BUDOWNICTWO ENERGOOSZCZĘDNE Podstawy budownictwa energooszczędnego Dr inż. arch. Wojciech Dubas Wprowadzenie Pewne zasady stosowane przy realizacji budynków energooszczędnych spotykamy już w budownictwie starożytnym. Należy do nich południowa orientacja budynków, polegająca na lokalizowaniu pomieszczeń mieszkalnych i większości otworów okiennych w obrębie południowej elewacji budynku, jednocześnie w obrębie tej elewacji lokalizowano także podcienia. W okresie letnim zabezpieczały one wnętrze przed nadmiarem światła i przegrzaniem, w zimie przy płasko padających promieniach słonecznych nie przeszkadzały im w dotarciu do wnętrza i jego ogrzewaniu. Odpowiadało to zasadzie, którą według przekazów miał sformułować Sokrates: Idealny dom jest w lecie chłodny, a w zimie ciepły. Realizacja budynków zapewniających niezbędne warunki do przebywania przy minimalnym zapotrzebowaniu energii była w początkach budownictwa, na terenach o niskich temperaturach w okresie zimowym, środkiem umożliwiającym przeżycie. Budynki te charakteryzowała duża zwartość bryły, co prowadziło do zmniejszenia strat ciepła w wyniku transmisji. W obrębie budynków mieszkalnych lokalizowano pomieszczenia dla zwierząt gospodarczych, które stanowiły znaczące źródło wewnętrznych zysków ciepła [1][4]. Idea maksymalnego wykorzystania energii słonecznej w bilansie cieplnym jest jednym z najważniejszych pryncypiów realizacji budynków energooszczędnych i problemowi temu zawsze poświęcano wiele uwagi. W 1882 r. Edward S. Morse przedstawił projekt kolektora słonecznego w obrębie ściany, którego idea przypomina zasadę funkcjonowania ściany Trombe a. Posiadał on funkcje ogrzewania bądź chłodzenia wnętrza, w zależności od potrzeb zaistniałych w różnych porach roku. Jeden z pierwszych budynków energooszczędnych MIT-House, dom jednorodzinny, którego ogrzewanie oparto na wykorzystaniu energii słonecznej magazynowanej przy pomocy wodnego akumulatora, zrealizowali inżynierowie z Massachusetts Institute of Technologie w 1932 r. Era budownictwa energooszczędnego rozpoczyna się jednak dopiero w latach siedemdziesiątych, zainicjowana kryzysem paliwowym, który spowodował gwałtowny wzrost cen ropy naftowej na rynkach światowych [1]. Ameryka przeżywała wówczas prawdziwy boom w realizacji domów energooszczędnych pierwszej generacji domów słonecznych. Zrealizowano wówczas kilkaset budynków charakteryzujących się pomysłowością i różnorodnością. Ich wspólnymi cechami było dążenie do maksymalnego wykorzystania energii promieniowania słonecznego w sposób pasywny. Nie zwracano przy tym specjalnej uwagi na zagadnienie przegrzewania wnętrza, nie doceniano znaczenia strat ciepła w wyniku transmisji, a także roli mostków termicznych, nie przykładano też większej wagi do szczelności zewnętrznej powłoki budynku. W celu pasywnego pozyskania energii słonecznej realizowano ściany Trombe a, kolektory powietrzne, ogrody zimowe, czasami domy realizowano wręcz jako szklarnie. W tym samym czasie w Skandynawii, szczególnie zaś w Szwecji, eksperymentowano z domami energooszczędnymi o bardzo dobrym ociepleniu zewnętrznych elementów, celem maksymalnego obniżenia strat ciepła w wyniku transmisji. Obie koncepcje są prekursorami dzisiejszych domów energooszczędnych [1]. Obie też były jeszcze bardzo niedoskonałe, bowiem nie doceniano jeszcze negatywnego wpływu na bilans energetyczny budynku takich czynników, jak szczelność zewnętrznych przegród czy roli mostków termicznych, dla- Rys. 1. Dom jednorodzinny o konstrukcji drewnianej w standardzie budynku energooszczędnego, Londyn, Anglia [1] 19
