Nowe wymogi co do maksymalnej wartości współczynnika energii pierwotnej dla budownictwa obowiązujące od nowego roku są bardzo wyśrubowane, a od 2021r. będą jeszcze bardziej. Już nie wystarczy zbudować dom dobrze zaizolowany z jakimś energooszczędnym kotłem. Teraz trzeba dobrze przemyśleć system ogrzewania i wentylacji, ponieważ od tego będzie zależeć czy spełnimy wymogi co do wskaźnika Energii Pierwotnej.
W Rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z 2014r. znajduje się zapis o cząstkowych maksymalnych wartościach wskaźnika EP [kWh/(m2rok)] na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej, które od 1.01.2017r. wynoszą:
➤ dla budynku mieszkalnego jednorodzinnego 95 kWh/(m2rok)
➤ dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego 85 kWh/(m2rok)
➤ dla budynku zamieszkania zbiorowego 85 kWh/(m2rok)
➤ dla budynku opieki zdrowotnej 290 kWh/(m2rok)
➤ dla pozostałych budynków użyteczności publicznej 60 kWh/(m2rok)
➤ dla budynków gospodarczych, magazynowych i produkcyjnych 90 kWh/(m2rok)
Pozostałe cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP dotyczą chłodzenia i oświetlenia i pozostają bez zmian od 2014r. W niniejszym opracowaniu wzięliśmy pod uwagę czynniki, które występują w każdym rodzaju budynku.
Co znajdziesz w artykule:
O co tyle szumu?
Przepisy zaostrzają się, ponieważ Polska tak jak i inne kraje UE zobowiązała się do ograniczenia szkodliwego oddziaływania energetyki na środowisko. Rozsądne gospodarowanie surowcami energetycznymi, zwiększenie efektywności konwencjonalnych elektrowni oraz zwiększenie korzystania z alternatywnych źródeł energii to działania priorytetowe. Ograniczenie zużycia paliw kopalnych jako nieodnawialnej energii i wdrażanie odnawialnych źródeł energii wydaje się być działaniem niezbędnym, obserwując w jakim tempie zasoby paliw kopalnych uszczuplają się.
W Polsce energię wytwarzamy głównie z węgla – ponad 70%.
Energia Pierwotna – czym się przejmować?
➤ energia pierwotna EP
to energia zawarta w paliwach. To dodatkowe nakłady NIEODNAWIALNEJ energii, jakie trzeba ponieść, żeby dostarczyć do budynku wykorzystane w nim paliwa. Małe wartości EP to wysoka efektywność budynku i użytkowanie energii zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju. Chronimy w ten sposób zasoby tej energii i środowisko, w którym żyjemy.
➤ energia końcowa EK
to ta, za którą płacimy rachunki. Uwzględnia energię użytkową oraz sprawność instalacji i źródła ciepła (sprawność wytwarzania, wykorzystania, przesyłu i akumulacji ciepła wybranego źródła ciepła).
➤ energia użytkowa EU
to ta, na zaspokojenie naszych potrzeb, oblicza ją projektant, gdy projektuje nam dom. To ciepło potrzebne do utrzymania określonej temperatury w pomieszczeniach i do przygotowania ciepłej wody do mycia. Ta energia zależy bezpośrednio od kształtu bryły budynku, ilości i jakości ocieplenia, wielkości i jakości okien i drzwi, mostków termicznych, szczelności budynku i wielkości zużycia ciepłej wody użytkowej.
Wpływ rodzaju instalacji grzewczej i wentylacyjnej na EP
Może się zdarzyć, że identyczne dwa budynki w tej samej miejscowości, tak samo usytuowane względem stron świata będą miały różny wskaźnik EP. Także doskonale zaizolowany budynek o zwartej bryle, ale ogrzewany prądem, ciepłem sieciowym lub gazem może nie spełniać Warunków Technicznych z 2014r. pod względem wskaźnika EP.
Przykład 1 – budynek wielorodzinny
(30 mieszkań, 5 kondygnacji, zwarta bryła, współczynniki przenikania ciepła dla przegród zbliżone do wartości maksymalnych WT2014r., ogrzewanie grzejnikowe, zasobnik cwu tam, gdzie nie ma węzła
Na wykresie pokazano, jak kształtują się wskaźniki EU, EK i EP dla tego samego budynku wielorodzinnego i różnych wariantów źródła ciepła dla c.o. i cwu.
Wariant 1 – budynek podłączony do węzła – ciepłownia kogeneracyjna
Wariant 2 – budynek z lokalną kotłownią gazową
Wariant 3 – budynek z lokalną kotłownią gazową oraz kolektorami słonecznymi, które pokrywają 40% zapotrzebowania na ciepło do podgrzania cwu
Wariant 4 – budynek z lokalną kotłownią gazową i kolektorami fotowoltaicznymi, które dostarczają prąd na pokrycie energii pomocniczej (np. do napędu pomp obiegowych)
Wariant 5 – budynek podłączony do węzła – kotłownia na biomasę
Wariant 6 – budynek z lokalną kotłownią gazową i wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła
Czerwone słupki to energia użytkowa – ta, którą obliczył projektant, jeszcze bez źródła ciepła.
Przy wszystkich wariantach ta wartość jest taka sama, oprócz ostatniego – tylko w wariancie 6 zastosowano odzysk ciepła, w pozostałych wariantach jest wentylacja naturalna.
Zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (rekuperacji) ma wpływ na zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło już na samym wstępie obliczeń. O rekuperacji można poczytać TUTAJ.
Zielone słupki to energia końcowa – ta, za którą płacimy. Uwzględnia rodzaj źródła ciepła i jego średnią sezonową sprawność:
➤ sprawność wytwarzania ciepła
Dla c.o.: najmniej sprawne są kotły węglowe i na biomasę, kominki, kotły gazowe i olejowe atmosferyczne – od 60 do 86%. Większą sprawność wytwarzania mają kotły gazowe kondensacyjne, węzły ciepłownicze oraz grzejniki elektryczne – od 90 do 100%. Największą sprawność wytwarzania mają pompy ciepła – od 250 do 450%.
Dla cwu: najmniej sprawne są termy gazowe z płomieniem dyżurnym, tzw. junkersy – 50% i dwufunkcyjne stałotemperaturowe kotły – 65%. Lepiej prezentują się junkersy z zapłonem elektrycznym i kotły kondensacyjne – 85%, od 90 do 100% sprawności mają podgrzewacze elektryczne i węzły cieplne. Największą sprawność wytwarzania ciepłej wody mają pompy ciepła, z 1kW dostarczonej energii są w stanie wytworzyć od 1,2 do 3kW (sprawność 120 – 300%).
➤ sprawność wykorzystania ciepła przez instalację i sterowanie
Dla c.o.: najmniejszą sprawność ma instalacja, która ma sterowanie tylko centralne, przy kotle, albo nie ma go wcale, tak jak ogrzewanie piecowe czy kominkowe – od 70 do 77%. Największą sprawność mają układy z regulacją centralną i miejscową z zaworami termostatycznymi proporcjonalno – całkującymi i posiadającymi funkcje adaptujące i optymalizacyjne – od 89% do 93%.
Dla cwu: przyjmuje się 100%
➤ sprawność przesyłu ze źródła ciepła do przestrzeni ogrzewanej – będzie tym większa im krótsza i pozbawiona strat ciepła będzie droga od źródła ciepła do pomieszczenia ogrzewanego lub do punktów poboru ciepłej wody.
Dla c.o.: największą sprawność przesyłu będą miały piece kaflowe, kominki, grzejniki elektryczne oraz kotły do ogrzewania mieszkań umieszczone w tych mieszkaniach – 100%. Mniejszą sprawność będzie miało ogrzewanie powietrzne i ogrzewanie centralne wodne przy ocieplonych przewodach rozprowadzających – 95-96%. Najgorzej wypadnie centralne ogrzewanie wodne, gdzie źródło ciepła stoi w nieogrzewanym pomieszczeniu i instalacja nie jest zaizolowana – 80-90%. Bardziej obrazowo – przez nieocieplone przewody instalacji c.o. tracone jest od 5 do 15 razy więcej ciepła (w zależności od średnicy przewodu) niż przez przewody ocieplone wymaganą grubością izolacji.
Dla cwu: największa gdy przygotowujemy ciepłą wodę bezpośrednio przy punktach poboru – 100%. Sprawność przesyłu spada, gdy instalacja jest rozległa, konieczne jest zastosowanie cyrkulacji i gdy przewody instalacji są nieocieplone. Można poprawić sprawność przesyłu jeśli ograniczymy czas pracy cyrkulacji oraz zaizolujemy piony i przewody rozprowadzające.
➤ sprawność akumulacji ciepła – dotyczy to instalacji z buforem lub zasobnikiem na ciepłą wodę
Dla c.o.: mniej strat i większą sprawność akumulacji da system, gdzie bufor ciepła stoi w ogrzewanym pomieszczeniu, przy instalacji niskotemperaturowej straty również będą mniejsze, więc i sprawność akumulacji będzie większa.
Dla cwu: największą sprawność akumulacji mają zasobniki dobrze ocieplone i o dużej pojemności. Duży ocieplony zbiornik traci dwa razy więcej ciepła stojąc w nieogrzewanym pomieszczeniu niż taki sam zasobnik, stojący w ogrzewanej kotłowni.
Ilość zużywanej energii końcowej przekłada się na koszty eksploatacyjne. Ale jednostka energii wyprodukowanej z gazu, z prądu czy z biomasy ma różną cenę. Także ilość energii końcowej, obliczona w projektowanej charakterystyce energetycznej dla budynku jest podawana dla sezonowego zapotrzebowania na ciepło przy średnich temperaturach wieloletnich. Nie uwzględnia zim stulecia ani indywidualnych preferencji użytkowników co do wysokości temperatury w domu. Ale można na podstawie tych wyliczeń porównać różne źródła ciepła i rozwiązania dla takich samych warunków brzegowych.
Przykład 2 – budynek jednorodzinny
z wentylacją grawitacyjną, o powierzchni ok. 170m2, ogrzewanie niskotemperaturowe podłogowe i grzejnikowe, zasobnik na ciepłą wodę wewnątrz zbiornika buforowego, współczynniki przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych U=0,165, dla dachu U=0,162, dla podłogi na gruncie U=0,214, dla okien U=1,3, dla drzwi U=1,7 W/(m2K)
Wariant 1 – źródło ciepła dla c.o. i cwu to kocioł gazowy
Wariant 2 – kocioł gazowy z kolektorami fotowoltaicznymi, które dostarczają prąd na pokrycie energii pomocniczej (np. do napędu pomp obiegowych)
Wariant 3 – kocioł gazowy z kolektorami słonecznymi, które pokrywają 50% zapotrzebowania na ciepło do przygotowania cwu
Wariant 4 – kocioł na biomasę (pelet, drewno, brykiet, zrębki, owies, słoma, także kominek z płaszczem wodnym)
Wariant 5 – pompa ciepła napędzana energią elektryczną z sieci
Wariant 6 – pompa ciepła z kolektorami fotowoltaicznymi, pokrywającymi w całości zapotrzebowanie na energię elektryczną
Czerwony słupek – energia użytkowa.
Wszędzie ma taką samą wartość. Założono, że budynek będzie miał wentylację naturalną dla wszystkich rozpatrywanych wariantów. Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, tak jak w poprzednim przykładzie obniży wartość energii użytkowej, a za tym wszystkie słupki pójdą proporcjonalnie w dół.
Zielony słupek – energia końcowa, za którą płacimy.
Najgorzej wypada rozwiązanie 4, czyli kocioł na biomasę. Sprawność kotłów biomasowych jest coraz lepsza i jest to w miarę tania energia. Co jeszcze ma wpływ na popularność tego rozwiązania wytłumaczymy przy omawianiu energii pierwotnej. Nieco lepiej wypadają kotłownie gazowe. Nie widać za to różnicy w ilości energii końcowej dla domku jednorodzinnego przy opcji z fotowoltaiką czy solarami. W domu wielorodzinnym solary zdają się być bardziej ekonomiczne (patrz poprzedni przykład). Najlepiej wypada wariant z pompą ciepła. Sprawność pompy ciepła (niezależnie od typu dolnego źródła ciepła) jest dużo wyższa niż sprawność pozostałych źródeł ciepła. Sprawia to, że ilość energii końcowej jest o połowę mniejsza niż wyliczona przez projektanta potrzebna energia użytkowa.
Niebieski słupek – energia pierwotna.
Nieekologiczne stają się kotły gazowe, ze względu na wykorzystanie paliw nieodnawialnych. Ciekawe, że kocioł gazowy z solarami będzie potrzebował mniej energii nieodnawialnej niż pompa ciepła zasilana prądem z sieci. Najlepiej prezentuje się rozwiązanie 6 – pompa ciepła + fotowoltaika, bez udziału prądu z sieci. To rozwiązanie idealne, całkowicie niezależne od dostaw energii, proekologiczne.
Wariant 4 – Najwyższa wartość energii końcowej i jedna z najniższych energia pierwotna. Kotły na biomasę, mimo tego, że zużywają sporo energii znajdują uznanie wśród inwestorów ze względu na w miarę tani opał oraz promowanie rozwiązań proekologicznych przez państwo. Kotły te są znacznie tańsze niż pompa ciepła, a ich zakup dotowany z różnych programów np. PROSUMENT.
