Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym Anna LIS, Adam UJMA Politechnika Częstochowska POLEPSZENIE CHARAKTERYSTYKI ENERGETYCZNEJ BUDYNKU A JAKOŚĆ MIKROŚRODOWISKA WNĘTRZ The paper presents the results of the research in buildings, which not fullfil the requirements of thermal protection and in buildings after thermomodernization. The analysis included energy consumption for the heating of these buildings and the nature of the microclimate in the rooms. This analysis was carried out to evaluate the influence of energy saving activities on interior environment conditions. WPROWADZENIE Jednym z nadrzędnych celów polityki energetycznej realizowanej obecnie przez kraje członkowskie Unii Europejskiej stała się ochrona cieplna budynków w związku ze znacznym wzrostem cen paliw, wyczerpywaniem się surowców energetycznych oraz znacznym zanieczyszczeniem środowiska naturalnego produktami spalania, prowadzącym do niepokojących zmian klimatu Ziemi. Znajduje ona swoje odzwierciedlenie w aktach prawnych odwołujących się do dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej budynków [1]. W Polsce zapisy dyrektywy zostały wdrożone poprzez ustawę z dnia 19 września 2007 roku o zmianie ustawy Prawo budowlane [2] i obowiązują od 1 stycznia 2009 roku. Ochrona cieplna budynków przekłada się bezpośrednio na efektywność energetyczną budynków, co ma wpływ na koszty ponoszone przez użytkowników w trakcie eksploatacji budynków związane m.in. z jego ogrzewaniem. Jednak prowadzone obecnie na szeroką skalę działania zmierzające do obniżenia energochłonności budynków nie zawsze prowadzą do poprawy warunków mikroklimatu istniejących w zamkniętych pomieszczeniach oraz ich utrzymania w pierwotnym stanie. Stałe uszczelnianie bryły budynku prowadzi często do nieprawidłowego działania systemu wentylacji grawitacyjnej, ograniczenia ilości wymian powietrza wentylowanego lub nawet zaniku wentylacji. Duże stężenie zanieczyszczeń w powietrzu wewnątrz pomieszczeń jest zwykle przyczyną powstania syndromu budynku chorobotwórczego (SBS) [2]. Ma to bezpośredni wpływ na pogarszanie się komfortu cieplnego czy komfortu pracy osób przebywających w niewłaściwym mikrośrodowisku. W artykule zaprezentowano przykład termomodernizacji budynku mieszkalnego wielorodzinnego w aspekcie kształtowania się warunków mikroklimatu we-
130 A. Lis, A. Ujma wnątrz pomieszczeń. W latach 2004-2011 prowadzony był w nim monitoring efektów wykonanej termomodernizacji. 1. WYMAGANIA DOTYCZĄCE OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW I OSZCZĘDNOŚCI ENERGII Zagadnienia ochrony cieplnej związane są bezpośrednio, lecz nie tylko, z oszczędnością energii. Celem ochrony cieplnej jest m.in.: ograniczenie zapotrzebowania na energię do racjonalnego poziomu, obniżenie kosztów eksploatacji budynków, zapewnienie odpowiednich warunków mikroklimatu wnętrz, ochrona przed przegrzewaniem pomieszczeń, zapewnienie odpowiednich warunków komfortu cieplnego osób przebywających w pomieszczeniach, zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza, ochrona przegród budowlanych przed szkodami wywołanymi ich zawilgoceniem. Działania mające na celu zapewnienie odpowiedniej ochrony cieplnej budynków oparte są na wymaganiach zawartych w przepisach Prawa budowlanego [3]. Według artykułu 5 tej ustawy, obiekt budowlany należy projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając spełnienie wymagań podstawowych dotyczących oszczędności energii i odpowiedniej izolacyjności cieplnej przegród. W ramach projektowania i wznoszenia budynku należy zapewnić również właściwe warunki użytkowe, zgodne z przeznaczeniem obiektu, w zakresie zaopatrzenia w energię cieplną i elektryczną, przy założeniu efektywnego wykorzystania tych czynników oraz możliwości utrzymania właściwego stanu technicznego budynku. Wśród wymagań, które