ASPEKT ENERGETYCZNY I ŚRODOWISKOWY EFEKTYWNOŚCI

Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym
Piotr LIS
Politechnika Częstochowska
ASPEKT ENERGETYCZNY I ŚRODOWISKOWY EFEKTYWNOŚCI
ENERGETYCZNEJ SYSTEMÓW BUDOWLANO-INSTALACYJNYCH
The paper presents the selected information about energy effectiveness in building-installation systems but energy raw materials expendable and natural environmental protection.
WPROWADZENIE
Efektywność energetyczna jest to zespół różnego rodzaju czynników - działań,
zachowań, warunków itp. - mających wpływ na taki sposób użytkowania i wykorzystywania energii, któremu towarzyszą możliwie najmniejsze straty energii. Biorąc pod uwagę duże uzależnienie współczesnego świata od różnych postaci energii
i wyczerpujące się zasoby konwencjonalnych surowców energetycznych, użytkowanie energii w możliwie najbardziej efektywny sposób powinno być przedmiotem
szczególnych zabiegów. Zabiegów zarówno w skali państwa, gdzie kładzie się nacisk na bezpieczeństwo energetyczne i ochronę środowiska, jak i w skali poszczególnych sektorów gospodarki z dążeniem do osiągnięcia minimalnego lub redukcję
nadmiernego udziału kosztów energii w kosztach związanych z funkcjonowaniem
tych sektorów. Niestety, problem ten ciągle nie jest dostatecznie doceniany, chociaż
podstawy prawne w różnych krajach zostały już stworzone.
Do 2020 roku wszystkie kraje Unii Europejskiej muszą razem spełnić cele 3 × 20
uzgodnione na szczycie Rady Europejskiej w marcu 2007 roku. Wspomniane cele
to:
• zmniejszenie emisji CO2 o 20%,
• zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych do 20%,
• zwiększenie efektywności energetycznej o 20% do 2020 roku.
Realizacja dwóch pierwszych celów wiąże się przede wszystkim ze znacznymi nakładami finansowymi na wdrażanie technologii efektywnych energetycznie źródeł
energii, zarówno konwencjonalnych, jak i niekonwencjonalnych. Realizacja trzeciego celu w znacznym zakresie zależeć będzie od podjęcia, niejednokrotnie prostych, działań na rzecz oszczędzania energii. Nie ulega wątpliwości, że wymagania
zostały określone na wysokim poziomie, a ich spełnienie wymaga kompleksowego
190
P. Lis
podejścia do problematyki energetycznej, uwzględniającego szereg zagadnień na
wszystkich poziomach.
Wskazanie tego rodzaju złożonego celu nakreśla kierunek działań koniecznych
do podjęcia przez państwa członkowskie. Podstawowe cele, które powinny być
postawione przed podejmowanymi działaniami i kreowaniem polityki w zakresie
efektywności energetycznej, to:
• poprawa efektywności wykorzystania paliw i energii w gospodarce narodowej,
• określenie realizacji przedsięwzięć i działań w zakresie racjonalizacji użytkowania paliw i energii jako jednego z podstawowych instrumentów realizacji
polityki klimatycznej Polski,
• osiągnięcie stałej tendencji we wzroście PKB przy jednoczesnym obniżaniu zużycia energii pierwotnej, niepowodującym nadmiernych barier w rozwoju kraju,
• osiągnięcie poziomu wskaźników efektywności energetycznej gospodarki, odpowiadającego najlepszym światowym praktykom.
Wspomniane podejście nazwano Zrównoważoną Polityką Energetyczną i przywodzi na myśl główne zasady ogólnie rozumianego zrównoważonego rozwoju,
z jego trzema podstawowymi celami - społecznym, ekonomicznym i ekologicznym. Celem realizacji zrównoważonej polityki energetycznej jest polepszenie dobrobytu społeczeństwa w wieloletnim horyzoncie czasowym poprzez dążenie do
utrzymania równowagi pomiędzy:
• bezpieczeństwem energetycznym,
• zaspokojeniem potrzeb społecznych,
• konkurencyjnością usług w sektorze,
• ochroną środowiska.