B U D O W N I C T W O E N E R G O O S Z C Z Ę D N E 20 tego ich energooszczędność była dużo mniejsza od zakładanej. W połowie lat siedemdziesiątych rozpoczęto także realizację domów energooszczędnych drugiej generacji. Należy do nich Philips- Haus z 1974 r., dom jednorodzinny zrealizowany w Niemczech, do którego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej wykorzystano pompę ciepła pracującą w oparciu o próżniowe kolektory słoneczne. Koncepcja budynku spełnia większość stosowanych obecnie zasad budynków energooszczędnych, takich jak: dobre ocieplenie i szczelność zewnętrznych przegród, wentylacja mechaniczna, wykorzystanie ciepła odpadowego i energii promieniowania słonecznego dostającego się do wnętrza przez okna. W 1975 r. weszła w Szwecji w życie norma cieplna SBN 75, której wymagania pozwalały już na realizację budynku energooszczędnego. Według niej, wartości współczynnika przenikania ciepła elementów budynku wynosiły: dla ścian i posadzek na gruncie 0,3 W/(m 2 K), dla dachu 0,2 W/(m 2 K), dla okien 2,0 W/(m 2 K) [1]. Definicję domu energooszczędnego, nazwanego niskoenergetycznym z angielskiego low energy house, sformułowano w 1979 r. w Kanadzie i Szwecji. Za budynek taki uważano obiekt, którego zapotrzebowanie energii dla celów grzewczych wynosiło wówczas mniej niż połowę, w porównaniu do budynków zrealizowanych wg norm obowiązujących w tych krajach. Prowadziło to do wartości współczynnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania, w odniesieniu do ogrzewanej powierzchni i stopniodni, mniejszego lub równego 0,02 kwh/ (m 2 Kd) dla budynku jednorodzinnego. Przy założeniu średniej wielkości stopniodni w roku 3500 Kd/a oznacza to w przypadku domu jednorodzinnego E 70kWh/(m 2 a), a w budynkach wielorodzinnych 55kWh/(m 2 a) dla ogrzewanej powierzchni mieszkalnej. W odniesieniu do kubatury, wartości te są analogicznie na poziomie 25,5 i 20,0 kwh/(m 3 a). Aktualne polskie przepisy określające wymagania dotyczące zużycia energii dla celów grzewczych (w przypadku budynków o wartości współczynnika kształtu powyżej 0,9, który charakteryzuje np. domy jednorodzinne wolnostojące), wymagają zachowania granicznej wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania EO na poziomie 125 kwh/(m 2 a), a w przypadku budynków o dużej zwartości, o współczynniku kształtu 0,2, który posiadają budynki wielorodzinne, EO=91kWh/(m 2 a) [3]. Budynki energooszczędne Pod pojęciem budynku energooszczędnego rozumiemy pewien standard, wymogi funkcjonalne, a nie sposób realizacji. Niski współczynnik zużycia energii można uzyskać w różny sposób. W ramach obowiązujących przepisów, wartości współczynnika przenikania ciepła elementów budynku, sposoby wykorzystania energii 150 200 kwh/(m²a) 200 250 kwh/(m²a) 250 300 kkwh/(m²a) 300 350 kwh/(m²a) 350 400 kwh/(m²a) >400 kwh/(m²a) 4 8 20 20 24 24 słonecznej w bilansie cieplnym, rodzaj zastosowanej wentylacji czy systemu grzewczego mogą być różne. Stwarza to możliwość realizacji najbardziej ekonomicznego w danych warunkach wariantu, którego nadrzędnym celem jest niskie zapotrzebowanie energii dla celów grzewczych. Budynek energooszczędny powinien być zrealizowany w sposób zapewniający spełnienie wymogów higienicznych, przy