musi spełnić budynek oddawany do użytkowania (artykuł 5, punkt 3) z wyjątkiem pewnej grupy obiektów m.in. wpisanych do rejestru zabytków oraz objętych ochroną konserwatorską, znajduje się również wymóg ustalenia charakterystyki energetycznej, określającej wielkość energii wyrażoną w kwh/m 2 /rok, niezbędnej do zaspokojenia różnych potrzeb związanych z użytkowaniem budynku, przedstawionej w formie świadectwa. Świadectwo charakterystyki energetycznej powinno więc być gwarancją jakości energetycznej budynku. Spełnienie wymagań ochrony cieplnej związane jest z koniecznością utrzymania odpowiedniego stanu technicznego budynków w trakcie eksploatacji. Użytkowanie budynku powinno być zgodne z jego przeznaczeniem i wymaganiami ochrony środowiska (artykuł 5, punkt 2). Budynek powinno utrzymywać się w należytym stanie technicznym i estetycznym, nie dopuszczając do nadmiernego pogorszenia jego właściwości użytkowych i sprawności technicznej. Obowiązek spełnienia tych wymagań wynika także z artykułu 61. Zgodnie z artykułem 62, przepisy nakazują okresową kontrolę co najmniej raz w roku stanu technicznego elementów budynku narażonych na szkodliwe wpływy atmosferyczne i niszczące
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 131 działania czynników występujących podczas użytkowania obiektu oraz co najmniej raz na 5 lat sprawdzanie stanu technicznego obiektu budowlanego i jego przydatności do użytkowania, w tym także jego estetyki. Niewłaściwe użytkowanie budynków, zwłaszcza energooszczędnych, może zwiększyć ich energochłonność oraz prowadzić do pogorszenia stanu technicznego, co w konsekwencji może spowodować pogorszenie ich charakterystyki energetycznej. Nieuzyskiwanie przez budynek odpowiednich wartości cieplnych wpływa na zwiększenie częstotliwości i zakresu prac remontowo-naprawczych. Uszczegółowienie wymagań warunków ochrony cieplnej budynków zawarte jest w przepisach techniczno-budowlanych wymienionych w Prawie budowlanym, które obejmują m.in. rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [4]. W dziale X przedstawiono wymagania odnośnie do oszczędności energii i izolacyjności cieplnej. Według paragrafu 328, budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne, ciepłej wody użytkowej, a w przypadku budynku użyteczności publicznej również oświetlenia wbudowanego, powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość ciepła, chłodu i energii elektrycznej, potrzebnych do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie. W budynku należy również ograniczać ryzyko przegrzewania pomieszczeń w okresie letnim. Wymaganie zawarte w paragrafie 328 uważa się za spełnione, jeśli przegrody zewnętrzne budynku oraz technika instalacyjna odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej, a wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, przygotowania ciepłej wody użytkowej i chłodzenia oraz oświetlenia w budynkach użyteczności publicznej jest mniejsza od wartości granicznych. Szczegółowe wartości wymaganych parametrów określone są w załączniku nr 2 do rozporządzenia obejmującym izolacyjność cieplną przegród, podłóg na gruncie i okien wyrażoną w postaci maksymalnego współczynnika przenikania ciepła, a także wymagania odnośnie do izolacyjności cieplnej przewodów i komponentów oraz inne wymagania związane z oszczędnością energii, takie jak: ograniczenie powierzchni okien i oszacowanie ich współczynnika przepuszczalności energii całkowitej, spełnienie wymagań dotyczących powierzchniowej i międzywarstwowej kondensacji pary wodnej oraz szczelności na przenikanie powietrza odnośnie do zewnętrznych przegród nieprzezroczystych i przezroczystych. Ochrona cieplna przegród budowlanych obejmuje również ich zabezpieczenie przed zawilgoceniem i korozją biologiczną. Zgodnie z artykułem 321, na wewnętrznych powierzchniach przegród zewnętrznych nie powinno dochodzić do zjawisk kondensacji pary wodnej umożliwiających rozwój grzybów pleśniowych, a w ich wnętrzach narastającego w kolejnych latach zawilgocenia spowodowanego kondensacją pary wodnej. Realizując zalecenia ochrony cieplnej budynków, istotna jest dbałość o poprawne wyliczenia projektowe wartości cieplnych, a także, zgodnie z tymi wyliczeniami, wykonanie prac tak, by ograniczać straty ciepła z budynku, maksymalizować natomiast zyski ciepła na zewnątrz przegrody. Ważne jest tu eliminowanie most-
