Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce

Transkrypt

1 Seminarium Budownictwo pasywne sposób efektywnego wykorzystania energii w budownictwie Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce dr inż. Włodzimierz Grochal Świętokrzyskie Centrum Innowacji i Transferu Technologii Kielce, 11 maja 2010r. 1

2 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Jednym z podstawowych wyzwań współczesnego świata jest ograniczanie zużycia energii. Wynika to z przyczyn ekonomicznych i ekologicznych. Im wyższe zużycie, tym wyższa emisja zanieczyszczeń do atmosfery. Zmniejszenie zużycia ma także wpływ na zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego świata. Potwierdzeniem tej tezy są powtarzające się zagrożenia wstrzymania dostaw surowców energetycznych oraz kolejne ich podwyżki. Musimy więc zmniejszać popyt na energię poprzez racjonalizację jej zużycia. Czy jest taka potrzeba? 2

3 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Emisja gazów cieplarnianych związana z zaspokojeniem potrzeb energetycznych człowieka jest głównym sprawcą zmian klimatu. Spalanie paliw kopalnych (węgiel, gaz, ropa naftowa i inne) powoduje emisję gazów cieplarnianych. Nie jesteśmy solidarni w zużyciu energii (emisji), jest ono zróżnicowane w różnych regionach świata odpowiednio do standardu życia. 3

4 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Jak zużywamy energię? w zależności od standardu życia, np.: mieszkaniec krajów bogatych, w tym Unii Europejskiej zużywa GJ/r (co związane jest z emisją 8 20 ton CO2/mieszkańca), mieszkaniec Polski 100 GJ/r (8 ton CO2/mieszkańca), mieszkaniec krajów mniej zamożnych (Indie, Chiny, inne) GJ/r (1 4 ton CO2/mieszkańca). 4

5 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Apetyt na energię silnie rośnie, bo: ponad 1,7 mld ludzi nie ma dostępu do energii elektrycznej, kraje rozwijające się i mniej zamożne (ok. 70% populacji świata), szczególnie Indie i Chiny, zużywają coraz więcej dóbr i energii, zasoby naturalne, w tym paliwa kopalne są ograniczone. 5

6 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Skutki rosnącego apetytu na energię: jeżeli działać będziemy jak zwykle, to zużycie energii wzrośnie 2 3 razy w ciągu 40 lat i tak samo emisja CO2, pogorszy się bezpieczeństwo energetyczne możliwy polityczny dyktat energetyczny państw producentów paliw, paliwa i energia będą coraz droższe. 6

7 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Jak możemy temu przeciwdziałać? sprawiedliwie dzielić się zasobami energii, kraje bogate muszą zmniejszyć zużycie energii i emisję CO2 o 2 4 razy w ciągu 50 lat, kraje niezamożne i rozwijające nie mogą powtórzyć historycznej drogi krajów bogatych i spotkać się z krajami bogatymi na poziomie emisji ok. 1 2 ton CO2/mieszkańca w 2050 roku. 7

8 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Unia Europejska zajmuje powierzchnię tys. km² i obejmuje obecnie 27 krajów. Powierzchnia Polski wynosi km², co stanowi 7,2% powierzchni UE. Polskę zamieszkuje około 38,1 miliona mieszkańców. Z tą liczbą mieszkańców Polska stanowi 7,7% populacji całej Unii Europejskiej i jest piątym co do wielkości zaludnienia krajem w Unii. Gęstość zaludnienia w Polsce wynosi 122 osoby/km² i jest niewiele większa od średniej gęstości zaludnienia w Unii Europejskiej, która wynosi 114 osoby/km². 90% ogólnej powierzchni Polski to tereny lasów, łąk, upraw rolnych, itp. Stwarza to nie tylko korzystne warunki dla produkcji żywności, ale również dla produkcji energii na bazie biomasy. 8

9 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Panuje powszechne przekonanie, że najwięksi odbiorcy energii to transport i przemysł. 9

10 ZUŻYCIE ENERGII PORÓWNANIE STRUKTURY ZUŻYCIA ENERGII W POLSCE Z UE I WYBRANYMI KRAJAMI EUROPEJSKIMI 10

11 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Najwięcej, bo aż 40% energii zużywają w Europie mieszkańcy i użytkownicy budynków na ich: - ogrzanie, - oświetlenie, - wentylację, - klimatyzację - i przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Również, łącznie około 40% energii zużywa się w Polsce w budynkach, w tym głównie w gospodarstwach domowych - 32% krajowego zużycia. 11

12 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce ogrzewanie i wentylacja 57% c.w.u. 25% gotowanie 7% urządzenia elektryczne 9% oświetlenie 2% Struktura zużycia energii wg poszczególnych kierunków użytkowania w budynkach mieszkalnych w 2006r. w krajach UE 15 12

13 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce ogrzewanie i wentylacja 52% c.w.u. 9% gotowanie 5% urządzenia elektryczne 0% oświetlenie 14% chłodzenie 4% pozostałe urządzenia 14% Struktura zużycia energii wg poszczególnych kierunków użytkowania w budynkach użyteczności publicznej w 2006r. w krajach UE 15 13

14 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce ogrzewanie 71% c.w.u. 15% gotowanie 7% urządzenia elektryczne 5% oświetlenie 2% Stąd ogrzewanie budynków pochłania w przybliżeniu 25% zużywanej w kraju energii. Struktura zużycia energii wg poszczególnych kierunków użytkowania w gospodarstwach domowych w 2006r. w Polsce 14

15 Struktura zużycia bezpośredniego energii w gospodarstwach domowych w 2007r. 15

16 ZUŻYCIE ENERGII Istotnym elementem takiego programu powinno być ograniczenie eksploatacyjnej energochłonności budynków. Mówi o tym Dyrektywa 2002/91/WE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków. Wg prognozy podanej w Green Paper "Towards a European Strategy for the security of energy supply, przy zachowaniu efektywności wykorzystania energii na dotychczasowym poziomie, tzn. bez wdrożenia programu oszczędnościowego, w 2030 r. aż 70% energii i surowców energetycznych musiałoby być importowane spoza obszaru UE. 16

17 ZUŻYCIE ENERGII Ograniczenie zużycia energii jest także jednym z elementów wdrażania w budownictwie koncepcji zrównoważonego rozwoju, polegającej na oszczędnym wykorzystaniu surowców energetycznych oraz na ochronie środowiska, w celu zachowania tych dóbr dla przyszłych pokoleń. 17

18 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Zużycie to ciągle się powiększa, ponieważ stale podnoszony standard życia wiąże się z: - rosnącą powierzchnią mieszkań, - podniesieniem komfortu cieplnego pomieszczeń, - oraz coraz powszechniejszym instalowaniem systemów klimatyzacji. 18

19 Stan zużycia energii w obiektach budowlanych w Polsce Jednocześnie w sektorze gospodarstw domowych wskutek wprowadzenia systemu dociepleń oraz poprawy i wzrostu efektywności systemów grzewczych w latach nastąpiła znaczna bo ok. 15% redukcja zużycia energii. Całkowite zużycie ciepła w Polsce sięgnęło w roku TJ. 19

20 ZUŻYCIE CIEPŁA DO OGRZEWANIA W BUDYNKACH ISTNIEJĄCYCH W POLSCE Dane statystyczne dotyczące struktury wiekowej budynków dostępne są jedynie w odniesieniu do najliczniejszej ich grupy tzn. do budynków mieszkalnych. Jest ona dość zbliżona do struktury wiekowej budynków w krajach EU 15, w których (wg stanu na rok 1995) około 32 % budynków zostało wzniesionych przed 1945 r., około 40 % w latach od 1945 do , a 28 % w latach Z danych statystycznych wynika, że jedynie około 15 % budynków wybudowanych było w okresie, kiedy obowiązywały surowsze wymagania dotyczące ochrony cieplnej. 20

21 STRUKTURA WIEKOWA BUDYNKÓW W POLSCE Okres wybudowania budynku Budynki, tys. Budynki, % przed ,3 8, ,2 17, ,5 28, ,5 14, ,5 16, ,4 14,7 Razem 4747,4 100,0 21

22 STRUKTURA WIEKOWA BUDYNKÓW W POLSCE Okres wybudowania budynku Mieszkania, mln Mieszkania, % przed ,21 9, ,54 12, ,71 30, ,16 17, ,20 17, ,52 12,3 Razem 12,34 100,0 22

