WENTYLACJA I OGRZEWANIE W NOWYCH PRZEPISACH

Kazimierz Żarski WENTYLACJA I OGRZEWANIE W NOWYCH PRZEPISACH Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki stan na 2017 i 2021 seria

PIOTR JADWISZCZAK, ADRIAN TRZĄSKI WENTYLACJA I OGRZEWANIE W NOWYCH PRZEPISACH Aktualne warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki GRUPA Warszawa 2016

Spis treści I. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna........................ 6 II. Wentylacja i klimatyzacja...................................... 12 III. Możliwość spełnienia wymagań EP............................... 17 IV. Wymagania dla budynków po 2020 roku a rozwiązania konwencjonalne i OZE przykłady obliczeniowe.................................. 27 V. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Wybrane fragmenty...................... 46 Poradnik wydany pod patronatem miesięcznika Rynek Instalacyjny www.rynekinstalacyjny.pl Redakcja i korekta: Waldemar Joniec redaktor naczelny Agnieszka Orysiak sekretarz redakcji Copyright by Piotr Jadwiszczak, Adrian Trząski Copyright by Grupa MEDIUM Wydanie drugie, rozszerzone. Warszawa 2016 Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część tej pracy nie może być powielana czy rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie, w jakikolwiek sposób elektroniczny bądź mechaniczny, włącznie z fotokopiowaniem, nagrywaniem na taśmy lub przy użyciu innych systemów bez pisemnej zgody wydawcy. W książce wykorzystano fragmenty Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.), tekst jednolity Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015 r. (DzU 2015, poz. 1422). ISSN 2300-035X Wydawca i rozpowszechnianie Grupa MEDIUM Sp. z o.o. Sp.K. 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. 22 512 60 60 www.ksiegarniatechniczna.com.pl

DAM TWIN SYSTEM skuteczne rozwiązanie dla warunków szczególnie niekorzystnych dodatkowy panel frontowy WEWNĄTRZ NA ZEWNĄTRZ dodatkowy panel frontowy Podwó jny strum i eń d o s ko n a l e oddziela obszary o różnych warunkach klimatycznych. Umieszczone naprzeciwko siebie dwie kurtyny powietrzne DAM tworzą obieg zamknięty: na końcu każdego strumienia wylotowego znajduje się wlot drugiej kurtyny. Dostępne również w wersji energooszczędnej! Dowiedz się więcej: www.rosenberg.pl

dr inż. Piotr Jadwiszczak Politechnika Wrocławska I. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych (WT), jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2], jest podstawowym dokumentem ustalającym warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki w odniesieniu do oszczędności energii i izolacyjności cieplnej. W tym zakresie przepisy te podają wymagania odnośnie do obudowy cieplnej budynków oraz ich wyposażenia instalacyjnego związanego z ogrzewaniem, wentylacją, przygotowaniem ciepłej wody użytkowej, chłodzeniem i oświetleniem wbudowanym. Wymagania te stosuje się przy projektowaniu lub przebudowie budynków oraz ich wyposażenia technicznego. Pierwsze rozporządzenie podające WT opublikowano w 2002 roku, wcześniej wymagania odnośnie do izolacyjności cieplnej zawierały normy branżowe. Kolejne nowelizacje WT miały miejsce w 2003, 2004, 2008, 2009, 2010, 2012 i 2013 roku, z czego w odniesieniu do energooszczędności i izolacyjności cieplnej istotne są nowelizacje w 2008 i 2013 roku. W ostatniej, wciąż obowiązującej, nowelizacji WT z 13 sierpnia 2013 roku [1] w jednym akcie prawnym zapisano trzykrotne etapowe zaostrzanie warunków technicznych odnośnie do oszczędności energii i izolacyjności cieplnej budynków, kolejno od początku 2014, 2017 i 2021 roku. Nowelizacja warunków technicznych (WT) nie oznacza konieczności korygowania realizowanych już projektów czy wprowadzania zmian na już rozpoczętych budowach. Jeżeli przed dniem wejścia w życie określonych wymagań rozporządzenia (1 stycznia 2014, 2017 lub 2021 r.) złożony został wniosek o pozwolenie na budowę lub odrębny wniosek o zatwierdzenie projektu budowlanego, dokonano zgłoszenia budowy lub wykonywania robót budowlanych, w przypadku gdy nie jest wymagane pozwolenie na budowę, albo wydana została decyzja o pozwoleniu lub odrębna decyzja o zatwierdzeniu projektu budowlanego stosuje się poprzednie przepisy. Wymagania dotyczące oszczędności energii i izolacyjności cieplnej Zasadnicze zmiany w WT dotyczą wymagań, jakie mają spełniać budynki pod względem oszczędności energii i izolacyjności cieplnej. Nowelizacja z 2013 roku [1] wprowadziła stopniowe zaostrzanie wymagań, podając coraz surowsze warunki wprowadzane etapowo od 1 stycznia 2014 r., następnie od 1 stycznia 2017 r. i od 1 stycznia 2021 r. (2019 r. w wypadku budynków władz publicznych). Obecnie obowiązują warunki techniczne z pierwszego przedziału czasowego podanego w rozporządzeniu, czyli od 1 stycznia 2014 do 31 grudnia 2016 roku. Bliskość kolejnej zmiany obliguje projektantów do uwzględniania wymagań już z kolejnego przedziału, czyli od 1 stycznia 2017 roku, a w wypadku projektów rozłożonych w czasie nawet wymagań obowiązujących dopiero od stycznia 2021 roku. 6

W myśl obowiązujących WT budynek musi jednocześnie spełniać dwa warunki: nieprzekraczania wartości maksymalnej EP (energii pierwotnej) oraz izolacyjności cieplnej przegród budowlanych, przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego. Tabela 1. Cząstkowe maksymalne wartości EP H+W, kwh/(m 2 rok) na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej [1] Rodzaj budynku Od 1 stycznia 2014 Od 1 stycznia 2017 Od 1 stycznia 2021 (2019) Budynek mieszkalny jednorodzinny 120 95 70 Budynek mieszkalny wielorodzinny 105 85 65 Budynek zamieszkania zbiorowego 95 85 75 Budynek użyteczności publicznej opieki zdrowotnej 390 290 190 Budynek użyteczności publicznej (pozostałe) 65 60 45 Budynek gospodarczy, magazynowy i produkcyjny 110 90 70 Tabela 2. Cząstkowe maksymalne wartości EP C, kwh/(m 2 rok) na potrzeby chłodzenia [1] Rodzaj budynku Budynek mieszkalny jednorodzinny Budynek mieszkalny wielorodzinny Budynek zamieszkania zbiorowego Budynek użyteczności publicznej opieki zdrowotnej Budynek użyteczności publicznej (pozostałe) Budynek gospodarczy, magazynowy i produkcyjny Od 1 stycznia 2014 Od 1 stycznia 2017 Od 1 stycznia 2021 (2019) ΔEP C = 10 A f,c /A f ΔEP C = = 5 A f,c /A f ΔEP C = 25 A f,c /A f Cząstkowa maksymalna wartość EP, kwh/(m 2 rok) określa maksymalne roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej (tabela 1), chłodzenia (tabela 2), a w przypadku budynków użyteczności publicznej, zamieszkania zbiorowego, produkcyjnych, gospodarczych i magazynowych również do oświetlenia wbudowanego (tabela 3). Wymagania odnośnie do izolacyjności cieplnej przegród budowlanych określone są granicznymi wartościami współczynników przenikania ciepła U c(max), a w wypadku okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych U (max) (tabela 4 i 5). Wymagana izolacyjność cieplna przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej 7

