Określenie wymagań dla termomodernizacji budynków mieszkalnych jednorodzinnych do standardu NZEB w warunkach polskich

Transkrypt

1 Określenie wymagań dla termomodernizacji budynków mieszkalnych jednorodzinnych do standardu NZEB w warunkach polskich Streszczenie Celem niniejszego opracowania było zdefiniowanie wymagań dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych poddawanych termomodernizacji do standardu niemal zeroenergetycznego (NZEB). Na podstawie opinii ekspertów ustalono, że polska definicja termomodernizacji do standardu NZEB powinna zawierać: wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji EUco, wielkość procentowego zmniejszenia zapotrzebowania na energię pierwotną określoną w stosunku do budynku przez modernizacją. Do wyznaczenia obydwu parametrów wykorzystano model budynku referencyjnego a same obliczenia podzielono na dwa etapy: wyznaczenie optymalnych kosztowo współczynników przenikania ciepła dla przegród zewnętrznych, wyznaczenie optymalnego kosztowo wariant termomodernizacji budynku referencyjnego. Obliczenia wykonano dla trzech różnych cen energii i dla trzech różnych lokalizacji.

2 Spis treści 1. Wprowadzenie Metodyka i przyjęte założenie Wprowadzenie Koszt wytworzenia energii cieplnej Budynek referencyjny Zasoby budynków mieszkalnych w Polsce Budynek referencyjny jednorodzinny Optymalne współczynniki przenikania ciepła dla termomodernizowanych przegród Warianty termomodernizacji Wyniki obliczeń Wyniki dla wariantów termomodernizacji Koszt skumulowany termomodernizacji Wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową EUco Wskaźnik energii pierwotnej Wnioski końcowe Załącznik Optymalny współczynnika przenikania ciepła przegrody termomodernizowanej Załącznik Optymalny kosztowo wariant termomodernizacji budynku

3 1. Wprowadzenie Seria warsztatów organizowanych przez BPIE w 2016 i 2017 roku wskazała na konieczność opracowania oficjalnej definicji termomodernizacji do standardu NZEB. Poniżej opracowanie podejmuje próbę określenia wymagań dla standardu w odniesieniu do budynków mieszkalnych. Celem zdefiniowania pojęcia termomodernizacji do standardu NZEB jest określenie jakie przedsięwzięcia są opłacalne z punktu widzenia Państwa a nieopłacalne z punktu widzenia inwestora. Sposób i zasady wsparcia powinny dawać inwestorom zachętę do samodzielnego ponoszenia kosztów realizacji działań ekonomicznie opłacalnych. Przykładowo nie powinno wspierać się przedsięwzięć termomodernizacyjnych o krótkich czasach zwrotu nakładu, które mogą być finansowane przez właścicieli budynków lub z wykorzystaniem kapitału zewnętrznego. Wsparcie Państwa należy kierować do działań kompleksowych dających duże oszczędności energii, które nie są opłacalne z punktu widzenia inwestora. Istnieje konieczność wprowadzenia w Ustawie lub Rozporządzeniu nowej definicji termomodernizacji do standardu NZEB i określenia wymagań technicznych dla indywidualnych przedsięwzięć termomodernizacyjnych, np. ocieplania przegród zewnętrznych. Muszą być one sformułowane w taki sposób aby w przyszłości nie istniała konieczność modernizacji obecnie termomodernizowanych budynków. Zdaniem większości ekspertów 1, polska definicja termomodernizacji do standardu NZEB powinna zawierać: wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji EUco, wielkość procentowego zmniejszenia zapotrzebowania na energię pierwotną określoną w stosunku do budynku przez modernizacją. 1 Wyniki ankiety przeprowadzonej przez BPIE wśród ekspertów podczas spotkania Efektywnej Polski 3

4 Tablica 1.1 Wynik ankiety przeprowadzonej wśród ekspertów Nr 1 2 Czy definicja termomodernizacji do standardu NZEB powinna zawierać wymagania dotyczące? ilość głosów TAK ilość głosów NIE ilość głosów (RAZEM) Proporcja ZA Wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania EUco % Wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP % 3 Udziału OZE % 4 Poprawy efektywności energetycznej procentowego zmniejszenia zapotrzebowania na energię pierwotnę % 5 6 Izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych % Wskaźnika zapotrzebowania na energię końcową EK % 7 Jednostkowej emisji równoważnej CO % 8 Systemu wentylacji w tym sprawności odzysku ciepła % 9 Sprawności instalacji c.o. i c.w.u. 10 Szczelności powietrznej 11 Zużycia energii pomocniczej 12 Ograniczenia ryzyka przegrzewania % % % % 13 Wskaźnika zapotrzebowania na energię końcową EK do chłodzenia % Wyniki przeprowadzonej ankiety były podstawą do rozpoczęcia prac nad stworzeniem takiej definicji dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych i wielorodzinnych. Jej wyniki przedstawiono poniżej. 4

5 2. Metodyka i przyjęte założenie 2.1. Wprowadzenie Proces określenia wymagań dla termomodernizacji do standardu NZEB podzielono na następujące etapy: Etap I Optymalne współczynniki przenikania ciepła dla przegród zewnętrznych poddawanych termomodernizacji Pierwsza część analizy dotyczy określenia optymalnych kosztowo wymagań izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych dla budynków mieszkalnych poddawanych termomodernizacji. Celem jest otrzymanie optymalnych przedziałów współczynników przenikania ciepła U [W/(m 2 K)] dla przegród modernizowanych, w zależności od izolacyjności początkowej, kosztu wytwarzania energii cieplnej w budynku i technologii modernizacji. Za kryterium optymalizacji przyjęto minimalny jednostkowy, zdyskontowany koszt skumulowany inwestycji, w rozpatrywanym 30 letnim okresie czasu. Etap II Optymalny kosztowo wariant termomodernizacji budynku referencyjnego Druga część analizy polegała na określeniu optymalnego kosztowo wariantu termomodernizacji budynku referencyjnego. Za kryterium optymalizacyjne przyjęto zdyskontowany, koszt skumulowany w rozpatrywanym 30 letnim okresie czasu. Na podstawie wyników uzyskanych w I Etapie zdefiniowano 12 wariantów termomodernizacji różniących się współczynnikiem przenikania ciepła przegród zewnętrznych, systemem wentylacji, instalacją centralnego ogrzewania oraz instalacją ciepłej wody użytkowej. Każdy z wariantów zdefiniowano w programie Audytor OZC 4.8 Pro, z którego odczytano zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania i wentylacji [GJ/rok], a także wskaźnik zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i wentylacji [kwh/(m 2 rok)]. W obliczeniach uwzględniono również zmianę zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania ciepłej wody użytkowej [GJ/rok]. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły na ustalenie wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji EU CO oraz procentowego obniżenia 5