132 A. Lis, A. Ujma ków cieplnych poprzez właściwe ocieplanie przegród zgodnie z technologią ich wykonywania. Istotne jest także zapewnienie ochrony przed możliwością absorbowania pary wodnej przez przegrody oraz zastosowanie odpowiednich rozwiązań w celu zapewnienia efektywnej wentylacji pomieszczeń. 2. WYMAGANIA DOTYCZĄCE ZAPEWNIENIA WŁAŚCIWEGO STANU MIKROŚRODOWISKA WNĘTRZ W BUDYNKACH W przepisach Prawa budowlanego [3] zawarte są jednocześnie wymagania dotyczące zapewnienia właściwych warunków mikroklimatu wnętrz w budynkach. W artykule 5 spełnienie wymagań podstawowych odnosi się również do zapewnienia odpowiednich warunków higienicznych i zdrowotnych oraz ochrony środowiska i ochrony przed hałasem i drganiami. Wymagania te traktowane są zawsze priorytetowo w stosunku do wymagań ochrony cieplnej budynków ze względu na konieczność zapewnienia właściwych warunków do przebywania ludzi w zamkniętych pomieszczeniach. W dziale III (rozdział 2, paragraf 57) warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [4], szczegółowo sprecyzowano wymagania dotyczące zapewnienia właściwego oświetlenia i nasłonecznienia pomieszczeń. Pomieszczenie przeznaczone na pobyt ludzi powinno mieć zapewnione oświetlenie dzienne, dostosowane do jego przeznaczenia, kształtu i wielkości, z uwzględnieniem warunków określonych w ogólnych przepisach bezpieczeństwa i higieny pracy. W pomieszczeniu przeznaczonym na pobyt ludzi stosunek powierzchni okien, liczonej w świetle ościeżnic, do powierzchni podłogi powinien wynosić co najmniej 1:8, natomiast w innym pomieszczeniu, w którym oświetlenie dzienne jest wymagane ze względów na przeznaczenie, co najmniej 1:12. Głównym zadaniem okien, z punktu widzenia mikroklimatu i komfortu, jest zapewnienie odpowiedniej ilości światła dziennego, promieniowania słonecznego oraz powietrza. Okna są także filtrem pomiędzy środowiskiem zewnętrznym i wewnętrznym, umożliwiają jednocześnie kontakt wzrokowy z otaczającym środowiskiem. Promieniowanie widzialne, będące częścią promieniowania słońca, jest najzdrowszym dla oczu rodzajem światła. Towarzyszące mu promienie ultrafioletowe ma niszczący wpływ na mikroorganizmy. W pobliżu okien stwierdzono 50% mniej drobnoustrojów w powietrzu niż w głębi pomieszczenia, gdzie nie docierało promieniowanie słoneczne [5]. Promienie podczerwone dostarczają do pomieszczeń energię cieplną. Poczucie łączności ze światem zewnętrznym przez okna pełni funkcję psychologiczną, dając wrażenie powiększenia przestrzeni wewnętrznej. Badania potwierdzają pozytywny wpływ promieniowania słonecznego na dobry nastrój i samopoczucie oraz wydajność i jakość pracy. Warunki techniczne precyzują wymagania odnośnie do wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń. W rozdziale 6 określono, iż wentylacja i klimatyzacja powinny zapewniać odpowiednią jakość środowiska wewnętrznego, w tym wielkość wymiany powietrza, jego czystość, temperaturę, wilgotność względną, prędkość ruchu