(w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego określona została minimalną grubością izolacji cieplnej. Tabela 3. Cząstkowe maksymalne wartości EP L, kwh/(m 2 rok) na potrzeby oświetlenia [1] Rodzaj budynku Budynek mieszkalny jednorodzinny Budynek mieszkalny wielorodzinny Budynek zamieszkania zbiorowego Budynek użyteczności publicznej opieki zdrowotnej Budynek użyteczności publicznej (pozostałe) Budynek gospodarczy, magazynowy i produkcyjny Od 1 stycznia 2014 dla t o < 2500 ΔEP L = 50 dla t o > 2500 ΔEP L = 100 Od 1 stycznia 2017 ΔEP L = 0 Od 1 stycznia 2021 (2019) dla t o < 2500 ΔEP L = 25 dla t o > 2500 ΔEP L = 50 Energia pierwotna EP Maksymalna wartość wskaźnika EP określa maksymalne dopuszczalne roczne obliczeniowe zapotrzebowanie budynku na nieodnawialną energię pierwotną jako sumę zapotrzebowania energii pierwotnej do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oświetlenia: EP = EP + DEP + D EP, kwh/(m 2 rok) H+ W C L gdzie: EP H+W cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej, ΔEP C cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby chłodzenia, ΔEP L cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby oświetlenia. Maksymalna (graniczna) wartość wskaźnika EP jest sumą trzech cząstkowych maksymalnych wartości EP i odpowiadających określonym potrzebom energetycznym budynku. Ich wartości odczytuje się z tabel zamieszczonych w WT (tabela 1, 2 i 3), uwzględniając rodzaj budynku oraz planowaną datę oficjalnego rozpoczęcia inwestycji budowlanej. W praktyce inżynierskiej oznacza to, że projekt niezgłoszony do realizacji (np. pozwolenia na budowę) zdezaktualizuje się po trzech latach leżenia na półce i będzie wymagał wprowadzenia zmian przed ponownym zgłoszeniem do realizacji. W wypadku dużych inwestycji, wymagających długiego procesu projektowego, konieczne może się okazać przyjmowanie wymagań WT z wyprzedzeniem uwzględniającym zakładany czas prac projektowych i gromadzenia wymaganej dokumentacji. Nabiera to szczególnego znaczenia w okresach bliskich datom zmian w wymaganiach WT. 8

Tabela 4. Graniczne maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła U c(max), W/(m 2 K) przegród budowlanych [1] Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Ściany zewnętrzne: Od 1.01.2014 Od 1.01.2017 Od 1.01.2021 (2019) przy t i 16 C 0,25 0,23 0,20 przy 8 C t i < 16 C 0,45 przy t i < 8 C 0,90 Ściany wewnętrzne: przy Δt i 8 C oraz oddzielające pomieszczenie ogrzewane od klatek schodowych i korytarzy przy Δt i < 8 C oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych o szerokości: do 5 cm, trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplną na głębokości co najmniej 20 cm powyżej 5 cm, niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny Ściany nieogrzewanych kondygnacji podziemnych Dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub przejazdami: 1,00 bez wymagań 0,30 1,00 0,70 bez wymagań przy t i 16 C 0,20 0,18 0,15 przy 8 C t i < 16 C 0,30 przy t i < 8 C 0,70 Podłogi na gruncie: przy t i 16 C 0,30 przy 8 C t i < 16 C 1,20 przy t i < 8 C 1,50 Stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podłogowymi: przy t i 16 C 0,25 przy 8 C t i < 16 C 0,30 przy t i < 8 C 1,00 Stropy nad pomieszczeniami podziemnymi i stropy międzykondygnacyjne: przy Δt i 8 C 1,00 przy Δt i < 8 C oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych bez wymagań 0,25 9

Tabela 5. Graniczne maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła U (max), W/ (m 2 K) okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych [1] 10 Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Od 1 stycznia 2014 Od 1 stycznia 2017 Od 1 stycznia 2021 (2019) Okna (z wyjątkiem okien połaciowych), drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne: przy t i 16 C 1,3 1,1 0,9 przy t i < 16 C 1,8 1,6 1,4 Okna połaciowe: przy t i 16 C 1,5 1,3 1,1 przy t i < 16 C 1,8 1,6 1,4 Okna w ścianach wewnętrznych: przy Δt i 8 C 1,5 1,3 1,1 przy Δt i < 8 C oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych Drzwi w przegrodach zewnętrznych lub w przegrodach między pomieszczeniami ogrzewanymi i nieogrzewanymi Okna i drzwi zewnętrzne w przegrodach zewnętrznych pomieszczeń nieogrzewanych bez wymagań 1,5 1,3 1,1 1,7 1,5 1,3 bez wymagań Dotyczy to również tzw. gotowych projektów typowych, które do 2021 r. będą musiały być co najmniej trzykrotnie dostosowane do zmieniających się wymagań WT. Analogiczna sytuacja będzie miała miejsce w wypadku wielokrotnego wykorzystywania jednego rozwiązania projektowego, np. identyczne budynki na osiedlu deweloperskim, ale wznoszone w różnych okresach czasu, mimo że z wyglądu identyczne, będą musiały spełniać inne wymagania dotyczące energooszczędności i izolacyjności cieplnej. Cząstkową wartość EP C uwzględnia się jedynie, gdy budynek wyposażony jest w instalację chłodzenia (np. klimatyzację). W przeciwnym wypadku EP C = 0 kwh/(m 2 rok), co w praktyce oznacza pominięcie tego składnika w obliczeniach. Wartość graniczna EP C zależna jest od rodzaju budynku i udziału powierzchni użytkowej chłodzonej A f,c w powierzchni użytkowej ogrzewanej A f podanych w m 2. Zaostrzenie wymagań występuje jedynie w wypadku budynków mieszkalnych i to dopiero w roku 2021. Tabela 3 zawiera cząstkowe maksymalne wartości EP L na potrzeby oświetlenia wbudowanego, które uwzględnia się we wszystkich rodzajach budynków poza mieszkalnymi jednorodzinnymi i wielorodzinnymi, w wypadku których EP L = 0. W pozostałych przypadkach EP L uzależnione jest od zakładanego czasu działania oświetlenia w ciągu roku t o, h/rok, a wartości graniczne zmieniają się tylko raz w 2021 r. W przypadku budynków o różnych funkcjach użytkowych maksymalną wartość wskaźnika EP wyznacza się osobno dla każdej strefy użytkowej. Następnie war-