6 zapotrzebowania na energię pierwotną dla budynku mieszkalnego poddawanego termomodernizacji. Przyjęto, że optymalny kosztowo wariant termomodernizacji budynku odpowiada termomodernizacji do standardu NZEB Koszt wytworzenia energii cieplnej Kolejnym aspektem kluczowy ze względu na znaczną zmianę kosztu związanego ze stratą energii cieplnej wpływającym na wyniki optymalizacji jest sposób pozyskiwania energii cieplnej w budynku. Cena wytworzenia 1 GJ energii jest znacznie zróżnicowana. Wpływa na nią rodzaj paliwa, którym zasilane jest źródło ciepła. Tablica 2.1. Koszt wytworzenia netto 1 GJ (1 kwh) ciepła w zależności od rodzaju nośnika energii Cenna brutto Wartość opałowa Cena brutto Nośnik energii j. w MJ j. w kwh j. zł za GJ zł za kwh E. elektryczna (G-11) 0,55 zł/kwh ,78 0,55 Drewno zł/mp 7200 MJ/mp 2000 kwh/mp 20,83 0,08 Pellet 3 0,86 zł/kg 19,0 MJ/kg 5,28 kwh/kg 45,26 0,16 Węgiel kamienny 4 0,77 zł/kg 29,0 MJ/kg 8,06 kwh/kg 26,55 0,10 Ekogroszek 5 0,90 zł/kg 27,5 MJ/kg 7,64 kwh/kg 32,73 0,12 Olej opałowy 6 2,42 zł/l 39,0 MJ/l 10,83 kwh/l 62,05 0,22 Gaz ziemny (W-3) 7 1,60 zł/m 3 39,5 MJ/m 3 10,97 kwh/m 3 40,51 0,15 LPG (gaz płynny) 8 1,59 zł/l 24,0 MJ/l 6,67 kwh/l 77,25 0,24 W tablicy 2.1. przedstawiono ceny 1 GJ (1 kwh) energii cieplnej bez uwzględnia sprawności systemu grzewczego. 2 Średnia cena drewna opałowego za metr przestrzenny 3 Źródło cen: cena dla dnia Źródło cen: węgiel kostka, cena do dnia Źródło cen: cena dla dnia Źródło cen: cena dla dnia Przyjęto średni 1,60 zł/m 3 dla taryfy W-3 8 Źródło cen: cena dla dnia

7 Dalszą analizę przeprowadzono dla następujących cen energii: 20, 30, 40, 50, 60 zł za 1 GJ w wypadku optymalizacji współczynnika przenikania ciepła dla przegród poddawanych termomodernizacji oraz 20, 40 i 60 zł za 1 GJ w zestawieniach wariantów termomodernizacji budynku referencyjnego. 7

8 3. Budynek referencyjny 3.1. Zasoby budynków mieszkalnych w Polsce Według Narodowego Spisu Powszechnego Ludności i Mieszkań 2011 r. liczba budynków w Polsce, w których znajdowało się co najmniej 1 mieszkanie, przekroczyła 6 mln. Tablica 3.1. Budynki według rodzaju w 2011 roku (źródło: Zamieszkane budynki, Narodowy Spis Powszechny Ludności i Mieszkań 2011; GUS 2013) zawiera z których z których Ogółem Zamieszkane Mieszkalne Jednorodzinne w tys. Wielomieszkaniowe Zamieszkania zbiorowego Ogółem 6047,1 5567,6 5542,6 5007,5 535,1 3,3 21,0 479,5 Miasta 2285,6 2189,2 2176,4 1738,2 438,2 1,8 10,8 96,4 Wieś 3761,5 3378,4 3366,2 3269,3 96,9 1,4 10,3 383,1 Niemieszkalne Niezamieszkałe Zgodnie z danym z tablicy 3.1. spis objął ponad 5,5 mln budynków mieszkalnych, które dzielimy na jednorodzinne i wielorodzinne (wielomieszkaniowe). Widać, że ponad 90% budynków mieszkalnych to budynki jednorodzinne. Niezbędne do właściwej interpretacji wyników jest znajomość definicji pojęć i klasyfikacji. Spis objął budynki, w których znajdowało się co najmniej jedno mieszkanie. Budynek mieszkalny to budynek w całości zajęty na cele mieszkalne, a także budynek, w których znajdują się inne pomieszczenia ale w części mniejszej niż w połowie budynku. Budynek jednorodzinny to budynek wolno stojący albo budynek w zabudowie bliźniaczej, szeregowej lub grupowej, ( ) w którym dopuszcza się wydzielenie nie więcej niż dwóch lokali mieszkalnych albo jednego lokalu mieszkalnego i lokalu użytkowego o powierzchni całkowitej nieprzekraczającej 30% powierzchni całkowitej budynku. 9 Budynek wielomieszkaniowy (wielorodzinny) jest definiowany jako budynek w którym wydzielone są minimum trzy mieszkania. 9 Zamieszkane budynki, Narodowy Spis Powszechny Ludności i Mieszkań 2011, GUS 2013, str

9 Strukturę wiekową budynków mieszkalnych i ich zasoby w Polsce pokazano w tabeli 3.2. Tablica 3.2. Struktura wiekowa zasobów mieszkalnych w Polsce według okresu budowy w 2011 roku (źródło: Zamieszkane budynki, Narodowy Spis Powszechny Ludności i Mieszkań 2011; GUS 2013) l.p. Okres wzniesienia budynku Budynki lata tys. % 1 przed ,6 7, ,2 14, ,5 24, ,0 11, ,8 13, ,7 12, ,5 5, ,1 3,7 9 w budowie 27,7 0,5 10 nieustalone 332,6 6,0 RAZEM: 5542,6 100 Tablica 3.3. Zestawienie maksymalnego współczynnika przenikania ciepła U C(max) dla wybranych przegród budowlanych, na przestrzeni lat (źródło: Finansowanie poprawy efektywności energetycznej budynków w Polsce; BPIE 2016) Okres Przepisy Ściana zewnętrzna Dach Strop nad nieogrzewaną piwnicą U C(max) [W/(m 2 K)] Strop pod nieogrzewanym poddaszem PN-57/B ,16; 1,42 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, PN-82/B ,75 0,45 1,16 0, PN-91/B ,55; 0,70 0,30 0,60 0, Dz. U poz ,30; 0,50 0,30 0,60 0, Dz. U poz ,30 0,25 0,45 0, ,25 0,20 0,25 0, Dz. U poz ,23 0,18 0,25 0,18 od ,20 0,15 0,25 0,15 9