Mając na uwadze powyższe, zrównoważony system energetyczny powinien
charakteryzować się takimi cechami, jak:
• bezpieczeństwo energetyczne, jakość i niezawodność dostaw,
• konkurencyjność, efektywność i wspieranie dynamiki wzrostu gospodarczego,
sprzyjanie dobrobytowi społeczeństwa,
• uwzględnianie różnych aspektów związanych ze zdrowiem ludzi, proekologiczność przejawiająca się ochroną środowiska naturalnego i dążenie w miarę możliwości do jego odnowy, co jest związane z koniecznością utrzymania podstaw
ekologicznych życia na Ziemi.
Na podstawie analizy literatury wydaje się, że w Polsce istnieje duży potencjał
zwiększenia efektywnego wykorzystania energii, który może być również wykorzystany dla stymulowania wzrostu gospodarczego poprzez inwestowanie w realizację działań związanych z podnoszeniem efektywności energetycznej. Działania
na rzecz polepszenia efektywnego wykorzystania energii powinny odnosić się do
wszystkich sektorów oraz obszarów działalności. Powinny obejmować nie tylko
wzrost efektywności energetycznej w sferze produkcji, lecz również racjonalne
wykorzystanie energii w innych obszarach, takich jak sektor komunalno-bytowy.
Sektor komunalno-bytowy jest jednym z głównych konsumentów energii we
współczesnych gospodarkach krajów rozwiniętych. Większość energii w budyn-
Aspekt energetyczny i środowiskowy efektywności energetycznej systemów …
191
kach, w klimacie zbliżonym do klimatu występującego w naszym kraju, jest zużywana na pokrycie potrzeb związanych z ogrzewaniem i wentylacją pomieszczeń.
Dlatego też podniesienie efektywności użytkowania energii, zintegrowanie systemów ogrzewania i chłodzenia ze zwiększeniem udziału źródeł niekonwencjonalnych stanowi jeden z kluczowych elementów procesów poprawy jakości środowiska zewnętrznego i wewnętrznego w koordynacji z architekturą i urbanistyką.
1. ZASOBY SUROWCÓW ENERGETYCZNYCH
I ZAPOTRZEBOWANIE NA ENERGIĘ
Zasoby surowców energetycznych, w tym paliw kopalnych - węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego, odgrywają główną rolę w rozwoju gospodarczym. Rozpoznane
i dostępne do przemysłowej eksploatacji zasoby tych paliw są jednak ograniczone.
Wzrost popytu i perspektywiczna ograniczoność zasobów powoduje stosunkowo
szybki wzrost cen oraz cen wytwarzanej przy ich wykorzystaniu energii. Należy
się spodziewać, że tendencja taka będzie się utrzymywać (tab. 1). Przykładowo
w Polsce ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych w latach 1995-2004
wzrosły ponad 5-krotnie.
Tabela 1. Prognoza cen paliw podstawowych w imporcie do Polski
(ceny stałe w USD z 2007 r.) [3]
Surowiec energetyczny
Ropa naftowa
Gaz ziemny
Węgiel energetyczny
Jednostka
USD/boe
USD/1000 m
USD/t
3
2007
2010
2015
2020
2025
2030
68,5
89,0
94,4
124,6
121,8
141,4
291,7
406,9
376,9
435,1
462,5
488,3
101,3
140,5
121,0
133,5
136,9
140,3
Unia Europejska stara się przygotować do wyzwań pojawiających się w związku z nadchodzącym deficytem paliw kopalnych. Skala tych wyzwań zależy w dużym stopniu od zapotrzebowania na energię. To zapotrzebowanie z kolei zależy od
wielu czynników. Takie czynniki, jak powierzchnia kraju, struktura jej użytkowania, liczba ludności, struktura gospodarki, struktura przemysłu, należą do istotnych
czynników wpływających na wielkość zapotrzebowania na energię. Według szacunków popyt na energię w Europie mógłby wzrosnąć o blisko 50% do 2030 roku.
