Aspekty prawne, ekonomiczne i ekologiczne w budownictwie energooszczędnym. Korzyści inwestycji w budownictwie energooszczędnym. dr inż. Szymon Firląg, Narodowa Agencja Poszanowania Energii, Politechnika Warszawska
Plan prezentacji dyrektywy Unii Europejskiej dlaczego warto budować energooszczędne budynki analiza LCA budynków energooszczędnych fakty i mity dotyczące energooszczędnych budynków analiza ekonomiczna budynków energooszczędnych
Recast dyrektywy EPBD 2010/31/UE Państwa członkowskie zapewniają, aby: do dnia 31 grudnia 2020 r. wszystkie nowe budynki były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii; oraz po dniu 31 grudnia 2018 r. nowe budynki zajmowane przez władze publiczne oraz będące ich własnością były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii. Polska powinna opracować: definicję budynków o niemal zerowym zużyciu energii odzwierciedlającą krajowe warunki, pośrednie cele służące poprawie charakterystyki energetycznej nowych budynków na rok 2015, informacje na temat polityk i środków finansowych lub innych środków przyjętych w celu promowania budynków o niemal zerowym zużyciu energii.
Dyrektywa 2012/27/UE Nowa Dyrektywa w sprawie efektywności energetycznej Dyrektywa ustanawia wspólne ramy działań na rzecz promowania efektywności energetycznej w UE dla osiągnięcia jej celu wzrostu efektywności energetycznej o 20% (zmniejszenie zużycia energii pierwotnej o 20%) do 2020 r. oraz utorowania drogi dla dalszej poprawy efektywności energetycznej po tym terminie. Ponadto, określa zasady opracowane w celu usunięcia barier na rynku energii oraz przezwyciężenia nieprawidłowości w funkcjonowaniu rynku. Przewiduje również ustanowienie krajowych celów w zakresie efektywności energetycznej na rok 2020.
Dyrektywa 2012/27/UE Główne postanowienia nowej Dyrektywy nakładają na państwa członkowskie następujące obowiązki: Każde państwo członkowskie UE jest zobligowane do ustalenia orientacyjnej krajowej wartości docelowej w zakresie efektywności energetycznej, w oparciu o swoje zużycie energii pierwotnej lub końcowej, oszczędność energii pierwotnej lub końcowej bądź energochłonność. Do 30 czerwca 2014 r. Komisja Europejska dokona oceny osiągniętego postępu oraz stwierdzi prawdopodobieństwo osiągnięcia przez Unię zużycia energii na poziomie nie wyższym niż 1474 Mtoe energii pierwotnej lub nie wyższym niż 1078 Mtoe energii końcowej w 2020 r.
Dyrektywa 2012/27/UE Główne postanowienia nowej Dyrektywy nakładają na państwa członkowskie następujące obowiązki: Instytucje publiczne będą stanowić wzorzec poprzez zapewnienie przez państwa członkowskie, że od 1 stycznia 2014 r., 3% całkowitej powierzchni ogrzewanych i/lub chłodzonych budynków należących do instytucji rządowych lub przez nie zajmowanych będzie, co roku, podlegać renowacji do stanu odpowiadającego minimalnym standardom dla nowych budynków. Państwa członkowskie mają ustanowić długoterminowe strategie wspierania inwestycji w renowację krajowych zasobów budynków mieszkaniowych i użytkowych zarówno publicznych, jak i prywatnych.
Dyrektywa 2012/27/UE Główne postanowienia nowej Dyrektywy nakładają na państwa członkowskie następujące obowiązki: Każde państwo członkowskie powinno ustanowić krajowe systemy zobowiązujące do efektywności energetycznej, nakładające na dystrybutorów energii lub przedsiębiorstwa prowadzące detaliczną sprzedaż energii obowiązek osiągnięcia łącznego celu w zakresie oszczędności energii końcowej równego 1,5 % wielkości rocznej sprzedaży energii do odbiorców końcowych. Państwa członkowskie są zobowiązane do umożliwienia końcowym odbiorcom energii dostępu do audytów energetycznych, nabycia po konkurencyjnych cenach indywidualnych liczników informujących o rzeczywistym zużyciu i czasie korzystania z energii (liczniki inteligentne).