tość graniczną EP dla całego budynku wyznacza się jako średnią ważoną po powierzchni stref o jednolitej funkcji użytkowej. Izolacyjność cieplna przegród Analogicznie do wartości EP, maksymalne wartości współczynników U zaostrzają wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej w roku 2014, 2017 i 2021 (2019). Przyglądając się wartościom podanym w tabelach 4 i 5, widać, że okresowe zaostrzanie wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej nie dotyczy wszystkich przegród. Ustawodawca zwiększa wymagania związane z izolacyjnością cieplną przegród znacząco wpływających na statyczne straty ciepła przez przenikanie, czyli np. ścian zewnętrznych, dachów i stropodachów w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury ponad 16 C czy okien i drzwi zewnętrznych. Współczynniki przenikania ciepła U C ścian, dachów, stropów i stropodachów dla wszystkich rodzajów budynków mają być obliczane z uwzględnieniem poprawek ze względu na pustki powietrzne w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przechodzące przez całą grubość warstwy izolacji oraz opady na dach o odwróconym układzie warstw, zgodnie z PN dotyczącymi obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła oraz przenoszenia ciepła przez grunt, a następnie porównane z U C(max) z tabeli 4. Spełnienie zaostrzonych wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej przegród budowlanych nie musi oznaczać stosowania specjalistycznych, dedykowanych nowym wymaganiom rozwiązań. Obniżone współczynniki U można osiągać, np. zwiększając grubość izolacji w standardowych obecnie rozwiązaniach warstw izolacyjnych. Należy podkreślić, że w myśl obowiązujących WT pomieszczeniem ogrzewanym jest również pomieszczenie, w którym w wyniku bilansu strat i zysków ciepła utrzymywana jest temperatura, której wartość obliczeniowa została podana w warunkach technicznych ( 134, temperatury obliczeniowe pomieszczeń ogrzewanych). Rozszerza to definicję pomieszczenia ogrzewanego, obejmując nie tylko pomieszczenie z urządzeniem grzewczym, ale również każde pomieszczenie, w którym temperatura w warunkach projektowych (obliczeniowych) jest równa lub wyższa od 5 C (najniższa temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu ogrzewanym wg WT). Równorzędnej ochronie cieplnej podlegać więc będą również pomieszczenia bez urządzeń grzewczych, definiowane poprzednio jako nieogrzewane, przyległe do pomieszczeń ogrzewanych, ze strony których otrzymują zyski ciepła. W wypadku okien i drzwi również widoczne jest okresowe zaostrzanie wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej, wymuszające stosowanie stolarki okiennej o coraz lepszych właściwościach izolacyjnych (tabela 5). Budynki przebudowywane W budynkach przebudowywanych minimalne wymagania WT uważa się za spełnione, jeżeli przegrody oraz wyposażenie techniczne budynku podlegające 11

przebudowie odpowiadają przynajmniej wymaganiom izolacyjności cieplnej, a okna spełniają warunek powierzchni maksymalnej. Nie obowiązuje ich wymóg nieprzekraczania granicznej wartości EP. Okresowe zaostrzanie wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej przegród i przewodów instalacji wewnętrznych budynku w WT oznacza, że podobnie jak w wypadku nowych budynków, projekt przebudowy budynku może się zdezaktualizować w razie opóźnienia oficjalnego zgłoszenia go do realizacji, szczególnie na przełomie lat 2016/2017, 2018/2019 i 2020/2021. Podsumowanie Aktualne rozporządzenie o WT przewiduje stopniowe zwiększanie wymagań, aż do roku 2021. Spełnienie rosnących wymagań odnośnie do izolacyjności cieplnej nie wymaga wprowadzania nowych technologii i rozwiązań. Stosując standardowe metody, można osiągać niższe współczynniki przenikania ciepła, zwiększając grubość warstwy izolacji cieplnej lub wybierając materiały o lepszych właściwościach izolacyjnych. Oczywiście koszty inwestycyjne spełnienia wymagań WT będą wyższe ze względu na większe zużycie materiałów izolacyjnych i elementów kotwiących czy stosowanie komponentów o lepszych właściwościach izolacyjnych (np. okna lub drzwi). W założeniu ustawodawcy zwiększone koszty inwestycyjne mają się zwrócić dzięki zmniejszeniu kosztów eksploatacji budynku. Dodatkowo obniżenie całkowitego zapotrzebowania na ciepło i chłód pozwala szerzej wykorzystywać odnawialne źródła energii. II. Wentylacja i klimatyzacja W odniesieniu do wentylacji i klimatyzacji rozporządzenie nie przewiduje cyklicznych zmian wymagań. Od 1 stycznia 2014 roku pojawiły się zapisy dotyczące: możliwości stosowania wentylacji hybrydowej, wymogu stosowania wentylatorów o regulowanej wydajności w układach wentylacji hybrydowej, mechanicznej wywiewnej oraz nawiewno-wywiewnej, wymogu stosowania odzysku ciepła w układach wentylacji mechanicznej ogólnej nawiewno-wywiewnej i klimatyzacji komfortu od 500 m 3 /h, wymogu zachowania minimalnego udziału powietrza zewnętrznego w razie zastosowania recyrkulacji, wynikającego jedynie z wymagań higienicznych, ograniczenia maksymalnej dopuszczalnej mocy właściwej wentylatora, wymogu unikania kondensacji pary wodnej na powierzchniach belek chłodzących i chłodzących elementów płaszczyznowych poprzez odpowiedni dobór temperatury zasilania i powrotu czynnika chłodzącego i elementów chłodzących, wymogu stosowania pomp o regulowanych parametrach w obiegach chłodzących i grzewczych instalacji klimatyzacji, 12

www.pro-vent.pl Pro-Vent Systemy Wentylacyjne, Dąbrówka Górna ul. Posiłkowa 4A, 47-300 Krapkowice, tel. 77 44 044 98 fax 77 44 044 92, e-mail: info@pro-vent.pl Mamy sposób na wentylację! Szeroki zakres wydajności Produkujemy ponad 50 typów central wentylacyjnych do wentylacji domów, biur, magazynów, basenów itp. o wydajności od 200 do 6000 m 3 /h, spośród których każdy może znaleźć odpowiedni model dopasowany do swoich potrzeb stojące, z wyprowadzeniem kanałów z boku i od góry podwieszane - przystosowane do zabudowy w wąskich MISTRAL P 400 - podwieszana centrala przystosowana do z wymiennikami krzyżowymi i przeciwprądowymi Optymalne rozwiązania nowoczesne, energooszczędne wentylatory przemyślana automatyka dostosowana do potrzeb klienta swobodnie programowalne, współpraca z czujnikami CO2, higrometrami, presostatami itp. dodatkowo możliwość zarządzania strefami komunikacja Modbus RTU dla budynków inteligentnych autorskie rozwiązania z pompami ciepła opcjonalnie zdalne monitorowanie pracy central MISTRAL PRO 600 - centrala z przeciwprądowym wymiennikiem ciepła do domów energooszczędnych i pasywnych Centrale z wyminnikami przeciwprądowymi posiadają: wysoki realny odzysk ciepła 85 95% niski pobór energii elektrycznej SfP = 0,22 W/(m 3 /h) niewielki poziom hałasu wyposażone w przeciwprądowy wymiennik ciepła o specjalnej konstrukcji ograniczającej negatywne zjawiska zachodzące przy wysokim odzysku ciepła, szczelny by-pass wymiennika przystosowane do współpracy z płytowym wymiennikiem gruntowym Provent-GEO MISTRAL MAX 400 - centrala z przeciwprądowym wymiennikiem ciepła i wbudowaną pompą ciepła WENTYLACJA OGRZEWANIE KLIMATYZACJA Nasza pasja, Twój komfort