zachowaniu określonego przepisami komfortu cieplnego. Budynki energooszczędne mogą być realizowane zarówno w technologiach budownictwa masywnego, jak i szkieletowego. Każdy z systemów ma zarówno zalety, jak i wady, wpływające na efektywność oszczędzania energii. Elementy budynków o konstrukcjach masywnych posiadają, przy dużym ciężarze jednostkowym elementów, wyższą zdolność kumulowania energii cieplnej, natomiast elementy budynków szkieletowych, nie posiadające tych właściwości, umożliwiają lepsze dostosowywanie warunków cieplnych wnętrza do zaistniałej sytuacji. Pożądane jest stosowanie konstrukcji mieszanych, wykorzystujących zalety systemów i minimalizujące ich wady, celem osiągnięcia rozwiązań optymalnych. Jako budynki energooszczędne mogą być realizowane zarówno budynki mieszkalne, jak również biurowe, usługowe oraz przemysłowe [2]. W wyniku zastosowania nowych 0 5 10 15 20 25 30 Rozkład standardu energetycznego istniejących budynków mieszkalnych w Polsce [%] Rys. 2. Rozkład standardu energetycznego istniejących budynków mieszkalnych w Polsce, w oparciu o wykonane audyty energetyczne [3] materiałów i technologii, budynki energooszczędne zużywają o wiele mniej energii niż realizowane w standardach tradycyjnych. Bezpośrednim skutkiem są nie tylko znacznie niższe koszty ogrzewania, ale również podniesienie komfortu i wartości użytkowej obiektów oraz obniżenie poziomu emisji zanieczyszczeń szkodliwych dla środo-
BUDOWNICTWO ENERGOOSZCZĘDNE Budynki zrealizowane przed II wojną światową Budynki zrealizowane po II wojnie światowej Budynki wg obowiązujących norm Budynki energooszczędne Budynki pasywne Budynki o quasi zerowym zapotrz. energ. grzewcz. wiska naturalnego. Zdecydowana większość istniejących budynków potrzebuje dla celów grzewczych 250 i więcej kwh/(m 2 a) (rys. 2). W oparciu o wykonane w Polsce audyty energetyczne stwierdzono, że aż w 2/3 przebadanych budynków mieszkalnych wielkość sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania wynosi od 250 do 400 kwh/(m 2 a) [3]. Budynki realizowane zgodnie z obowiązującymi normami, potrzebują około 130 kwh/(m 2 a), podczas gdy zapotrzebowanie energii grzewczej w budownictwie energooszczędnym nie przekracza 70 kwh/(m 2 a) (rys. 3). Wielkość obliczanej energii dla celów grzewczych odnosi się do ogrzewanej kubatury budynku, przy uwzględnieniu warunków klimatycznych panujących na danym terenie oraz warunków, jakie mają 70 10 5 130 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania E w kwh/m²(a) Rys. 3. Orientacyjne wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania E w budynkach dotychczasowych oraz energooszczędnych 250 400 panować we wnętrzu. Otrzymany w ten sposób wskaźnik sezonowego zapotrzebowania energii grzewczej (EO), który polskie przepisy odnoszą do m 3 ogrzewanej kubatury budynku, powinien znajdować się w granicach od 29 do 37,4 kwh/(m 3 a). Można go także wyrazić w odniesieniu do powierzchni mieszkalnej bądź użytkowej; wówczas powinien przyjmować wartości od 91 do 125 kwh/ /(m 2 a), w zależności od współczynnika kształtu A/V. Jednostka ta stanowi podstawę do porównania energochłonności budynków. Jest to cecha budynku, która w coraz większym stopniu wpływa na wartość budynku, w obliczu szybko rosnących cen nośników energii. W oparciu o ustalenia dyrektywy europejskiej 2002/91/WE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków, od 4 stycznia 2006 