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 133 w pomieszczeniu, przy zachowaniu przepisów odrębnych i wymagań Polskich Norm dotyczących wentylacji, a także warunków bezpieczeństwa pożarowego i wymagań akustycznych określonych w rozporządzeniu. Najpowszechniej stosowanym w Polsce systemem wentylacji jest wentylacja grawitacyjna. Działania prowadzone w celu maksymalizacji uszczelniania obudowy z uwagi na racjonalizację zużycia energii pozostają w sprzeczności z zasadami jej działania. Nadmierne nieszczelności są oczywiście przyczyną wzmożonego zużycia ciepła na cele wentylacyjne oraz obniżenia temperatury w pomieszczeniach, jednak niedostateczna wentylacja przyczynia się do pogarszania jakości powietrza w zamkniętych pomieszczeniach. Próby drastycznego ograniczania ilości wymian powietrza wentylowanego ze względu na realizację programu oszczędności energii doprowadziły do powstania zjawiska syndromu budynku chorobotwórczego i pojawienia się licznych schorzeń wśród użytkowników takich budynków. Problemy związane z niewłaściwą wentylacją budynków łączą się bezpośrednio z wymaganiami dotyczącymi zjawiska kondensacji pary wodnej na powierzchniach przegród [3], a w szczególności z rozwojem grzybów pleśniowych, co ma bezpośredni wpływ na nasilające się we współczesnym świecie problemy związane z chorobami alergicznymi i astmą. Występowanie alergii wśród użytkowników pomieszczeń o nieprawidłowej jakości środowiska łączy się zwykle ze zbyt niską wilgotnością powietrza przy jednoczesnym dużym jego zanieczyszczeniu lub z wysoką wilgotnością i rozwojem mikroorganizmów [5]. Dział VIII warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3], obejmuje wymagania dotyczące zapewnienia odpowiednich warunków higieny w pomieszczeniach w odniesieniu do zdrowia ich użytkowników. Budynki należy projektować i wykonywać z takich materiałów i wyrobów oraz w taki sposób, aby nie stanowiły zagrożenia dla higieny i zdrowia ich użytkowników lub sąsiadów, w szczególności w wyniku wydzielania się toksycznych gazów lub obecności szkodliwych pyłów bądź gazów w powietrzu, działania niebezpiecznego promieniowania jonizującego bądź niejonizującego, występowania wilgoci w elementach budowlanych lub na ich powierzchniach, niekontrolowanej infiltracji powietrza zewnętrznego oraz ograniczenia nasłonecznienia i oświetlenia naturalnego. Budynek przeznaczony na pobyt ludzi i urządzenia z nim związane powinny być zaprojektowane i wykonane tak, aby w pomieszczeniach zawartość w powietrzu stężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, wydzielanych przez materiały i stałe wyposażenie oraz powstających w trakcie użytkowania zgodnego z przeznaczeniem pomieszczeń, nie przekraczała wartości dopuszczalnych, określonych w przepisach sanitarnych oraz bezpieczeństwa i higieny pracy. Budynek z pomieszczeniami przeznaczonymi na pobyt ludzi nie może być wykonany z materiałów i elementów wyposażenia niespełniających wymagań przepisów odrębnych w sprawie dopuszczalnych stężeń szkodliwych dla zdrowia. Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegród w budynku, warunki cieplno- -wilgotnościowe, a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstanie zagrzybienia. Niezwykle ważne w aspekcie prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego są również wymagania związane z hałasem i drganiami, dlatego też warunki
134 A. Lis, A. Ujma techniczne precyzują kryteria funkcjonowania budynku i urządzeń z nim związanych tak, aby były one zaprojektowane i wykonane w taki sposób, by poziom hałasu, na który będą narażeni użytkownicy budynku lub ludzie znajdujący się w jego sąsiedztwie, nie stanowił zagrożenia dla ich zdrowia, a także umożliwiał im pracę, odpoczynek i sen w zadowalających warunkach. 