Także prognozy dla Polski przewidują wzrost zużycia energii finalnej (tab. 2)
na poziomie około 29%, przy czym największy wzrost o 90% przewidywany jest
w sektorze usług. W sektorze przemysłu ten wzrost wyniesie około 15%.
Tymczasem ponad 80% zużywanej energii pochodzi z nieodnawialnych źródeł:
ropy naftowej, węgla kamiennego i gazu, a przypuszczalny okres ich wyczerpania
przy obecnym poziomie technicznym wydobycia zaczyna być już liczony
w dziesiątkach lat, pomimo pewnych rozbieżności w informacjach w zależności od
ich źródła (tab. 3).
192
P. Lis
Tabela 2. Zapotrzebowanie na energię finalną w podziale na sektory gospodarki,
w Mtoe [3]
Sektor gospodarki
2006
2010
2015
2020
2025
2030
Przemysł
20,9
18,2
19,0
20,9
23,0
24,0
Transport
14,2
15,5
16,5
18,7
21,2
23,3
Rolnictwo
4,4
5,1
4,9
5,0
4,5
4,2
Usługi
6,7
6,6
7,7
8,8
10,7
12,8
Gospodarstwa domowe
19,3
19,0
19,1
19,4
19,9
20,1
RAZEM
65,5
64,4
67,3
72,7
79,3
84,4
Tabela 3. Światowe udokumentowane zasoby przemysłowe konwencjonalnych surowców energetycznych i ich wystarczalność w 2005 r. [2]
Sektor gospodarki
2006
2010
2015
2020
2025
2030
Przemysł
20,9
18,2
19,0
20,9
23,0
24,0
Transport
14,2
15,5
16,5
18,7
21,2
23,3
Rolnictwo
4,4
5,1
4,9
5,0
4,5
4,2
Usługi
6,7
6,6
7,7
8,8
10,7
12,8
Gospodarstwa domowe
19,3
19,0
19,1
19,4
19,9
20,1
RAZEM
65,5
64,4
67,3
72,7
79,3
84,4
Ponadto w Europie potencjał zasobów energetycznych jest bardzo zróżnicowany
w poszczególnych krajach. Zróżnicowane są też uwarunkowania zaopatrzenia
w energię. Wynikają one często z zaszłości historycznych i wcześniejszych geopolitycznych podziałów. W efekcie struktura zużycia energii w poszczególnych krajach Unii Europejskiej jest mocno zróżnicowana.
W Polsce w produkcji energii elektrycznej i ciepła dominuje zużycie węgla kamiennego, ponieważ zasoby geologiczne tego paliwa w naszym kraju są najbogatsze.
Wielkość tych zasobów szacuje się na około 42 mld ton (w tym około 15 mld ton
zasobów zagospodarowanych, czyli rezerw dostępnych do gospodarczej eksploatacji). Roczne wydobycie węgla kamiennego w naszym kraju kształtuje się obecnie
na poziomie około 95 mln ton, w tym 80 mln ton węgla energetycznego. Przy tym
poziomie wydobycia obecnie rozpoznane zasoby omawianego surowca energetycznego wystarczą na 150 lat. W Polsce znajdują się też znaczące zasoby węgla brunatnego. W źródłach informacji nie ma jednak pełnej zgodności co do wielkości tych
zasobów, ale bez wątpienia jeszcze przez dziesięciolecia mogą one być eksploatowane na cele energetyczne. Mniej obfite są zasoby gazu ziemnego. Krajowe wydobycie pokrywało w 2005 roku tylko około 30% polskiego zapotrzebowania na
paliwa gazowe. Jeszcze mniejsze są zasoby ropy naftowej - tu łączne udokumentowane zasoby są porównywalne z rocznym zapotrzebowaniem Polski na ten surowiec.
Polska rocznie zużywa około 4 tys. PJ (4 159 PJ w 2006 r.) energii pierwotnej. Jest
Aspekt energetyczny i środowiskowy efektywności energetycznej systemów …
193
to przede wszystkim energia w formie paliw kopalnych. Zużycie energii pierwotnej w Polsce stanowi 5,2% zużycia energii pierwotnej w całej Unii Europejskiej.