r. kraje członkowskie zostały zobowiązane do aktywnej promocji standardu energooszczędnego. Jednym z wymogów sprecyzowanych w dyrektywie jest konieczność posiadania dla budynków certyfikatu energooszczędności, zawierającego także jednostkową wartość zapotrzebowania energii dla celów grzewczych. Dla zilustrowania poziomu zużycia energii stosowane są loga, pozwalające graficznie zobrazować wielkość zapotrzebowania energii budynku. Rysunki 4 i 5 przedstawiają loga stosowane w certyfikatach energetycznych opracowanych przez Niemiecką Agencję Energetyczną (DEA Deutsche Energii Agentur), powołaną dla popularyzacji zagadnień oszczędzania energii. Osiągnięcie niskiego zapotrzebowania energii w budynku jest możliwe przy zastosowaniu pewnych reguł. Doświadczenia zdobyte w czasie wielu lat realizacji obiektów energooszczędnych, pozwalają na określenie zasad, które w najprostszy, a zarazem najefektywniejszy sposób pozwalają zrealizować obiekt o niskim Rys. 4. Logo wersja 1 pasmo kolorów, dla graficznego zilustrowania poziomu zapotrzebowania energii budynku, stosowane w certyfikatach energooszczędności opracowanych przez Niemiecką Agencję Energetyczną (DEA Deutsche Energie Agentur); strzałka i opis określają wielkość zapotrzebowania energii dla celów grzewczych Rys. 5. Logo wersja 2 kolorowe schodki, dla graficznego zilustrowania poziomu zapotrzebowania energii budynku, stosowane w certyfikatach energooszczędności opracowanych przez Niemiecką Agencję Energetyczną (DEA Deutsche Energie Agentur) powiększony i opisany poziom określa klasę energetyczną budynku 21
B U D O W N I C T W O E N E R G O O S Z C Z Ę D N E 22 zapotrzebowaniu energii. Należą do nich: bardzo dobre ocieplenie zewnętrznych elementów budynku oraz zastosowanie przeszkleń i zewnętrznych drzwi o niskich wartościach współczynnika przenikania ciepła; zredukowanie strat ciepła w obrębie mostków termicznych poprzez optymalizację rozwiązań detali architektoniczno- -budowlanych; dokładne wykonanie powietrzno-szczelnej powłoki budynku; właściwe rozwiązania izolacji przeciwwilgociowych; maksymalne pasywne i aktywne wykorzystanie energii promieniowania słonecznego w bilansie energetycznym budynku. Niezbędnym środkiem dla obniżenia strat energii jest: zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem lub bez odzysku ciepła; realizacja systemu grzewczego i przygotowania ciepłej wody użytkowej o parametrach dokładnie dopasowanych do potrzeb i wykonanie go w sposób zapobiegający stratom ciepła przy wytwarzaniu i rozprowadzaniu ciepła; niskie zużycie energii elektrycznej poprzez zastosowanie energooszczędnych urządzeń i oświetlenia; zastosowanie efektywnych i łatwych w obsłudze systemów mających wpływ na wielkość zużywanej energii (takich jak np. prosta regulacja ogrzewania czy konserwacja systemu wentylacji mechanicznej). Do innych środków mających duży wpływ na energooszczędność należy: zwarta bryła i południowe zorientowanie budynku; stosowanie stref buforowych; wykorzystanie lokalnych warunków terenowych mających wpływ na obniżenie strat ciepła i zwiększenie zysków ciepła z promieniowania słonecznego; stosowanie zieleni na dachach i elewacji. Niski poziom zużycia energii możliwy jest przy prawidłowej eksploatacji, zgodnej z zaleceniami użytkowania takich obiektów. W terminologii dotyczącej budynków energooszczędnych, w zależności od zakładanego poziomu zużycia energii, jak również jej pochodzenia panuje pewna różnorodność i niejednoznaczność. Pierwsze domy energooszczędne realizowane w Stanach Zjednoczonych nazwano domami słonecznymi, z uwagi na ideę maksymalnego wykorzystania energii promieniowania słonecznego w ogrzewaniu budynku. Kiedy po raz pierwszy zdefiniowano pojęcie budynków zużywających mniej energii dla celów grzewczych niż budynki realizowane wg obowiązujących norm, określono je pojęciem domu niskoenergetycznego. W ostatnich dziesięcioleciach zaczęto realizować budynki o bardzo niskim zapotrzebowaniu energii dla celów grzewczych. Te, których jednostkowe zapotrzebowanie energii dla celów grzewczych wynosi 10 15 kwh/(m²a), określono pojęciem budynków pasywnych. Budynki o ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu energii dla celów grzewczych poniżej 5 kwh/ (m²a), które realizuje się obecnie dla celów badawczych, nazywa się domami o quasi zerowym zapotrzebowaniu energii grzewczej lub ultra niskoenergetycznymi [1]. Budynki, których zapotrzebowanie energii dla celów grzewczych jest wyższe od domów pasywnych, a niższe od budynków niskoenergetycznych i wynosi w granicach 30 kwh/(m²a), nazywane są nawiązując do terminologii samochodowej budynkami 3-litrowymi. Dla podkreślenia szczególnej roli, jaką odgrywa energia promieniowania słonecznego w bilansie energetycznym budynku energooszczędnego, stosowane jest określenie heliobudynku, lub budynku aktywnego słonecznie, które nie precyzuje stopnia jego energooszczędności [3]. Jakkolwiek czasami tym samym pojęciem różni autorzy określają budynki energooszczędne o różnym poziomie energooszczędności, to decydującym wyznacznikiem energooszczędności jest wskaźnik zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. Podstawowe środki służące obniżeniu zapotrzebowania energii w budynkach są najczęściej podobne. Lepszy budynek energooszczędny dom pasywny Dom pasywny to ulepszona wersja domu energooszczędnego, którego wskaźnik sezonowego zapotrzebowania energii grzewczej w klimacie środkowoeuropejskim nie przekracza 15 kwh/(m²a). Jego nazwa nawiązuje do założenia, że nie będzie on wymagał żadnych skomplikowanych, aktywnych systemów grzewczych, a pozyskanie ciepła niezbędnego dla celów grzewczych i przygotowania ciepłej wody użytkowej, zostanie pokryte głównie z pasywnego wykorzystania energii promieniowania słonecznego, wewnętrznych zysków ciepła oraz odzysku ciepła przy wentylacji. Temu celowi mają służyć: kolektory słoneczne, rekuperatory, energooszczędne urządzenia i oświetlenie zapewniające niskie zapotrzebowanie na energię elektryczną. Domy pasywne nie wymagają tradycyjnych systemów grzewczych, a ewentualne niedobory ciepła, które mogą wystąpić w okresie najchłodniejszych dni w roku, może pokryć ogrzewanie awaryjne. Może je stanowić ogrzewanie kominkowe z systemem nawiewu ciepłym powietrzem w pomieszczeniach lub dodatkowe podgrzewanie świeżego powietrza w wentylacji nawiewnej. W tej sytuacji zapotrzebowanie energii niezbędnej dla podgrzewania ciepłej wody nie powinno przekroczyć 5 kwh/ m²(a), a zużycie energii elektrycznej 10 kwh/m²(a). Uwzględniając sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania, jednostkowe zapotrzebowanie energii budynku pasywnego nie powinno być wyższe niż 30 kwh/m²(a) [4]. Z uwagi na założenie bardzo niskiego zużycia energii, łatwiejsze w realizacji jako budynki pasywne są obiekty o większych kubaturach, a więc domy mieszkalne wielorodzinne, większe budynki biurowe, budynki użyteczności publicznej, obiekty przemysłowe. Realizacja domów jednorodzinnych jako budynków pasywnych,
