielić na dwie grupy: izolację cieplną oraz zużycie energii pierwotnej.

Izolacja cieplna budynku wprowadza minimalne standardy dla poszczególnych elementów składowych budynku, m.in. ścian zewnętrznych i wewnętrznych, stropodachów i stropów, podłóg na gruncie, okien i drzwi wejściowych oraz izolacji cieplnej rur. Poruszona jest również kwestia szczelności budynku, zwłaszcza poprzez nieszczelności i niekontrolowaną wymianę powietrza. Jest to bardzo ważny aspekt, ponieważ nawet przy bardzo dobrej izolacyjności, ale przy nieszczelnym budynku, strata ciepła może być bardzo duża, co podnosi koszt ogrzewania i jednocześnie ilość energii pierwotnej. Zużycie energii pierwotnej zostało określone dla budynków w zależności od ich przeznaczenia. Wytyczne zużycia energii pierwotnej w każdej z odsłon (dla kolejnych lat) określają coraz bardziej restrykcyjnie ilość zużywanej rocznie energii pierwotnej w przeliczeniu na metr kwadratowy budynku (tabele).

Wytyczne-techniczne-do-energooszczednosci-Piwowarczyk236tab

Czy Warunki Techniczne są potrzebne?

Jak pokazują dane BulidDesk (sierpień 2014 r.), zdecydowana większość budynków nowo budowanych lub modernizowanych w latach 2010-2014 posiadała izolację cieplną wynikającą wyłącznie z minimalnych standardów obowiązujących w tym okresie wytycznych technicznych. Pokazuje się jednak powolny trend zwiększania izolacyjności ponad standard – w roku 2011 tylko 13% miało ponadstandardową izolację, w 2014 roku było to już prawie 28% budynków.

Energia pierwotna, końcowa, użyteczna…

Dlaczego wytyczne określają ilość energii pierwotnej, a nie końcowej czy użytecznej?

Spójrzmy na definicje energii pierwotnej, końcowej i użytkowej:

  • Energia pierwotna, jako wskaźnik EP, w świadectwie charakterystyki energetycznej określa ilość energii wydobytej u źródła i potrzebnej do pokrycia zapotrzebowania na ogrzanie domu, przygotowanie ciepłej wody użytkowej, wentylację mechaniczną i klimatyzację.
  • Energia końcowa (EK) – wskaźnik w świadectwie charakterystyki energetycznej budynku – określa ilość energii, którą należy zakupić, tj. potrzebną do ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej, wentylacji mechanicznej i klimatyzacji. Ściślej – jest to energia w przeliczeniu na 1 m² na rok.
  • Energia użytkowa EUco określa roczną ilość energii dla ogrzewania (ewentualnie chłodzenia), wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Jest ona obliczana dla standardowych warunków klimatycznych i standardowych warunków użytkowania i jest miarą efektywności energetycznej budynku.

Wytyczne-techniczne-do-energooszczednosci-Piwowarczyk236rys

Z punktu widzenia zarządzania zasobami energii nieodnawialnej w skali państwa lub zarządzania ochroną środowiska ten rodzaj energii jest najbardziej obiektywny. Bierze ona pod uwagę wszystkie straty związane z produkcją i przesyłem danego medium. Określona jest poprzez współczynnik nakładu wi. Z podanej w świadectwie energetycznym wartości energii pierwotnej nie ma jednak nawet przybliżonego wskazania kosztów ogrzewania budynku (lepszym dla inwestora lub użytkownika jest odczytanie i porównywanie energii końcowej).