3. TERMOMODERNIZACJA BUDYNKU MIESZKALNEGO Analizowany budynek mieszkalny wielorodzinny poddany termomodernizacji jest zlokalizowany w niewielkiej miejscowości, liczącej około 3 tys. mieszkańców. W latach 1999-2000 budynek został w całości sprywatyzowany, a właściciele lokali mieszkalnych utworzyli wspólnotę mieszkaniową i powołali zarząd wspólnoty. Zarząd zgodnie z obowiązującymi przepisami doprowadził do ustalenia faktycznego stanu przejętej nieruchomości. Stwierdzono zły stan techniczny budynku, m.in. brak drożności przewodów kominowych spalinowych i wentylacyjnych, stanowiący realne zagrożenie dla zdrowia mieszkańców. Brak izolacji termicznej zarówno w ścianach, jak i stropach powodował, że budynek nie spełniał wymagań warunków technicznych. Wewnętrzna instalacja wodociągowa była w znacznym stopniu wyeksploatowana i niewyposażona w system rozliczania zużycia wody. Elewacja budynku była zniszczona, występowały liczne ubytki w tynku zewnętrznym i uszkodzenia obróbek blacharskich (rys. 1). Część stolarki okiennej została wymieniona wcześniej, pozostała charakteryzowała się niską izolacyjnością i szczelnością. Rys. 1. Elewacja frontowa NW i boczna przed termomodernizacją
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 135 Każde mieszkanie było ogrzewane w sposób indywidualny z użyciem pieców kaflowych lub akumulacyjnych o niskiej sprawności. Przygotowanie ciepłej wody odbywało się indywidualnie z trzonów kuchennych lub bojlerów elektrycznych. Kompleksowa termomodernizacja obiektu, polegająca na dociepleniu przegród, utworzeniu od podstaw centralnego wewnętrznego źródła ciepła na potrzeby ogrzewania i przygotowania ciepłej wody, przeprowadzona została zgodnie ze wskazówkami wynikającymi z audytu energetycznego. Zalecony optymalny wariant obejmował docieplenie ścian zewnętrznych (rys. 2) warstwą styropianu o grubości 14 cm, stropu pod poddaszem warstwą styropianu o grubości 18 cm oraz stropu nad piwnicami warstwą styropianu o grubości 6 cm, a w pomieszczeniu kotłowni i składu opału warstwą wełny mineralnej. Rys. 2. Elewacja frontowa NW i boczna po termomodernizacji Zgodnie z dodatkowymi zaleceniami, ocieplono ściany i stropy oddzielające klatki schodowe od nieogrzewanego poddasza oraz uszczelniono lub wymieniono okna. W budynku utworzono kotłownię własną z kotłem o mocy 50 kw na ekogroszek, wybudowano komin, wprowadzono system centralnego ogrzewania i zbiorczego przygotowania ciepłej wody z dwoma zasobnikami oraz opomiarowanie zużycia wody. Pierwotnie projekt termomodernizacji kotłowni zakładał montaż dwóch kotłów grzewczych o mocy 25 i 38 kw. W wyniku opracowania audytu okazało się, iż bardziej racjonalne oraz zapewniające pokrycie zapotrzebowania na ciepło jest zamontowanie jednego kotła o mocy 50 kw, co przy możliwości budowy tylko jednego (zamiast dwóch) komina z przewodami spalinowym i wentylacyjnym, w dużym stopniu obniżyło koszty inwestycji, a ponadto ułatwiło jej realizację. Zastosowano kocioł typ EKO-PLUS firmy HEF i dwa zasobniki typ WGJ-S 500 firmy ZUG Elektromet Głuszowice (rys. 3).
136 A. Lis, A. Ujma Rys. 3. Nowy kocioł na ekogroszek Dodatkowo wymieniono wyeksploatowaną instalację wodociągową i piony instalacji kanalizacyjnej oraz udrożniono piony wentylacyjne. Przedsięwzięcia te nie wchodziły w zakres prac i środków finansowych przewidzianych na wykonanie termomodernizacji. W latach 2004-2011 prowadzony był monitoring efektów działań termomodernizacyjnych. Tabela 1. Koszty przedsięwzięcia termomodernizacyjnego poniesione przez wspólnotę Etapy Etap 1: Czynności prawne, geodezyjne, projektowe, audyt energetyczny Etap 2: Wykonanie kotłowni, instalacji c.o. i ciepłej wody Etap 3: Położenie izolacji i tynków na przegrodach zewnętrznych i stropach Etap 4: Pozostałe prace związane z oddaniem inwestycji Koszt wykonania Średni koszt zł zł/1 m 2 pow. mieszk. zł/1 właściciela 9182 17 765 84 000 157 7000 58 200 109 4850 17 452 33 1454 Razem 168 834 316 14 069 Przeprowadzenie inwestycji, której łączny koszt wyniósł ok. 168 800 zł (tab. 1), możliwe było dzięki posiłkowaniu się przez wspólnotę kredytem w wysokości 110 000 zł. Udział środków kredytowych w realizowanej inwestycji wyniósł około 65%. Kwota odsetek w pierwszym roku spłaty zadłużenia wyniosła około 6500 zł.