BUDOWNICTWO ENERGOOSZCZĘDNE z uwagi na niekorzystny współczynnik kształtu A/V, jest bardziej utrudniona i związana z większymi kosztami. Koszty te mogą być związane z koniecznością zastosowania grubszej warstwy materiału izolacyjnego, okien o niższym współczynniku przenikania ciepła bądź wentylacji mechanicznej z bardziej efektywnym wymiennikiem ciepła. Szybko malejące koszty materiałów izolacyjnych oraz innych komponentów, pozwalają jednak na ekonomicznie uzasadnione realizacje budynków jednorodzinnych również jako budynków pasywnych. Świadczy o tym bardzo szybko rosnąca liczba obiektów zrealizowanych w tym standardzie w krajach o zaawansowanych technologiach w dziedzinie budownictwa energooszczędnego. W standardzie budynku pasywnego realizowane są nie tylko obiekty nowe, ale mogą być także modernizowane budynki istniejące. Przykładem takiej realizacji może być przebudowa zespołu domów studenckich w Wuppertalu, Niemcy. Zrealizowany w 1976 r. zespół budynków zmodernizowano pod kątem energooszczędności. Przeprowadzona analiza ekonomiczna wykazała, że modernizacja budynków będzie bardziej opłacalna niż wyburzenie i realizacja obiektów nowych. Jeden z budynków zmodernizowano w standardzie budynku energooszczędnego, a drugi w standardzie budynku pasywnego [5]. Określenie domu pasywnego nie jest precyzyjne. Jego nazwa sugeruje, że do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej wykorzystuje się w sposób pasywny energię promieniowania słonecznego, tzn. dostającego się do budynku poprzez przeszklone płaszczyzny zewnętrznych przegród budowlanych, a także przenikającego do budynku w wyniku konwekcji poprzez zewnętrzne przegrody budowlane. Zastosowanie urządzeń wykorzystujących ciepło słoneczne, takich jak kolektory, czy też przy wentylacji wymienników ciepła lub pompy ciepła, pozostaje więc w sprzeczności z tym określeniem, są to bowiem systemy aktywnego wykorzystania energii. Domy o quasi zerowym zapotrzebowaniu na energię grzewczą Domy o quasi zerowym zapotrzebowaniu na energię charakteryzuje ekstremalnie niskie zapotrzebowanie na energię grzewczą, nie przekraczające 5 kwh/(m²a). Nie wymagają one dla pokrycia swojego minimalnego zapotrzebowania na energię surowców energetycznych, z tego powodu nazywane są też budynkami samowystarczalnymi energetycznie. Nie wymagają one tradycyjnych systemów grzewczych, a zapotrzebowanie na energię grzewczą może być pokryte przez kolektory słoneczne, wodne akumulatory ciepła, wewnętrzne zyski ciepła. Ewentualne braki energii grzewczej w okresach bardzo niskich Rys. 6. Straty ciepła oraz ich pokrycie w budynkach istniejących, realizowanych wg obowiązujących norm, w domach energooszczędnych i pasywnych wg [4] temperatur zewnętrznych, mogą być uzupełnione przez ogrzewanie awaryjne, podobne jak w budynkach pasywnych. Zakłada się, że w przyszłości paliwem do awaryjnego podgrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej może być wodór wyprodukowany w skonstruowanych pod tym kątem instalacjach słonecznych. Zapotrzebowanie na energię elektryczną może być pokryte przez ogniwa słoneczne bądź małe elektrownie wiatrowe. Okresowy nadmiar wyprodukowanej energii elektrycznej może być zmagazynowany w akumulatorach i wykorzystywany w okresie, kiedy