Efektywność energetyczna. Budynki

Transkrypt

1 Efektywność energetyczna Budynki

2 EU Wskaźniki energetyczne EK EP

3 Energia użytkowa

4 Energia użytkowa to domena architekta i konstruktora Bryła budynku, orientacja Funkcja pomieszczeń Ilość, wielkość i rozmieszczenie okien Konstrukcja i izolacja przegród Akumulacja ciepła i chłodu w elementach konstrukcyjnych Szczelność obudowy Rozwiązania mostków termicznych Pasywna ochrona przed przegrzaniem Pasywne chłodzenie budynku (przewietrzanie nocne) Plus Decyzja o zastosowaniu wentylacji regulowanej

5 Energia użytkowa Energia końcowa

6 Energia końcowa to domena instalatora Rodzaj dostępnego paliwa Urządzenia systemu ogrzewania: Ogrzewanie (nisko wysokotemperaturowe) Kocioł (pompa ciepła) Emisja ciepła (podłogowe, ścienne) Bufor ciepła układu CO Ciepło odzyskane z kominka z płaszczem wodnym CWU zasobnik, kolektory, przekazywanie ciepła z bufora CO Sposób i sprawność chłodzenia Poprawnie zaprojektowana i wyregulowana wentylacja Efektywne oświetlenie Wysokosprawne urządzenia pomocnicze

7 Energia końcowa to koszt ogrzewania Na podstawie wartości energii końcowej SZACUJEMY koszty ogrzewania o Warunki pogodowe o o o o o ilość użytkowników, ich wiek i przyzwyczajenia Żądana temperatura wewnętrzna Nawyki (wietrzenie) Regulacja układu ogrzewania Sprawność urządzeń Podawanie dokładnych wartości jest ryzykowne Względne oszczędności pozostają podobne, niezależnie od czynników zewnętrznych

8 Energia użytkowa Energia końcowa Energia pierwotna

9 Nieodnawialna energia pierwotna to jest to energia ze źródeł nieodnawialnych, niezbędna by dostarczyć nam żądaną ilość energii końcowej Współczynniki nakładu w i Wykorzystanie odnawialnych źródeł ciepła Wybór paliwa

10 EU EK EP Obliczenia rozpoczynamy od energii użytkowej przechodząc do EK i EP Oszczędności osiągnięte na etapie energii użytkowej Są TRWAŁE (obudowa budynku, system wentylacji) Są NIEZALEŻNE od sposobu zasilania budynku Ograniczenie wartości EU zapewnia zmniejszenie pozostałych wskaźników energetycznych EU EK EP

11 budynek EU = 100 instalacje EK = 110 Ekologia? EP =? Kogeneracja 88 kwh/m 2 rok (w i =0,8) Gaz ziemny 121 kwh/m 2 rok (w i =1,1) Energia elektryczna 330 kwh/m 2 rok (w i =3,0) Biomasa 22 kwh/m 2 rok (w i =0,2) TO JEST TEN SAM BUDYNEK I NADAL POTRZEBUJE TYLE SAMO ENERGII

12 Warunki Techniczne

13 Nowe Warunki Techniczne - Uc Wartości minimalne współczynnika przenikania ciepła Uc [W/(m 2 K)] z harmonogramem zmian ELEMENT zmiana Ściany zewnętrzne 0,30 0,25 0,23 0,20 33 % Dachy 0,25 0,20 0,18 0,15 40 % Podłogi na gruncie 0,45 0,30 0,30 0,30 33 % Okna 1,7 1,3 1,1 0,9 48 % Okna połaciowe 1,7 1,5 1,3 1,1 36 % Drzwi i bramy 2,6 1,7 1,5 1,3 50 %

14 Nowe Warunki Techniczne EP Wartości maksymalne wskaźnika EP H+w [kwh/(m 2 rok)] z harmonogramem zmian RODZAJ BUDYNKU Budynki mieszkalne - jednorodzinne - wielorodzinne Budynki zamieszkania zbiorowego Budynek użyteczności publicznej - opieki zdrowotnej - inny Budynek gospodarczy, magazynowy i produkcyjny