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 137 4. CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKU PO TERMOMODERNIZACJI Po wykonaniu prac dociepleniowych związanych z termomodernizacją budynku nastąpiło radykalne obniżenie współczynników przenikania ciepła przegród chłodzących. Wartości współczynników przenikania ciepła dla przegród przed i po termomodernizacji zaprezentowano w tabeli 2. Tabela 2. Współczynniki przenikania ciepła przegród przed i po termomodernizacji Przegrody Przed termomodernizacją Współczynniki przenikania ciepła U, W/(m 2 K) Po termomodernizacji Obecne wymagania DzU 2008, Nr 201 [4] Ściana zewnętrzna 1,50 0,23 0,30 Strop poddasza 1,90 0,20 0,25 Strop nad piwnicą 1,30 0,44 0,45 Zastosowanie racjonalnych grubości materiałów użytych do docieplenia budynku spowodowało, że przegrody również na dzień dzisiejszy spełniają wymagania związane z ochroną cieplną w zakresie maksymalnych wartości współczynników przenikania ciepła. Zwiększenie izolacyjności cieplnej przegród w głównej mierze wpłynęło na znaczne obniżenie zapotrzebowania na ciepło. Zużycie ciepła (c.o. + c.w.u.), GJ/rok 1 400,0 1 200,0 1 000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 1 351,5 468,0 447,2 481,0 444,6 429,0 436,8 410,8 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 4. Roczne zużycie ciepła na potrzeby c.o. i c.w.u. Na podstawie przeprowadzonej analizy audytingowej oszacowano zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło o około 75%. Na podstawie danych dotyczących zużycia ciepła na potrzeby ogrzewania i ciepłej wody użytkowej, wyznaczonego na podstawie zużycia opału z okresu 2004-2010, w którym prowadzono monitoring efektów termomodernizacji, uzyskano średnie zużycie na poziomie 445,3 GJ/rok
138 A. Lis, A. Ujma (rys. 4). Potwierdzono, iż wahania w zużyciu energii w kolejnych latach związane są m.in. z warunkami temperaturowymi występującymi w danych okresach rozliczeniowych. Średnioroczne zużycie opału w okresie 2004-2008, przeliczone na warunki standardowego okresu grzewczego, wynosi 17,5 ton ekogroszku na rok (rys. 5). Roczne zużycie opału, t/rok 19,5 19 18,5 18 17,5 17 16,5 16 15,5 15 2004 2005 2006 2007 2008 rzeczywiste zużycie opału rzeczywiste zużycie przeliczone na standardowe SD Rys. 5. Roczne zużycie opału rzeczywiste i przeliczone na standardowe stopniodni Obniżenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody w przeliczeniu na nieodnawialną energię pierwotną przedstawiono na rysunku 6. 700,0 697,7 EP, kwh/(m 2 rok) 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 267,0 255,1 274,4 253,6 244,7 249,2 234,4 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 6. Obniżenie zapotrzebowania na energię nieodnawialną
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 139 W analizowanym okresie o około 15 000 kwh zmniejszyło się również zużycie energii elektrycznej z powodu zrezygnowania z ogrzewania pomieszczeń i podgrzewu wody z wykorzystaniem urządzeń elektrycznych. Zużycie ciepłej wody w monitorowanym okresie wyniosło około 360 m 3 /rok, czyli średnio 10,0 m 3 /os./rok, a zimnej 860 m 3 /rok, czyli 24 m 3 /os./rok. Niższe zużycie ciepłej wody w stosunku do zimnej wskazuje na dobre ocieplenie przewodów rozprowadzających i niskie straty ciepła na przesyle między zasobnikami i urządzeniami czerpalnymi. 5. JAKOŚĆ MIKROKLIMATU W BUDYNKU PO TERMOMODERNIZACJI Prowadzone obecnie działania termomodernizacyjne często skupiają się tylko na wykonaniu docieplenia przegród zewnętrznych oraz wymianie bądź uszczelnianiu stolarki okiennej, co skutkuje oczywiście zmniejszeniem zużycia energii, jednak w wielu przypadkach pociąga za sobą obniżenie jakości mikroklimatu wnętrz. Szczególnie widoczne jest pogorszenie jakości powietrza w pomieszczeniach, wzrost wilgotności względnej powietrza oraz pojawienie się różnego rodzaju pleśni i grzybów. Badania prowadzone w budynkach, gdzie wykonano jedynie docieplenia przegród i uszczelnienie stolarki, wykazały również wzrost symptomów syndromu budynku chorobotwórczego. Nasilające