ograniczenia rocznego zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energię pierwotną do chłodzenia EP C, wymogu szczelności budynków na przenikanie powietrza, przywołania właściwych Polskich Norm. Wentylacja hybrydowa WT dopuszczają stosowanie wentylacji hybrydowej równorzędnie z wentylacją grawitacyjną, tj. wszędzie tam, gdzie zapewnienie odpowiedniej jakości powietrza nie wymaga zastosowania wentylacji mechanicznej wywiewnej lub nawiewno- -wywiewnej, z wykluczeniem budynków wysokich i wysokościowych. W polskim prawie brakuje jednak definicji wentylacji hybrydowej. W ogólnym rozumieniu jest to system wentylacji naturalnej okresowo wspomagany pracą wentylatora. W technice instalacyjnej mianem wentylacji hybrydowej określa się również układy naprzemiennie działającej wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej oraz układy wentylacji mechanicznej wspieranej wyporem termicznym i działaniem wiatru w celu obniżenia zużycia energii do napędu wentylatorów. Należy zauważyć, że brak dodatkowych zapisów dotyczących wentylacji hybrydowej oznacza, że w razie jej zastosowania muszą zostać spełnione wszelkie inne wymagania jak dla wentylacji grawitacyjnej, np. odpowiednie przekroje przewodów kominowych do wentylacji, wydajności nawiewników okiennych, kubatury łazienek itd. Wentylacji hybrydowej jako mechanicznej wyciągowej wspomagającej wentylację naturalną nie wolno stosować, gdy w budynku znajdują się paleniska na paliwa stałe, kominki lub gazowe podgrzewacze wody z grawitacyjnym odprowadzaniem spalin. Wentylacji hybrydowej, podobnie jak grawitacyjnej, nie można stosować w pomieszczeniach z instalacją wentylacji mechanicznej lub klimatyzacji pobierającą powietrze z zewnątrz. Wentylatory o regulowanej wydajności Stosowanie wentylatorów o regulowanej wydajności pozwala obniżyć zapotrzebowanie na energię do ich napędu i uzdatniania powietrza oraz umożliwia dostosowanie wydajności urządzenia do aktualnych potrzeb. W WT zapisano wymóg stosowania wentylatorów o regulowanej wydajności we wszystkich układach wentylacji hybrydowej i mechanicznej wywiewnej oraz nawiewno-wywiewnej. Nie sprecyzowano rodzaju tej regulacji i nie określono parametru wiodącego. Z jednej strony jest to zapis nieograniczający możliwych rozwiązań, z drugiej dopuszczający np. regulację ręczną czy podstawową regulację dwustawną według zegara. Intencją ustawodawcy były zapewne układy o płynnie zmieniającej się wydajności w funkcji temperatury, wilgotności, stężenia CO 2, stężenia zanieczyszczeń czy obecności użytkowników. Podczas realizowania tego zapisu projektanci muszą uwzględniać wpływ zmian wydajności wentylatorów na proces odzysku ciepła czy regulację hydrauliczną instalacji oraz ograniczenia technologiczne konkretnych układów sterowania wydajnością wentylatorów. 14

Odzysk ciepła Odzysk ciepła jest podstawowym sposobem ograniczenia zapotrzebowania na ciepło i chłód na potrzeby wentylacji i klimatyzacji. Wymóg stosowania odzysku ciepła obecny jest w WT od samego początku, zmieniała się jedynie graniczna wydajność układu, przy której konieczne jest jego zastosowanie. Aktualna nowelizacja obniża ten próg do 500 m 3 /h (pierwotnie było to 10 000 m 3 /h, następnie 2000 m 3 /h), nakazując stosowanie odzysku ciepła w układach o takiej i wyższej wydajności. Rozporządzenie nie narzuca rozwiązania technicznego realizowania odzysku ciepła, dopuszczając wszelkie znane urządzenia i recyrkulację, gdy jest ona możliwa. Wymagana jest jedynie minimalna sprawność temperaturowa urządzeń do odzysku, wynosząca 50%. Próg wydajności od 500 m 3 /h wprowadza konieczność stosowania odzysku praktycznie we wszystkich układach wentylacji mechanicznej poza domami jednorodzinnymi i małymi układami lokalnymi, których wydajność nie przekracza tej wartości. W wypadku zastosowania recyrkulacji wymagany udział powietrza zewnętrznego zależy jedynie od wymagań higienicznych i nie musi stanowić co najmniej 10-proc. udziału w powietrzu nawiewanym. Pozwala to na ograniczenie zapotrzebowania na energię szczególnie w instalacjach, w których udział powietrza na cele higieniczne stanowił ułamek ogólnego strumienia. Projektanci muszą brać pod uwagę również rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy [4], w którym wymaga się, by w pomieszczeniach pracy przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej z recyrkulacją ilość powietrza świeżego nie była mniejsza niż 10% ogólnej ilości wymienianego powietrza. Maksymalna moc właściwa wentylatora Tabela 6. Maksymalna moc właściwa wentylatora [1] Wentylator nawiewny: Rodzaj i zastosowanie wentylatora a) instalacja klimatyzacji lub wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła b) instalacja wentylacji nawiewno-wywiewnej bez odzysku ciepła oraz instalacja wentylacji nawiewnej Wentylator wywiewny: a) instalacja klimatyzacji lub wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła b) instalacja wentylacji nawiewno-wywiewnej bez odzysku ciepła oraz instalacja wentylacji nawiewnej Maksymalna moc właściwa wentylatora, kw/(m 3 /s) 1,60 1,25 1,00 1,00 c) instalacja wywiewna 0,80 Wymagania odnośnie do maksymalnej dopuszczalnej mocy właściwej wentylatorów w kw/(m 3 /s) określają grupę wymagań dla danego wentylatora jako 15