Dyrektywa 2012/27/UE Główne postanowienia nowej Dyrektywy nakładają na państwa członkowskie następujące obowiązki: Państwa członkowskie są zobligowane do podjęcia działań promujących i umożliwiających efektywne wykorzystanie energii przez małych odbiorców, w tym gospodarstwa domowe. Krajowe organy regulacyjne, poprzez opracowanie taryf sieciowych i regulacji dotyczących sieci, mają dostarczać operatorom sieci zachęt do udostępniania jej użytkownikom usług systemowych, umożliwiających wdrażanie środków do poprawy efektywności energetycznej w kontekście wdrażania inteligentnych sieci.
Co to jest budynek energooszczędny? Międzynarodowe i krajowe definicje oraz standardy Budynek energooszczędny Budynek oznaczenie niższym zapotrzebowaniu na energię w odniesieniu do budynku spełniającego obowiązujące wymagania. Zazwyczaj charakteryzuje się zapotrzebowaniem na energię mniejszym o 25-50%. Budynek pasywny Zgodnie z definicją Passivhaus Institut: wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji 15 kwh/m²/a, projektowe obciążenie cieplne 10 W/m², wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną 120 kwh/m²/a, szczelność powietrzna n 50 0,6, temperatura wewnętrzna wyższa od 25 ºC przez mniej niż roku 10% W Szwecji, Norwegii i Finlandii standard jest również zdefiniowany na szczeblu krajowym ale charakteryzuje się innymi wartościami.
Co to jest budynek energooszczędny? Międzynarodowe i krajowe definicje oraz standardy Budynek zeroenergetyczny termin używany w odniesieniu do budynków niskoenergetycznych, wykorzystujących dostępne na miejscu źródła energii odnawialnych, ilość energii dostarczonej z OZE (odnawialnych źródeł energii) równa się w bilansie rocznym ilości energii zużytej. Budynek dodatnio energetyczny termin używany w odniesieniu do budynków niskoenergetycznych, wykorzystujących dostępne na miejscu źródła energii odnawialnych, ilość energii dostarczonej z OZE jest większa w bilansie rocznym od ilości energii zużytej.
Dlaczego powinniśmy budować energooszczędnie? Przede wszystkim staramy się minimalizować niekorzystne oddziaływania budynków na środowisko naturalne. Musimy podjąć działania przeciwko zmianom klimatu. Chcemy ograniczyć koszty eksploatacji budynku. Z uwagi osobiste korzyści dla mieszkańców. Ważnym aspektem są również zobowiązania międzynarodowe, których Polska zobligowała się przestrzegać.
Dlaczego powinniśmy budować energooszczędnie? Aby zmniejszyć wpływ na środowisko naturalne Oceny w Cyklu Życia dowodzą, że budynki energooszczędne mają mniejszy wpływ na środowisko od budynków standardowych - zużywają mniej energii pierwotnej i powodują mniejszą emisję gazów cieplarnianych Emisja gzów cieplarnianych wynikająca z zużywania energii ma większe znaczenie niż emisja wynikająca z produkcji materiałów budowlanych Ważne jest aby nie tylko ograniczać zużycie energii ale i wykorzystywać wszędzie gdzie to możliwe OZE Portvakten, Szwedzki budynek niskoenergetyczny. Źródło: IVL Swedish Research Institute
Analiza LCA Norma PN-EN ISO 14040:2009P Zarządzanie środowiskowe - Ocena cyklu życia - Zasady i struktura Opisano zasady i strukturę oceny cyklu życia (LCA). Podano 46 definicji Podstawowymi elementami LCA są: zidentyfikowanie i ocena ilościowa obciążeń wprowadzanych do środowiska, tj. zużytych materiałów i energii, oraz emisji i odpadów wprowadzanych do środowiska. ocena potencjalnych wpływów tych obciążeń. oszacowanie dostępnych opcji w celu zmniejszenia obciążeń.
Analiza LCA Cykl życia każdego budynku lub materiałów budowlanych obejmuje cztery fazy: pozyskanie surowców: wydobycie i przetwarzanie, produkcja: wytworzenie prefabrykatów, półproduktów, montaż obiektu, użytkowanie: eksploatacja, utrzymanie, naprawy, końcowe zagospodarowanie: rozbiórka, recykling, utylizacja odpadów.
Analiza LCA - przykład Oceniany budynek znajduje się w gminie Dębe Wielkie we wsi Bykowizna. Mieszka w nim 7 osób. Obiekt został wybudowany w roku 2004 i w tym roku zamieszkany. Jest to budynek mieszkalny jednorodzinny murowany parterowy z poddaszem mieszkalnym. Na parterze znajduje się pokój dzienny, kuchnia z aneksem jadalnym, hall, WC, sień, oraz w części gospodarczej garaż i kotłownia. Na poddaszu zlokalizowano 4 pokoje sypialne i łazienkę.
Analiza LCA - przykład Przegroda, system Budynek istniejący Standard niskoenergetyczny Ściana zewnętrzna 0,29 W/(m 2 K) 0,18 W/(m 2 K) Ściana wewnętrzna gr.25 cm 1,40 W/(m 2 K) 0,34 W/(m 2 K) Ściana wewnętrzna gr. 12 cm 2,07 W/(m 2 K) 0,37 W/(m 2 K) Strop poddasza 0,43 W/(m 2 K) 0,15 W/(m 2 K) Strop nad garażem 0,27 W/(m 2 K) 0,17 W/(m 2 K) Podłoga na gruncie 0,67 W/(m 2 K) 0,18 W/(m 2 K) Okna 1,6 W/(m 2 K) 1,0 W/(m 2 K) Drzwi zewnętrzne 1,6 W/(m 2 K) 1,2 W/(m 2 K) Szczelność powietrza n 50 3,0 1/h 1,0 /h System wentylacji Wentylacja grawitacyjna Wentylacja mechaniczna nawiewno wywiewna z odzyskiem ciepła o sprawności 85% Wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji EU co wyniósł 154,3 kwh/(m 2 rok) dla standardowego i 43,6 kwh/(m 2 rok) dla niskoenergetycznego
Analiza LCA - przykład Przegroda, system Standard niskoenergetyczny Standard ekologiczny Ściana zewnętrzna - warstwa cegła pełna bloczki silikatowe drążone nośna Ściana zewnętrzna - izolacja styropian wełna mineralna Okna z tworzyw sztucznych drewniane Źródło ciepła kocioł olejowy kocioł na pelet Urządzenia pomocnicze rozwiązania standardowe energooszczędne pompy obiegowe i ładujące Oświetlenie żarowe energooszczędne Instalacja wodociągowa rozwiązania standardowe wodooszczędne AGD oraz krany i spłuczki. gromadzenie wody deszczowej
Analiza LCA - przykład
Analiza LCA - przykład
Analiza LCA - przykład
Analiza LCA - przykład Etap modernizacji Zużycie energii pierwotnej w fazie wznoszenia [MJ] Zużycie energii pierwotnej w fazie użytkowania [MJ/rok] Łączne zużycie energii pierwotnej [MJ] Stan obecny 677140 4362144 5039284 Stan 730586 1534891 2265477 niskoenergetyczny Stan ekologiczny 547172 1176762 1723934 Etap modernizacji Efekt cieplarniany w fazie wznoszenia [kg ekw. CO 2 ] Efekt cieplarniany w fazie użytkowania [kg ekw. CO 2 ] Łączny efekt cieplarniany [kg ekw. CO 2 ] Stan obecny 115974,8 331436,2 447411 Stan 121615,6 124305,1 245920,7 niskoenergetyczny Stan ekologiczny 100307,1 43090,5 143397,6
Dlaczego powinniśmy budować energooszczędnie? Mniejszy Koszt w Cyklu Życia przy wysokich cenach energii Mniejsze zużycie energii to mniejszy koszt Cena energii jest istotna przy porównywaniu budynku energooszczędnego i konwencjonalnego Źródło: commons.wikimedia.org Oceny Kosztów w Cyklu Życia, wykonane w dla różnych scenariuszy cenowych, pokazują że budynki energooszczędne charakteryzują się niższych Kosztem w Cyklu Życia niż budynki konwencjonalne przy wysokich cenach energii
Dlaczego powinniśmy budować energooszczędnie? Aby podjąć działania przeciwko zmianom klimatu i zmniejszyć zapotrzebowanie na energię Zwiększyć świadomość zmiany klimatu są spowodowane przez działania człowieka, np. produkcję energii z paliw kopalnych Musimy ograniczyć emisję gazów cieplarniach aby uniknąć dalszego ocieplania klimatu. Mniejsze zużycie paliw kopalnych powoduje redukcję emisji. Zasoby ropy naftowej i gazu ziemnego są ograniczone i nie są już tak łatwo dostępne. Źródło: commons.wikimedia.org