się problemy zdrowotne dotyczące chorób alergicznych i astmy są jednym z poważnych dylematów współczesnej ludzkości. Występowanie alergii łączy się ze zbyt niską wilgotnością powietrza przy jednoczesnym dużym jego zanieczyszczeniu lub z wysoką wilgotnością i rozwojem mikroorganizmów, a także emisją wielu szkodliwych substancji, nadmierną ilością kurzu oraz zatruciem środowiska naturalnego. Zauważa się wyraźną korelację pomiędzy wysoką wartością wilgotności względnej powietrza a szybkim rozwojem objawów uczuleniowych i astmy na poziomie 78% [2]. Dlatego też szczególnie ważne jest kompleksowe podejście do działań związanych z termomodernizacją budynków, co w znacznym stopniu wpływa na kształtowanie się właściwych warunków mikrośrodowiska w trakcie eksploatacji budynku. Działania termomodernizacyjne przeprowadzone w monitorowanym obiekcie obejmowały szeroki zakres ulepszeń, co mogło wskazywać, iż jakość środowiska będzie kształtowała się na odpowiednim poziomie. Monitoring działań termomodernizacyjnych oprócz racjonalizacji zużycia ciepła czy efektu ekologicznego objął również warunki mikroklimatu wnętrz. Przed termomodernizacją aż 67% mieszkańców wskazywało na nieodpowiedni stan mikrośrodowiska wewnątrz pomieszczeń w budynku. Analizy dokonano na podstawie badań ankietowych prowadzonych wśród użytkowników mieszkań. Ocenie poddano wiele czynników wpływających zarówno na jakość środowiska wewnątrz pomieszczeń, jak i na odczuwanie stanu komfortu cieplnego osób w nich przebywających czy na jakość użytkowania lokali. Wyniki badań ankietowych prowadzonych wśród mieszkańców wskazują na znaczną poprawę warunków środowiska wnętrz oraz odczuć związanych z przebywaniem w nich. Radykalnie poprawiły się przede wszystkim warunki komfortu cieplnego mieszkańców, co przedstawia rysunek 7.
140 A. Lis, A. Ujma Rys. 7. Odczuwanie komfortu cieplnego przez użytkowników mieszkań Przed termomodernizacją w pomieszczeniach utrzymywał się wysoki poziom wilgotności powietrza (rys. 8). Po termomodernizacji zanotowano wyraźny jej spadek. Jednak, jak ustalono, osoby przebywające w wilgotnym środowisku są bardziej narażane na dolegliwości związane ze złą jakością powietrza niż te, które częściej przebywają w pomieszczeniach suchych [2]. Rys. 8. Wilgotność powietrza w pomieszczeniach Utrzymywanie się znacznej wilgotności powietrza w budynku w powiązaniu z niską izolacyjnością cieplną przegród chłodzących było bezpośrednio związane z rozwojem mikroorganizmów na ich wewnętrznych powierzchniach. Powszechnie występujące przed termomodernizacją zapleśnienie powierzchni ścian, intensywne
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 141 zwłaszcza w obrębie wnęk okiennych czy w miejscach występowania mostków termicznych na styku połączenia ścian i sufitów, po termomodernizacji zostało całkowicie usunięte (rys. 9-11). Rys. 9. Zapleśnienie powierzchni ścian Rys. 10. Zapleśnienie powierzchni sufitów Przed termomodernizacją respondenci sygnalizowali liczne dolegliwości z grupy symptomów budynku chorobotwórczego (rys. 12), które ustąpiły po termomodernizacji. Zanotowano jednak pogorszenie samopoczucia części mieszkańców, zwiększone zmęczenie i ociężałość związaną z przebywaniem w pomieszcze-
142 A. Lis, A. Ujma niach. Przyczyny takiego stanu rzeczy należy upatrywać w braku możliwości regulacji temperatury w pomieszczeniach i ich niedostatecznej wentylacji, co z pewnością ma wpływ na pogorszenie jakości powietrza. Rys. 11. Zapleśnienie powierzchni ścian w obrębie wnęki okiennej Rys. 12. Symptomy syndromu chorego budynku W rezultacie przeprowadzonej termomodernizacji uzyskano również różnorodne rezultaty, które można zaliczyć do grupy efektów związanych z warunkami użytkowania lokali. W ramach przeprowadzonej ankiety mieszkańcy oceniali jakość użytkowania mieszkań w skali ocen od jeden do sześć. Przed termomodernizacją mieszkańcy nie byli w zasadzie zadowoleni z warunków użytkowania miesz-