10 Z przedstawionych danych wynika, że 72% zasobów mieszkalnych w Polsce wybudowano przed 1988 r. Kolejno w okresach przed 1918 r. 7,3%, ,6%, (24,6%), (11,8%) i (13,6%). Zmiany w polskich przepisach określających maksymalny współczynnik przenikania ciepła przegród budowlanych dążą w kierunku jak największego zmniejszenia strat ciepła, a co za tym idzie jak największego poszanowania energii (tablica 3.3.). Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie wprowadziła kolejne obostrzenia w tym zakresie. 10 Do celowo od 1 stycznia 2021 r. każdy nowo powstały budynek będzie podległa bardzo rygorystycznym wymaganiom, dla przykładu: U C(max) = 0,20 W/(m 2 K) (dla ścian zewnętrznych), U C(max) = 0,15 W/(m 2 K) (dla dachów i stropodachów) i U C(max) = 0,30 W/(m 2 K) (dla podłogi na gruncie). Z przytoczonych danych wynika, że 72% budynków mieszkalnych w Polsce zostało wzniesionych w czasach, w których wymagany współczynnik przenikania ciepła dla przegród zewnętrznych był nawet sześciokrotnie większe niż określone obecnie dla przegród nowo wznoszonych Budynek referencyjny jednorodzinny Omawiany budynek jednorodzinny (przyjęty jako budynek referencyjny i wykorzystany do dalszego opracowania) został wzniesiony 1980 roku w Warszawie. Charakteryzuje się rozwiązaniami konstrukcyjno-materiałowymi typowymi dla budownictwa jednorodzinnego z przed lat 90 XX wieku (rysunek 3.1.). Rysunek 3.1. Zdjęcie poglądowe budynku referencyjny 10 Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U poz. 926) 10

11 Budynek ma dwie kondygnacje nadziemne i jedną podziemną (kondygnacja zagłębiona do połowy wysokości). Budynek jest zbudowany w technologii tradycyjnej. Ściany murowane ze słabo wentylowaną szczeliną powietrza. Stropy między kondygnacyjne oraz konstrukcja stropodachu pełnego wykonane w technologii stropu gęstożebrowegoo DZ-3. W tablicy 3.1. przedstawiono dane geometryczne budynku referencyjnego. Tablica 3.1. Dane geometryczne budynku referencyjnego 1. Liczba kondygnacji 3 2. Powierzchnia zabudowy 107 m 2 3. Kubatura części ogrzewanej 326 m 3 4. Powierzchnia o regulowanejej temperaturze 125,4 m 2 5. Współczynnik kształtu A/V 0,57 11

12 W tablicach 3.2., 3.3. i 3.4. wyszczególniono warstwy przegród zewnętrznych poddawanych termomodernizacji i ich współczynniki przenikania ciepła. Przyjęto współczynnik przenikania ciepła dla stolarki okiennej i drzwiowej równy 2,6 W/(m 2 K). Tablica 3.2. Ściana zewnętrzna budynku referencyjnego Sz Ściana zewnętrzna l.p. Watstwa d [m] λ [W/mK] R [m 2 K/W] 1. Powierzchnia wewnętrzna - Rsi - - 0, Tynk cementowo wapienny 0,02 0,820 0, Bloczek z betonu komórkowego 0,24 0,174 1, Pustka powietrzna słabo wentylowa 0,06-0, Mur z cegły dziurawki, na zaprawie 0,06 0,620 0, Tynk cementowo wapienny 0,02 0,820 0, Powierzchnia zewnętrzna - Rse - - 0,040 d = 0,40 m RT = 1,785 (m 2 K)/W U = 0,56 W/m 2 K Tablica 3.3. Strop nad piwnicą budynku referencyjnego St Strop nad piwnicą l.p. Watstwa d [m] λ [W/mK] R [m 2 K/W] 1. Powierzchnia wewnętrzna - Rsi - - 0, Parkiet dębowy 0,03 0,220 0, Podkład z betonu chudego 0,07 1,050 0, Strop gęstożebrowy DZ-3 0,24-0, Tynk cementowo wapienny 0,02 0,820 0, Płyta pilśniowa twarda 0,03 0,180 0, Powierzchnia zewnętrzna - Rse - - 0,170 d = 0,39 m RT = 0,994 (m 2 K)/W U = 1,01 W/m 2 K Tablica 3.4. Dach (stropodach pełny) budynku referencyjnego D Dach - stropodach pełny l.p. Watstwa d [m] λ [W/mK] R [m 2 K/W] 1. Powierzchnia wewnętrzna - Rsi - - 0, Tynk cementowo wapienny 0,02 0,820 0, Strop gęstożebrowy DZ-3 0,24-0, Żużel wielkopiecowy granulowany 0,19 0,16 1, Podkład z chudego betonu 0,03 1,050 0, Papa asfaltowa 0,01 0,180 0, Powierzchnia zewnętrzna - Rse - - 0,040 d = 0,49 m R T = 1,696 (m 2 K)/W U = 0,59 W/m 2 K 12

13 4. Optymalne współczynniki przenikania ciepła dla termomodernizowanych przegród Izolacyjność termiczna współczesnych przegród budowalnych w przeważającej liczbie przypadków wynika z właściwości izolacyjnych oraz grubości materiału izolacyjnego. Ściana zewnętrzna Najczęściej spotykaną technologią ocieplania ścian zewnętrznych jest system ETICS (z ang. External Thermal Insulation Composite System złożony system izolacji cieplnej z wyprawami tynkarskimi). Znany również jako Bezspoinowy System Ociepleń (w skrócie: metoda BSO), a także metoda lekka-mokra. Na potrzeby opracowania zdecydowano się na ocieplenie ścian zewnętrznych budynku referencyjnego metodą ETICS styropianem fasadowym o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,033 W/(mK). Termomodernizacja wymagała zamknięcia słabo wentylowanej szczeliny powietrza w ścianie (zmiana na szczelinę niewentylowaną). Koszty termomodernizacji ściany zewnętrznej wzięte do optymalizacji uwzględniają następujące czynności i materiały: 1. Oczyszczenie podłoża i jednokrotne naniesienie gruntu wzmacniającego podłoże i zmniejszającego nasiąkliwość 2. Przygotowanie zaprawy klejącej. Następnie przygotowanie, przycięcie i przyklejenie płyt styropianowych o λ = 0,033 W/(mK) 3. Wywiercenie otworów z frezowaniem pod zaślepkę, osadzenie kołków rozporowych do dociepleń oraz wsadzenie zaślepek styropianowych 4. Wyrównanie powierzchni styropianu. Wykonanie warstwy zbrojącej z jednej warstwy siatki z włókna szklanego 5. Nałożenie preparatu gruntującego 6. Przygotowanie zaprawy tynkarskiej. Ręczne naniesienie zaprawy na podłoże. Zatarcie masy tynkarskiej do odpowiedniej struktury. Tynk silikatowy W tablicy 4.1. i rysunku 4.1. przedstawiono wyniki optymalnych współczynników przenikania ciepła ścian termomodernizowanych (grubość docieplenia) w zależności od 13

14 kosztu wytwarzania 1 GJ energii cieplnej. Optymalny współczynnik wynosi od około 0,20 do 0,12 W/(m 2 K). Tablica 4.1. Zestawienie wskaźnika jednostkowego kosztu skumulowanego (k Rd ), kosztu eksploatacji spowodowanego stratą energii w roku początkowym (k E ) i kosztu jednostkowej modernizacji brutto (k VAT ) w zależności od wariantu termomodernizacji oraz kosztu wytworzenia 1 GJ energii. Docieplenie ścian zewnętrznych metodą ETICS przy użyciu styropianu fasadowego o λ = 0,033 W/(mK) Wyszczególnienie grubości izolacji, ich kosztów i uzyskanych Koszt wytworzenia 1 GJ energi w zł współczynników przenikania ciepła d U K K VAT cm W/(m 2 K) zł/m 2 zł/m 2 0 0,533 0,00 0, ,204 99,93 107, , ,56 111, , ,19 115, , ,81 119, , ,44 123, , ,07 127, , ,04 131, , ,58 135, , ,99 140, , ,53 144, , ,07 148,03 Strata ener. Jednostkowy zdyskontowany koszt skumulowany w zł GJ/(m 2 rok) K Rd_20 K Rd_30 K Rd_40 K R 0,170 86,1 129,2 172,2 215,3 258,4 0, , , , , , , , , , Rd_50 K Rd_60 0, Rysunek 4.1. Wykres optymalizacyjny dla docieplenie ścian zewnętrznych metodą ETICS przy użyciu styropianu fasadowego o λ = 0,033 W/(mK) 14

15 Strop piwnicy Strop piwnicy docieplono natryskową pianką poliuretanową zamknięto-komórkową o λ = 0,023 W/(mK). Niski współczynnik przewodzenia ciepła materiału pozwala na zmniejszenie grubości warstwy przy zachowaniu wysokich właściwości izolacyjnych. Natrysk pianki pozwala również na łatwe docieplenie nierównych i trudno dostępnych powierzchni. Koszty termomodernizacji stropu piwnicy uwzględnia następujące czynności i materiały: 1. Oczyszczenie i przygotowanie podłoża 2. Naniesienie warstwy izolacji W tablicy 4.2. i rysunku 4.2. przedstawiono wyniki optymalnych współczynników przenikania ciepła dla stropów piwnicy (grubość docieplenia) w zależności od kosztu wytwarzania 1 GJ energii cieplnej. Optymalny współczynnik wynosi od około 0,25 do 0,19 W/(m 2 K). Tablica 4.2. Zestawienie wskaźnika jednostkowego kosztu skumulowanego (k Rd ), kosztu eksploatacji spowodowanego stratą energii w roku początkowym (k E ) i kosztu jednostkowej modernizacji brutto (k VAT ) w zależności od wariantu termomodernizacji oraz kosztu wytworzenia 1 GJ energii. Docieplenie stropu piwnicy natryskową pianką poliuretanową zamknięto-komórkową o λ = 0,023 W/(mK) Wyszczególnienie grubości izolacji, ich kosztów i uzyskanych współczynników przenikania ciepła d U K K VAT Strata ener. Koszt wytworzenia 1 GJ energi w zł Jednostkowy zdyskontowany koszt skumulowany w zł cm W/(m 2 K) zł/m 2 zł/m 2 GJ/(m 2 rok) K Rd_20 K Rd_30 K Rd_40 K Rd_50 K Rd_60 0 1,01 0,00 0,00 0, ,435 30,00 32,40 0, ,316 42,00 45,36 0, ,248 49,00 52,92 0, ,224 56,00 60,48 0, ,187 70,00 75,60 0, ,161 84,00 90,72 0, ,141 98,00 105,84 0, , ,00 113,40 0, , ,00 151,20 0,

16 Rysunek 4.2. Wykres optymalizacyjny dla docieplenie stropu piwnicy natryskową pianką poliuretanową zamknięto-komórkową o λ = 0,023 W/(mK) Dach - stropodach pełny Przeprowadzenie poprawnej termomodernizacji stropodachu pełnego wymaga zwrócenia uwagi problem zawilgocenia warstw tego typu przegrody, która wynika z braku lub niewłaściwego wykonania paroizolacji. Para wodna z łatwością przenika przez warstwy stropu by następnie zatrzymać się pod szczelną warstwą papy. Jest to przyczyna wielu problemów takich jak: zawilgocenie warstw izolacyjnych, pęcherze i wybrzuszenia na papie oraz zimą niszczenie warstw podkładowych, odrywanie od podłoża, a także powstawanie ciemnych plam na suficie, które świadczą o zawilgoconych miejscach, gdzie przemarzał strop. Związku z opisanym zjawiskiem najbezpieczniej jest zerwać wszystkie warstwy poszycia aż do odsłonięcia nagiej konstrukcji stropu. Izolacyjność cieplna warstw żużla wielkopiecowego jest niewielka, stanowi ona natomiast duże obciążenie dla stropu oraz istnieje uzasadnione przypuszczenie, że warstwa ta jest zawilgocona i może negatywnie wpłynąć na rezultaty modernizacji. Jest to natomiast t rozwiązanie niosące za sobą znaczne koszty i nie zawsze wymagane. Jeśli stan stropodachu jest w dobrym stanie technicznym najprostszą metodą 16

17 docieplenia będzie ułożenie warstwy styropapy i nowej izolacji przeciwwodnej. Podejście te zostało przyjęte do dalszego opracowania. Koszty termomodernizacji stropodachu uwzględnia następujące czynności i materiały: 1. Oczyszczenie i przygotowanie podłoża 2. Ułożenie styropapa dwustronnie laminowanej o λ = 0,038 W/(mK) 3. Przymocowanie mechaniczne styropapa 4. Ułożenie systemowego dwuwarstwowego pokrycia z pap termozgrzewalnych SBS W tablicy 4.3. i rysunku 4.3. przedstawiono wyniki optymalnych współczynników przenikania ciepła stropodachu pełnego (grubość docieplenia) w zależności od kosztu wytwarzania 1 GJ energii cieplnej. Optymalny współczynnik wynosi od około 0,21 do 0,12 W/(m 2 K). Tablica 4.3. Zestawienie wskaźnika jednostkowego kosztu skumulowanego (k Rd ), kosztu eksploatacji spowodowanego stratą energii w roku początkowym (k E ) i kosztu jednostkowej modernizacji brutto (k VAT ) w zależności od wariantu termomodernizacji oraz kosztu wytworzenia 1 GJ energii. Docieplenie stropodachu pełnego styropapa o λ = 0,038 W/(mK) Wyszczególnienie grubości izolacji, ich kosztów i uzyskanych współczynników przenikania ciepła d U K K VAT Strata ener. Koszt wytworzenia 1 GJ energi w zł Jednostkowy zdyskontowany koszt skumulowany w zł cm W/(m 2 K) zł/m 2 zł/m 2 GJ/(m 2 rok) K Rd_20 K Rd_30 K Rd_40 K Rd_50 K Rd_60 0 0,590 0,00 0,00 0, ,231 83,02 89,66 0, ,206 85,76 92,62 0, ,186 90,46 97,69 0, ,169 94,38 101,93 0, ,155 97,36 105,15 0, , ,98 109,06 0, , ,01 114,49 0, , ,09 117,82 0, , ,30 120,20 0, , ,16 125,45 0, , ,60 129,17 0,

18 Rysunek 4.3. Wykres optymalizacyjnyy dla docieplenie stropodachu pełnego styropapa o λ = 0,038 W/(mK) Okna Do analizy wymiany stolarki okiennej uwzględniono okna PCW od jednego producenta. Koszty wymiany uwzględnia następujące czynności i materiały: 1. Demontaż starej stolarki 2. Ustawienie i zamocowanie okien 3. Osadzenie parapetów wewnętrznych i obróbka otworów okiennych 4. Regulacja skrzydeł okiennych W tablicy 4.4. i rysunku 4.4. przedstawiono wyniki optymalnych współczynników przenikania ciepła dla okien PCW w zależności od kosztu wytwarzania 1 GJ energii cieplnej. Optymalny współczynnik wynosi 0,9 W/(m 2 K). 18

19 Tablica 4.4. Zestawienie wskaźnika jednostkowego kosztu skumulowanego (k Rd ), kosztu eksploatacji spowodowanego stratą energii w roku początkowym (k E ) i kosztu jednostkowej modernizacji brutto (k VAT ) w zależności od wariantu termomodernizacji oraz kosztu wytworzenia 1 GJ energii. Okna PCW (od jednego producenta) Wyszczególnienie grubości izolacji, ich kosztów i uzyskanych współczynników przenikania ciepła lp. U K W/(m 2 K) zł/m , ,31 456, ,91 520, ,87 569,03 K VAT Strata ener. Koszt wytworzenia 1 GJ energi w zł Jednostkowy zdyskontowany koszt skumulowany w zł zł/m 2 GJ/(m 2 rok) K Rd_20 K Rd_30 K Rd_40 0 0, ,35 0, ,36 0, ,56 0, K Rd_50 K Rd_ Rysunek 4.4. Wykres optymalizacyjny dla okien PCW (od jednego producenta) Drzwi zewnętrzne Do analiza wymiany y drzwi zewnętrznych uwzględnia drzwi drewniane od jednego producenta. Koszty wymiany uwzględnia następujące czynności i materiały: 1. Demontaż starych drzwi 2. Ustawienie i zamocowanie drzwi 3. Dwustronna obróbka glifów 4. Regulacja skrzydła drzwiowego 19

20 W tablicy 4.5. i rysunku 4.5. przedstawiono wyniki optymalnych współczynników przenikania ciepła dla drzwi drewnianych zewnętrznych w zależności od kosztu wytwarzania 1 GJ energii cieplnej. Optymalny współczynnik wynosi od 1,3 do 0,9 W/(m 2 K). Tablica 4.5. Zestawienie wskaźnika jednostkowego kosztu skumulowanego (k Rd ), kosztu eksploatacji spowodowanego stratą energii w roku początkowym (k E ) i kosztu jednostkowej modernizacji brutto (k VAT ) w zależności od wariantu termomodernizacji oraz kosztu wytworzenia 1 GJ energii. Drzwi zewnętrznych drewnianych (od jednego producenta) Wyszczególnienie grubości izolacji, ich kosztów i uzyskanych współczynników przenikania ciepła lp. U K K VAT W/(m 2 K) zł zł 0. 2,60 0,00 0, , , , , , , , , ,70 Strata ener. Koszt wytworzenia 1 GJ energi w zł Zdyskontowany koszt skumulowany w zł (na 1 szt. drzwi) GJ/rok K Rd_20 K Rd_30 K Rd_40 K R Rd_50 K Rd_60 1, , , , Rysunek 4.5. Wykres optymalizacyjnyy dla drzwi zewnętrznych drewnianych (od jednego producenta) 20

21 Zestawienie wyników W tablicy 4.6. przedstawiono wyniki optymalnych współczynników przenikania ciepła dla przegród termomodernizowanych w zależności od kosztu wytworzenia 1 GJ energii. Dalsza analiza oparta będzie na następującym założeniu: Wariant pierwszy (W1) termodernizacji przegród zewnętrznych budynku referencyjnego zakłada docieplenie przegród do wartości optymalnych wyznaczonych przy koszcie energii 20 zł za 1 GJ Wariant drugi (W2) termodernizacji przegród zewnętrznych budynku referencyjnego zakłada docieplenie przegród do wartości optymalnych wyznaczonych przy koszcie energii 60 zł za 1 GJ Tablica 4.6. Zestawienie optymalnych wariantów termomodernizacji przegród zewnętrznych przyjętych do dalszej analizy w etapie II W1 - dla 20 zł za 1 GJ W2 - dla 60 zł za 1 GJ Ozn. Element d U k M jed d U k M jed cm W/m 2 K cm W/m 2 K Sz Ściana zewnętrzna 10 0, ,92 zł/m , ,80 zł/m 2 St Strop nad piwnicą 7 0,247 52,92 zł/m ,187 75,60 zł/m 2 D Dach-stropodach pełny 12 0,206 92,62 zł/m , ,20 zł/m 2 O Okna - 0,9 562,36 zł/m 2-0,9 562,36 zł/m 2 Dz Drzwi zewnętrzne - 1,3 4087,73 zł/szt. - 0,9 4347,35 zł/szt. 21