Obniżenie współczynnika EP

Istnieją trzy możliwości obniżenia współczynnika energii pierwotnej EP:

  • polepszenie izolacyjności cieplnej i szczelności budynku (obniża się wtedy energię użytkową na cele ogrzewania – w ten sposób również obniża się energię pierwotną);
  • wysoka sprawność urządzeń grzewczych w budynku (np. zamiast grzałki elektrycznej o sprawności 0,98 zastosowana zostanie pompa ciepła o współczynniku średniosezonowym SCOP = 4, co wskazuje na efektywność lepszą ponad 4-razy w porównaniu do grzałki elektrycznej). Poprzez zwiększenie efektywności/sprawności urządzeń grzewczych obniżamy wskaźnik energii końcowej, która oczywiście również wpływa na ostateczny współczynnik energii pierwotnej nieodnawialnej;
  • niski współczynnik nakładu wi – urządzenia grzewcze wykorzystane w budynku pracują na źródle energii, która ma niewielki współczynnik nakładu, taki jak biomasa, energia słoneczna czy energia elektryczna pozyskana z fotowoltaiki.

Instalacje energooszczędne i zmiany w branży

Spełnienie wymagań dotyczących izolacyjności budynków (aspekt izolacyjności określony przez współczynnik przenikania U poszczególnych przegród) nie będzie gwarancją spełnienia warunków określonych w rozporządzeniach dla maksymalnych wartości współczynnika energii pierwotnej EP. Bardzo dużą wagę będzie trzeba przyłożyć do rodzaju zastosowanych urządzeń grzewczych i wentylacyjnych w budynku. Architekci i projektanci instalacji grzewczych często w celu łatwego spełnienia kryterium EP promują w projektach rozwiązania ogrzewania oparte na źródłach z niskim współczynnikiem nakładu wi. Opieranie się jednak wyłącznie na konieczności spełnienia jednego współczynnika jest błędne – dla inwestorów oczekujących od budynku komfortu użytkowania, automatyzacji działania czy chociażby kosztów eksploatacji wybór innego urządzenia grzewczego może być lepszy.

Pozycja urządzeń na prąd

Czy urządzenia zasilane energią elektryczną stoją na straconej pozycji? Urządzenia wykorzystujące energię elektryczną posiadają w Polsce współczynnik nakładu wi = 3. Jest to wartość wynikająca ze sposobu produkcji energii elektrycznej głównie za pomocą elektrowni węglowych. Stąd ostateczna ilość energii pierwotnej nieodnawialnej w tym przypadku jest wysoką liczbą. Oczywiście współczynnik nakładu wi każde państwo wyznacza według własnej struktury energetycznej. Np. w krajach skandynawskich, gdzie większość energetyki opiera się na energetyce wodnej lub wiatrowej, współczynnik nakładu na energię elektryczną jest dużo niższy niż w Polsce. Warto nadmienić, że sektor energetyki cały czas się zmienia, więc w ciągu kilku-kilkunastu lat współczynnik nakładu na pewno ulegnie obniżeniu – według szacunków prognozowany jest spadek o 10-20%. Warto wspomnieć również o możliwości obniżenia współczynnika wi poprzez wykorzystanie przynajmniej częściowo zasilania energią elektryczną pozyskaną lokalnie z instalacji fotowoltaicznych.

Instalacje energooszczędne – ranking

Jak według obecnej metodologii obliczeń maksymalnej energii pierwotnej wypadają poszczególne urządzenia grzewcze?

Wentylacja mechaniczna

Zacznijmy rozpatrzenie instalacji w budynku od wentylacji. Z racji zachowania koniecznej wymiany powietrza ze względów bytowych i eksploatacyjnych budynku należy budynek wentylować. Najczęściej stosowane jeszcze obecnie wentylacje grawitacyjne nie dają możliwości precyzyjnej regulacji oraz możliwości odzysku ciepła z powietrza wywiewanego do powietrza nawiewanego do budynków.

W większości budynków podlegających pod WT2017 będzie musiała mieć zastosowaną wentylację mechaniczną. W przypadku wytycznych WT2021 praktycznie bez wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła nie będzie możliwości spełnienia maksymalnych wartości energii pierwotnej.

Kotły gazowe

Dla WT2017 wysokoefektywne kotły gazowe kondensacyjne będą w stanie spełnić wymagania w połączeniu z wentylacją mechaniczną. W przypadku WT2021 instalacja będzie musiała być rozbudowana np. o instalację solarną.