15 Nowe Warunki Techniczne EP Dla budynków zamieszkania zbiorowego i niemieszkalnych: kkk EE = EE H+W + EE C + EE L kkk m 2 rrr o o o EP H+W - z tabeli ΔEP C dodatek na chłodzenie: EE C = 25 A f,c A f, jeżeli budynek posiada instalację chłodzenia ΔEP L dodatek na oświetlenie: EP L = 50, jeżeli czas działania oświetlenia w roku jest mniejszy niż 2500 godzin EP L = 100, dla czasu działania oświetlenia powyżej 2500 godzin A więc dla biurowca w całości chłodzonego: EE = = 111 kkk kkk m 2 rrr

16 Nowe Warunki Techniczne Należy spełnić ROWNOCZEŚNIE warunki: EE EE H+W + EE C + EE L Wartość wskaźnika EP mniejsza od granicznej, z uwzględnieniem dodatków na chłodzenie i oświetlenie, U U mmm U przegród oraz technika instalacyjna budynku spełnia wymagania izolacyjności określone w WT.

17 Proces projektowania dziś ARCHITEKT bryła, funkcja, estetyka KONSTRUKTOR izolacja, stolarka, wentylacja INSTALATOR technika, obliczenia PCHE EP nadal nie spełnione? EP nie spełnione korekta: Izolacyjność przegród Stolarka? Odzysk ciepła Od stycznia 2014 Jakiś tam wynik (EP)

18 No to projektujemy biurowiec Biurowiec, chłodzony na całej powierzchni: EE = = 111 kkk kkk m 2 rrr Średnia z systemu świadectw energetycznych: EE śr = 222 kkk kkk m 2 rrr

19 No to projektujemy centrum handlowe Centrum handlowe, chłodzone na 70% powierzchni: EE = , = 111, 5 kkk kkk m 2 rrr Średnia z systemu świadectw energetycznych: EE śr = 444 kkk kkk m 2 rrr

20 No to projektujemy szpital Szpital, klimatyzowany na 20% powierzchni: EE = kkk = 444 kkk m 2 rrr Średnia z systemu świadectw energetycznych: EE śr = 555 kkk kkk m 2 rrr Ale! o 2017: EP = 395 kwh/m 2 rok o 2021: EP = 295 kwh/m 2 rok

21 No to projektujemy domek! PU = 123 m2, Af = 152 m2 Na planie prostokąta z wykuszem Dach dwuspadowy Konstrukcja tradycyjna, murowana Przegrody Ściany U = 0,285 Dach U = 0,226 Podłoga U = 0,327 Okna PCV, Uc = 1,4 Kocioł gazowy, grzejniki konwektorowe Wentylacja grawitacyjna Koszt budowy zł (3 600 zł / m2 PU), EUco 96 kwh/m2rok EK 126 kwh/m2rok EP 138 kwh/m2rok

22 Warunki Techniczne się zmieniają baza WT2014 WT2017 WT2021 ściana zewnętrzna 0,285 0,242 0,219 0,195 dach skośny 0,226 0,197 0,179 0,145 strop nad poddaszem 0,289 0,194 0,176 0,139 na gruncie 0,327 0,282 0,282 0,282 okna 1,4 1,3 1,1 0,9 drzwi i brama 2,6 1,6 1,5 1,3 okna połaciowe 1,5 1,4 1,3 1,1 Euco 96,2 85,48 78,68 70,45 EK 125,81 113,93 95,5 82,47 EP 138,39 125,32 105,05 90,72 Kryterium EP Już od roku 2014 dostosowanie przegród do WT może nie zapewnić spełnienia warunku EP

23 Przegrody: Ściana zewnętrzna - pustak MAX dach skośny - dachówka cementowa Rockwool Rockwool aktualne 29 9 aktualne Pustak MAX Frontrock MAX E pomiędzy krokwiami pod krokwiami Czy nowe przepisy będą stanowić problem techniczny? o Pomimo znacznego zaostrzenia przepisów wymagane prawem grubości nie powinny stanowić problemu od strony technicznej o Wymagane grubości są nadal mniejsze niż ekonomicznie uzasadniona grubość izolacji o Już dzisiaj wieku inwestorów decyduje się na zastosowanie grubszych izolacji