23 OCENA ZUŻYCIA CIEPŁA DO OGRZEWANIA W BUDYNKACH ISTNIEJĄCYCH W kraju użytkowanych jest tysięcy mieszkań, z tego tysięcy w miastach i tysięcy na wsi (wg stanu na ). Łączna powierzchnia użytkowa mieszkań wynosi tys. m² (średni metraż mieszkania wynosi aż 70). Mieszkania na wsi w większości wyposażone są w wodociąg prawie 90%, wc ok. 75%, łazienki 75%, gaz z sieci ok. 19% i centralne ogrzewanie 64%. Natomiast w miastach w wodociąg wyposażone jest prawie 100% mieszkań, w wc ok. 98%, łazienki 92%, gaz z sieci 75%, zaś centralne ogrzewanie 85% (GUS podaje mieszkania wyposażone w instalacje centralnego ogrzewania niezależnie od źródła zasilania, tj. ciepło sieciowe, kotłownia lokalna w budynku, kocioł w mieszkaniu lub w budynku). 23

24 WYPOSAŻENIE MIESZKAŃ W % OGÓŁU MIESZKAŃ W 2007R. 24

25 LICZBA MIESZKAŃ ODDANYCH DO UŻYTKU W LATACH

26 ŚREDNIA POWIERZCHNIA MIESZKANIA ODDAWANEGO DO UŻYTKU W LATACH

27 OCENA ZUŻYCIA CIEPŁA DO OGRZEWANIA W BUDYNKACH ISTNIEJĄCYCH Według danych publikowanych w literaturze technicznej przeciętne roczne zużycie energii na ogrzewanie w budynkach mieszkalnych zbudowanych w Polsce do 1985 r. wynosi od 240 do 380 kwh/(m2.rok). 27

28 ORIENTACYJNY WSKAŹNIK ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO W ZALEŻNOŚCI OD WIEKU BUDYNKU Budynki budowane w latach Orientacyjny wskaźnik zużycia energii cieplnej (kwh/m 2 a) do od

29 Zużycie ciepła do ogrzewania w budynkach istniejących w Polsce 29

30 EWOLUCJA WYMAGAŃ OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW Najprostszym sposobem stawiania wymagań ochrony cieplnej budynków jest zapewnienie odpowiedniej izolacyjności cieplnej elementów obudowy budynku osiągane dzięki limitowaniu wartości współczynnika przenikania ciepła: U < Umax gdzie: U - współczynnik przenikania ciepła przegrody, W/(m2.K), Umax - graniczna wartość tego współczynnika podawana początkowo w normach, a następnie po wprowadzeniu norm europejskich EN w krajowych przepisach budowlanych, W/(m2.K). 30

31 ZESTAWIENIE MAKSYMALNYCH WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA PRZEGRÓD OBUDOWY OGRZEWANYCH POMIESZCZEŃ BUDYNKU. Dokument odniesienia Ściana zewnętrzna Stropodach Strop nad nieogrzewaną piwnicą Strop pod poddaszem Okna i drzwi balkonowe PN-57/B ,16 1,42 3 0,87 1,16 1,04 1, PN-64/B ,16 0,87 1,16 1,04 1, PN-74/B ,16 0,70 1,16 0,93 - PN-82/B ,75 0,45 1,16 0,40 2,0 2,6 3 PN-91/B ,55 0,70 4 0,30 0,60 0,30 2,0 2,6 3 Warunki 0,30 0,65 5 0,30 0,60 0,30 2,0 2,6 3 techniczne2 1) θ i = 18 C, 2) θi = 20 C, 3) w zależności od strefy klimatycznej, 4) w zależności od rodzaju ściany (z otworami lub bez), 5) w zależności od rodzaju i konstrukcji ściany. 31

32 OCENA ZUŻYCIA CIEPŁA DO OGRZEWANIA W BUDYNKACH ISTNIEJĄCYCH W ciągu ostatnich 15 lat w znacznej części budynków mieszkalnych, szczególnie tych, które były wybudowane w latach w technologiach wielkopłytowych, przeprowadzone zostały działania termomodernizacyjne, których celem było zmniejszenie zużycia energii do ich ogrzewania. W ramach tych działań przeprowadzane są następujące prace: -docieplanie przegród obudowy budynków - głównie ścian zewnętrznych, -wymiana okien, -wyposażenie węzłów ciepłowniczych w regulatory pogodowe, a instalacji c.o. w grzejnikowe zawory termostatyczne oraz naprawa i poprawa izolacji cieplnych rurociągów, urządzeń i armatury zlokalizowanych w pomieszczeniach nieogrzewanych. 32

33 OCENA ZUŻYCIA CIEPŁA DO OGRZEWANIA W BUDYNKACH ISTNIEJĄCYCH Średnie zapotrzebowanie na ciepło budynków poddanych termomodernizacji jest trudne do oszacowania, ponieważ w większości przypadków przeprowadzone zostały tylko niektóre, z wyżej wymienionych działań, np. wykonano tylko docieplenie ściany, lub jedynie wymieniono okna. 33

34 Zużycie ciepła do ogrzewania w budynkach istniejących w Polsce Co myślą Polacy o oszczędzaniu energii i jak to chcą robić? 10% mieszkańców Polski w ogóle nie zaprząta sobie głowy oszczędzaniem energii. 80% Polaków oszczędza energię wymieniając żarówki na energooszczędne oraz gasząc niepotrzebnie świecące się lampy. tylko 34% Polaków osiągnęło oszczędności energii ocieplając ściany i dachy budynków, w których mieszkają. 34

35 Zużycie ciepła do ogrzewania w budynkach istniejących w Polsce PORÓWNANIE WYMAGAŃ PRAWNYCH IZOLACYJNOŚCI PRZEGRÓD BUDOWLANYCH Z ROZWIĄZANIAMI EKONOMICZNIE OPTYMALNYMI W POLSCE I KRAJACH PORÓWNAWCZYCH (NIEMCY, WŁOCHY, SZWECJA) 35

36 Zużycie ciepła do ogrzewania w budynkach istniejących w Polsce OSZACOWANIA TE WYKONANO UWZGLĘDNIAJĄC OBECNE CENY MATERIAŁÓW TERMOIZOLACYJNYCH ORAZ OBECNE I PROGNOZOWANE CENY PALIW. UWZGLĘDNIONO RÓWNIEŻ ZRÓŻNICOWANE WARUNKI KLIMATYCZNE W POSZCZEGÓLNYCH KRAJACH. WARUNKI KLIMATYCZNE WPŁYWAJĄ NA ZAPOTRZEBOWANIE ENERGII DO OGRZEWANIA I CHŁODZENIA BUDYNKÓW. IM CIEPLEJSZY KLIMAT TYM MNIEJ ENERGII WYMAGA OGRZEWANIE, A WIĘCEJ CHŁODZENIE POMIESZCZEŃ I ODWROTNIE. POLSKA, BĘDĄC W ŚRODKU KLIMATYCZNEJ STAWKI EUROPEJSKIEJ NIE MUSI BARDZO MOCNO OGRZEWAĆ BUDYNKÓW - W PORÓWNANIU Z NAJZIMNIEJSZYMI KRAJAMI EUROPEJSKIMI (NP. SZWECJA) I TEŻ NIE MUSI BARDZO MOCNO ICH KLIMATYZOWAĆ W PORÓWNANIU Z KRAJAMI O KLIMACIE NAJGORĘTSZYM (NP. WŁOCHY). PORÓWNANIE OBOWIĄZUJĄCYCH W POLSCE WYMAGAŃ PRAWNYCH OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW Z OBLICZONĄ OPTYMALNĄ EKONOMICZNIE IZOLACJĄ ŚCIAN POKAZUJE, ŻE OPŁACI SIĘ LEPIEJ IZOLOWAĆ BUDYNKI W POLSCE NIŻ TEGO WYMAGA PRAWO. 36

37 Jakie są bariery dla budownictwa energooszczędnego? 37

38 Co można zrobić żeby było lepiej? ENERGOOSZCZĘDNE BUDYNKI MOGĄ BYĆ DOBRYM INTERESEM ZARÓWNO DLA INWESTORÓW, UŻYTKOWNIKÓW, JAK I PRODUCENTÓW MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH ORAZ DEWELOPERÓW. SYSTEM TAKI MOŻE SAM SIĘ UTRZYMYWAĆ I JESZCZE GENEROWAĆ ŚRODKI DO BUDŻETU. 38

39 Co można zrobić żeby było lepiej? CZY W POLSCE ISTNIEJE TAKI SYSTEM? JESZCZE NIE, POZA JEDNYM MAŁYM WYJĄTKIEM: USTAWĄ O WSPIERANIU TERMOMODERNIZACJI WRAZ Z FUNDUSZEM TERMOMODERNIZACYJNYM. DOPIERO TWORZONY Z WIELKIM TRUDEM SYSTEM CERTYFIKACJI ENERGETYCZNEJ I ŚWIADECTW DLA BUDYNKÓW ORAZ NOWA USTAWA O EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ SĄ SZANSĄ NA KOMPLEKSOWE PODEJŚCIE DO TEMATU. 39

40 Co można zrobić żeby było lepiej? 40

41 Efektywność energetyczna budynków Efektywność energetyczna jest to wielkość zużycia energii odniesionej do uzyskiwanej wielkości efektu użytkowego. W ciągu ostatnich 10 lat w Polsce dokonał się ogromny postęp w zakresie efektywności energetycznej. Nadal jednak efektywność energetyczna polskiej gospodarki jest około 3 razy niższa niż w najbardziej rozwiniętych krajach europejskich i około 2 razy niższa niż średnia w krajach Unii Europejskiej. 41

42 Efektywność energetyczna budynków Potencjał oszczędności energii w budynkach określa ich charakterystyka energetyczna, czyli ilość energii niezbędnej do zapewnienia w budynku właściwego ogrzewania, wentylacji, ewentualnego chłodzenia, przygotowania ciepłej wody i oświetlenia pomieszczeń. Uzyskanie lepszej charakterystyki nie może być osiągane kosztem pogorszenia warunków użytkowania w zakresie komfortu cieplnego, jakości powietrza lub oświetlenia 42

43 Efektywność energetyczna budynków Charakterystyka energetyczna budynku zależy od: - parametrów środowiska zewnętrznego - klimatu i wpływu sąsiedztwa budynku, - parametrów środowiska w budynku, - przyjętych rozwiązań architektonicznych w zakresie usytuowania i kształtu budynku, rodzaju zastosowanych przegród budowlanych (masywnych lub lekkich, przezroczystych i nieprzezroczystych), rozwiązań technicznych instalacji ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń, - jakości wykonania zaprojektowanych rozwiązań technicznych, - cech zastosowanych wyrobów budowlanych oraz właściwości użytkowych wykonanych z nich przegród budynku oraz ww. instalacji. 43

44 Efektywność energetyczna budynków W ostatnich latach miał miejsce znaczący postęp w jakości cieplnej i energetycznej wyrobów stosowanych w budynkach. Wyróżnić można np.: - poprawę sprawności i nowe rozwiązania techniczne wytwarzania i pozyskiwania ciepła oraz regulacji, szczególnie w obszarze wykorzystania źródeł odnawialnych (np. kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła, odzysk ciepła z powietrza wentylacyjnego, wykorzystanie biopaliw, kogeneracja), - znaczną poprawę jakości cieplnej wyrobów przeszklonych, dzięki stosowaniu energooszczędnych rozwiązań ram okien, drzwi, ścian osłonowych metalowo-szklanych i zastosowanych w nich izolacyjnych szyb zespolonych, 44

45 Efektywność energetyczna budynków - rozwój polimerowych wyrobów do izolacji cieplnej (np. pianki poliuretanowe PUR i poliizocyjanurowe PIR charakteryzujące się o około dwukrotnie niższej przewodności ciepła niż konwencjonalne wyroby, - rozwój wyrobów zapewniających dużą szczelność powietrzną obudowy (taśmy uszczelniające do połączeń w otworach okiennych i drzwiowych, izolacje refleksyjne do konstrukcji szkieletowych), - rozwój konstrukcyjnych energooszczędnych wyrobów murowych i rozwiązań stosowanych w węzłach konstrukcji budynku redukujących oddziaływanie mostków cieplnych (elementy ze zbrojonego betonu komórkowego do nadproży, płyt balkonowych, płyt stropowych i dachowych, łączniki zbrojeniowe z izolacją cieplną). 45

46 DZIĘKUJEMY ZAPRASZAMY DO WSPÓŁPRACY Świętokrzyskie Centrum Innowacji i Transferu Technologii Sp. z o.o. ul. Zagnańska Kielce Tel. (41) fax (41) biuro@it.kielce.pl,