pracującego w instalacji wentylacji mechanicznej lub klimatyzacji z odzyskiem ciepła i bez odzysku ciepła (tabela 6). Ograniczenie maksymalnej mocy właściwej wentylatorów wraz z zapisem o konieczności regulacji ich wydajności ma na celu zmniejszenie zużycia energii elektrycznej do napędu wentylatorów, niejednokrotnie pracujących stale lub przez dużą część roku. Unikanie kondensacji na belkach i płaszczyznach chłodzących WT wymagają unikania kondensacji pary wodnej na powierzchniach belek i płaszczyzn chłodzących poprzez odpowiednie dobranie temperatur zasilania i powrotu czynnika chłodzącego. Doświadczeni projektanci realizują ten postulat od zawsze, wiedząc, że belki chłodzące i płaszczyznowe elementy chłodzące (chłodzenie ścienne, sufitowe czy podłogowe) nie mają technicznej możliwości gromadzenia i odprowadzenia skroplin. Zapis w WT nakazuje takie dobranie temperatury czynnika chłodzącego, aby na powierzchni chłodzącej nie zachodziła kondensacja pary wodnej z powietrza. Projektant musi więc dobierać temperaturę czynnika chłodzącego, nie tylko wodę o temperaturze 6/12 C, uwzględniając warunki temperaturowo-wilgotnościowe w pomieszczeniu (najbardziej niekorzystne lub nadążnie), rodzaj powierzchni wymiennika (np. warstwy hydrofobowe) czy osuszanie w chłodnicy wstępnej tak, żeby stale za pobiegać wykraplaniu się pary wodnej na powierzchniach chłodzących. Regulacja pomp obiegowych Analogicznie jak w wypadku napędu wentylatorów WT narzucają wymóg stosowania regulowanych pomp obiegowych w obiegach chłodzących i grzewczych instalacji klimatyzacji, a ich regulacja powinna odbywać się na podstawie obciążenia cieplnego. Jest to rozwiązanie sprzyjające ograniczeniu zapotrzebowania na energię elektryczną, poprawiające regulację i równoważenie hydrauliczne w rozległych obiegach zasilających wiele dynamicznie pracujących urządzeń. WT nie precyzują rozwiązania technicznego, a tym samym nie ograniczają inwencji projektanta. Szczelność na przenikanie powietrza WT wymagają zapewnienia odpowiedniej szczelności na przenikanie powietrza w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnych. Oprócz złącz między przegrodami, częściami przegród i oknami wymaganie całkowitej szczelności dotyczy również przejść elementów instalacji przez przegrody zewnętrzne (np. kanały wentylacyjne). Wymaga to projektowania i stosowania dedykowanych rozwiązań uszczelnień elastycznych we wszystkich wymienionych rodzajach budynków. Zgodnie z zapisami rozporządzenia wymaga się stosowania stolarki okiennej o szczelności odpowiadającej 3. klasie szczelności w budynkach niskich, średniowysokich i wysokich oraz 4. klasie szczelności w budynkach wysokościowych. Rozporządzenie zaleca, aby każdy budynek mieszkalny, zamieszkania zbiorowe- 16

go, użyteczności publicznej i produkcyjny został poddany próbie szczelności n 50 po zakończeniu budowy. III. Możliwość spełnienia wymagań EP W środowisku branżowym wciąż trwa dyskusja dotycząca trendu zmian wymagań w warunkach (WT) oraz sposobów spełnienia nowych wymagań. Obiegowe opinie mówią o konieczności stosowania izolacji cieplnych o ogromnych grubościach, drogich energooszczędnych okien i wysokosprawnych systemów wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, co i tak ponoć nie gwarantuje spełnienia wyśrubowanych wymagań nowych WT. Jak jest naprawdę? Izolacyjność przegród budowlanych Na przykładzie warstwowych ścian zewnętrznych o typowych konstrukcjach wyznaczono grubości izolacji cieplnej wymagane w celu spełnia wymagań U max WT z 2008 roku (ozn. WT 2008) oraz U C(max) według WT z 2013 roku z uwzględnieniem okresowego zaostrzania wymagań w 2014, 2017 i 2021 roku (ozn. WT 2014, WT 2017 i WT 2021). Przewidziano izolację ze styropianu (λ = 0,04) ułożonego szczelnie, bez nieszczelności i łączników mechanicznych przechodzących przez całą grubość izolacji. Wymagane grubości izolacji określono z dokładnością do 1 cm, bez korekty do dostępnego asortymentu handlowego (tabela 7). Ściany są obustronnie otynkowane. Tabela 7. Grubości izolacji ze styropianu dla warstwowych ścian zewnętrznych spełniające wymagania dotychczasowych i znowelizowanych WT Materiał części nośnej ściany zewnętrznej Wg WT 2008 0,30 W/m 2 K Wartość graniczna U C(max) Wg WT 2014 0,25 W/m 2 K Wg WT 2017 0,23 W/m 2 K Wg WT 2021 0,20 W/m 2 K Ytong 24 cm (λ = 0,12) 0,06 m 0,08 m +2 cm 0,10 m +4 cm 0,12 m +6 cm Beton komórkowy 24 cm (λ = 0,30) 0,09 m 0,12 m +3 cm 0,13 m +4 cm 0,16 m +7 cm Pustak ceramiczny maks. 22 cm (λ = 0,44) 0,11 m 0,13 m +2 cm 0,15 m +4 cm 0,17 m +6 cm Silka E24 24 cm (λ = 0,55) 0,11 m 0,13 m +2 cm 0,15 m +4 cm 0,17 m +6 cm Cegła dziurawka 24 cm (λ = 0,62) 0,11 m 0,14 m +3 cm 0,15 m +4 cm 0,18 m +7 cm Wymagane grubości izolacji cieplnej zwiększają się wraz ze spadkiem wartości granicznej U C(max) wymaganej w kolejnych standardach WT. W porównaniu do wymagań WT z 2008 roku przyrosty grubości izolacji wynoszą 2 3 cm dla 17

WT 2014, 4 cm dla WT 2017 i 6 7 cm dla WT 2021 (tabela 7). Nie są to wartości astronomiczne warstwa izolacji do 18 cm styropianu. Warstwy tej grubości były stosowane już wcześniej przez świadomych projektantów i inwestorów. Analogiczne analizy można wykonać dla każdej przegrody i okaże się, że zmiany U C(max) w WT są możliwe do spełnienia przy zastosowaniu dotychczasowych materiałów i rozwiązań. Zestawienie granicznych U C(max) dla charakterystycznych przegród budowlanych wyraźnie uwidacznia trend zwiększania wymagań odnośnie do izolacyjności cieplnej (tabela 8). Szczególny nacisk ustawodawca położył na zwiększenie izolacyjności cieplnej dachów i stropodachów (z 0,25 do 0,15 W/m 2 K, redukcja o 40%), ścian zewnętrznych (z 0,30 do 0,20 W/m 2 K, redukcja o 33%) i stolarki okiennej (np. okna z 1,7 do 0,9 W/m 2 K, redukcja o 47%). Tabela 8. Graniczne maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła U wybranych przegród budowlanych budynku jednorodzinnego Wartość graniczna U C(max), W/m 2 K Wg WT 2008 Wg WT 2014 Wg WT 2017 Wg WT 2021 Ściana zewnętrzna 0,30 0,25 0,23 0,20 Podłoga na gruncie 0,45 0,30 0,30 0,30 Dach, stropodach i strop pod poddaszem nieogrzewanym 0,25 0,20 0,18 0,15 Okna pionowe 1,7 1,8 * 1,3 1,1 0,9 Okna połaciowe 1,8 1,5 1,3 1,1 Drzwi zewnętrzne 2,6 1,7 1,5 1,3 * zależnie od strefy klimatycznej Spełnienie wymagań EP Wskaźnik EP jest obok U C(max) drugim kryterium spełniania wymagań WT przez budynek. Jest on wartością złożoną i zależną od dużej liczby czynników. Wyrażony w kwh/m 2 rok związany jest z zaopatrzeniem w energię i eksploatacją budynku w skali całego roku. Wskaźnik EP obejmuje potrzeby energetyczne budynków związane z zapotrzebowaniem na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oświetlenia. Wszystkie one podlegają kompleksowej ocenie i analizie w procesie projektowania budynku lub np. jego przebudowy, wpływając na wynik końcowy w postaci wskaźnika EP. Rozporządzenie o WT przewiduje, podobnie jak w wypadku U C(max), etapowe zaostrzanie wymagań odnośnie do rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną (tabela 9). Obliczeniowo roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej (EP) uzależnione jest od zapotrzebowania energii końcowej i rodzaju zużywanego paliwa lub nośnika energii opisanych współczynnikiem nakładu nieodnawialnej energii 18