Unia Europejska dąży do tego, aby stać się jednym z najbardziej konkurencyjnych regionów świata oraz utrzymać wiodącą pozycję w dziedzinie ochrony środowiska i zwiększania zatrudnienia. Sprostanie tym wyzwaniom będzie wiązało się
ze wzrostem zapotrzebowania na energię. Zaspokojenie tego zapotrzebowania najprostszą drogą zwiększenia jej konwencjonalnej produkcji będzie trudne do zrealizowania, przede wszystkim z uwagi na przedstawioną wcześniej ograniczoność
nieodnawialnych źródeł energii. Nagłe zwiększenie korzystania z odnawialnych
źródeł energii też z pewnością będzie niemożliwe. Alternatywnym źródłem energii
okazuje się jej oszczędność (rys. 1), uruchamiająca rezerwy, które można wykorzystać dla zaspokojenia potrzeb energetycznych wynikających z rozwoju różnych sektorów gospodarki. Właśnie efektywne gospodarowanie zasobami energetycznymi może odegrać tutaj kluczową rolę w połączeniu z ochroną środowiska
naturalnego.
Rys. 1. Populacja światowa i zapotrzebowanie na energię [4]
Oprócz ograniczoności naturalnych zasobów tradycyjnych surowców energetycznych jest jeszcze jeden istotny problem związany z produkcją energii z wykorzystaniem technologii konwencjonalnych. Problemem tym jest, w obliczu zauważalnych zmian klimatycznych, troska o środowisko naturalne oraz zmniejszenie
emisji CO2 do atmosfery. Wytwarzanie energii z paliw kopalnych prowadzi do degradacji środowiska naturalnego. Efektem spalania surowców energetycznych są
gazy emitowane do atmosfery. Tlenki siarki wywołują kwaśne deszcze. Freon jest
przyczyną powstawania w atmosferze dziury ozonowej. Towarzysząca każdemu
spalaniu emisja ditlenku węgla do powietrza atmosferycznego zmienia jego właści-
194
P. Lis
wości filtrujące, powodując tzw. efekt cieplarniany. W 2005 roku wszedł w życie
Protokół z Kioto. Wymaga on zredukowania do 2012 roku emisji CO2 o 5,2% poniżej poziomu emisji z roku 1990 roku. Jednak aby zapobiec dalszej degradacji
środowiska naturalnego i być może większym zmianom klimatu, należy ograniczyć
emisję CO2 o około 50% do 2050 roku.
Jak już wspomniano we wprowadzeniu do niniejszego materiału, sektor komunalno-bytowy jest jednym z głównych konsumentów energii we współczesnych
gospodarkach krajów rozwiniętych i to przede wszystkim w fazie eksploatacji budynków. Większość energii jest tutaj zużywana na pokrycie potrzeb związanych
z ogrzewaniem, wentylacją i chłodzeniem pomieszczeń, a podniesienie efektywności jej użytkowania w powyższym zakresie w połączeniu ze zwiększeniem udziału
źródeł niekonwencjonalnych stanowi jeden z kluczowych elementów w zaspokojeniu potrzeb energetycznych i poprawie jakości środowiska naturalnego.
2. BUDYNEK JAKO SYSTEM BUDOWLANO-INSTALACYJNY
Dzieło powstałe w wyniku zakończonego procesu projektowego i inwestycyjnego, jakim jest budynek, to połączenie rozwiązań architektoniczno-budowlanych
i instalacyjnych tworzących pewną całość, wkomponowaną w środowisko naturalne. To wyodrębnione w sposób techniczny mikrośrodowisko wewnętrzne mające
służyć zaspokajaniu określonych potrzeb człowieka, które jednocześnie pozostaje
we wzajemnym oddziaływaniu z otaczającym mikrośrodowiskiem zewnętrznym.
Rozwiązania zastosowane w budynku pomagają lub przeszkadzają w tworzeniu
właściwego dla człowieka mikrośrodowiska w jego wnętrzu i pozostają we wzajemnym pozytywnym lub negatywnym oddziaływaniu z mikrośrodowiskiem zewnętrznym otaczającym wspomniany budynek, a poprzez to najbliższe otoczenie
ze środowiskiem naturalnym. Ilustracją powyższych stwierdzeń jest rysunek 2.