24 Trochę obliczeń baza WT 2014 WT 2014 WT 2021 ogrzewanie rok ogrzewanie rok

25 Energy Efficiency co to znaczy? Efektywność energetyczna To ograniczenie zużycia energii. Efektywność energetyczna To optymalne ekonomicznie ograniczenie zużycia energii. A różnica jest ogromna

26 Koszty użytkowania domu Szacujemy koszty ogrzewania o Uwzględniamy CO, CWU i napęd urządzeń pomocniczych w tych układach o Trudno trafić w punkt zbyt wiele zależy od klimatu i zachowań mieszkańców o Proporcje pomiędzy modelami pozostają niezależenie od punktu startowego baza WT 2014 WT 2017 WT 2021 Rockwool koszt ogrzewania koszt ciepłej wody koszt energii pomocnicznej (elektrycznej)

27 Ile na to potrzeba? Kosztorysujemy dodatkowe nakłady o Uwzględniamy koszt materiałów izolacyjnych, dodatkowych i wzrost robocizny o Dane pochodzą z firmy kosztorysującej baza WT2014 WT2017 WT2021 Rockwool dodatkowe nakłady względem stanu bazowego

28 Wcale nie tak drogo Rockwool ,7 % WT ,4 % WT ,0 % WT ,2 % koszt budowy baza dodatkowe nakłady względem stanu bazowego Koszty poprawy izolacyjności przegród zewnętrznych wymuszone zmianami WT nie są wysokie

29 Czy to się opłaca? baza WT 2014 W 2017 WT 2021 Standard Rockwool budowa dodatkowe koszty ogrzewanie 30 lat Obliczenia wykonano przy założonym 2% wzroście cen energii ponad inflację

30 Czy to się opłaca? baza WT 2014 WT 2014 WT 2021 Standard Rockwool koszt budowy i ogrzewania 30 lat oszczędność Trzeba spojrzeć z odpowiedniej perspektywy czasowej o 30 lat jest okresem narzuconym w Dyrektywie EPBD jako okres analizy opłacalności ekonomicznej inwestycji energooszczędnych w budynkach mieszkalnych (20 lat w niemieszkalnych) o Na pewno inwestycja w energooszczędność własnego domu nie przyniesie nam krociowych zysków, ale będzie opłacalna i pewna o Tylko 2% wzrostu cen energii rocznie. A przy 5%?

31 Ale to nie wszystko

32 Dodajemy rozwiązania obniżające EP Projekt: ARCHIPELAG EUco 38,2 kwh/m2rok EK EP WT 2012 EKO 59 kwh/m2rok 69,3 kwh/m2rok PU = 123 m2, Af = 152 m2 Na planie prostokąta z wykuszem Dach dwuspadowy Konstrukcja tradycyjna, murowana Przegrody Ściany U = 0,195 Dach U = 0,145 Podłoga U = 0,282 Okna PCV, Uc = 0,9 / 1,1 Kocioł gazowy kondensacyjny, grzejniki konwektorowe Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, uszczelnienia i próba szczelności Kolektory słoneczne w instalacji CWU Koszt budowy zł (4 000 zł / m2 PU),

33 Koszty użytkowania domu ? WT 2021 Rockwool WT 2021 EKO koszt ogrzewania koszt ciepłej wody koszt energii pomocnicznej (elektrycznej) Uwaga na koszt użytkowania nowoczesnych systemów o o o Dostawcy rozwiązań napędzanych energią elektryczną zgodnie pomijają w swoich informacjach ile rocznie zapłacimy za ich użytkowanie Im więcej zasilanych elektrycznością systemów, tym bardziej się zdziwimy widząc wysokość rachunku Warunkiem utrzymania kosztów energii elektrycznej zasilających systemy techniczne jest dobry projekt i poprawne wykonanie instalacji.

34 Jak z opłacalnością w okresie 30 lat? WT 2012 Standard Rockwool WT 2012 EKO koszt bazowy nakłady dodatkowe koszt CO, CWU i POM - 30 lat Rachunek ekonomiczny wychodzi gorzej niż dla systemów pasywnych o o Koszty instalacji i pracy systemów aktywnych mogących obniżyć EP są znaczne i mogą nie skompensować ich oszczędności na CO i CWU Do rachunku nie wzięto pod uwagę kosztów odtworzeniowych urządzeń technicznych

35 Czas zwrotu? SPBT 8 lat SPBT 7 lat SPBT 20 lat WT 2012 Standard Rockwool WT 2012 EKO inwestycja oszczędność roczna czas zwrotu Spełnienie kryterium EP jest kosztowne i MOŻE WYDŁUŻYĆ czas zwrotu z inwestycji o o Większe oszczędności nie kompensują kosztów ich uzyskania Od strony ekonomicznej dążenie do obniżenia EP poniżej granicy wynikające wprost z poprawy parametrów energetycznych samego budynku jest nieuzasadnione

36 Rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego

37 Rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego Projektowana charakterystyka energetyczna zawierać musi o o o o Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania, wentylacji i przygotowania CWU oraz chłodzenia, zgodnie z metodologią świadectw energetycznych Dostępne nośniki energii Warunki przyłączenia do sieci zewnętrznych Wybór dwu systemów zaopatrzenia w energię do analizy porównawczej Analiza możliwości racjonalnego wykorzystania, o ile są dostępne techniczne, środowiskowe i ekonomiczne możliwości, wysokoefektywnych systemów alternatywnych zaopatrzenia w energię: o o o o Zdecentralizowane systemy dostawy energii ze źródeł odnawialnych Kogenerację Ogrzewanie lub chłodzenie lokalne lub blokowe, gdy opiera się całkowicie lub częściowo na energii ze źródeł odnawialnych Pompy ciepła

38 Ograniczajmy zużycie energii z sensem... EU

39 Pasywne i aktywne sposoby redukcji zużycia energii Pasywne Aktywne Orientacja i geometria budynku Izolacja obudowy budynku Eliminacja mostków termicznych Jakość stolarki Szczelność obudowy budynku Regulacja strumienia wentylacji Ochrona przez przegrzaniem Efektywny system ogrzewania Wentylacja z odzyskiem ciepła Pompy ciepła Kolektory słoneczne Oświetlenie LED Fotowoltaika Efektywna klimatyzacja

40 Kilka zasad 1. Rozwiązania aktywne nie zastępują pasywnych, stanowią logiczne ich uzupełnienie 2. Efektywne energetycznie rozwiązania pasywne powstają na etapie projektu, nie na budowie 3. Rozwiązania pasywne oszczędzają energię (i pieniądze) niezależnie od zastosowanych w budynku systemów instalacyjnych 4. Rodzaj budynku i jego funkcja decyduje o efektywnych rozwiązaniach oszczędzających energię.

41 EU rozkład strat w budynkach mieszkalnych jednorodzinne wielorodzinne 30% 33% 39% 58% 11% 26% przegrody CWU wentylacja przegrody CWU wentylacja W budynkach mieszkalnych kluczowe są przegrody zewnętrzne szczególnie w budownictwie jednorodzinnym CWU jest najmniej znaczącym udziałowcem, ale zwraca uwagę w wielorodzinnych Kolektory słoneczne w domach jednorodzinnych no może z dotacją Znaczenie wentylacji rośnie z poprawą izolacyjności przegród zewnętrznych

42 EU rozkład strat w budynkach niemieszkalnych 100% 90% 80% 20% 4% 2% 17% 15% 6% 15% 13% 15% 26% 7% 17% 70% 60% 24% 27% 31% 29% 29% 33% 50% 40% 24% 7% 20% 48% 3% 30% 3% 35% 27% 20% 10% 28% 44% 16% 30% 5% 19% 2% 15% 40% 0% biurowe szkolno oświatowe służby zdrowia hotel / restauracja sportowe handlowe przemysłowe przegrody CWU wentylacja oświetlenie chłodzenie Warto szukać możliwości odzysku ciepła z wentylacji w obiektach sportowych Kolektory słoneczne w szpitalach zdecydowanie tak! W biurowcach i marketach - niekoniecznie Oświetlenie wspomaganie PV w centrach handlowych i biurowcach to się powinno opłacić! Przegrody zewnętrzne w budynkach szkolnych i przemysłowych

43 Rodzaj i funkcja budynku Izolacja przegród zewnętrznych. Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła Szczelność budynku Wysokosprawny odzysk ciepła z wentylacji mechanicznej Automatyka sterująca oświetleniem Pasywna ochrona przez przegrzaniem

44 Architektura i orientacja budynku Zwarta bryła, prosty dach, rzut zbliżony do kwadratu Jak najmniej załamań, naroży koszy i kalenic. Każda generuje większy strumień ciepła niż prosta ściana czy połać dachu. Pomieszczenia mieszkalne skierowane na południe i przeszklone stolarką o bardzo dobrych parametrach izolacyjnych. Pomieszczenia pomocnicze na północ, jak najmniej przeszkleń. Czy pomieszczenia pomocnicze muszą być w bryle budynku i trzeba je ogrzewać. A może oddzielić izolacją i pozostawić nieogrzewane? Masywne ściany wewnętrzne wystawione na działanie promieni słonecznych akumulator ciepła. Koniecznie wiatrołapy aby nie wychładzać zimą Domy energooszczędne nie muszą być brzydkie! GreenCube 209 BUILDgreen Design

45 Izolacja i mostki termiczne Poprawnie wykonana izolacja nie wymaga żadnych kosztów eksploatacyjnych Rachunek ekonomiczny jest bardzo dobry Dodajmy oszczędności przez czas użytkowania budynku Jakie będą koszty dodatkowe o Szersze parapety o Dłuższe łączniki o Szersze listwy Im grubsza warstwa izolacji, tym mniejsze mostki narożne i liniowe Późniejsza poprawa i zwiększenie izolacji jest albo niemożliwe (posadzka, ściana wielowarstwowa), albo wielokrotnie droższe, niż na etapie budowy

46 Stolarka i mostki termiczne Energooszczędny profil U=1,0 W/m2K FAKTY: dla podwójnych drzwi balkonowych profil zajmuje około 12% powierzchni. Przejście z 1,4 na 1,0 to dla całego okna 0,05 W/m2K Rachunek ekonomiczny nie przemawia za nadmierną inwestycją w stolarkę Spójrzmy krytycznie ile jest szkła a ile ramy. Czy warto inwestować w ramę? Okna trzeba nie tylko kupić. Trzeba też je umieć poprawnie zamontować. Powszechne błędy montażowe, mało która firma okniarska rozumie ciepły montaż. Szczelność montażu okien ma większe znaczenie jeżeli budynek wyposażono w wentylację regulowaną Pamiętajmy o drzwiach i bramach garażowych, jeżeli garaż jest w bryle budynku.

47 Szczelność budynku Nad lub podciśnienie wytwarzane przez wentylację mechaniczną gwałtownie zwiększa infiltrację i straty ciepła przez nieszczelności obudowy W budynkach wysoce efektywnych energetycznie i pasywnych szczelność obudowy i wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła są obok izolacji kluczowymi elementami projektu Szczególnej uwagi wymaga obsadzenie okien i drzwi W budynkach szkieletowych konieczne jest zastosowanie membran uszczelniających konstrukcję oraz uszczelnień liniowych na połączeniach elementów ściennych Fasady systemowe są zazwyczaj dobrze uszczelnione w ramach systemu

48 Wentylacja z odzyskiem ciepła Uzasadnione i wysoce efektywne, ale wymagające kultury wykonawczej i eksploatacyjnej. Bardzo wysoce uzasadnione w budynkach użyteczności publicznej, efektywne w mieszkalnych. Zalety Zapewnia wysoką jakość powietrza w pomieszczeniach Zabezpiecza przed insektami Można chłodzić pomieszczenia latem (klimatyzacja lub GWC) Odzysk do 75% ciepła z powietrza usuwanego Standard w budynkach komercyjnych (wentylacja) Wady Tanie w wersji podstawowej, kosztowne w pełnej opcji (GWC, centrala z chłodzeniem), sterowanie lokalne Tylko dodatkowe źródło ciepła, nie zastępuje ogrzewania Dodatkowe koszty elektryczności nie są zbyt chętnie ujawniane przez sprzedawców kilkaset złotych rocznie Przeglądy okresowe, czyszczenia, filtry to kolejne kilkaset zł rocznie Tanie instalacje HAŁASUJĄ