Pompy ciepła

Pompy ciepła, pomimo że korzystają z energii elektrycznej obarczonej wysokim współczynnikiem nakładu wi = 3, posiadają wysoką efektywność urządzenia (obecnie standardem rynkowym stają się urządzenia posiadające średnioroczny współczynnik efektywności przekraczający SCOP > 4. Daje to możliwość spełnienia przez te urządzenia norm maksymalnego EP w WT2017. Dla WT2021 w niektórych budynkach oprócz współpracy pompy ciepła z wentylacją konieczne może być dołączenie instalacji lokalnie produkującej energię elektryczną, np. z paneli fotowoltaicznych.

Urządzenia na biomasę – pelet, kominki na drewno

Te urządzenia najłatwiej spełnią wymagania dotyczące zużycia energii pierwotnej. Wynika to z bardzo niskiego współczynnika nakładu wi = 0,2. Jednakże w niektórych lokalizacjach (np. w Krakowie) zabronione jest używanie wszelkich kotłów stałopalnych ze względu na niską emisję zanieczyszczeń powietrza. Praktyka rynkowa pokazuje, że zwłaszcza kominki na drewno są rozwiązaniem doskonale współistniejącym z innymi systemami grzewczymi. Oczywiście kocioł gazowy kondensacyjny czy pompa ciepła współpracująca w systemie grzewczym, np. z kominkiem na drewno, będzie osiągać lepszy wskaźnik energii pierwotnej, a jednocześnie będzie rozwiązaniem doskonale łączącym koszty eksploatacji, stopień zachowania komfortu użytkowania i wielkość współczynnika EPmax.

Kotły na węgiel

Urządzeniom tego typu od WT2017 bardzo ciężko będzie spełnić wymagania dotyczące Epmax. Praktycznie tylko urządzenia najwyższej sprawności (kotły 5 klasy) mają na to szanse. Od roku 2021 praktycznie każdy kocioł wykorzystujący węgiel jako paliwo do spalania w połączeniu z wentylacją grawitacyjną dwukrotnie będzie przewyższał limit zakładanego wskaźnika energii pierwotnej.

Uwaga! Powyższe opisy dla danych urządzeń grzewczych są oceną dla typowych uśrednionych budynków. Oczywiście poprzez bardzo dobre docieplenie (wprowadzanie rozwiązań pasywnych) budynek – nawet według wytycznych WT2021 – będzie można ogrzewać energią elektryczną.

Podsumowanie

Projektant, architekt, wykonawcy i inwestor będą musieli patrzeć całościowo na budynek, żeby spełnić wymagania zawarte w wytycznych technicznych. Budynki o prostszej bryle, bez elementów wyprowadzających ciepło (takich jak związane z bryłą budynku balkony), łatwiej będą mogły spełnić wymagania. Dodatkowo inwestor częściej będzie decydował się na projekty z dużą przestrzenią dachu z południowej strony, żeby uzyskać powierzchnię zabudowy pod instalację fotowoltaiczną lub kolektorów słonecznych. Prognozuje się, że coraz większą rolę przy budowie budynków dla inwestorów indywidualnych będą pełnić generalni wykonawcy, inwestorzy zastępczy oraz firmy wykonawcze przejmujące większą ilość prac (np. firma instalacyjna wykona całość instalacji w budynku, związanych zarówno z wentylacją, ogrzewaniem, jak i układem wodnym).

Szymon Piwowarczyk

Tabele. Źródło: Zastosowanie pomp ciepła w świetle nowych warunków technicznych w 2014, 2017 i 2021 r. oraz programu NF40, dr inż. Piotr Jadwiszczak, PORT PC.

Rys. Źródło: Prezentacja dotycząca wytycznych technicznych autorstwa dra inż. Piotra Jadwiszczaka, Innowrocław 2016.

Fot. z arch. Hewalex.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij