OZE

Jakie źródła ciepła do domów o obecnych standardach energetycznych?

Każdy, kto rozpoczyna budowę domu, oprócz wizualnej strony budynku powinien zadać sobie od razu pytanie: dom tradycyjny, energooszczędny, niskoenergetyczny czy pasywny? Większość świadomych inwestorów podejmuje decyzję o budowie domu o niskim zużyciu energii (już według standardów WT 2021) lub nawet pasywnego. W porównaniu do budownictwa tradycyjnego koszty ogrzewania takiego budynku są minimum 2-3-krotnie niższe niż budynków tradycyjnych, a koszty budowy mogą być takie same lub tylko nieznacznie wyższe (do kilku procent) w porównaniu do budownictwa tradycyjnego. Większa różnica w kosztach jest już w przypadku budynków pasywnych – wymagają one dużo większej restrykcji budowli, zastosowania bardziej kosztownych systemów montażu detali i fachowej wiedzy ekip budowlanych. 

Według danych GUS prawie ⅔ energii zużywanej w domach mieszkalnych jest pobierane do ich ogrzewania.

To głównie w tym momencie na etapie budowy i modernizacji budynku można poczynić odpowiednie kroki do stworzenia taniego w użytkowaniu budynku mieszkalnego, którego potrzeby cieplne będą niewielkie lub zastosowania źródła ciepła, które zapewni ekonomiczny komfort. Budynki energooszczędne i niskoenergetyczne to najczęściej bilans pomiędzy tymi dwoma filozofiami – dom ma być zbudowany z pomysłem i rozwiązaniami pozwalającymi na niskie zużycie energii, a źródło ciepła ma dostarczać energię do tego domu w ekonomiczny sposób.

 

Przepis na tani w użytkowaniu dom – fizyka budynku

 

 

Izolacja cieplna 

Niezależnie od wybranej technologii budynki o niskim zużyciu energii cechują się izolacją cieplną zewnętrznych przegród na lepszym poziomie niż w budownictwie tradycyjnym. Izolacja musi być polepszona o ok. 20-25% w porównaniu do rozwiązań typowych. W przypadku izolacji ścian przykładowo dla styropianu będzie trzeba zastosować styropian o grubości minimum 20 cm o współczynniku λ = 0,044 W/m2K.

Szczelność budynku

Na etapie budowy mojego domu spotykałem się z opinią większości rozmówców – „tylko nie rób z domu termosu, bo dom musi oddychać”. Ok, ale to ma być pod naszą kontrolą, po to jest wentylacja. Domy pasywne sprawdza się za pomocą testu szczelności – jest to praktycznie podstawa odbioru takiego budynku. W przypadku pozostałych domów testów najczęściej nikt nie wykonuje, jednakże warto zwrócić uwagę na elementy budynku polepszające jego szczelność (montaż okien na taśmach uszczelniających, uszczelnienie połączenia dachu i ścian, itd.).

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła

Dom powinien być odpowiednio napowietrzony przez cały rok. Od pewnego czasu w rozmowach z klientami przestałem używać głównego argumentu rekuperacji, jako elementu pozwalającego na oszczędności – to prawda, ale kluczowy jest inny aspekt – komfort! Przed własną budową zapytałem znajomego użytkującego wentylację mechaniczną czy ma ona sens? „Jest jeden minus – jak śpię w hotelu lub u rodziny, która nie ma wentylacji to rano boli mnie głowa. Przyzwyczaiłem się do powietrza z odpowiednią ilością tlenu”. I to jest chyba klucz – powietrze jest filtrowane z pyłów, dom ma cały czas zapewnioną odpowiednią ilość tlenu, jednocześnie powietrze nawiewane odzyskuje ciepło z powietrza usuwanego z budynku. Wentylacja grawitacyjna tak naprawdę działa głównie zimą – przy odpowiedniej różnicy temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynku oraz zastosowaniu nawiewników w oknach. Z praktyki wiem, że domy w których zastosowano szczelne okna praktycznie nie mają zastosowanych nawiewników. Dom niskoenergetyczny i energooszczędny to musi być dom komfortowy zarówno pod względem kosztów użytkowania, jak i komfortu przebywania.

Akumulacja

W ostatnich czasach mam wrażenie jest trochę pomijana, a moim zdaniem w naszym klimacie idealnie sprawdza się w budowie domu niskoenergetycznego. Nawet zimą temperatura zewnętrzna rzadko utrzymuje się na poziomie -20°C przez więcej niż kilka godzin (najczęściej nocnych i wczesno-porannych). Akumulacja budynku pozwala na dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła i magazynowanie w celu utrzymania komfortu domowników. Oczywiście zupełnie inaczej zachowują się budynki, np.: szkieletowe o bardzo małej akumulacji ciepła, jednak bardzo dużej szczelności i izolacyjności. Nagrzanie takiego budynku wykonujemy szybko i niewielką mocą grzewczą, jednakże wymagane jest praktycznie ciągłe zasilanie budynku w ciepło (bez możliwości dłuższych przerw, jak to jest w przypadku akumulacji).

Projekt budynku

Bardzo ważne jest uproszczenie budynku na etapie projektu – powierzchnia przegród zewnętrznych powinna być proporcjonalnie jak najmniejsza w stosunku do powierzchni użytkowej, co gwarantuje spadek zapotrzebowania na ciepło.
Dodatkowo warto przemyśleć zwiększenie przeszkleń okien dla orientacji południowej i rezygnację lub zupełne ograniczenie szklanych przegród w orientacji północnej. Kolejnym elementem powiększającym zużycie ciepła jest garaż w bryle budynku – otwarcie bramy garażowej powoduje szybkie wychłodzenie pomieszczenia i może również powodować wychładzanie całego domu.

Dom niskoenergetyczny latem

Domy szczelne o zwiększonej powierzchni okien mogą mieć problem z utrzymaniem odpowiedniej temperatury domu w okresie letnim. Ważne jest już na etapie projektu zastosowanie odpowiednich okapów, przesłon okiennych lub zewnętrznych żaluzji czy rolet, tak żeby energochłonność systemów chłodzących była możliwie jak najniższa.

Jaki jest nasz dom, czyli o klasyfikacjach energetycznych?

Co tak naprawdę oznacza dom tradycyjny, energooszczędny, niskoenergetyczny lub pasywny? Obecnie funkcjonuje kilka klasyfikacji definiujących takie obiekty i niestety nie zawsze uwzględniają te same parametry/wskaźniki. Dziś można przyjąć, że w Polsce nowe budynki muszą być w standardzie wznoszone jako energooszczędne. Poniżej przedstawiamy dwie funkcjonujące klasyfikacje.

Klasyfikacja według EP

Współczynnik EP (nieodnawialnej energii pierwotnej) pokazuje, ile energii nieodnawialnej budynek może czerpać rocznie ze środowiska naturalnego do tego, by wytworzyć energię końcową dla celów ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody użytkowej wraz z energią pomocniczą potrzebną do zasilania oświetlenia, AGD i wszystkich innych urządzeń elektrycznych w domu.
Współczynnik EP przyjęto jako kryterium określające standardy domów w Warunkach Technicznych obowiązujących w Polsce od 2014 roku.
Zgodnie więc z rozporządzeniem ministra infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, aktualnie (od 01.01.2017 roku – WT 2017) projektowany dom jednorodzinny powinien osiągnąć wartości wskaźnika EP na ogrzewanie, podgrzewanie powietrza wentylacyjnego i przygotowanie ciepłej wody użytkowej poniżej 95 kWh/(m2·rok).
Domy jednorodzinne budowane od 1 stycznia 2021 roku będą musiały spełniać standardy WT 2021 i charakteryzować się wskaźnikiem EP poniżej 70 kWh/(m2·rok).

Klasyfikacja według EUco

Wskaźnik EUco pokazuje wysokość energii użytkowej niezbędnej do ogrzewania i wentylacji. Określa stopień zabezpieczenia przed stratami ciepła niezależnie od zainstalowanych w nim urządzeń grzewczych, strat energii w wyniku ich działania oraz oddziaływania urządzeń na środowisko.
Według przepisów i europejskiej normy ISO:
– dom tradycyjny miał EUco powyżej 70 kWh/(m2·rok),
– dom energooszczędny powinien mieć EUco ≤ 70 kWh/(m2·rok),
– dom niskoenergetyczny ma EUco ≤ 30 kWh/(m2·rok),
– dom pasywny EUco ≤ 15 kWh/(m2·rok),
– dom zeroenergetyczny 0 kWh/(m2·rok),
– dom dodatnioenergetyczny (plusenergetyczny) to dom z dodatnim bilansem energetycznym, czyli przynoszący nadwyżki energii.
Warto zwrócić uwagę, że od stycznia 2017 roku wszystkie budowane domy powinny być w teorii energooszczędne.

 

Urządzenia komponujące się z domem o niskim zużyciu energii

 

fot. Buderus
fot. Buderus

Pompa ciepła

Chyba pierwszy wybór. Możliwość aplikacji urządzenia do funkcji grzania i chłodzenia. Jednocześnie pozwala na znaczne oszczędności dzięki zastosowaniu taryf energetycznych lub sprzężenia z instalacją fotowoltaiczną – tworzymy w tym momencie dość popularny dom bez rachunków. Najbardziej popularne obecnie pompy ciepła, korzystające z powietrza atmosferycznego inwestycyjnie kosztują niewiele więcej niż przyłącze gazowe + kotłownia gazowa + komin. Zyski w okresie eksploatacji są znaczące.

Ogrzewanie na podczerwień lub maty elektryczne

Najczęściej stosowane z instalacją fotowoltaiczną. W przypadku domów pasywnych, które mają bardzo małe zapotrzebowanie na energię cieplną (2000-3000 kWh/rocznie) można pokusić się o zastosowanie instalacji elektrycznej do ogrzewania i zbilansować ją instalacją fotowoltaiczną. W przypadku budynków niskoenergetycznych o potrzebach najczęściej na poziomie 6000-10000 kWh energii cieplnej rocznie, pompa ciepła zmniejsza zapotrzebowanie na energię średnio 4-krotnie, tzn. że produkuje z 1 kWh energii elektrycznej średnio 4 kWh energii cieplnej – stąd wielkość instalacji fotowoltaicznej może być znacząco mniejsza.

Kotły gazowe kondensacyjne

Rozwiązanie tańsze w inwestycji, droższe w eksploatacji. Kotły gazowe nie powodują zanieczyszczenia pyłami i efektu smogu, jednak ze względu, że korzystają z nieodnawialnego paliwa od roku 2050 ma zostać zabronione ich stosowanie w całej Unii Europejskiej.

 

Studium przypadku – na jakie rozwiązania ja zdecydowałem się w przypadku mojego domu?

 

Opis budynku

Dom w technologii murowanej o ogrzewanej powierzchni użytkowej w okolicach 180 m2.
Koszty ogrzewania budynku: 500-700 zł/rocznie w taryfie G13. Zużycie średnie energii w okresie roku na osobnym podliczniku około 1800-2000 kWh (najwięcej zużycia w godzinach o najniższych cenach energii).
Typ budynku: niskoenergetyczny.

Ściana

Pustak silikatowy 18 cm – za namową architekta zdecydowałem się na materiał o dużej gęstości i bardzo dobrych właściwościach akumulacyjnych. Ważniejsza od grubości ściany w tym przypadku jest gęstość materiału. Najważniejsze z punktu widzenia akumulacji jest pierwsze 10 cm ściany (od wewnątrz). Następnie całość została docieplona styropianem o grubości 25 cm (według wyliczeń wystarczało 20 cm, natomiast zwiększyłem tą ilość, żeby zakryć kasety rolet okiennych).

Ocieplenie dachu

Wełna w dwóch warstwach o łącznej grubości 35 cm (lambda = 0,035 W/m2K). Kluczową rzeczą jednak było zastosowane również dedykowanej folii i dokładne sklejenie, również do murów (specjalnymi klejami).

Okna

Wysunięte do warstwy styropianu na taśmach uszczelniających. Ze względów ekonomicznych nie stosowałem systemowych rozwiązań mocujących okno w warstwie ciepłego montażu – po rozmowie z architektem zaprojektowaliśmy proste wsporniki drewniane i metalowe podpierające okno schowane w styropianie, montaż boczny na kątownikach budowlanych. Według doświadczonej firmy montującej okna – stabilność w tym systemie była zdecydowanie lepsza niż w przypadku standardowego montażu – przy kilkunastu wiatrach halnych system sprawdził się w 100%. Pomiar kamerą termowizyjną w okresie zimowym potwierdził prawidłowy montaż pod względem termiki i szczelności okien.
Zastosowane okna na ciepłych profilach z pakietem 3-szybowym. W projekcie okna zostały zaprojektowane w zdecydowanej części od południa (około 25 m2 powierzchni).

Instalacja grzewcza

W całym budynku zastosowano ogrzewanie podłogowe z założeniem min. 10 m rury na 1 m2 powierzchni podłogi. Wykładzina podłogi na parterze sprzyja przewodzeniu ciepła (gres), na piętrze zastosowano panele.
Urządzeniem ogrzewającym budynek jest pompa ciepła HEWALEX PCCO SPLIT 13kW. Dodatkowo jako wspomaganie zostały zastosowane kolektory słoneczne. Instalacja fotowoltaiczna dopiero w planach. Urządzenie ma 3-strefowe nastawy parametrów pracy, co znacząco polepsza możliwość korzystania z najtańszej dostępnej na rynku taryfy (G13, Tauron)

Komin

Domu nie można nazwać pasywnym również z powodu zamontowania kominka. Spełnia on raczej funkcję dekoracyjną, ponieważ w okresie 2 lat spalone zostało drewno w ilości maks. 1,5 m3. Jest to niestety ujemny element wpływający na zwiększenie kosztów ogrzewania budynku.

 

Z własnego doświadczenia mogę potwierdzić, że biorąc pod uwagę aspekty ekonomicznie i komfortu przebywania w pomieszczeniach, warto zdecydować się na dom niskoenergetyczny lub energooszczędny. Zastosowanie nowoczesnych technologii grzewczych i wentylacyjnych zdecydowanie poprawia komfort jakości użytkowania budynku.

 

Szymon Piwowarczyk

Źródło: https://instalreporter.pl/odnawialne-zrodla-energii/jakie-zrodla-ciepla-do-domow-o-obecnych-standardach-energetycznych/

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *