Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym Adam UJMA, Anna LIS Politechnika Częstochowska ELEMENTY ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU W TERMOMODERNIZACJI BUDYNKU WIELORODZINNEGO The article examines the consumption of fuel in given facility, in relation to the existing climatic conditions. Summarizes the nature of the changes in the cost of energy/ /fuel for the facility, with the change of income and inflation in Poland. A comparison of the terms of use of the building by the residents on the basis of questionnaire surveys was conducted. Quoted as examples of various other projects implemented thermomodernization in that locality. WPROWADZENIE Pojęcie rozwoju zrównoważonego jest określeniem wieloaspektowym, w szczególności obejmującym łączne rozpatrywanie problematyki ekologicznej, ekonomicznej i społeczno-socjalnej, w funkcjonowaniu świata, kraju czy społeczności (rys. 1). Rozwój zrównoważony wpisany został do podstawowych dokumentów ONZ, Konstytucji Rzeczpospolitej Polskiej, Prawa Ochrony Środowiska i innych aktów prawnych, programów działań oraz prognoz rozwoju itp. ekologiczne ekonomiczne społecznosocjalne Rys. 1. Podstawowe grupy aspektów rozwoju zrównoważonego W przypadku działań termomodernizacyjnych budynków uzyskane mogą być wielorakie efekty, które z powodzeniem można rozpatrywać i uporządkować w ukła-
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 377 dzie aspektów zrównoważonego rozwoju. Ponieważ głównym celem termomodernizacji budynków jest redukcja zapotrzebowania na energię, to główne efekty tych działań odnieść należy do dwóch grup aspektów - ekologicznych i ekonomicznych. W przeważającej liczbie przypadków przedsięwzięć termomodernizacyjnych efekty te związane są z wymienionymi wyżej aspektami. W artykule zaprezentowano przypadek termomodernizacji budynku mieszkalnego charakteryzujący się tym, iż uzyskane efekty można rozpatrywać w grupach odpowiednich do głównych aspektów zrównoważonego rozwoju. Między innymi dzięki takiemu przykładowi w kolejnych latach działaniami termomodernizacyjnymi objęte zostały inne budynki sąsiadujące z analizowanym, tak mieszkalne, jak i użyteczności publicznej. Tego rodzaju i podobne działania termomodernizacyjne stanowią idealne wzorce i mogą być impulsem do pobudzenia zrównoważonego rozwoju lokalnych społeczności, szczególnie w niedużych miejscowościach. 1. PODSTAWY TERMOMODERNIZACJI BUDYNKÓW MIESZKALNYCH Działania termomodernizacyjne w Polsce wykonywane są od ponad dwudziestu lat, jednak początkowo związane były z likwidowaniem wad w budynkach zrealizowanych w technologiach uprzemysłowionych. Z chwilą wejścia w życie Ustawy o wspieraniu przedsięwzięć termomodernizacyjnych stworzono możliwości do przeprowadzania tego rodzaju działań w sposób systemowy w oparciu o opracowany i zatwierdzony algorytm analizy techniczno-ekonomicznej inwestycji. Przepisy dały podstawę do przeprowadzania termomodernizacji w sposób kompleksowy, czyli wykonywania nie tylko docieplenia przegród zewnętrznych, ale również modernizacji systemów energetycznych budynku (c.o., c.w.u.), w wariancie optymalnym pod względem kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Zainteresowanie termomodernizacją w ramach ustawy termomodernizacyjnej sukcesywnie wzrastało, szczególnie intensywnie począwszy od roku 2003 (rys. 2). 3500 3000 2500 liczba wnisków, szt. 2000 1500 1000 500 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 lata Rys. 2. Liczba wniosków skierowanych do BGK o udzielenie premii termomodernizacyjnej
378 A. Ujma, A. Lis Korzystny wpływ na wykonywanie prac termomodernizacyjnych miało wprowadzenie w życie Ustawy o własności lokali, obligującej mieszkańców budynków wielorodzinnych do tworzenia wspólnot mieszkaniowych. Właściciele lokali stali się współwłaścicielami tzw. części wspólnych budynku i zaczęli decydować o planowanych do wykonania pracach remontowych. Budynki wspólnot mieszkaniowych stanowią obecnie najliczniejszą grupę spośród wszystkich, w których wykonywane są prace remontowe, mające na celu podniesienie standardu lokali mieszkalnych [1] (rys. 3). 22,2 1,3 10,6 0,8 0,4 0,2 wspólnot mieszkaniowych spółdzielni mieszkaniowych gmin 64,5 zakładów pracy Skarbu Państwa TBS innych podmiotów Rys. 3. Udział mieszkań poddanych remontom w 2009 r. z podwyższeniem standardu lokali [1] Przepisy ustawy aktywizują jednoczenie właścicieli do gromadzenia środków na funduszach remontowych i kontroli nad ich wykorzystaniem, co sprzyja racjonalizacji wydatków na różnego rodzaju przedsięwzięcia, w tym remontowe. 2. PRZYKŁAD KOMPLEKSOWEJ TERMOMODERNIZACJI Analizowany budynek mieszkalny wielorodzinny poddany termomodernizacji zlokalizowany jest w niewielkiej miejscowości liczącej około 3 tys. mieszkańców, będącej siedzibą gminy z około 17 tysiącami mieszkańców. W latach 1999-2000 budynek został w całości sprywatyzowany, a właściciele lokali mieszkalnych utworzyli wspólnotę mieszkaniową i powołali zarząd wspólnoty. Zarząd zgodnie z obowiązującymi przepisami doprowadził do ustalenia faktycznego stanu przejętej nieruchomości. Stwierdzono zły stan techniczny budynku, w tym m.in. wady przewodów kominowych spalinowych, stanowiące realne zagrożenie dla zdrowia mieszkańców. Brak izolacji termicznej, zarówno w ścianach, jak i stropach powodował, że budynek nie spełniał wymagań warunków technicznych budowlanych. Wewnętrzna instalacja wodociągowa była skorodowana i niewyposażona w system rozliczania zużycia wody. Elewacja budynku zniszczona, z licznymi ubytkami tynku zewnętrznego i zniszczonymi obróbkami blacharskimi (rys. rys. 4 i 5). Część stolarki okiennej została wymieniona wcześniej, pozostała charakteryzowała się niską izolacyjnością i szczelnością.
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 379 Rys. 4. Elewacja frontowa NW i boczna SW przed termomodernizacją Rys. 5. Elewacja tylna SE i boczna NE przed termomodernizacją Mieszkania ogrzewane były indywidualnie przy wykorzystaniu pieców węglowych kaflowych, pieców akumulacyjnych i ogrzewania podłogowego. System ogrzewania charakteryzował się niską sprawnością. Przygotowanie ciepłej wody odbywało się indywidualnie z trzonów kuchennych lub bojlerów elektrycznych. W 2003 roku wykonany został audyt energetyczny i przeprowadzono termomodernizację obiektu. W zakres kompleksowej termomodernizacji budynku wchodziło docieplenie przegród, utworzenie od podstaw centralnego wewnętrznego źródła ciepła na potrzeby ogrzewania i przygotowania ciepłej wody. Zalecony optymalny wariant obejmował docieplenie ścian zewnętrznych (rys. rys. 6 i 7) warstwą styropianu o grubości 14 cm, stropu pod poddaszem warstwą styropianu o grubości 18 cm oraz stropu nad piwnicami warstwą styropianu o grubości 6 cm, a w pomieszczeniu kotłowni i składu opału warstwą wełny mineralnej [2].
380 A. Ujma, A. Lis Rys. 6. Elewacja frontowa NW i boczna SW Rys. 7. Elewacja tylna SE i boczna NE W budynku utworzono kotłownię własną o mocy 50 kw na ekogroszek, wybudowano komin, wprowadzono system centralnego ogrzewania i zbiorczego przygotowania ciepłej wody z dwoma zasobnikami oraz opomiarowania. Dodatkowo wymieniono instalację wodociągową i piony instalacji kanalizacyjnej, udrożniono piony wentylacyjne. Ostatnie wymienione prace nie wchodziły w zakres działań termomodernizacyjnych. W latach 2004-2010 monitorowano efekty przeprowadzonej termomodernizacji, które przyporządkowano według trzech głównych grup aspektów rozwoju zrównoważonego.
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 381 3. EKONOMICZNE EFEKTY TERMOMODERNIZACJI Główne efekty odnoszą się do kwestii ekonomicznych, związanych z obniżenia zużycia opału. Zużycie ciepła przeliczone z zużycia opału z lat 2004-2009 i planowanego za 2010 r., daje średnie zużycie na poziomie 445,3 GJ/rok (rys. 8). Zużycie ciepła (c.o. + c.w.u.), GJ/rok 1 400,0 1 200,0 1 000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 1 351,5 468,0 447,2 481,0 444,6 429,0 436,8 410,8 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 8. Roczne zużycie ciepła na potrzeby c.o. i c.w.u. W badaniach potwierdzono, iż wahania w zużyciu energii w kolejnych latach związane są m.in. z występującymi wówczas warunkami temperaturowymi. Średni efekt energetyczny za analizowany okres, do 2003 r. wyniósł ok. 67% i był niższy od uzyskanego w audycie (ok. 75%). Różnica w uzyskanym efekcie wynika z przyjęcia w audycie stałego ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody dla stanu przed modernizacją, co nastąpiło dopiero po wykonaniu termomodernizacji. Średnioroczne zużycie opału w okresie 2004-2008, przeliczone na warunki standardowego okresu grzewczego, wyniosło 18,9 t/rok ekogroszku (rys. 9). 19,5 Roczne zużycie opału, t/rok 19 18,5 18 17,5 17 16,5 16 15,5 15 2004 2005 2006 2007 2008 rzeczywiste zużycie opału rzeczywiste zużycie przeliczone na standardowe SD Rys. 9. Roczne rzeczywiste zużycie opału i przeliczone na standardowe stopniodni
382 A. Ujma, A. Lis Zmniejszyło się zużycie energii elektrycznej o ok. 15 000 kwh/rok jako efekt rezygnacji z ogrzewania pomieszczeń i podgrzewu wody urządzeniami elektrycznymi. Obniżyło się zużycie zimnej wody, a niskie zużycie c.w.u. wskazuje na dobre ocieplenie przewodów rozprowadzających i niskie straty ciepła na przesyle wody. Uzyskano około trzykrotne obniżenie kosztów opłat za energię na potrzeby c.o. i c.w.u. Obecnie to ponad 3-krotnie mniejsze koszty energii, w porównaniu do tych, jakie ponosiliby mieszkańcy, gdyby nie wykonano termomodernizacji (rys. 10). Koszt energii (c.o. i c.w.u.), zł/rok 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 bez termomodernizacji 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 10. Zestawienie rocznych kosztów ciepła z kosztami, jakie wystąpiłyby, gdyby nie wykonano termomodernizacji Oszczędność z tytułu zmniejszenia kosztów zakupu opału w 2010 r., w stosunku do opłat, które musieliby ponosić mieszkańcy, gdyby nie wykonano termomodernizacji, na jedno mieszkanie, powinna osiągnąć ok. 2 tys. zł/rok (rys. 11). Daje to oszczędność rzędu 170 zł na każdy lokal mieszkalny na miesiąc. Koszt energii (c.o. i c.w.u.), zł/mieszkanie/rok 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 bez termomodernizacji 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 11. Zestawienie rocznych kosztów ciepła na lokal z kosztami, jakie wystąpiłyby, gdyby nie wykonano termomodernizacji
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 383 4. EKOLOGICZNE EFEKTY TERMOMODERNIZACJI Zmniejszenie ilości zużywanego opału przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie emisji szkodliwych substancji powstających w procesie spalania paliw do atmosfery (rys. rys. 12 i 13). Ilość zanieczyszczeń, kg/rok 10 000,0 9 000,0 8 000,0 7 000,0 6 000,0 5 000,0 4 000,0 3 000,0 2 000,0 1 000,0 0,0 9 168,0 3 750,0 614,9 91,8 360,0 33,8 3 884,8 przed termomodernizacją 2 500,0 0,9 976,1 600,0 0,5 Popiół SO2 NO2 CO BaP Pył Rys. 12. Zmniejszenie zanieczyszczeń szkodliwych substancji 100 000,0 91 119,5 90 000,0 Ilość zanieczyszczeń, kg 80 000,0 70 000,0 60 000,0 50 000,0 40 000,0 30 000,0 20 000,0 10 000,0 46 250,0 przed termomodernizacją 0,0 CO2 Rys. 13. Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla Uzyskano zmniejszenie emisji zanieczyszczeń średnio o około 51%, przy czym największy spadek zanotowano dla tlenku węgla na poziomie 64%. Obniżenie opłat za zanieczyszczenie środowiska w przypadku konieczności ich ponoszenia wyniosłoby 49%. Wyniki analizy ograniczenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery i ocena związanych z nimi potencjalnych efektów finansowych podkreślają wagę problemu i celowość realizowania tego rodzaju przedsięwzięć na szerszą skalę.
