Bogaty dom to energooszczędny dom
Energooszczędny budynek – obecnie określenie to jest wykorzystywane coraz częściej, gdyż efektywność energetyczna staje się już obecnie ważną cechą budynku, a w najbliższych latach będzie wymaganiem powszechnie stosowanym przez budujących i użytkowników. Celowym byłoby bliższe zdefiniowanie pojęcia energooszczędności w zastosowaniu do budynku oraz określenie kryteriów oceny energooszczędności, gdzie podstawą może być pojęcie energochłonności zużycia energii cieplnej.
Energochłonność określa się jako ilość energii zużywanej w związku z eksploatacją budynku w ciągu roku, przy czym jako energię zużywaną rozumie się dostarczaną z zewnątrz do budynku energię elektryczną lub ciepło, albo wartość energetyczną dostarczanych z zewnątrz paliw: stałych, ciekłych lub gazowych.
Poziom zużycia energii na potrzeby grzewcze budynku jest określony przez wielkość strat spowodowanych przenikaniem ciepła przez przegrody zewnętrzne i ogrzewaniem powietrza wentylacyjnego przy uwzględnieniu zysków ciepła z opromieniowania słonecznego i eksploatacyjnych. Zużycie energii do ogrzewania jest tym większe, im niższa jest sprawność wykorzystywanych, w tym obiekcie, urządzeń grzewczych.
Zużycie energii w budynkach mieszkalnych związane jest również z potrzebami związanymi z: przygotowaniem ciepłej wody użytkowej, oświetleniem, napędami urządzeń (windy, wentylatory, hydrofory).
Do całkowitego zużycie należy doliczyć również energię wykorzystywaną w mieszkaniach, której wielkość zależy bezpośrednio od
zachowań mieszkańców. Zaliczyć tu można zużycie energii na przygotowanie c.w.u. (w przypadku indywidualnych urządzeń do ogrzewania wody lub w przypadku indywidualnych rozliczeń kosztów według wskazań liczników ciepłej wody), a także zużycie energii na oświetlenie i napędy urządzeń gospodarstwa domowego.
Energia związana z ogrzewaniem ma największy udział w energochłonności budynku i zależy przede wszystkim od rozwiązań przestrzennych i technicznych całego budynku i jego poszczególnych części składowych. Dlatego też za miarę energochłonności budynku można przyjąć sezonowe zapotrzebowanie na energię na ogrzewanie w odniesieniu do 1m2 powierzchni ogrzewanej (czyli wskaźnik E wyrażony w MJ/(m2*a) lub w kWh/(m2*a)), albo w odniesieniu do 1 m3 (czyli wskaźnik Ev wyrażony w MJ/(m3*a) lub kWh/(m3*a)).
Posługując się wartościami liczbowymi wskaźnika E lub Ev można ocenić, że budynek ma niską energochłonność (czyli jest energooszczędny) lub też charakteryzuje się średnią lub wysoką energochłonnością. Uznanie pewnych wartości wskaźników E jako granicy, poniżej której można mówić o budynkach energooszczędnych jest całkowicie umowne.
W różnych krajach, zależnie od stanu techniki, zamożności, a także w zależności od warunków klimatycznych, poziom wskaźnika E charakteryzujący budynki jako energooszczędne jest różny i zmienia się w czasie w miarę rozwoju nauki i techniki.
Obecnie wznoszone w Polsce budynki mieszkalne odpowiadają wymaganiom Rozporządzenia MSWiA z 30.9.97 (Dz.U. 132, poz. 878), co odpowiada średniemu zużyciu 90 – 120 kWh/(m2*a).
W Niemczech, od 1995 r., obowiązują przepisy, które ustalają energochłonność budynku na poziomie 180 – 360 MJ/(m2*a), czyli 50 – 100 kWh/(m2*a), a przewidywane jest obniżenie tych wartości do poziomu 100 – 180 MJ/(m2*a), czyli 30 – 70 kWh/(m2*a). W Szwajcarii jako energooszczędne określa się domy o zużyciu energii poniżej 200 MJ/(m2*a), czyli 55 kWh(m2*a).