22 5. Warianty termomodernizacji Budynek referencyjny poddano 12 wariantom termomodernizacji różniących się stopniem docieplenie przegród zewnętrznych, systemem wentylacji oraz zastosowaniem lub nie odnawialnych źródeł energii (kolektory słoneczne do przygotowania c.w.u.). We wszystkich wariantach uwzględniono modernizacje instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej w stosunku do wariantu bazowego. Wyjaśnienie oznaczeń wariantów termomodernizacji: W0 wariant bazowy budynku referencyjnego przed modernizacją, W1 pierwszy wariant termomodernizacji przegród zewnętrznych (jak dla 20 zł za 1 GJ), W2 drugi wariant termomodernizacji przegród zewnętrznych (jak dla 60 zł za 1 GJ), G wentylacja grawitacyjna, H wentylacja hybrydowa (przyjęto średnia redukcję strumienia powietrza wentylacyjnego o 20%) R wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła rekuperator (przyjęto średnia sprawność odzysku ciepła z wentylacji 90%) S instalacja solarna do wspomagania przygotowania c.w.u. (przyjęto średnio 60% przygotowania c.w.u. przez instalacje solarną). 22

23 Tablica 5.1. Wariant termodernizacji W1/G W1/G Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,93 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0,206 92,62 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,247 52,92 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 1, ,73 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl G Wentylacja grawitacyjna - grawitacyjna 0 kpl. - S Solar 0 kpl. - A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu: Tablica 5.2. Wariant termodernizacji W2/G W2/G Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,80 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0, ,20 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,187 75,60 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 0, ,35 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl G Wentylacja naturalna - grawitacyjna 0 kpl. - S Solar 0 kpl. - A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu:

24 Tablica 5.3. Wariant termodernizacji W1/H W1/H Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,93 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0,206 92,62 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,247 52,92 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 1, ,73 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl G Wentylacja - hybrydowa 1 kpl S Solar 0 kpl. - A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu: Tablica 5.4. Wariant termodernizacji W2/H W2/H Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,80 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0, ,20 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,187 75,60 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 0, ,35 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl H Wentylacja - hybrydowa 1 kpl S Solar 0 kpl. - A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu:

25 Tablica 5.5. Wariant termodernizacji W1/R W1/R Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,93 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0,206 92,62 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,247 52,92 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 1, ,73 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl R Wentylacja mechaniczna - rekuperacja 1 kpl S Solar 0 kpl. - A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu: Tablica 5.6. Wariant termodernizacji W2/R W2/R Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,80 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0, ,20 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,187 75,60 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 0, ,35 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl R Wentylacja mechaniczna - rekuperacja 1 kpl S Solar 0 kpl. - A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu:

26 Tablica 5.7. Wariant termodernizacji W1/G/S W1/G/S Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,93 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0,206 92,62 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,247 52,92 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 1, ,73 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl G Wentylacja grawitacyjna - grawitacyjna 0 kpl. - S Solar 1 kpl A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu: Tablica 5.8. Wariant termodernizacji W2/G/S W2/G/S Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,80 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0, ,20 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,187 75,60 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 0, ,35 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl G Wentylacja naturalna - grawitacyjna 0 kpl. - S Solar 1 kpl A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu:

27 Tablica 5.9. Wariant termodernizacji W1/H/S W1/H/S Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,93 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0,206 92,62 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,247 52,92 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 1, ,73 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl G Wentylacja - hybrydowa 1 kpl S Solar 1 kpl A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu: Tablica Wariant termodernizacji W2/H/S W2/H/S Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,80 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0, ,20 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,187 75,60 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 0, ,35 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl H Wentylacja - hybrydowa 1 kpl S Solar 1 kpl A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu:

28 Tablica Wariant termodernizacji W1/R/S W1/R/S Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,93 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0,206 92,62 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,247 52,92 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 1, ,73 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl R Wentylacja mechaniczna - rekuperacja 1 kpl S Solar 1 kpl A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu: Tablica Wariant termodernizacji W2/R/S W2/R/S Modernizacja przegród zewnętrznych Ozn. Element Umod Koszt jednostkowy Koszt W/(m 2 K) zł/m 2 Obmiar jedn. zł Sz Ściana zewnętrzna 0, ,80 198,9 m D Dach - stropodach pełny 0, ,20 65,0 m St Strop nad piwnicą 0,187 75,60 63,6 m O Okna 0, ,36 27,2 m Dz Drzwi zewnętrzne 0, ,35 1 szt Modernizacja instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji c.w.u. Modernizacja instalacji ciepłej wody użytkowej 1 kpl c.o. Instalacja centralnego ogrzewania 1 kpl R Wentylacja mechaniczna - rekuperacja 1 kpl S Solar 1 kpl A Audyt/projekt 1 szt Koszt całkowty termomodernizacji wariantu:

29 6. Wyniki obliczeń 6.1. Wyniki dla wariantów termomodernizacji Tablica 6.1. Zestawienie kosztów termomodernizacji i uzyskanych wyników zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji (Q Hnd ) oraz wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową EUco od ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego Koszt Lokalizacja budynku referencyjnego Wariant termomo- Warszawa Szczecin Suwałki dernizacji Q H,nd EA H Q H,nd EA H Q H,nd EA H zł GJ/rok kwh/(m 2 rok) GJ/rok kwh/(m 2 rok) GJ/rok kwh/(m 2 rok) W0-76,68 169,9 72,00 159,5 92,65 205,3 W1/G ,09 51,2 21,10 46,8 30,50 67,6 W2/G ,17 35,8 14,57 32,3 22,09 48,9 W1/H ,36 47,3 19,46 43,1 28,34 62,8 W2/H ,49 32,1 12,96 28,7 20,10 44,5 W1/R ,29 29,4 11,72 26,0 19,18 42,5 W2/R ,39 16,4 6,06 13,4 11,55 25,6 W1/G/S ,09 51,2 21,10 46,8 30,50 67,6 W2/G/S ,17 35,8 14,57 32,3 22,09 48,9 W1/H/S ,36 47,3 19,46 43,1 28,34 62,8 W2/H/S ,49 32,1 12,96 28,7 20,10 44,5 W1/R/S ,29 29,4 11,72 26,0 19,18 42,5 W2/R/S ,39 16,4 6,06 13,4 11,55 25,6 29

30 6.2. Koszt skumulowany termomodernizacji Tablica 6.2. Zestawienie zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji (Q Hnd ) w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego, zapotrzebowania na energię użytkową do przygotowania ciepłej wody użytkowej (Q c.w.u. ), sprawności całkowitych systemów grzewczych oraz kosztu energii pomocniczej Wariant Q c.o. Energia Q c.w.u. ηtot, c.o. ηtot, c.w.u. pomocnicza Warszawa Szczecin Suwałki GJ/rok GJ/rok GJ/rok GJ/rok zł/rok W0 76,68 72,00 92,65 0,64 6,50 0,23 - W1/G 23,09 21,10 30,50 0,89 6,50 0, W2/G 16,17 14,57 22,09 0,89 6,50 0, W1/H 21,36 19,46 28,34 0,89 6,50 0, W2/H 14,49 12,96 20,10 0,89 6,50 0, W1/R 13,29 11,72 19,18 0,89 6,50 0, W2/R 7,39 6,06 11,55 0,89 6,50 0, W1/G/S 23,09 21,10 30,50 0,89 2,60 0, W2/G/S 16,17 14,57 22,09 0,89 2,60 0, W1/H/S 21,36 19,46 28,34 0,89 2,60 0, W2/H/S 14,49 12,96 20,10 0,89 2,60 0, W1/R/S 13,29 11,72 19,18 0,89 2,60 0, W2/R/S 7,39 6,06 11,55 0,89 2,60 0, Tablica 6.3. Zdyskontowany koszt skumulowany inwestycji dla okresu 30 lat w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego. Wyniki bazowe i kolejnych wariantów termomodernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 20 zł za 1 GJ. Na zielono wariant optymalny. Koszt zdyskontowany w zł (KCZ) Wariant Rd(i) Koszt energii c.o. Koszt energii c.w.u. 25, Warszawa Szczecin Suwałki W W1/G W2/G W1/H W2/H W1/R W2/R W1/G/S W2/G/S W1/H/S W2/H/S W1/R/S W2/R/S

31 Tablica 6.4. Zdyskontowany koszt skumulowany inwestycji dla okresu 30 lat w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego. Wyniki bazowe i kolejnych wariantów termomodernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 40 zł za 1 GJ. Na zielono wariant optymalny. Koszt zdyskontowany w zł (K CZ) Wariant Rd(i) Koszt energii c.o. Koszt energii c.w.u. 25, Warszawa Szczecin Suwałki W W1/G W2/G W1/H W2/H W1/R W2/R W1/G/S W2/G/S W1/H/S W2/H/S W1/R/S W2/R/S Tablica 6.5. Zdyskontowany koszt skumulowany inwestycji dla okresu 30 lat w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego. Wyniki bazowe i kolejnych wariantów termomodernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 60 zł za 1 GJ. Na zielono wariant optymalny. Koszt zdyskontowany w zł (K CZ) Wariant Rd(i) Koszt energii c.o. Koszt energii c.w.u. 25, Warszawa Szczecin Suwałki W W1/G W2/G W1/H W2/H W1/R W2/R W1/G/S W2/G/S W1/H/S W2/H/S W1/R/S W2/R/S

32 6.3. Wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową EUco Tablica 6.6. Zestawienie wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) i zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ) przy koszcie wytworzenia energii netto 20 zł za 1 GJ Warszawa Szczecin Suwałki Wariant EA H kwh/(m 2 rok) KCZ zł EA H kwh/(m 2 rok) KCZ zł EA H kwh/(m 2 rok) W0 169, , ,3 W1/G 51, , ,6 W2/G 35, , ,9 W1/H 47, , ,8 W2/H 32, , ,5 W1/R 29, , ,5 W2/R 16, , ,6 KCZ zł Rysunek 6.1. Wskaźnik zapotrzebowania ania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ). Wyniki bazowe na tle wariantów po modernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 20 zł za 1 GJ 32

33 Rysunek 6.2. Wskaźnik zapotrzebowania zebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ). Wyniki dla wariantów po modernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 20 zł za 1 GJ 33

34 Tablica 6.7. Zestawienie wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) i zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ) przy koszcie wytworzenia energii netto 40 zł za 1 GJ Warszawa Szczecin Suwałki Wariant EA H kwh/(m 2 rok) K CZ zł EA H kwh/(m 2 rok) K CZ zł EA H kwh/(m 2 rok) W0 169, , ,3 W1/G 51, , ,6 W2/G 35, , ,9 W1/H 47, , ,8 W2/H 32, , ,5 W1/R 29, , ,5 W2/R 16, , ,6 K CZ zł Rysunek 6.3. Wskaźnik zapotrzebowania ania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ). Wyniki bazowe na tle wariantów po modernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 40 zł za 1 GJ 34

35 Rysunek 6.4. Wskaźnik zapotrzebowania zebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ). Wyniki dla wariantów po modernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 40 zł za 1 GJ 35

36 Tablica 6.8. Zestawienie wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) i zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ) przy koszcie wytworzenia energii netto 60 zł za 1 GJ Warszawa Szczecin Suwałki Wariant EA H kwh/(m 2 rok) KCZ zł EA H kwh/(m 2 rok) KCZ zł EA H kwh/(m 2 rok) W0 169, , ,3 W1/G 51, , ,6 W2/G 35, , ,9 W1/H 47, , ,8 W2/H 32, , ,5 W1/R 29, , ,5 W2/R 16, , ,6 KCZ zł Rysunek 6.5. Wskaźnik zapotrzebowania ania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ). Wyniki bazowe na tle wariantów po modernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 60 zł za 1 GJ 36

37 Rysunek 6.6. Wskaźnik zapotrzebowania zebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (EA H ) w zależności od zdyskontowanego kosztu skumulowanego (K CZ ). Wyniki dla wariantów po modernizacji przy koszcie wytworzenia energii netto 60 zł za 1 GJ 37

38 6.4. Wskaźnik energii pierwotnej Tablica 6.9. Zestawienie zapotrzebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji (Q Hnd ) w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego, zapotrzebowania na ciepło do przygotowania ciepłej wody użytkowej (Q c.w.u. ), sprawności całkowitych systemów grzewczych oraz ilości energii pomocniczej Wariant Q c.o. Energia Qc.w.u. η tot, c.o. η tot, c.w.u. pomocnicza Warszawa Szczecin Suwałki GJ/rok GJ/rok GJ/rok GJ/rok GJ/rok W0 76,68 72,00 92,65 0,64 6,50 0,23 - W1/G 23,09 21,10 30,50 0,89 6,50 0,43 1,57 W2/G 16,17 14,57 22,09 0,89 6,50 0,43 1,57 W1/H 21,36 19,46 28,34 0,89 6,50 0,43 1,71 W2/H 14,49 12,96 20,10 0,89 6,50 0,43 1,71 W1/R 13,29 11,72 19,18 0,89 6,50 0,43 2,99 W2/R 7,39 6,06 11,55 0,89 6,50 0,43 2,99 W1/G/S 23,09 21,10 30,50 0,89 2,60 0,43 1,84 W2/G/S 16,17 14,57 22,09 0,89 2,60 0,43 1,84 W1/H/S 21,36 19,46 28,34 0,89 2,60 0,43 1,99 W2/H/S 14,49 12,96 20,10 0,89 2,60 0,43 1,99 W1/R/S 13,29 11,72 19,18 0,89 2,60 0,43 3,26 W2/R/S 7,39 6,06 11,55 0,89 2,60 0,43 3,26 Tablica Zestawienie wskaźnika energii pierwotnej EP i jej redukcja w stosunku do wariantu bazowego w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego i wariantu termomodernizacji Wskaźnik energii pierwotnej Wariant powierzchnia: 125,4 wc.o. 1,1 wc.w.u. 1,1 Warszawa Szczecin Suwałki kwh/(m 2 rok) redukcja kwh/(m 2 rok) redukcja kwh/(m 2 rok) redukcja W W1/G % % % W2/G 91 75% 87 75% % W1/H % % % W2/H 88 76% 83 76% % W1/R 93 74% 88 74% % W2/R 77 79% 73 79% 88 79% W1/G/S 90 75% 85 75% % W2/G/S 71 80% 67 80% 87 79% W1/H/S 86 76% 81 76% % W2/H/S 67 81% 63 81% 83 80% W1/R/S 73 80% 68 80% 89 79% W2/R/S 57 84% 53 85% 68 84% 38

39 Rysunek 6.7. Wskaźnik energii pierwotnej EP w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego dla wariantu bazowego i po termomodernizacji Rysunek 6.8. Redukcja wskaźnik energii pierwotnej EP w stosunku do wariantu bazowego w zależności od lokalizacji budynku referencyjnego i wariantu termomodernizacji 39

40 7. Wnioski końcowe Optymalne warianty termomodernizacji budynku referencyjnego przedstawiono w tablicy 7.1. Wybór wariantu jest uzależniony w decydującej mierze od dwóch czynników: kosztu wytworzenia 1 GJ energii i lokalizacji klimatu. Tablica 7.1. Optymalne warianty termomodernizacji budynku referencyjnego Koszt wytworzenia 1 GJ energii Lokalizacja 20 zł 40 zł 60 zł Optymalny wariant termomodernizacji Warszawa W1/G W1/G W2/G/S Szczecin W1/G W1/G W2/G/S Suwałki W1/G W2/G W2/G/S Obliczenia pokazały, że przy niskim koszcie energii 20 zł/gj wariant W0 charakteryzował się najniższym kosztem skumulowanym. Wśród wariantów termomodernizacji optymalny był wariant W1/G. Przy koszcie energii, wynoszącym 40 zł/gj optymalnym wariantem termomodernizacji jest W1/G. Jest to wariant z wentylacją grawitacyjną i następującymi współczynnikami przenikania ciepłą (U) przegród zewnętrznych: ściany zewnętrzne i stropodach 0,20 W/m 2 K, strop nad piwnicą 0,25 W/m 2 K, okna 0,9 W/m 2 K oraz drzwi zewnętrzne 1,3 W/m 2 K. Wyjątkiem w tej grupie jest wariant W2/G dla domu referencyjny zlokalizowany w Suwałkach, w którym widać wpływ surowszego klimatu. Wariant ten zapewnia większą izolacyjność cieplna przegród. Odpowiednio: dla ścian zewnętrznych i stropodachu 0,12 W/m 2 K, stropu nad piwnicą 0,19 W/m 2 K oraz okien i drzwi zewnętrznych 0,9 W/m 2 K. W przypadku 60 zł/gj wariant optymalny to W2/G/S, który dodatkowo uwzględnia instalacje kolektorów słonecznych wspomagającą przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Wynika to głownie z dużych kosztów wytworzenia energii cieplnej na potrzeby ogrzewania i wentylacji ale również instalacji c.w.u. 40

41 Tablica 7.2. Wskaźniki zapotrzebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji budynku referencyjnego po wprowadzeniu optymalnych wariantów termomodernizacji Koszt wytworzenia 1 GJ energii Lokalizacja 20 zł 40 zł 60 zł Optymalny wskaźnik zapotrzebowania na energię do ogrzewania i wentylacji kwh/m 2 rok kwh/m 2 rok kwh/m 2 rok Warszawa 51,2 51,2 35,8* Szczecin 46,8 46,8 32,3* Suwałki 67,6 48,9 48,9* * Dla wariantu termomodernizacji W2/G W tablicy 7.2. zebrano wskaźniki zapotrzebowania na energię użytkową EUco do ogrzewania i wentylacji dla najkorzystniejszych wariantów termomodernizacji budynku referencyjnego. Widać, że wskaźnik mieści się w przedziale od 32 do 68 kwh/m 2 rok. Odpowiadająca wariantom optymalnym redukcja zapotrzebowania na energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, przygotowania c.w.u. i pracy urządzeń pomocniczych wynosi 69% do 80% (tablica 7.3.). Tablica 7.3. Zmiana wskaźnika energii pierwotnej po wprowadzeniu optymalnych wariantów termomodernizacji w budynku referencyjnym Koszt wytworzenia 1 GJ energii Wskaźnik EP 20 zł 40 zł 60 zł wariantu Lokalizacja Wskaźnik EP dla wariantów termomodernizacji zgodnie z tabelą 7.1. bazowego (Redukacja EP w odniesieniu do wariantu bazowego) kwh/m 2 rok kwh/m 2 rok kwh/m 2 rok kwh/m 2 rok Warszawa (69%) 110 (69%) 71 (80%) Szczecin (69%) 105 (69%) 67 (80%) Suwałki (69%) 107 (74 %) 87 (79%) Bazując na uzyskanych wynikach można przyjąć, że wymagania dla budynków jednorodzinnych poddawanych termomodernizacji do standardu NZEB powinny być zdefiniowane w następujący sposób: wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji EUco 50 kwh/m 2 rok, zmniejszenie zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, przygotowania c.w.u. i pracy urządzeń pomocniczych 70%. 41