Kamil JAMBOR Politechnika Częstochowska Certyfikat energetyczny jako narzędzie ograniczające koszty eksploatacji obiektu. Rosnąca w zatrważającym tempie konsumpcja nieodnawialnych paliw kopalnych rodzi poważne problemy z zakresu ochrony środowiska naturalnego, głównie z uwagi na emisję dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery. Szacuje się, że w globalnym zużyciu energii trzydziesto-procentowy udział ma przemysł, tyle samo transport, oraz pozostałe czterdzieści procent to energia potrzebna do zaspokojenia potrzeb komunalno-bytowych, w tym w sektorze mieszkaniowym potrzeby związane z użytkowaniem obiektu (tj. ogrzewanie i chłodzenie w zależności od lokalnych warunków klimatycznych) pochłaniają około osiemdziesiąt procent całkowitego zapotrzebowania energii w jego pełnym cyklu życia. Tak wysoki udział energii w zapewnieniu odpowiedniego mikroklimatu wewnątrz budynku zmusza nas do poszukiwania oszczędności właśnie w tym sektorze, zwłaszcza gdy można skutecznie przewidzieć wymierne korzyści ekonomiczne, jak i środowiskowe. W zawiązku z tym, prawo unijne wprowadziło obowiązek opracowania świadectw charakterystyki energetycznej budynku, obejmując wszystkie budynki na terenach wiejskich, jak i miejskich. W tym celu podano metody obliczania do oceny rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia budynków mieszkalnych i niemieszkalnych lub ich części. Uwzględniono obliczenia: przenoszenia ciepła przez przenikanie i wentylację strefy budynku, gdy jest on ogrzewany lub chłodzony do stałej temperatury wewnętrznej; udziału wewnętrznych zysków ciepła i zysków ciepła od nasłonecznienia w bilansie cieplnym budynku; rocznego zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia, w celu utrzymania określonego zestawu temperatur w budynku - ciepło utajone nie jest uwzględnione; rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia budynku, z zastosowaniem danych wejściowych otrzymanych z odpowiedniego zestawu norm. 1. Zmiana energochłonności na przestrzeni lat oraz zyski i straty ciepła w budynku Rozwój budownictwa jest uwarunkowany energetycznie i ekologicznie. Ważnym zagadnieniem związanym z wykorzystaniem zasobów naturalnych jest zużycie energii. Jest ono wskaźnikiem ewolucji cywilizacji. Człowiek żyjący około miliona lat temu zużywał dziennie ilość energii równoważna wartości cieplnej 300 gramów węgla kamiennego. W średniowieczu już prawie 10-krotnie więcej, przy czym opanował umiejętność
wykorzystania siły wiatru i wody. Dziś statystyczny obywatel krajów najwyżej uprzemysłowionych potrzebuje dziennie 150 razy więcej energii [1]. Przyśpieszenie konsumpcji energii zaczęło się niedawno. Potrzeby energetyczne rosną od pewnego czasu wykładniczo. W latach 1950-70 konsumpcja energii w Ameryce Północnej podwoiła się, a w Europie potroiła, w Polsce zaś wzrosła 4-krotnie. Globalne zużycie energii nie odzwierciedla już dziś stopnia rozwoju gospodarczego, a wręcz odwrotnie. Wyznacznikiem naukowo-technicznym danego kraju jest współcześnie minimalizacja zużycia energii i czystość ekologiczna. Kraje wysoko uprzemysłowione kreują więc nowe czyste technologie, procesy informatyczne, zdobywają monopol wiedzy, rozwijają niskoenergetyczną produkcję. Kraje zaś zacofane skazane są na konieczność prostego, brudnego, energochłonnego i groźnego ekologicznie przemysłu. Polska jest niestety na szarym końcu państw Wspólnoty Europejskiej pod względem racjonalizacji zużycia energii, a także jeśli chodzi o wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w budownictwie. Spalając pod kotłami węgiel, uzyskujemy w końcowym bilansie sprawność przemian głównych około 50%, w tym na cieplno-energetyczną i koksowniczą zaledwie 46%. Średnia sprawność ogólna np. w Szwajcarii, które nie ma węgla wynosi 80%. Struktura zużycia energii w sektorze budownictwa mieszkaniowego ktoe/rok 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Inne w tym odnawialne Ciepło En. Elektryczna Węgiel Gaz ziemnu Produkty ropopochodne 1999 2000 2001 2002 2003 2004 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Rysunek 1 Struktura zużycia energii w sektorze budownictwa mieszkaniowego źródło wg [6] Obowiązujące w Polsce wymagania w zakresie zapotrzebowania budynku na ciepło dotyczy jedynie izolacyjności cieplnej przegród budowlanych. Tymczasem nie jest to jedyny element który należy wziąć pod uwagę na etapie projektowania architektonicznego, wpływający na energochłonność budynku. Tradycyjne nośniki energii nie są w stanie zabezpieczyć stale rosnących potrzeb energii, w tym również energii potrzebnej w budownictwie. W Polsce budownictwo zużywa około 40% produkowanej energii. Na samą budowę zużywa się blisko 80% całego zapotrzebowania na energie a pozostałą część na eksploatację.