49 Ochrona przed przegrzaniem Sprawa kluczowa w cieplejszych krajach, ale nie do pominięcia w Polsce Budynki o znacznym przeszkleniu Budynku użytkowane głównie w dzień (biura, szkoły, centra handlowe) Obniżenie temperatury do 6 C Redukcja wydatków na chłodzenie (energia elektryczna) Znaczna poprawa komfortu pracy Chłodzenie nocne przewietrzanie budynku w nocy dla obniżenia temperatury opóźnia włączenie klimatyzacji w dzień. Systemy uchylnych klap i rozszczelnień nie wymagających ciągłego napędu elektrycznego

50 Odnawialne źródła energii w budynkach Modne i nowoczesne. Ale czy uzasadnione ekonomicznie?

51 Kolektory słoneczne Najpopularniejsze odnawialne źródło energii w budownictwie mieszkalnym. Promowane szeroko w Europie Zalety Łatwo zdobyć dofinansowanie Łatwo wbudować nawet do istniejących budynków Wysoce efektywne w słoneczne dni Doskonałe przy stałym rozbiorze cwu Sporo dotacji dostępnych nawet w Polsce Bardzo efektywne w budynkach o stałym rozbiorze wody (domy opieki, szpitale, sanatoria, wielorodzinne) Wady Oszczędności tylko dla przygotowania ciepłej wody Uzależnione od warunków pogodowych Duże nadwyżki ciepła w słoneczne dni Ekonomicznie bez dotacji nieuzasadnione w typowych domach jednorodzinnych

52 Fotowoltaika (PV) Przyszłościowe logiczne źródło odnawialnej energii Zalety Produkuje najbardziej uniwersalną energię - elektryczną Produkuje wtedy kiedy jej potrzebujemy (komercyjne) Można zabudować na elewacji czy na dachu Kompaktowe, prosta instalacja Sensowne i przyszłościowe rozwiązanie w budynkach komercyjnych Dodatkowa insatalacja w budynkach mieszkalnych Wady Osiągane moce nie pozwalają na wykorzystanie do ogrzewania Nie produkują energii w nocy (w domach wada, w budynkach komercyjnych zazwyczaj nie) Konieczność magazynowania energii baterie akumulatorów lub zbiorniki płynów Dziś jeszcze bardzo kosztowne

53 Biomasa Trochę dziwna ekologia. Spalanie emituje ogromne ilość dwutlenku węgla, ale samo paliwo jest odnawialne Zalety Dość uniwersalne źródło ciepła (można spalać różne rzeczy ) Można zintegrować z innym źródłem (kocioł gazowy) Tworzy klimat w domu (kominek z płaszczem wodnym) Atrakcyjne koszty ogrzewania Wady Niska sprawność i konieczność spalania dużej ilości paliwa pomieszczenia magazynowe. Niekomfortowe częste uzupełnianie, magazynowanie paliwa, brudna kotłownia, codzienne czyszczenie (kominek) Trudne sterowanie Ograniczony czas pracy po załadowaniu paliwa

54 Pompy ciepła (HP) Często promowane jako High-Tech, złoty środek rozwiązujący globalny problem efektywności energetycznej. Silnie promowane zwłaszcza w krajach, gdzie jest tania i czysta produkcja energii elektrycznej (Skandynawia, Francja) Zalety W odpowiednich warunkach bardzo efektywne Niskie koszty eksploatacji dobrze przygotowanych i wyregulowanych instalacji w energooszczędnych budynkach Niezależne od pogody Kompaktowa budowa jednostki centralnej, mało miejsca Idealne dla budynków zabytkowych i nie mogących być poddanych termomodernizacji Wady Wciąż bardzo wysoki koszt inwestycji Przy wymienniku pionowym wymagają uzgodnień i pozwoleń Ograniczenie do niskotemperaturowej instalacji wewnętrznej ogrzewanie podłogowe lub duża powierzchnia grzejników Konieczność wspomagającego pieca mocy szczytowej W domu jednorodzinnym trudno uzasadnić PC ekonomicznie

55

56 Piotr Pawlak Rockwool Polska Energy Design Center