Polepszenie charakterystyki energetycznej budynku a jakość mikrośrodowiska wnętrz 143 kań, gros mieszkańców oceniała je jako dopuszczalne bądź dostateczne, a 16,7% nawet jako niedostateczne (rys. 13). Rys. 13. Jakość użytkowania mieszkań Do podniesienia standardu mieszkań i jakości ich użytkowania przyczyniło się w głównej mierze stworzenie centralnego systemu ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Szczególnie istotna była także poprawa bezpieczeństwa mieszkańców związana z likwidacją zagrożenia zatrucia ze strony niesprawnych przewodów dymowych i wentylacyjnych. PODSUMOWANIE Działania energooszczędne prowadzone na szeroką skalę w naszym kraju pociągają często za sobą stałe obniżanie jakości mikrośrodowiska wnętrz w budynkach. Pogarszanie się jakości powietrza w pomieszczeniach związane z nadmierną szczelnością obudowy i brakiem dopływu odpowiedniej ilości powietrza niezbędnej do prawidłowego działania systemu wentylacji bądź wręcz jej zanik często skutkuje znacznym wzrostem wilgotności powietrza czy rozwojem pleśni na powierzchniach przegród i jest przyczyną obniżenia samopoczucia czy pogarszania stanu zdrowia użytkowników. Kompleksowe podejście do działań związanych z termomodernizacją budynków oraz właściwa eksploatacja budynków energooszczędnych pozwala na zapewnienie prawidłowej jakości mikroklimatu wnętrz i odpowiedniego stanu komfortu cieplnego ich użytkowników. Chociaż przeznaczenie budynku w pewnym sensie warunkuje określone zachowanie się ludzi w jego wnętrzu, to jednak dużo zależy od indywidualnych preferencji poszczególnych użytkowników. Kompleksowe oddziaływanie sposobu eksploatacji po-
144 A. Lis, A. Ujma mieszczeń na mikroklimat panujący w ich wnętrzu zależne jest w znacznej mierze od indywidualnych przyzwyczajeń poszczególnych osób oraz stanu jakości powietrza w pomieszczeniach (np. intensywność wietrzenia pomieszczeń). Działania termomodernizacyjne w znacznym stopniu poprawiły warunki komfortu cieplnego użytkowników mieszkań oraz przyczyniły się do likwidacji niektórych dolegliwości związanych z syndromem chorego budynku. Powszechnie występujące przed termomodernizacją zapleśnienie powierzchni przegród zostało całkowicie usunięte. Zanotowano również wyraźny spadek wilgotności względnej powietrza, nawet do wartości nieakceptowanej w pełni przez 25% respondentów. Wprowadzenie systemu centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej przyczyniło się do podniesienia standardu użytkowania mieszkań. Wycofanie miejscowego ogrzewania mieszkań i podgrzewu ciepłej wody oraz remont przewodów wentylacyjnych wpłynął również na podniesienie bezpieczeństwa ich użytkowania, eliminując ryzyko zatrucia produktami spalania paliw. Monitorując efekty działań termomodernizacyjnych, zwrócono jednak uwagę na brak możliwości regulacji temperatury indywidualnie przez mieszkańców oraz niedostateczną wentylację pomieszczeń, co sygnalizowali respondenci. Skutkowało to niestety koniecznością dodatkowego ich wietrzenia, co nie pozostało z pewnością bez wpływu na wielkość zużycia ciepła. Zanotowano nasilenie się symptomów syndromu budynku chorobotwórczego związanych z pogorszeniem samopoczucia użytkowników mieszkań. LITERATURA [1] Dyrektywa 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków. [2] Lis A., Syndrom budynku chorobotwórczego jako skutek niewłaściwej jakości powietrza w pomieszczeniach, [w:] Tendencje rozwoju budownictwa miejskiego i przemysłowego, red. T. Bobko, M. Rajczyk, J. Rajczyk, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2008, 202- -211. [3] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane. DzU z 2006, Nr 156, poz. 1118 ze zmianami. [4] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie DzU z 2002, Nr 75, poz. 690 ze zmianami (m.in. DzU z 2008, Nr 201, poz. 1238). [5] Lis A., Elementy oceny środowiska termicznego wnętrz, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2008, Seria Budownictwo nr 14, 81-90. [6] Lis A., Ujma A., Termomodernizacja budynku wielorodzinnego impulsem do pobudzenia zrównoważonego rozwoju lokalnej społeczności, Energia i Budynek 2011, 1, 30-36.