Dlaczego powinniśmy budować energooszczędnie? Aby spełnić zobowiązania międzynarodowe Budynki zużywają około 40% energii w UE. Istnieje duży potencjał ograniczenia tego zużycia a tym samym redukcji emisji gazów cieplarnianych. Efektywny energetycznie sektor budowlanych oznacza mniejsze uzależnienie kraju od importu energii Istnieje wiele uregulowań prawnych na rzecz poprawy efektywności energetycznej i redukcji emisji gazów cieplarnianych, np. Dyrektywa EPBD
Komfort i jakoś środowiska wewnętrznego Mechaniczna wentylacja nawiewno-wywiewna: Zapewnia czyste i świeże powietrze wewnętrzne Usuwa kurz i zapachy z powietrzem wywiewanym co zmniejsza to ryzyko alergii Nie dopuszcza do wzrostu wilgotności względnej i ogranicza ryzyko rozwoju pleśni Daje możliwość regulacji wydajności systemu wentylacji i dostosowania jej do aktualnych potrzeb
Pomiar jakości powietrza w budynku pasywnym
Pomiar CO 2 w mieszkaniu przed modernizacją
Pomiar CO 2 w mieszkaniu po modernizacji
Częstotliwość wietrzenia w mieszkaniu przed modernizacją Sypialnia Pokój dzienny Łazienka Kuchnia Średni czas otwarcia [min/dzień] [min/dzień] [min/dzień] [min/dzień] [min/dzień] Otwarte 5 0 106 82 48 Uchylone 260 205 88 500 263 w mieszkaniu po modernizacji Sypialnia Pokój dzienny Łazienka Kuchnia Średni czas otwarcia [min/dzień] [min/dzień] [min/dzień] [min/dzień] [min/dzień] Otwarte 0 0 0 0 0 Uchylone 6 6 65 1 19
Komfort i jakoś środowiska wewnętrznego Wysoki komfort cieplny Ciepłe powierzchnie wewnętrzne ścian, stropów i okien są wynikiem wysokiej izolacyjności cieplnej i szczelności powietrznej Brak przeciągów przy podłodze i oknach Brak mostków cieplnych Małe dzienne i roczne zmiany temperatur w porównaniu do budynków standardowych
Ograniczenie ryzyka przegrzewania Zaprojektować budynek w optymalny sposób i zastosować zewnętrzne elementy zacieniające na oknach skierowanych na wschód, zachód i południe. Wykorzystać masę termiczną do akumulowania ciepła. Zapoznać mieszkańców z sposobami regulacji systemu grzewczego i wentylacyjnego oraz sposobami wprowadzania korekt. Bez zastosowania elementów zacieniających budynki niskoenergetyczne będą miały, podczas ciepłych, słonecznych dni, te same trudności z utrzymaniem komfortowych temperatur wewnętrznych co konwencjonalne.
Program TRNSYS i model budynku TRNSYS przeznaczony jest do dynamicznej symulacji budynków, działania instalacji grzewczych, wentylacyjnych, systemów ciepłej wody użytkowej. ostatni dom w zabudowie szeregowej typ JDL pow. użytkowa, 120,1 m 2 A/V = 0,58 m -1
32 32 31 31 29 28 27 26 25 24 23 00-07-17 00-07-19 00-07-21 00-07-23 00-07-25 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 00-07-27 00-07-29 Temperatura powietrza, C 30 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 29 28 27 26 25 24 23 00-07-17 00-07-31 od 05.01. do 19.01. Braunschweig wariant I 00-07-19 00-07-21 00-07-23 00-07-25 00-07-27 00-07-29 00-07-31 od 05.01. do 19.01. Braunschweig wariant II 32 31 Wariant I centrala działa ze stałą wydajnością bez obejścia w okresie letnim Wariant II centrala działa z wydajnością zwiększona o 100 % i obejściem gdy twyw > 22 º i twyw > te Wariant III taka jak wariant II plus elementy zacieniające 30 Temperatura powietrza, C Temperatura powietrza, C 30 S1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 29 28 27 26 25 24 23 00-07-17 00-07-19 00-07-21 00-07-23 00-07-25 00-07-27 00-07-29 00-07-31 od 05.01. do 19.01. Braunschweig wariant III