Kompleksowe spojrzenie na budynek jako sumę działań architektonicznych,
budowlanych i instalacyjnych pozwala na optymalne połączenie wymienionych
dziedzin dla osiągnięcia zadowalającego efektu zarówno z punktu widzenia technicznego, jak i oczekiwań i komfortu przebywającego w nim człowieka. Podmiotem takiego spojrzenia powinien być człowiek i optymalizacja warunków jego
przebywania w budynku przy jednoczesnej wysokiej efektywności energetycznej
i minimalizacji negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. W tym miejscu można zaryzykować stwierdzenie, że wysoka efektywność energetyczna w eksploatacji budynków nie jest możliwa do osiągnięcia bez równoczesnego rozpatrywania różnych aspektów jego projektowania, realizacji i eksploatacji. Taki budynek
zawsze będzie funkcjonował jako pewnego rodzaju system budowlano-instalacyjny
bez względu na to, czy człowiek będzie pamiętał, że jego wzniesienie jest efektem
współdziałania różnych dziedzin. Funkcjonowanie to może być w pełni efektywne,
także energetycznie, pod warunkiem, że wspomniane współdziałanie pojawi się już
na etapie tworzenia koncepcji projektowej budynku.
Aspekt energetyczny i środowiskowy efektywności energetycznej systemów …
195
ŚRODOWISKO NATURALNE
- MIKROŚRODOWISKO ZEWNĘTRZNE
(czerpanie ze środowiska)
BUDYNEK
WZAJEMNE
(Oddziaływanie
budynku poprzez
mikrośrodowisko
zewnętrzne
na środowisko
naturalne)
ODDZIAŁYWANIE
- MIKROŚRODOWISKO
WEWNĘTRZNE
Cechy
architektonicznobudowlane
Cechy
instalacyjne
BUDOWLANO-INSTALACYJNA
CAŁOŚĆ - SYSTEM
BUDOWLANO-INSTALACYJNY
WZAJEMNE
(Oddziaływanie
środowiska
naturalnego
poprzez
mikrośrodowisko
zewnętrzne
na budynek)
ODDZIAŁYWANIE
(odprowadzanie do środowiska)
ŚRODOWISKO NATURALNE
- MIKROŚRODOWISKO ZEWNĘTRZNE
Rys. 2. Budynek jako system budowlano-instalacyjny w środowisku naturalnym
W Polsce przemysł ma podobny udział w krajowym zużyciu energii jak w całej
Unii Europejskiej. Natomiast wyraźnie więcej energii zużywa się w naszym kraju
w budynkach. Główną tego przyczyną jest nieefektywne ogrzewanie i niski standard
izolacyjności istniejących budynków. Opisaną sytuację przedstawia rysunek 3.
Rys. 3. Jakość energetyczna budynków w różnych krajach [8]
196
P. Lis
Według Europejskiej Agencji ds. Środowiska (European Environment Agency)
w Unii Europejskiej, w całkowitym zużyciu energii w budynkach 69% stanowi
energia zużywana na ogrzewanie budynków, 15% na przygotowanie ciepłej wody,
11% na oświetlenie i napęd sprzętu elektrycznego i tylko 5% na gotowanie. W Polsce
ogrzewanie stanowi aż 71% wszystkich potrzeb energetycznych budynków.
Mając na uwadze wcześniejsze stwierdzenia, działania dążące do racjonalizacji
zużycia energii i jej oszczędności oraz ograniczenia emisji dwutlenku węgla do
atmosfery w pierwszej kolejności powinny dotyczyć podnoszenia efektywności
energetycznej w eksploatowanych budynkach.
3. EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA W BUDYNKACH
A ZUŻYCIE SUROWCÓW ENERGETYCZNYCH
I OCHRONA ŚRODOWISKA NATURALNEGO
Udział budynków w zużyciu różnych form energii przez poszczególne sektory
gospodarki Unii Europejskiej jest znaczący i wynosi około 40%, co przekłada się
na emisję 842 milionów ton CO2 . W Polsce udział budynków w zużyciu energii
jest również wysoki w porównaniu z innymi sektorami, kształtując się na poziomie
około 42%, podczas gdy przemysł pochłania około 29%, a transport około 21%
całkowitej energii zużywanej w Polsce [5].
Podstawowym nośnikiem energii wykorzystywanym w Polsce do ogrzewania
budynków jest węgiel kamienny, ponieważ ciepło w Polsce jest produkowane
w większości na jego bazie. Struktura zużycia energii w budynkach w Polsce
i w krajach dawnej „Piętnastki” - Unii Europejskiej (w skrócie: UE-15) różni się,
co przedstawiono w tabeli 4. Należy również zaznaczyć, że w 15 krajach Unii
Europejskiej, przed jej rozszerzeniem w 2004 roku, systematycznie spada średnie
zużycie energii na ogrzewanie statystycznego mieszkania. Na przestrzeni ostatnich
15-20 lat spadek ten szacowany jest na 22%. Jest to efektem stosowania lepszych
technik budowlanych i instalacyjnych, wzajemnie współdziałających i uzupełniających się w budynku.
Tabela 4. Struktura zużycia energii w budynkach w Polsce i w krajach „Piętnastki”
- Unii Europejskiej [1]
Polska
Zużycie energii w budynku
UE-15
Udział procentowy ogółu skonsumowanej w budynku
energii, %
Ogrzewanie i wentylacja
71
57
Podgrzewanie wody
15
25
Gotowanie
7
7
Urządzenia elektryczne i oświetlenie
7
11
Aspekt energetyczny i środowiskowy efektywności energetycznej systemów …
197
Biorąc pod uwagę dużą ilość energii zużywaną na potrzeby ogrzewania i wentylacji, w tym elemencie należy szukać największych potencjalnych możliwości
oszczędzania energii zarówno w Polsce, jaki w innych krajach Unii Europejskiej.
To z kolei umożliwi osiągnięcie efektów: ekonomicznego, społecznego, ekologicznego. Zwiększenie efektywności energetycznej budynków, np. podczas ich modernizacji, pozwoli zaoszczędzić 14,6 miliarda euro już do 2010 roku, a do roku 2015
oszczędności te mogłyby wynieść nawet 28,1 miliardów euro. Według Raportu
Ecofys „Efektywna ekonomicznie ochrona klimatu”, zwiększony popyt na rozwiązania energooszczędne oraz roboty budowlane może zaowocować utworzeniem do
530 000 nowych miejsc pracy.
Ponadto zwiększenie efektywności energetycznej budynków, między innymi przez
zwiększenie izolacyjności cieplnej budynku, umożliwi znaczną redukcję emisji
ditlenku węgla, powstającą ze spalania paliw przy produkcji ciepła do ogrzewania
pomieszczeń (rys. 4).
Rys. 4. Ograniczenie emisji CO2 spowodowane zmniejszeniem zapotrzebowania na ciepło
do ogrzewania budynków [9]
Wraz z wejściem Polski do Unii Europejskiej przepisy związane z ochroną cieplną
budynków zostały wyraźnie zaostrzone. Wcześniej z racji niewielkich wymagań
dotyczących przepisów budowlanych, obowiązujących w naszym kraju do niedawna, wybudowany dom zużywał 120÷160 kWh/m2. Natomiast identyczny dom
zbudowany zgodnie z bardziej restrykcyjnymi wymaganiami innych krajów Unii
Europejskiej zużywa połowę energii mniej (tab. 5).
W związku z tym, że najwięcej energii tracimy przez przegrody zewnętrzne budynków (rys. 5) w budynkach wielorodzinnych oraz okna (30%) tylko modernizacja budynków i zwiększenie ich standardu energetycznego może zmniejszyć zużycie energii nawet o 70÷90%.
Według danych Krajowej Agencji Poszanowania Energii, największy potencjał
termomodernizacji w Polsce dotyczy budynków starszych, a realny potencjał oszczędności wynosi 70 TWh. Aby osiągnąć taki poziom oszczędności energii, należy poddać termomodernizacji 4 miliony mieszkań.
198
P. Lis
Tabela 5. Klasyfikacja Roczne zapotrzebowanie energetyczne dla nowych budynków
w wybranych krajach Unii Europejskiej, kWh/m2 rok
Budynek mieszkalny
Wskaźnik
kWh/m2 rok
Szwecja
40
Niemcy
55
Włochy
80
Polska
150
Rys. 5. Przeciętne straty ciepła w budynku [10]
Zużycie energii w nowych budynkach już na obecnym poziomie techniczno-technologicznym może być stosunkowo niskie, a w budynkach modernizowanych
znacznie obniżone w stosunku do stanu wyjściowego. Zależy to między innymi od
tego, czy istnieją możliwości i wola do osiągnięcia w takich obiektach charakterystyki energetycznej poniżej określonych prawem wymagań. Możliwości w tym zakresie są znaczne, o czym może świadczyć przewidywany, ale nie wprowadzony
w Polsce - w zamian wprowadzono tak zwany suwak energetyczny, podział budynków na klasy energetyczne (tab. 6).
Ustanowione w przepisach formalnoprawnych standardy wymaganej termoizolacyjności budynków to niezbędne minimum, które musi być spełnione w budynkach
nowych lub poddawanych termomodernizacji. Jak już podkreślano, nie oznacza to
jednak, że nie można osiągać charakterystyk energetycznych budynków poniżej
tych standardów (rys. 6). W dłuższej perspektywie może się to okazać ekonomicznie uzasadnione. Stąd przesłanka do wprowadzania na znacznie szerszą od dotychczasowej skalę budownictwa energooszczędnego. Stosuje się tutaj rozwiązania budowlane i instalacyjne sprawiające, że zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania
pomieszczeń jest niższe niż w budynkach standardowych, spełniających jedynie
Aspekt energetyczny i środowiskowy efektywności energetycznej systemów …
199
wymagane prawem minimum w zakresie izolacyjności termicznej. Do katalogu
tych rozwiązań należą między innymi:
– ściany i okna charakteryzujące się niskimi wartościami współczynnika przenikania ciepła,
– odzysk ciepła z odprowadzanego powietrza wentylacyjnego,
– wysokosprawne urządzenia grzewcze, urządzenia do automatycznej regulacji
działania instalacji grzewczych,
– stosowanie tzw. pasywnych systemów ogrzewania,
– wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.
Tabela 6. Klasyfikacja energetyczna budynków wg wskaźnika E, kWh/m2 rok
Klasa
Budynek mieszkalny
Wskaźnik E
kWh/m2 rok
A
niskoenergetyczny
20 do 45
B
energooszczędny
45 do 80
C
średnioenergooszczędny
80 do 100
D
średnioenergochłonny
100 do 150
E
energochłonny
150 do 250
F
bardzo energochłonny
ponad 250
Rys. 6. Klasyfikacja budynków według zużycia energii [7]
Z literatury poruszającej tematykę budownictwa energooszczędnego, pomimo
wielości klasyfikacji, można wyodrębnić w zależności od wielkości zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku następujące klasy budownictwa energooszczędnego:
• Budynki energooszczędne - o zapotrzebowaniu na ciepło do ogrzewania nie
większym od 70% zapotrzebowania ciepła do ogrzewania budynku spełniającego wymagane prawem standardy;
200
P. Lis
• Budynki niskoenergetyczne - o zapotrzebowaniu na ciepło do ogrzewania nie
większym od 45% zapotrzebowania ciepła do ogrzewania budynku spełniającego wymagane prawem standardy;
• Budynki pasywne - o zapotrzebowaniu na ciepło do ogrzewania nie większym
od 30% zapotrzebowania ciepła do ogrzewania budynku spełniającego wymagane prawem standardy.