Charakterystyka zapotrzebowania Energii w trakcie wznoszenia budynku 28% 33% Instalacja 32% 6% 1% Wzniesienie Przygotowanie terenu Obudowa Wykończenie Rysunek 2 Charakterystyka zapotrzebowania energii w trakcie wznoszenia budynku [6] 2. Charakterystyka energetyczna budynku Podstawowe pojęcia Budynek - zadaszona konstrukcja posiadająca ściany, zużywająca energię dla potrzeb utrzymania właściwych warunków klimatycznych wewnątrz. Budynkiem może być całość lub części konstrukcji, która może być opisana lub określona jako odrębna całość. Jakość energetyczna budynku - ilość energii obecnie zużywana lub wyliczona na zaspokojenie różnorakich potrzeb związanych ze standardowym użytkowaniem budynku. Może obejmować ogrzewanie, klimatyzacje, ciepłą wodę, wentylacje i oświetlenie. Wielkość zużycia energii może być wyrażona w jednym lub w większej liczbie wskaźników liczbowych. Przy ich wyliczaniu, uwzględniane są czynniki mające wpływ na wielkość zapotrzebowania na energię, np. izolacje, charakterystyka instalacji, projekt i lokalizacja budynku (z punktu widzenia lokalnych warunków klimatycznych) ekspozycja na słońce i jego wykorzystanie, wpływ na sąsiednie budynki, możliwość wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych produkcja energii na miejscu i inne czynniki mające wpływ na klimat wewnętrzny budynku. Certyfikat jakości energetycznej budynku - certyfikat oficjalnie uznany przez kraje członkowskie lub ich przedstawicieli, zawierający wyliczenie jakości energetycznej budynku przeprowadzone zgodnie z metodologia danego kraju.[?]pdf krok po kroku Podstawą prawną na poziomie Unii Europejskiej jest Dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynku (2002/91/EC). To ona narzuca konieczność wprowadzenia odpowiednich regulacji prawnych, mających na celu wprowadzenia obowiązkowego certyfikowania budynków najpóźniej od dnia 1 stycznia 2009 roku. Charakterystyczne jest tutaj, że Dyrektywa nie narzuca ścisłych, uniwersalnych zasad oceny jakości energetycznej budynku, pozostawiając szczegółowe przepisy poszczególnym krajom członkowskim. Dyrektywa określa jedynie zakres celów, które musza być osiągnięte metodami lokalnymi. Z tego powodu zasady obliczeń są indywidualne dla danego kraju. Zgodnie z nią wszystkie nowo powstające oddawane do użytku budynki oraz budynki lub lokale podlegające zbyciu lub wynajmowi podlegają certyfikacji. Oznacza to, że każdy taki
budynek lub lokal musi posiadać świadectwo charakterystyki energetycznej (certyfikat),określający wielkość energii wyrażoną w kwh/m2/rok niezbędną do zaspokojenia różnych potrzeb związanych z użytkowaniem. Dokument taki jest ważny przez 10 lat. Oznacza to, że niezależnie od rodzaju budynku, jego przeznaczenia w momencie uzyskiwania pozwolenia na użytkowanie taki dokument jak świadectwo jest wymagany. Dodatkowo Dyrektywa w jednej grupie stawia zarówno budynki nowe jak i te wprowadzane na rynek wtórny czyli sprzedawane i wynajmowane. W związku, z czym w momencie sprzedaży bądź najmu budynku bądź lokalu świadectwo charakterystyki energetycznej jest wymagane, niezależnie od tego czy najemca bądź nabywca zażądał je. W dzisiejszych czasach o tym czy budynek jest energochłonny, decyduje wiele czynników. Większość użytkowników uważa, że energochłonność zależy od systemu grzewczego, dlatego koncentrują się na poszukiwaniu supernowoczesnego i taniego w eksploatacji systemu produkującego ciepło na potrzeby c.o. i c.w.u. Za taki uważana jest np. pompa ciepła. Coraz częściej też pojawiają się na budynkach kolektory słoneczne, które, zdaniem ich użytkowników przynoszą ogromne oszczędności kosztów ogrzewania. Inni uważają, że najważniejsza jest bardzo dobra izolacja termiczna, dlatego ocieplają budynki znaczną grubością materiału termoizolacyjnego. Jeszcze inni łączą kilka sposobów działania: dobrze ocieplają i stosują wysokosprawne systemy grzewcze, wykorzystujące odnawialne źródła energii. O tym, czy budynek można zaliczyć do energooszczędnych, decydują następujące czynniki: Wysokie parametry izolacyjności termicznej przegród zewnętrznych, a także wewnętrznych dzielących pomieszczenia o różnej temperaturze wewnętrznej. Rozwiązania przestrzenne budynku maksymalnie sprzyjające ochronie cieplnej, tj. zawarta bryła, bez występów i wnęk, minimalna liczba okien od strony północnej, itp. Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego jako biernego sposobu dostarczania energii (dodatkowe pomieszczenia zewnętrzne ogrzewane tylko przez promieniowanie słoneczne zabudowa loggi, ogrody zimowe). Usytuowanie w terenie w miejscu osłoniętym od wiatrów. Prawidłowe rozwiązania wentylacji pomieszczeń w oparciu o wentylację mechaniczną, przy jednoczesnym odzyskiwaniu ciepła z powietrza wentylacyjnego. Instalacja grzewcza o bardzo wysokiej sprawności: wytwarzania, przesyłu, wykorzysta i regulacji energii. Instalacja grzewcza wyposażona w urządzenia pomiarowe, regulacyjne i realizujące automatykę pogodową. Brak urządzeń pomiarowych powoduje, że użytkownicy nie mają możliwości ani motywacji do oszczędzania energii. Oszczędzać można tylko to, co jest mierzone, stąd konieczność montowania różnego typu liczników lub podzielników energii. W każdym budynku oprócz strat ciepła występują różnego rodzaju zyski ciepła. W budynkach mieszkalnych ich źródłem są głownie urządzenia elektryczne, czynności gotowania, a także ciepło mieszkańców. Znaczący udział w zyskach ciepła stanowi również promieniowanie słoneczne, które dociera do pomieszczeń przez przegrody przeszklone, szczegółowe zestawienie na rysunku nr 3. A zatem ważna rolę w bilansie cieplnym budynku, zwłaszcza w budynkach energooszczędnych i pasywnych, odgrywa usytuowanie budynku względem stron świata, oraz poprawę wyeksponowania przegród przeszklonych na działanie słońca. Pozwala to na znaczne zmniejszenie zapotrzebowania
na ciepło w obecnie projektowanych obiektach o 7%, a w budynkach pasywnych nawet o 30%. Szczegółowe zestawienie zyskó energii cieplnej Zyski od słońca Zyski od ludzi Zyski od oświetlenia Zyski od urządzeń Elektrycznych Zyski od ciepłej wody Zyski od gotowania 0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00% Zyski od gotowania Zyski od ciepłej wody Zyski od urządzeń Elektrycznych Zyski od oświetlenia Zyski od ludzi Zyski od słońca Serie1 11,10% 10,10% 9,50% 6% 32,70% 30,60% Rysunek 3 Szczegółowe zestawienie zysków energii cieplnej [4] Jest to pasywny sposób odzysku energii słonecznej do celów grzewczych. Możliwość stosowania dodatkowych rozwiązań, takich jak okiennice lub rolety mogące działać okresowo, dodatkowo może korzystnie wpłynąć na bilans zysków i strat ciepła w budynku. Przy projektowaniu na ogół nie uwzględnia się wpływu wiatru na energochłonność budynku. Jest to jednak konieczne, ponieważ udział strat ciepła w budynkach wyeksponowanych na działanie wiatru może być większe nawet o 10% w stosunku do takiego samego budynku osłoniętego od wiatru. Kolejnym ważnym czynnikiem w racjonalizacji energochłonności budynków mieszkalnych jest jego geometria. Dopiero od niedawna zaczęto zwracać uwagę na koszty eksploatacji budynku. Nie były również przeprowadzane analizy ich energochłonności. O koncepcji architektonicznej decydował głównie wygląd zewnętrzny, funkcje pomieszczeń oraz możliwości urbanistyczne. Z tego względu częstym zjawiskiem były budynki rozrzeźbione, tzn. miały dużą powierzchnię przegród budowlanych (A), przez które dochodzi do strat ciepła w stosunku do kubatury budynku (V). W tabeli drugiej przedstawiono wartość wskaźnika E A w zależności od współczynnika kształtu A/V przy tych samych parametrach izolacyjnych przegród budowlanych. Powierzchnię przegród zewnętrznych oraz bilans ciepła obliczono dla każdego budynku osobno, zachowując ich odmienność geometryczną odpowiadająca budynkom wznoszonym w odpowiednich okresach charakteryzujących się odmiennością bryły budynku.[3]