384 A. Ujma, A. Lis W badaniach stwierdzono znaczne obniżenie zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną. Wartość realna wskaźnika EP H+W, wyznaczona na podstawie zużycia węgla w latach 2004-2010 (bez energii pomocniczej) (rys. 14), wyniosła średnio 254,1 kwh(m 2 rok). 700,0 697,7 EP, kwh/(m 2 rok) 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 267,0 255,1 274,4 253,6 244,7 249,2 234,4 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 14. Obniżenie zapotrzebowania na energię nieodnawialną Zmniejszenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery zostało zauważone przez mieszkańców, którzy sygnalizują poprawę jakości powietrza na terenie osiedla. Do tego stanu przyczynia się m.in. powstawanie nowych kotłowni w poszczególnych budynkach, zwłaszcza mieszkalnych. Uniemożliwia to lub znacznie ogranicza praktykowane przez użytkowników pieców i kotłów starej konstrukcji, spalanie różnego rodzaju odpadów z tworzyw sztucznych, które są źródłem emisji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, będących substancjami silnie toksycznymi, rakotwórczymi oraz mutagennymi. Powyższe fakty mogą przyczynić się do wzrostu świadomości ekologicznej miejscowej społeczności, w zakresie ograniczania zanieczyszczenia środowiska naturalnego produktami spalania przy ogrzewaniu budynków. 5. SOCJALNO-SPOŁECZNE EFEKTY TERMOMODERNIZACJI Większość mieszkańców analizowanego budynku otrzymuje emerytury, niektórzy renty, a tylko kilka osób jest aktywne zawodowo. Pomimo to zdecydowali się oni na przeprowadzenie termomodernizacji swojego budynku. Świadczy to o tym, iż również w obiektach zamieszkałych w większości przez osoby w wieku emerytalnym możliwe jest wykonanie zakrojonych na szeroką skalę prac termomodernizacyjnych. Przeprowadzenie termomodernizacji pozwoliło radykalnie obniżyć koszty eksploatacyjne i poprawić sytuację finansową mieszkańców (rys. rys. 15 i 16). W przypadku nieprzeprowadzenia omawianych działań oraz w związku ze wzro-
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 385 stem cen opału, udział kosztów ponoszonych na c.o. i c.w.u., stanowiłby w latach 2008-2010, odpowiednio, ok. 12% średnich krajowych zarobków i ok. 41% minimalnej krajowej emerytury. Udział kosztów energii (c.o. + c.w.u.) w średnich płacach, % 12 10 8 6 4 2 0 11,5 11,5 11,5 bez termomodernizacji 11,0 10,4 7,4 7,4 8,0 3,9 3,7 3,8 3,9 3,6 2,6 2,7 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 15. Udział kosztów energii w średnich krajowych zarobkach Udział kosztów energii (c.o. + c.w.u.) w minimalnych emeryturach, % 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 bez termomodernizacji 22,6 22,9 25,0 8,2 8,6 33,0 36,6 40,5 40,8 40,5 12,2 12,5 13,4 13,7 12,8 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rys. 16. Udział kosztów energii w minimalnej krajowej emeryturze W rezultacie przeprowadzonej termomodernizacji uzyskano również różnorodne rezultaty, które można zaliczyć do grupy efektów związanych z warunkami użytkowania lokali. Szczególnie istotna jest tu poprawa bezpieczeństwa mieszkańców, związana z likwidacją zagrożenia zatrucia z nie w pełni sprawnych przewodów dymowych. Wyniki badań ankietowych prowadzonych wśród mieszkańców odnośnie do warunków mikroklimatu, komfortu cieplnego oraz warunków użytkowych lokali wskazują na znaczną poprawę warunków środowiska wnętrz oraz odczuć związanych z przebywaniem w nich. Po termomodernizacji nie zarejestrowano powszech-
386 A. Ujma, A. Lis nie występującego przed termomodernizacją zapleśnienia powierzchni ścian, zwłaszcza w obrębie wnęk okiennych (rys. 17). Zapleśnienie w obrębie wnęki okiennej w procentach mieszkań 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 33,3 duży stopień przed termomodernizacją 41,7 średni stopień 16,7 mały stopień 8,3 nieznacznie 100,0 wcale Rys. 17. Zapleśnienie powierzchni ścian w obrębie wnęki okiennej Radykalnie poprawiły się również warunki komfortu cieplnego mieszkańców (rys. 18). Przed termomodernizacją aż 67% mieszkańców wskazywało na niezadowalający stan mikrośrodowiska w swoich lokalach mieszkalnych. Odczuwanie komfortu cieplnego w procentach mieszkań 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 gorąco ciepło lekko ciepło 83,3 16,7 16,7 8,3 8,3 komfort przed termomodernizacją 25,0 lekko chłodno chłodno 41,7 zimno Rys. 18. Odczuwanie komfortu cieplnego Stworzenie centralnego systemu ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody użytkowej przyczyniło się do podniesienia standardu mieszkań i jakości ich użytkowania, co bezpośrednio przekłada się również na wzrost wartości rynkowej tych mieszkań.
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 387 6. POBUDZENIE DZIAŁAŃ TERMOMODERNIZACYJNYCH W MIEJSCOWOŚCI Problem obniżenia zapotrzebowania na energię i wzrostu efektywności jej wykorzystania jest niezwykle ważny, gdyż dotyczy znacznej części istniejących zasobów budowlanych. Wzorcowo zrealizowane przedsięwzięcia termomodernizacyjne stają się impulsem do pobudzenia tego typu działań wśród właścicieli i zarządców budynków, zwłaszcza w mniejszych, często bardziej zintegrowanych ze sobą społecznościach lokalnych. Tym bardziej jest to niezbędne dla obszarów wiejskich, gdyż według danych GUS-u udział mieszkań wyposażonych w instalację centralnego ogrzewania na terenach wiejskich stanowi tylko 64,8% i jest zdecydowanie niższy niż na terenie miast, gdzie wynosi 84,9% [1]. Działania termomodernizacyjne mają dużą szansę zintensyfikowania w obiektach wspólnot mieszkaniowych. Świadczą o tym dane o skali wyremontowanych w 2009 r. mieszkań. Na wszystkie prace remontowe w mieszkaniach, ukierunkowane na poprawę ich standardu, aż 64,5% należało do wspólnot mieszkaniowych [1]. Analizowana inwestycja przeprowadzona w budynku należącym właśnie do wspólnoty mieszkaniowej okazała się również wzorem dla właścicieli sąsiadujących obiektów mieszkalnych, którzy zdecydowali się na podjęcie działań termomodernizacyjnych w swoich budynkach. Odnowie poddano także osiedlowe uliczki i chodniki oraz zadbano o zieleń (rys. 19). Rys. 19. Widok osiedla Mieszkańcy i zarząd wspólnoty chętnie dzielą się swoimi doświadczeniami w zakresie prowadzonych działań inwestycyjnych i eksploatacji budynku. Świadomość korzyści płynących z prowadzenia tego typu działań jest widoczna we Wręczycy Wielkiej również z poziomu Urzędu Gminy, który w latach 2004- -2009 koordynował termomodernizację innych obiektów (rys. rys. 20-23).
388 A. Ujma, A. Lis Rys. 20. Budynek szkoły Rys. 21. Budynek Straży Pożarnej Rys. 22. Budynek Urzędu Gminy
Elementy zrównoważonego rozwoju w termomodernizacji budynku wielorodzinnego 389 Rys. 23. Budynek Gminnego Ośrodka Kultury WNIOSKI 1. Działania termomodernizacyjne przyczyniają się bezpośrednio do uzyskania efektów ekologicznych, ekonomicznych, społeczno-socjalnych, to jest odnoszących się m.in. do zrównoważonego budownictwa i zrównoważonego rozwoju lokalnego. 2. Nawet niewielka niezbyt zamożna społeczność może przeprowadzić zakrojone na dużą skalę przedsięwzięcie termomodernizacyjne oraz osiągnąć z niego wielorakie, wymierne korzyści. 3. Szczególnie korzystne podstawy do termomodernizacji budynków występują we wspólnotach mieszkaniowych, w których członkowie poczuwają się do bycia właścicielami nie tylko swoich mieszkań, ale całego budynku. Takie działania mają dużą szansę intensywnego rozwijania się w lokalnych społecznościach. 4. W celu efektywniejszego wykorzystywania środków na termomodernizacje i inicjowania potrzeby takich działań niezbędne jest zintensyfikowanie działalności edukacyjnej i propagującej zalety termomodernizacji na poziomie mieszkańców, a przede wszystkim zarządów wspólnot mieszkaniowych. 5. Udana termomodernizacja wywołuje reakcję w postaci wykonywania kolejnych termomodernizacji w jej otoczeniu. 6. Kompleksowa termomodernizacja przynosi największe efekty i najkrótszy okres zwrotu włożonych środków finansowych. LITERATURA [1] Dec A., Knyszewska E., Gospodarka mieszkaniowa w 2009 roku, GUS, Warszawa 2009. [2] Ujma A., Lis A., Audyt energetyczny budynku mieszkalnego, Wręczyca Wielka, ul. Szkolna 9 (oprac. niepublikowane).