Oczywiście przedstawiona klasyfikacja to nie koniec możliwości w tym zakresie. Już obecnie podejmowane są próby wznoszenia budynków, które w ogólnym
bilansie energetycznym nie pobierają energii ze źródeł zewnętrznych, poza odnawialnymi źródłami energii, takimi między innymi, jak: energia promieniowania
słonecznego, energia wiatru, energia geotermalna. Wyróżnić można dwie klasy
takich budynków:
– Budynki zeroenergetyczne - budynki samowystarczalne energetycznie - niezużywające energii od dostawców zewnętrznych. Dopuszczalne jest używanie
dostarczanej z zewnątrz energii odnawialnej w postaci biomasy lub biopaliw;
– Budynki plus energetyczne - budynki o dodatnim saldzie energetycznym w bilansie energii. Oznacza to, że w bilansie rocznym więcej energii budynek produkuje, niż sam zużywa.
Na dzień dzisiejszy koncepcja tzw. budownictwa zeroenergetycznego jest rozwiązaniem krańcowym - ekstremalnym. Jej realizacja nie jest jeszcze ekonomicznie
uzasadniona przy bieżących cenach paliw, pomimo to istnieją już jednostkowe
realizacje takich budynków.
PODSUMOWANIE
Podsumowując prowadzone tutaj rozważania, można stwierdzić, że:
– Budynki w Polsce mają duże potrzeby energetyczne, a ich udział w bilansie
energetycznym jest na tyle znaczący by podejmować działania prowadzące do
zwiększenia efektywności energetycznej w tym sektorze. Pozwoli to na zmniejszenie energochłonności eksploatacji budynków i na wykorzystanie powstałych
w ten sposób rezerw dla rozwoju tego i innych sektorów gospodarki.
– Biorąc pod uwagę fakt, że zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynków
jest w Polsce około dwukrotnie wyższe w porównaniu do dobrych europejskich
standardów, poprawa efektywności energetycznej budynków może skutkować
zmniejszeniem krajowego zużycia energii o ponad 10%. Tej oszczędności energii towarzyszyłoby zmniejszenie, w podobnej skali, emisji CO2. Szacuje się, że
na skutek pełnego wdrożenia dyrektywy o efektywności energetycznej w budynkach EPBD w Polsce można zmniejszyć emisję CO2 o 28 milionów ton rocznie.
Przy obecnych cenach uprawnień emisyjnych korzyści z tego tytułu można
szacować na poziomie 1 miliarda euro rocznie w skali kraju.
Zaoszczędzona, w wyniku podniesienia efektywności jej wykorzystania, energia może stać się większym i tańszym jej źródłem niż tradycyjne surowce energetyczne wykorzystywane w konwencjonalnej energetyce.
Aspekt energetyczny i środowiskowy efektywności energetycznej systemów …
201
Tylko w Europie opłacalne inwestycje w bardziej energooszczędne budynki
mogłyby zaoszczędzić ponad 270 mld EUR oraz ograniczyć o około 400 milionów
ton emisję CO2 w skali roku [6]. Przy tej okazji warto zwrócić uwagę, że w sposób
pośredni realizacja zwiększenia efektywności energetycznej o 20% sprzyja zmniejszeniu emisji CO2 o 20%.
LITERATURA
[1] Dylewski R., Adamczyk J., Wpływ kosztów ogrzewania na dobór termoizolacji, Ciepłownictwo,
Ogrzewnictwo, Wentylacja 2008, 6, 20-23.
[2] Mokrzycki E., Ney R., Siemek J., Światowe zasoby surowców energetycznych - wnioski dla
Polski, Rynek Energii 2008, 6.
[3] Polityka energetyczna Polski do 2030 roku: Prognoza zapotrzebowania na paliwa i energię
do 2030 roku. Załącznik 2 do projektu.
[4] Schüco: Firmowe materiały informacyjne.
[5] Szczechowiak E., Budynki energooszczędne i pasywne, Czysta Energia 2008, 3, 22-26.
[6] Urząd Regulacji Energetyki: strona internetowa URE - www.ure.gov.pl
[7] Wnuk R., Dom pasywny - standard nowoczesnego budownictwa, Czysta Energia 2007, 3, 24-27.
[8] Strona internetowa: www.infookno.pl
[9] Strona internetowa: www.kingspan.pl
[10] Strona internetowa: www.solidnydom.pl