Tabela 1 Zależność wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło EA współczynnika kształtu A/V od Typ domu jednorodzinnego Budowany przed 1945r. Budowany po 1945r. Z lat 70. A [m2] V [m3] A/V [1/m] EA [kwh/(m3*rok),] 468 390 1,2 382 147 310 390 1,05 341 131 291 390 0,85 299 115 EV [kwh/(m3*rok),] Typu gierek 291 390 0,75 278 107 Wybudowany po 2000r Pasywny 439 390 1,12 254 136 285 390 0,73 268 103 Źródło: [3] 3. Metodologia sporządzania świadectw - podstawowe informacje 6 listopada 2008 roku Minister Infrastruktury podpisał najważniejsze rozporządzenia wykonawcze dotyczące bezpośrednio certyfikacji energetycznej. Są to: - Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej - Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego - Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Najważniejszym rozporządzeniem, z punktu widzenia certyfikacji, jest rozporządzenie w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej. Określa szczegółowo, w jaki sposób, za pomocą jakich wzorów i norm ma zostać sporządzone świadectwo. Zgodnie z nim świadectwo sporządzą się w dwóch formach: elektronicznej i pisemnej, oprawionej w okładkę A4, w sposób uniemożliwiający jego zdekompletowanie. Ministerstwo wyodrębniło także sposoby sporządzana świadectw ze względu na występowanie instalacji chłodzącej w analizowanym budynku. Rozdzielenie tych dwóch przypadków jest dobrym rozwiązaniem. Uproszczenie metodologii dotyczącej budynków bez systemów chłodzących rozszerza dostęp do zawodu doradcy energetycznego. Natomiast metoda szczegółowa, przeznaczona dla budynków z systemami chłodzenia wymaga rozpatrywania szeregu aspektów i posiadania szerokiej wiedzy w zakresie certyfikacji, fizyki budowli i instalacji. Zawiera ona dokładne wyliczenia dotyczące właściwości fizycznych budynków m.in. pojemności cieplnej przegród budowlanych, czy też obliczenia na podstawie szczegółowych danych meteorologicznych.[7]
Wskaźnik EP Świadectwo charakterystyki energetycznej budynku jako podstawową wartość przedstawia współczynnik EP. Wskaźnik EP jest wartością przedstawiającą roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni o regulowanej temperaturze powietrza, wyrażoną w kwh/(m2 rok). Podstawą do wyliczenia jest wartość rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną przez system grzewczy i wentylacyjny, przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych i powierzchnia budynku. Wartość EP uzależniona jest od wielu czynników obliczanych elementów w świadectwie, miedzy innymi tzw. współczynników nakładu energii pierwotnej, sprawności systemów grzewczych, sprawności wytworzenia nośnika ciepła z energii dostarczanej, sprawności akumulacji ciepła, sprawności transportu nośnika ciepła w obrębie budynku, sprawności regulacji i wykorzystania ciepła. [2] EK wskaźnik prawdy Rozporządzenie wprowadza, oprócz wskaźnika EP, również wartość EK. Określa roczne zapotrzebowanie energii końcowej na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku albo lokalu mieszkalnym i jest wyrażone w kwh/(m2rok). Jest to współczynnik określający obliczeniową ilość energii potrzebnej do zaspokojenia zapotrzebowania danego budynku, przed uwzględnieniem współczynników nakładu związanych z rodzajem paliwa. [7] Wartość nieruchomości z pewnością będzie większa w przypadku posiadania przez budynek certyfikatu energetycznego. Większym popytem będą cieszyć się nieruchomości energooszczędne, natomiast te, zużywające duże ilości energii będą dobrem mniej pożądanym. Kupując lub wynajmując dom, będziemy brać pod uwagę energochłonność jako jeden z najważniejszych czynników, prawie na równi z ceną lub lokalizacją. Edukacja na temat energooszczędności powinna być zjawiskiem szeroko rozpowszechnianym, gdyż społeczna akceptacja społeczna to kolejny krok do świadomości energetycznej Polaków. Szerzenie tej wiedzy zajmie z pewnością sporo czasu, a korzyści staną się widoczne za parę lat, ale pierwszy krok, czyli wprowadzenie obowiązku certyfikacji został uczyniony. Bibliografia [1] Mikoś J.: Budownictwo Ekologiczne, Gliwice 1996. [2] Żurawski J.: Obliczenia charakterystyki energetycznej w praktyce. Izolacje R. 14(136): 2009 nr 5, s. 68-69. [3] Żurawski J.: Energochłonność budynków mieszkalnych. Izolacje R. 13(123): 2008 nr 2, s. 24-27. [4] Żurawski J.: Dlaczego energooszczędność?. Izolacje R.13(122): 2008 nr 1, s. 26-28 [5] Gawin D., Sabiniak H.: Świadectwa charakterystyki energetycznej. Łódź ArCADiasoft 2009 [6] Węglarz A.: Efektywność wykorzystania energii w budownictwie., Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 2009. [7] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub samodzielnej części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej, Dz. U. (2008) Nr 201, poz. 1240.