pierwotnej w i. Na roczne zapotrzebowanie energii końcowej (EK) ma wpływ zapotrzebowanie energii użytkowej i sprawność η tot zastosowanych systemów wyposażenia technicznego budynku (rys. 1). Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej (EU) uzależnione jest od lokalizacji, przeznaczenia i charakterystyki energetycznej bryły budynku. Tabela 9. Graniczny wskaźnik rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oświetlenia dla domów jednorodzinnych EP, kwh/m 2 rok Rodzaj budynku EP wg WT 2008 EP wg WT 2014 EP wg WT 2017 EP wg WT 2021 Dom jednorodzinny 73 + ΔEP W do 149,5 + ΔEP W * * zależnie do A/V e i przygotowania c.w.u. 120 95 70 Rys. 1. Energia użytkowa, końcowa i pierwotna w budynku Istnieją trzy podstawowe drogi obniżania wskaźnika EP budynku w celu spełnienia wymagań WT: zwiększenie izolacyjności cieplnej przegród i szczelności powietrznej budynku w celu obniżenia rocznego zapotrzebowania na energię użytkową (wskaźnik EU, kwh/m 2 rok), a tym samym nieodnawialną pierwotną, stosowanie urządzeń i systemów cieplno -wentylacyjnych o wysokiej sprawności w celu obniżenia rocznego zapotrzebowania na energię końcową (wskaźnik EK, kwh/m 2 rok), a tym samym nieodnawialną pierwotną, zastosowanie źródeł energii o niskim współczynniku nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej w i na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii lub energii do budynku w celu obniżenia rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię końcową (wskaźnik EP, kwh/m 2 rok). Wybór oraz właściwe zastosowanie rozwiązań obniżających wskaźnik EP budynku wymaga rzetelnej wiedzy inżynierskiej popartej znajomością stosowanych materiałów i technologii. Należy pamiętać, że określone rozwiązania ograniczające zapotrzebowanie na energię użytkową wymagają np. zasilania energią pomocniczą, co w niekorzystnych warunkach może zerować wynik energetyczny 19

zastosowania danego urządzenia lub instalacji. Konieczne jest każdorazowe wykonywanie rachunku opłacalności ekonomicznej analizowanego rozwiązania. Analiza obliczeniowa W celu sprawdzenia możliwości spełnienia rosnących wymagań WT i trudności temu towarzyszących dokonano wariantowej analizy na przykładzie trzech rodzajów budynków jednorodzinnych: parterowy budynek wolnostojący o powierzchni 86 m 2 z nieużytkowym poddaszem (ozn. Bud 1), dwukondygnacyjny budynek wolnostojący o powierzchni 172 m 2 z nie użytkowym poddaszem (Bud 2), dwukondygnacyjny budynek w zabudowie szeregowej o powierzchni 172 m 2 i z nieużytkowym poddaszem (Bud 3). W analizie każdy z powyższych rodzajów rozpatrzono w czterech standardach energetycznych zgodnych z zaostrzającymi się okresowo wymaganiami WT. Bryła każdego typu budynku obliczeniowo spełnia wymagania izolacyjności cieplnej i szczelności powietrznej według wymagań poprzednich, nieobowiązujących już WT z roku 2008, według obecnie obowiązującego standardu WT 2014 oraz dwóch standardów, które dopiero będą obowiązywały od roku 2017 i do roku 2021. Tabela 10. Sprawności wytwarzania ciepła w źródłach [5] Źródło energii Sprawność c.o. Sprawność c.w.u. Kondensacyjny kocioł gazowy 0,97 0,88 Kocioł na biomasę 0,72 0,71 Kolektor słoneczny termiczny 0,20 Pompa ciepła glikol/woda 3,50 3,20 Tabela 11. Współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej w i na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii lub energii do budynku [5] 20 Nośnik energii Gaz ziemny 1,1 Biomasa 0,2 Kolektor słoneczny termiczny 0,0 Energia elektryczna produkcja mieszana 3,0 Wszystkie budynki zlokalizowane są w II strefie klimatycznej, w rejonie stacji meteorologicznej Wrocław. Rozwiązania konstrukcyjne zapewniają wymagane wskaźniki izolacyjności cieplnej przegród budowlanych U (według tabeli 8) oraz szczelność powietrzną n 50 = 2,0 1/h w wypadku wentylacji naturalnej i n 50 = 0,6 1/h w wypadku wentylacji mechanicznej z rekuperacją. Dla każdego rodzaju budynku wyznaczono wskaźnik EP w pięciu następujących wariantach wyposażenia instalacyjnego: w i

1. źródło ciepła w postaci gazowego dwufunkcyjnego kotła kondensacyjnego, wentylacja naturalna, 2. źródło ciepła w postaci pompy ciepła glikol/woda, zasobnikowy system c.w.u., wentylacja naturalna, 3. źródło ciepła w postaci pompy ciepła glikol/woda, zasobnikowy system c.w.u., wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, 4. źródło ciepła w postaci gazowego dwufunkcyjnego kotła kondensacyjnego, zasobnikowy system c.w.u. wspomagany kolektorami słonecznymi (60% energii w skali roku), wentylacja naturalna, 5. źródło ciepła w postaci nowoczesnego kotła na biomasę, zasobnikowy system c.w.u., wentylacja naturalna. Wariant 1 to rozwiązanie bazowe w analizie, które jest bardzo często wybierane przez projektantów i inwestorów. Budynek ocieplony jest zgodnie ze standardami WT, ogrzewanie zapewnia instalacja wodna zasilana gazowym kotłem kondensacyjnym dwufunkcyjnym z przepływowym przygotowaniem c.w.u., w budynku występuje wentylacja grawitacyjna. Nośnikiem energii jest gaz ziemny (współczynnik nakładu w i = 1,1). W wariancie 2 zastąpiono kocioł pompą ciepła typu glikol/woda z gruntowym wymiennikiem ciepła. Zwiększono przez to sprawność systemu i udział energii odnawialnej. Zmiana źródła ciepła wymaga wprowadzenia zasobnikowego systemu przygotowania c.w.u., tym samym dodatkowej pompy ładującej zasobnik, a nośnikiem energii staje się energia elektryczna (współczynnik nakładu w i = 3,0). Wariant 3 jest próbą obniżenia zapotrzebowania na energię użytkową przez zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła przy zachowaniu wyposażenia instalacyjnego z wariantu 2. Wentylacja mechaniczna odzyskuje energię z powietrza wywiewanego, wymagając zasilania energią elektryczną (współczynnik nakładu w i = 3,0) jednak bilans energetyczny tej zmiany jest dodatni. Zwiększono również szczelność powietrzną budynku n 50 z dotychczasowego poziomu 2,0 do 0,6 1/h. Wariant 4 jest próbą zwiększenia udziału energii odnawialnej przez zastosowanie w budynku z wariantu 1 układu solarnego wspomagającego przygotowanie c.w.u. Kolektory słoneczne pokrywają 60% rocznego zapotrzebowania na ciepło (współczynnik nakładu w i = 0), wymagają wprowadzenia zasobnika c.w.u. i zużycia dodatkowej energii elektrycznej (współczynnik nakładu w i = 3,0) do zasilania układu automatycznej regulacji, pompy solarnej i pompy ładującej zasobnik z kotła gazowego. Ostatni wariant 5 jest kopią wariantu 1 z zastąpieniem kotła kondensacyjnego nowoczesnym kotłem na biomasę (współczynnik nakładu w i = 0,2), np. kocioł na pelety z automatycznym podajnikiem paliwa. Kocioł zasila centralne ogrzewanie i zasobnik c.w.u. z dodatkową pompą ładującą. 21