Dlatego też aktualnie w Polsce można proponować uznanie wartości E na poziomie 90 kWh/(m2*a) jako wartości granicznej, poniżej której dopiero można mówić o budynku energooszczędnym, licząc się z tym, że ta granica wkrótce powinna być obniżona do 70 kWh/(m2*a).
Osiągnięcie niskiego wskaźnika zużycia energii na ogrzewanie wymaga zastosowania szeregu nowych rozwiązań, materiałów i wyrobów, które sprzyjają energooszczędności. Są to na tyle głębokie zmiany, że w ostatnich latach można mówić o nowym modelu budownictwa; energooszczędnego i ekologicznego, przy czym należy stwierdzić, że nie ma i nie może być jednego typu budynków energooszczędnych, natomiast istnieje szereg cech i rozwiązań, które umożliwiają spełnienie wymagań energooszczędności.
Najważniejszą cechą budynków energooszczędnych jest podporządkowanie wszystkich szczegółowych rozwiązań budowlanych i instalacyjnych wymaganiom niskiego zużycia energii. Do głównych cech budynku energooszczędnego można zaliczyć:
1. Usytuowanie w terenie w miejscu osłoniętym od wiatrów.
2. Rozwiązanie przestrzenne budynku maksymalnie sprzyjające ochronie cieplnej (zwarta bryła, bez występów i wnęk, minimalna liczba okien od strony północnej itp.).
3. Bardzo wysokie parametry izolacyjności termicznej przegród zewnętrznych, a także przegród wewnętrznych dzielących pomieszczenia o różnej temperaturze wnętrz.
4. Dobre rozwiązanie wentylacji wnętrz, co w bardziej zaawansowanych rozwiązaniach oznacza zastosowanie wentylacji mechanicznej, przy jednoczesnym odzyskiwaniu ciepła z powietrza wentylacyjnego.
5. Instalacja grzewcza o bardzo wysokiej sprawności, zaopatrzona w urządzenia pomiarowe, regulacyjne i automatykę pogodową.
6. Świadome, przemyślane wykorzystanie energii promieniowania słonecznego, jako czynnika zmniejszającego zużycie energii i paliw dostarczanych do budynku.
Wpływ rozwiązań projektowych na energochłonność ogrzewania budynków jest znany, lecz praktycznie w niewielkim stopniu uwzględniany przez projektantów i inwestorów – przy ocenie budynku ważnym wskaźnikiem jest świadectwo charakterystyki energetycznej określający jakość energetyczną domu inaczej mówiąc jakość cieplną. Budownictwo energooszczędne powinno wykorzystywać te wszystkie środki, które prowadzą do zmniejszenia zapotrzebowania na energię grzewczą, jak np. koncentrację zabudowy w terenie, zwartą formę zabudowy, korzystne usytuowanie względem stron świata, zwartą bryłę budynku, odpowiednie rozmieszczenie otworów okiennych i drzwiowych, itp. Można przewidywać, że w szerszym zakresie będą też stosowane takie rozwiązania, jak osłony ziemne części budynku, zieleń na dachu i ścianach, osłony przed wiatrem w formie drzew, itp.
Zmiany w ukształtowaniu przestrzennym budynków muszą nastąpić także w związku z biernym wykorzystaniem energii słonecznej. Usytuowanie w stosunku do stron świata, ukształtowanie południowej elewacji i dachu – muszą być podporządkowane warunkom wykorzystania promieniowania słonecznego.