jej wyprodukowanie będzie niemożliwe z uwagi na brak energii słonecznej lub wiatru. Może być również odprowadzany do sieci, a w razie potrzeby z niej pobrany. Na razie obiekty w tym standardzie budowane są sporadycznie i najczęściej dla celów badawczych, z uwagi na dosyć wysokie koszty realizacji, jak i brak masowo produkowanych, a więc tanich urządzeń dla ich wyposażenia [4]. Bilanse energetyczne budynków tradycyjnych i energooszczędnych Standard budynków energooszczędnych prowadzi do zdecydowanych zmian w bilansach energetycznych budynków. Jego wpływ na bilans cieplny budynku wraz z coraz niższym zapotrzebowaniem energii, można zauważyć porównując wielkości strat ciepła i sposób ich pokrycia w budynkach tradycyjnych i energooszczędnych, które przedstawiono na rysunku 6. Zestawiono w nim bilanse cieplne: budynku tradycyjnego (wariant 1) o wartości współczynnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania E=264 kwh/(m 2 a); budynku zrealizowanego wg obowiązujących norm (wariant 2) o wartości E=125 kwh/(m 2 a); budynku energooszczędnego (wariant 3) ze współczynnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło E=71 23
B U D O W N I C T W O E N E R G O O S Z C Z Ę D N E 24 kwh/(m 2 a) oraz budynku pasywnego (wariant 4), którego wartość współczynnika E=9 kwh/(m 2 a). W wariancie 1 przy jednostkowych stratach ciepła wynoszących 330 kwh/(m 2 a), około 250 kwh/(m 2 a) przypada na straty w wyniku transmisji przez zewnętrzne przegrody budowlane (T), a 80 kwh/(m 2 a) w wyniku wentylacji (W). Aby temperatura wewnątrz budynku pozostała na niezmienionym poziomie, straty te muszą być wyrównane; około 26 kwh/(m 2 a) pochodzi w tym przypadku z wewnętrznych zysków ciepła (Zw), 40 kwh/(m 2 a) stanowi pasywne wykorzystanie energii słonecznej (S), a pozostałe 264 kwh/(m 2 a) musi pokryć ogrzewanie (O). Straty ciepła w budynkach realizowanych według obowiązujących norm, są zdecydowanie niższe i wynoszą w analizowanym przykładzie około 180 kwh/(m 2 a). W efekcie lepszego ocieplenia zewnętrznych elementów budynków i poprawienia ich szczelności, straty powstałe w wyniku wentylacji (W) wynoszą około 70 kwh/(m 2 a), a straty ciepła przy transmisji ciepła (T) spadają do około 110 kwh/(m²a). Przy wewnętrznych zyskach ciepła (Zw) 25 kwh/(m 2 a) oraz biernym wykorzystaniu energii słonecznej (S) 30 kwh/(m 2 a), pozostaje do pokrycia przez ogrzewanie (O) już tylko 125 kwh/(m 2 a). Wysoka szczelność zewnętrznych przegród, przy jednocześnie lepszym ociepleniu zewnętrznych przegród w domach energooszczędnych, prowadzi do dalszego obniżenia strat ciepła w wyniku transmisji do poziomu 71 kwh/(m 2 a) i wentylacji do wartości 59 kwh/ (m 2 a). W sumie straty ciepła wynoszą około 130 kwh/(m 2 a). Przy wewnętrznych zyskach ciepła (Zw) 27 kwh/(m 2 a) oraz biernym wykorzystaniu energii słonecznej (S) 28 kwh/(m 2 a), niezbędna do wyrównania bilansu cieplnego ilość energii przez ogrzewanie (O) wynosi już tylko 75 kwh/(m 2 a). W budynkach w standardzie pasywnym, jednostkowe straty ciepła wynoszą około 80 kwh/ (m 2 a), z czego w wyniku transmisji 30 kwh/(m 2 a), oraz wentylacji 50 kwh/(m 2 a). W pokryciu strat, wewnętrzne zyski ciepła stanowią 21 kwh/(m 2 a), bierne wykorzystanie energii słonecznej 20 kwh/(m 2 a), ciepło wykorzystane przy wentylacji 30 kwh/(m 2 a), a ogrzewanie pokrywa pozostałe, około 9 kwh/(m 2 a) [4][6]. W miarę wzrostu stopnia