Tabela 12. Wskaźniki określające zapotrzebowanie budynku na energię użytkową EU, końcową EK oraz nieodnawialną pierwotną EP do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej, kwh/m 2 rok Wariant Rodzaj went. Źródło ciepła n 50 1/h Wg WT 2008 Wg WT 2014 Wg WT 2017 Wg WT 2021 EU EK EP EP WT EU EK EP EP WT EU EK EP EP WT EU EK EP EP WT Budynek 1: Parterowy dom jednorodzinny, 86 m 2, A/V e = 0,76 Bud 1.1 nat. k.kond. 2,0 157 173 201 126 140 165 120 118 132 156 108 122 144 Bud 1.2 nat. PC g/w 2,0 156 53 159 126 43 129 118 41 122 108 39 118 Bud 1.3 rekup. PC g/w 0,6 132 48 146 148 102 39 119 94 35 106 95 85 34 104 70 Bud 1.4 nat. k.kond.+sol. 2,0 157 271 181 126 238 145 118 230 135 108 352 123 Bud 1.5 nat. biomasa 2,0 157 229 62 126 13 54 118 182 52 108 168 49 Budynek 2: Piętrowy dom wolnostojący, 172 m 2, A/V e = 0,41 Bud 2.1 nat. k.kond. 2 122 136 160 102 114 136 120 96 109 129 89 101 121 Bud 2.2 nat. PC g/w 2 122 43 131 102 37 112 96 35 107 89 33 101 Bud 2.3 rekup. PC g/w 0,6 98 38 115 117 83 33 101 78 32 97 95 66 26 80 70 Bud 2.4 nat. k.kond.+sol. 2 122 234 138 102 213 116 96 207 108 89 200 100 Bud 2.5 nat. biomasa 2 122 178 51 102 158 46 96 142 42 89 140 42 Budynek 3: Piętrowy dom w zabudowie szeregowej, 172 m 2, A/V e = 0,20 Bud 3.1 nat. k.kond. 2 102 116 137 87 100 119 120 83 95 114 77 89 107 Bud 3.2 nat. PC g/w 2 102 37 113 87 33 100 83 32 96 77 30 91 Bud 3.3 rekup. PC g/w 0,6 80 33 99 106 66 28 86 66 28 86 95 57 26 78 70 Bud 3.4 nat. k.kond.+sol. 2 102 214 117 87 197 97 83 193 92 77 187 87 Bud 3.5 nat. biomasa 2 102 160 47 87 138 41 83 132 40 77 124 38 22

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 12. Poszczególnym wariantom obliczeniowym nadano oznaczenia łączące rodzaj budynku i wariant instalacyjny, np. Bud 1.2 oznacza budynek 1. rodzaju (parterowy) w wariancie 2 (pompa ciepła, zasobnik c.w.u., wentylacja naturalna). Dla każdego wariantu wyznaczono wskaźnik rocznego zapotrzebowania na energię użytkową EU, końcową EK, nieodnawialną pierwotną EP oraz wartość graniczną EP WT określoną standardem warunków technicznych z lat 2008, 2014, 2017 i 2021. W tabeli kolorem czarnym zaznaczono warianty spełniające wymagania WT, a szarym bliskie wartościom granicznym, gdzie możliwe są korekty ulepszające. Mały dom z poddaszem nieużytkowym Analizie energetycznej poddano mały, a przez to tani w budowie czy zakupie, parterowy dom wolnostojący o powierzchni 86 m 2 z nieużytkowym poddaszem (współczynnik kształtu A/V e = 0,76). Budynki takie cieszą się sporym zainteresowaniem inwestorów, stanowiąc bezpośrednią alternatywę dla mieszkania w mieście. Budynek ten z zasady nie należy do energooszczędnych (bryła i A/V e ), co widać w wynikach obliczeń. W podstawowym wariancie (Bud 1.1) budynek nigdy nie spełnia wymagań WT, mimo że jego przegrody budowlane spełniają wymóg U C(max). Pierwsze spełnienie warunku EP WT występuje po zastosowaniu pompy ciepła i wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, ale tylko dla WT 2008 i 2014. Wynika to z dość wysokiego poziomu EP WT granicznego (120 kwh/m 2 rok), który łatwo osiągnąć. Ten sam wariant, mimo zwiększania izolacyjności cieplnej przegród, nie spełnia już ostrzejszych wymagań EP WT wg WT 2017 i 2021. Bud 1: EP wg WT 2008 250 200 150 100 50 0 EP = 148 201 159 146 181 62 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar 5. Biomasa Bud 1: EP wg WT 2014 250 200 150 100 50 0 EP = 120 165 129 119 145 54 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar 5. Biomasa Bud 1: EP wg WT 2017 Bud 1: EP wg WT 2021 250 250 200 150 100 50 0 156 122 106 135 52 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar EP =95 5. Biomasa 200 150 100 EP =70 50 144 118 104 123 49 0 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. 5. +rekup. +solar Biomasa Rys. 2. Zestawienie wymaganych i osiągniętych wskaźników EP budynku 1 (parterowy) w standardzie WT 2008, 2014, 2017 i 2021 23

Bud 2: EP wg WT 2008 Bud 2: EP wg WT 2014 250 250 200 150 100 50 0 200 150 100 50 0 EP = 117 160 131 115 138 51 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar 5. Biomasa EP =95 129 107 97 108 42 200 150 100 50 0 EP = 120 136 112 101 116 46 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar Bud 2: EP wg WT 2017 Bud 2: EP wg WT 2021 250 250 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar 5. Biomasa 200 150 100 50 0 5. Biomasa EP =70 121 101 80 100 42 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar 5. Biomasa Rys. 3. Zestawienie wymaganych i osiągniętych wskaźników EP budynku 2 (piętrowy) w standardzie WT 2008, 2014, 2017 i 2021 Spełnienie warunku EP WT, niezależnie od standardu WT, osiągnięto po zastosowaniu kotła na biomasę. Niski współczynnik nakładu energii nieodnawialnej (w i = 0,2) przy całkowitym pokryciu potrzeb cieplnych z biomasy pozwala osiągnąć wskaźnik EP dużo niższy niż wymagany warunkami technicznymi. Zastosowanie kotła na biomasę w świetle metodologii wyznaczania EP jest lepsze niż zastosowanie pomp ciepła czy kolektorów słonecznych. Bud 3: EP wg WT 2008 Bud 3: EP wg WT 2014 250 250 200 150 100 50 0 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar EP = 106 137 113 99 117 47 5. Biomasa 200 150 100 50 0 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar EP = 120 119 100 86 97 41 5. Biomasa Bud 3: EP wg WT2017 250 200 150 100 50 0 114 96 86 92 40 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar EP =95 5. Biomasa Bud 3: EP wg WT2021 250 200 150 100 50 0 107 91 78 87 38 1. K.kond. 2. PC 3. PC 4. K.kond. +rekup. +solar EP =70 5. Biomasa Rys. 4. Zestawienie wymaganych i osiągniętych wskaźników EP budynku 3 (piętrowy szeregowy) w standardzie WT 2008, 2014, 2017 i 2021 24