Postęp w budownictwie energooszczędnym
Współczesna technika umożliwia wprowadzenie pełnego sterowania i kontroli procesów cieplno-wilgotnościowych w budynkach. Jest to możliwe w budynku maksymalnie szczelnym, bardzo dobrze izolowanym, wyposażonym w automatycznie sterowane urządzenia grzewcze oraz instalację wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Okna w takim budynku służą tylko do oświetlenia wnętrza światłem dziennym i są w znacznej części nieotwierane. Automatyczne urządzenia zaopatrzone w czujniki temperatury zewnętrznej i wewnętrznej sterują instalacjami wentylacji i ogrzewania. Ten podstawowy układ może być znacznie rozbudowany i ulepszany przez połączenie z systemem kolektorów słonecznych, a także przez system żaluzji, zasłon i okiennic regulowanych automatycznie w zależności od temperatury zewnętrznej i warunków nasłonecznienia.
Okna są aktualnie miejscem powstawania największych strat ciepła, a więc najsłabszym elementem przegród zewnętrznych z punktu widzenia ochrony cieplnej. Nowe rozwiązania okien, z zastosowaniem potrójnego szklenia, wypełnienia argonem i powłok antyrefleksyjnych oraz okiennic lub żaluzji stają się środkiem biernego wykorzystania ciepła słonecznego. Te nowe rozwiązania przestrzeni szklonych umożliwiają zupełnie inne podejście do ukształtowania ścian, tworzenie atriów, szklarni, obudowanych loggii itp.
Ściany, spełniające obecnie głównie funkcje izolacyjne, mogą być świadomie kształtowanym urządzeniem spełniającym rolę kolektora, zasobnika i emitera ciepła. Służą do tego przezroczyste warstwy izolacji termicznej umożliwiające przenikanie promieniowania słonecznego w głąb ściany, a także specjalne materiały we wnętrzu ściany, zdolne do akumulowania znacznej ilości ciepła, powoli się nagrzewające i oziębiające. Eksperymentalne budynki ze ścianami realizującymi te koncepcje posiadają wewnątrz ścian zbiorniki z wodą lub też z materiałami ulegającymi przemianom fazowym (topnienie – krzepnięcie) co zwiększa ilość magazynowanej energii i przesuwa w czasie fazę nagrzewania i oddawania ciepła.
Obecnie stosowane urządzenia grzewcze muszą być w budynkach energooszczędnych znacznie “uszlachetnione”, zwłaszcza przez stosowanie źródeł ciepła i innych urządzeń o bardzo wysokiej sprawności i niezawodności, a także przez wyposażenie w automatyczne urządzenia sterujące, regulacyjne i pomiarowe. Wspomagającymi urządzeniami grzewczymi, zwłaszcza do podgrzewania ciepłej wody, mogą być np. kolektory słoneczne. W niektórych regionach i rodzajach budynków powinna być wykorzystana energia wiatru, a także biogaz czy biomasa.
Nowoczesne instalacje stanowią skomplikowany układ techniczny, którego sprawne funkcjonowanie jest możliwe tylko przy zastosowaniu komputerowych urządzeń sterujących. Te urządzenia powinny kierować nie tylko układem grzewczo-wentylacyjnym, ale także urządzeniami oświetlenia, łączności i ochrony. Tak więc w przyszłości budynek energooszczędny będzie jednocześnie budynkiem “inteligentnym”.
Należy więc dążyć do przekształcenie aktualnego modelu budownictwa w budownictwo energooszczędne i ekologiczne, dostosowane do zasad zrównoważonego rozwoju, tzn. takiego, który:
- nie zagraża środowisku naturalnemu, pozwalający przyszłym pokoleniom czerpać z zasobów Ziemi tyle samo, ile nam się udaje dzisiaj,
- stosuje biblijną zasadę “nie czyń bliźniemu co tobie nie miłe”, przy czym bliźni, to nasi potomni,
- zapewnia zaopatrzenie następnego pokolenia w wystarczające zasoby (m.in. kapitałowe) konieczne do utrzymania konsumpcji w przeliczeniu na jednego mieszkańca na najwyższym możliwym poziomie.
Budynki, podobnie jak wyroby przemysłowe, powinny spełniać wymóg “nieszkodliwości” dla środowiska naturalnego. Dotyczy to stosowania:
- materiałów, które w czasie budowy i użytkowania budynków nie działają szkodliwie na organizmy żywe,
- materiałów, które po likwidacji budynku mogą być powtórnie wykorzystane,
- instalacji i urządzeń do usuwania śmieci i nieczystości w sposób umożliwiający ich oczyszczenie, utylizację lub likwidację.
Wymaga to wprowadzenia nowych rozwiązań, technologii i materiałów, a także zmiany nastawienia projektantów i zmiany przyzwyczajeń użytkowników budynków. Musi być to proces rozłożony na szereg lat, a zmiany będą następować stopniowo.
Dla budynków mieszkalnych wielorodzinnych przepisy nie ustalają wartości współczynników U dla poszczególnych rodzajów przegród budowlanych, natomiast wymagają sprawdzenia czy sezonowe zapotrzebowanie energii na ogrzewanie wyrażone wskaźnikiem E (ilość kWh na 1m3 kubatury ogrzewanej na rok) nie przekracza wartości granicznych. Te wartości graniczne zostały w rozporządzeniu określone na 29 do 37,4 kWh/(m 3 , rok) w zależności od współczynnika kształtu budynku. Praktycznie oznacza to, że sezonowe zużycie energii odniesione do powierzchni użytkowej nie powinno być większe niż 90-120 kWh/(m 2 , rok).
Przy analizowaniu izolacyjności cieplnej poszczególnych przegród można posługiwać się wartościami granicznymi współczynników U ustalonymi dla budynków użyteczności publicznej, a mianowicie:
dla ścian zewnętrznych pełnych U max = 0,45W/(m 2 ·K)
dla ścian zewnętrznych z otworami okiennymi i drzwiowymi Umax = 0,55 W/(m2·K)
dla ścian j.w. oraz ze wspornikami balkonu przenikającymi ścianę Umax = 0,65 W/(m2·K)
dla stropu pod nie ogrzewanym poddaszem lub stropodachu Umax = 0,30 W (m2·K)
dla stropu nad nie ogrzewanymi piwnicami Umax = 0,60 W/(m2·K)
dla okien i drzwi balkonowych Umax = 2,6 W/(m2·K)
W budynkach istniejących, w których powyższe wymagania nie są spełnione (gdyż były budowane na podstawie wcześniej obowiązujących przepisów), należy w ramach przebudowy, modernizacji lub remontu kapitalnego dążyć do dostosowania przegród zewnętrznych co najmniej do obecnych wymagań.
Wymagania podawane w przepisach, są to wymagania minimalne, tzn. nie można wprowadzać gorszej izolacji (cieńszej warstwy) niż to wynika z podanych wartości. Jednak wprowadzając dodatkowe ocieplenie budynku często decydujemy się na taką grubość warstwy izolacyjnej ażeby uzyskać jeszcze lepsze właściwości ochrony cieplnej budynku, czyli lepsze izolowanie przegród zewnętrznych niż wymagane w przepisach. Wymagania te są co kilka lat zmieniane, przy czym w dziedzinie ochrony cieplnej następuje stałe ich zaostrzanie. Warto więc już obecnie dostosować się do wymagań przyszłościowych, ale jeszcze ważniejsze jest to, że wprowadzenie lepszej izolacji cieplnej opłaca się. Powiększenie grubości warstwy izolacyjnej powyżej wymaganego minimum tylko bardzo nieznacznie powiększa koszty wykonania ocieplenia, a może wyraźnie ograniczyć straty ciepła, a przez to zmniejszyć koszty ogrzewania. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że istnieje pewne optimum grubości warstw izolacyjnych dla każdej przegrody związane z cenami energii i kosztami ocieplenia. Zwiększenie grubości izolacji powyżej tego optimum jest już nieopłacalne. Warto więc dla każdego przypadku przeprowadzić analizę opłacalnej grubości izolacji.
/ źródło artykułu epbd.pl /