energooszczędności budynku, następuje zdecydowany spadek udziału ogrzewania po stronie pokrycia strat ciepła, przy jednoczesnym wzroście udziału wewnętrznych zysków ciepła i zysków z biernego wykorzystania energii promieniowania słonecznego oraz ciepła odzyskanego przy wentylacji w budynkach pasywnych. W wariancie 1 ich udział wynosi około 20%, w wariancie 2 stanowi 31%, w wariancie 3 42%, a w wariancie 4 inne źródła ciepła stanowią aż 89%, z czego 38% przypada na ciepło odzyskane przy wentylacji. Porównując straty ciepła powstałe w wyniku wentylacji widać, że rosną one procentowo: od 24% w wariancie 1, poprzez 39% w wariancie 2, do 45% w wariancie 3 i 63% w wariancie 4. Przemawia to za koniecznością odzysku ciepła przy wentylacji w budynkach energooszczędnych. Praktycznie nie jest możliwe zrealizowanie prawidłowo funkcjonującego budynku w standardzie energooszczędnym bez wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, ze względu na bilans energetyczny budynku, jak i zapewnienie prawidłowych warunków higienicznych. Dotychczas stosowane w przepisach kryteria oceny energooszczędności budynku opierają się na określeniu wielkości sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. Nie odzwierciedlają one jednak czynników, które wpływają na wielkość faktycznie zużytej energii pierwotnej, zawartej w surowcach energetycznych, z czym związana jest ilość wyemitowanych do atmosfery produktów spalania. Jeśli nośnikiem energii jest energia elektryczna, to zaledwie 1/3 energii pierwotnej zawartej w surowcach energetycznych zużytej do jej wyprodukowania, zostanie ostatecznie wykorzystana, a pozostała część stracona w procesie wytwarzania i transportu. Nowoczesne systemy grzewcze pozwalają na całkowite wykorzystanie energii pierwotnej zawartej w surowcach energetycznych lub też przy niewielkich stratach energii. Zastosowanie kopalnych surowców energetycznych w systemach grzewczych związane jest jednak ciągle z emisją produktów spalania. Dopiero zastosowanie odnawialnych źródeł energii prowadzi do całkowitej lub prawie całkowitej eliminacji emisji spalin do atmosfery w procesie produkcji energii. Metodę obliczania zużytej energii pierwotnej, uwzględniającą takie czynniki, jak: rodzaj nośnika energii, rodzaj systemu grzewczego, zastosowany typ wentylacji stosuje ostatnia niemiecka norma o oszczędzaniu energii. Ten sposób obliczania zapotrzebowania budynków na energię potrzebną do ogrzewania oraz przygotowania ciepłej użytkowej, pozwala na rzeczywistą ocenę poziomu energooszczędności budynku. BIBLIOGRAFIA [1] Humm O., (1998) Das NiedrigEnergieHäuser, Innovative Bauweisen und neue Standards, Staufen bei Freiburg, ökobuch Verlag [2] Feist W., (1998) Das Niedrigenergiehaus Neuer Standard für energiebewusstes Bauen, Heildelberg, C. F. Müller Verlag [3] Mikoś J., (2000) Budownictwo ekologiczne, Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej [4] Oberländer, Huber, Müller, (1997) Das Niedrigenergiehaus Ein Handbuch mit Planungsregeln zum Passivhaus, Stuttgart Berlin Köln, Verlag W. Kohlhammer [5] Pfäffinger J., (2002) Vom Altbau zum Niedrigenregiehaus und Passivhaus: Studentenheim Burse Das Bauzentrum, Baukultur, Berlin, Verlag Das Beispiel GmbH [6] () (1998) RWE Energie, Bau-Handbuch, Heidelberg, Energie-Verlag GmbH ILUSTRACJE [1] Materiał informacyjny () (1995) Eurozinc 95, Architekteninformation Bauen mit Zink, Düsseldorf, Zinkberatung e.v.