Duży dom za miastem Analogicznej analizie poddano duży budynek wolnostojący dwukondygnacyjny o powierzchni 172 m 2 z nieużytkowym poddaszem (współczynnik kształtu A/ V e = 0,41). W porównaniu do poprzedniego budynku cechuje go większe zapotrzebowanie na energię, lecz zwarta bryła powoduje, że jednostkowe wskaźniki energochłonności (EU, EK i EP) są tu niższe niż poprzednio. Budynek dwukondygnacyjny spełnia wymagania EP WT w tych samych wariantach co budynek parterowy oraz dodatkowo w standardzie WT 2014 i 2017. Podobnie jak w wypadku poprzedniego budynku źródło ciepła na biomasę jest obliczeniowo najlepszym rozwiązaniem. Dwukondygnacyjny budynek szeregowy Trzecim analizowanym wariantem jest dwukondygnacyjny budynek w zabudowie szeregowej, analogiczny do poprzednio opisywanego budynku wolnostojącego. Zabudowa szeregowa zwiększa możliwość spełnienia EP WT, szczególnie gdy wskaźnik graniczny EP WT nie zależy już od współczynnika kształtu (WT 2014, 2017 i 2021). Mimo ograniczonych statycznych strat ciepła budynek w podstawowym wyposażeniu instalacyjnym spełni wymagania tylko według WT 2014. Zastosowanie pompy ciepła, wentylacji mechanicznej, układu solarnego c.w.u. i kotła na biomasę daje analogiczne wyniki jak w wypadku dwóch poprzednich budynków. Podsumowanie Rozporządzenie o WT okresowo zaostrza wymagania odnośnie do energooszczędności i izolacyjności cieplnej budynków. Nie jest to proces skończony nastąpi dalsze ich zaostrzanie. Opisane w WT wymagania szczegółowo dotyczą obudowy cieplnej budynku, a tylko pośrednio systemów ogrzewania, wentylacji, c.w.u. i chłodzenia. Zapewnia to projektantom dużą swobodę w rozwiązaniach instalacyjnych w celu realizacji postulatu ograniczenia zapotrzebowania energii pierwotnej w budynkach. Jak wykazują obliczenia, samo spełnienie minimalnych wymagań WT odnośnie do izolacyjności budynku nie gwarantuje spełnienia warunku EP, nawet z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła. Rosnące wymagania sprawiają, że rozwiązania skuteczne w standardzie WT 2014 czy 2017 stają się niewystarczające w odniesieniu do wymagań WT 2021. Oczywiście w sprzyjających warunkach możliwe jest spełnienie warunków WT odnośnie do EP nawet przy zastosowaniu zamierzchłych z dzisiejszego punktu widzenia rozwiązań instalacyjnych. We współczesnym i przyszłym projektowaniu budynków ogromnego znaczenia nabiera wybór źródła ciepła i chłodu, najlepiej o wysokiej sprawności, z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii oraz paliwa o niskim nakładzie energii pierwotnej. W spełnieniu warunku EP pomaga zastosowanie układów solarnych (termicznych i PV) do wspomagania lub współzasilania wysokosprawnych źródeł ciepła i chłodu. 25

Pojawia się konieczność projektowania zintegrowanego, łącznie budynku i jego wyposażenia instalacyjnego, obejmującego energooszczędne rozwiązania w bryle budynku i nowoczesne rozwiązania w zakresie źródeł energii, instalacji, odbiorników i systemów automatycznej regulacji. Widoczny jest wzrost zapotrzebowania na eksperckie usługi audytorskie i projektowe oraz wykonawstwo na odpowiednio wysokim poziomie. Rachunkowo najatrakcyjniejsze są źródła ciepła o niskim współczynniku nakładu energii odnawialnej w i (biomasa, energia słoneczna, PV) oraz o wysokiej sprawności wytwarzania ciepła (pompy ciepła). Niestety ich zastosowanie nie zawsze idzie w parze z możliwościami finansowymi i wymaganiami inwestora. Literatura 1. 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 (DzU 2013, poz. 926). 2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2002 nr 75, poz. 690, z późn. zm.). 3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (wersja przekształcona; DzU UE L 153 z 18.06.2010 r.). 4. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (DzU nr 129/1997, poz. 844, z późn. zm.). 5. 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 (DzU nr 201/2008, poz. 1240). 26

dr inż. Adrian Trząski Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska IV. Wymagania dla budynków po 2020 roku a rozwiązania konwencjonalne i OZE przykłady obliczeniowe Przepisy dotyczące efektywności energetycznej budynków są konstruowane w taki sposób, żeby zachęcić inwestorów nie tylko do stosowania przegród i stolarki o wysokiej izolacyjności oraz do odzysku energii, ale również do wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a także skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Zapisy dotyczące efektywności energetycznej budynków określone w znowelizowanych warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WT) [1], obowiązujące od 1 stycznia 2014 r. zakładają stopniowe zaostrzanie wymagań dotyczących ochrony cieplnej oraz efektywności energetycznej wykorzystywanych w budynkach instalacji. Zgodnie z nowelizacją budynek musi spełniać zarówno wymagania szczegółowe (dotyczące parametrów wykorzystywanych komponentów budowlanych), jak i całościowe (dotyczące zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną). W przypadku wymagań szczegółowych zadanie projektanta jest stosunkowo proste i polega na wybraniu lub zaprojektowaniu komponentów spełniających wymagania określone w WT, przy czym obliczenia temu towarzyszące sprowadzają się zwykle do rozwiązania stosunkowo prostych równań. Problemów przysparzać może natomiast spełnienie wymagań dotyczących zapotrzebowania na energię pierwotną budynku. Ze względu na znacznie bardziej złożony proces obliczeniowy wybór rozwiązań pozwalających na osiągnięcie odpowiednio niskiego zapotrzebowania na energię pierwotną wymaga rzetelnej wiedzy inżynierskiej obejmującej znajomość dostępnych technologii, z uwzględnieniem zarówno korzyści, jak i kosztów wynikających z ich wykorzystania. Analiza obliczeniowa W celu przeanalizowania możliwości spełnienia przyszłych wymagań obowiązujących w budownictwie mieszkaniowym obliczono zapotrzebowanie na energię dla przykładowego, wykonanego zgodnie z wymaganiami szczegółowymi budynku wielorodzinnego: liczba kondygnacji nadziemnych 6, budynek podpiwniczony, powierzchnia ogrzewana 6000 m 2, kubatura ogrzewana 16 200 m 3, liczba mieszkańców 240 osób, liczba mieszkań 70, strumień powietrza wentylacyjnego 6480 m 3 /h, 27