Certyfikat energetyczny jako narzędzie ograniczające koszty

Kamil JAMBOR
Politechnika Częstochowska
Certyfikat energetyczny jako narzędzie ograniczające koszty eksploatacji
obiektu.
Rosnąca w zatrważającym tempie konsumpcja nieodnawialnych paliw kopalnych
rodzi poważne problemy z zakresu ochrony środowiska naturalnego, głównie z uwagi na
emisję dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery.
Szacuje się, że w globalnym zużyciu energii trzydziesto-procentowy udział ma przemysł,
tyle samo transport, oraz pozostałe czterdzieści procent to energia potrzebna do
zaspokojenia potrzeb komunalno-bytowych, w tym w sektorze mieszkaniowym potrzeby
związane z użytkowaniem obiektu (tj. ogrzewanie i chłodzenie w zależności od lokalnych
warunków klimatycznych) pochłaniają około osiemdziesiąt procent całkowitego
zapotrzebowania energii w jego pełnym cyklu życia. Tak wysoki udział energii w
zapewnieniu odpowiedniego mikroklimatu wewnątrz budynku zmusza nas do
poszukiwania oszczędności właśnie w tym sektorze, zwłaszcza gdy można skutecznie
przewidzieć
wymierne
korzyści
ekonomiczne,
jak
i
środowiskowe.
W zawiązku z tym, prawo unijne wprowadziło obowiązek opracowania świadectw
charakterystyki energetycznej budynku, obejmując wszystkie budynki na terenach
wiejskich, jak i miejskich. W tym celu podano metody obliczania do oceny rocznego
zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia budynków mieszkalnych i
niemieszkalnych lub ich części.
Uwzględniono obliczenia:
•
•
•
•
przenoszenia ciepła przez przenikanie i wentylację strefy budynku, gdy jest on
ogrzewany lub chłodzony do stałej temperatury wewnętrznej;
udziału wewnętrznych zysków ciepła i zysków ciepła od nasłonecznienia w
bilansie cieplnym budynku;
rocznego zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia, w celu
utrzymania określonego zestawu temperatur w budynku - ciepło utajone nie jest
uwzględnione;
rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia budynku, z
zastosowaniem danych wejściowych otrzymanych z odpowiedniego zestawu
norm.
1. Zmiana energochłonności na przestrzeni lat oraz zyski i straty ciepła w budynku
Rozwój budownictwa jest uwarunkowany energetycznie i ekologicznie. Ważnym
zagadnieniem związanym z wykorzystaniem zasobów naturalnych jest zużycie energii. Jest
ono wskaźnikiem ewolucji cywilizacji. Człowiek żyjący około miliona lat temu zużywał
dziennie ilość energii równoważna wartości cieplnej 300 gramów węgla kamiennego. W
średniowieczu już prawie 10-krotnie więcej, przy czym opanował umiejętność
wykorzystania siły wiatru i wody. Dziś statystyczny obywatel krajów najwyżej
uprzemysłowionych potrzebuje dziennie 150 razy więcej energii [1].
Przyśpieszenie konsumpcji energii zaczęło się niedawno. Potrzeby energetyczne rosną od
pewnego czasu wykładniczo. W latach 1950-70 konsumpcja energii w Ameryce Północnej
podwoiła się, a w Europie potroiła, w Polsce zaś wzrosła 4-krotnie.
Globalne zużycie energii nie odzwierciedla już dziś stopnia rozwoju gospodarczego, a
wręcz odwrotnie. Wyznacznikiem naukowo-technicznym danego kraju jest współcześnie
minimalizacja zużycia energii i czystość ekologiczna. Kraje wysoko uprzemysłowione
kreują więc nowe „czyste” technologie, procesy informatyczne, zdobywają monopol
wiedzy, rozwijają niskoenergetyczną produkcję. Kraje zaś zacofane skazane są na
konieczność „prostego”, „brudnego”, energochłonnego i groźnego ekologicznie przemysłu.
Polska jest niestety na szarym końcu państw Wspólnoty Europejskiej pod względem
racjonalizacji zużycia energii, a także jeśli chodzi o wykorzystanie odnawialnych źródeł
energii w budownictwie. Spalając pod kotłami węgiel, uzyskujemy w końcowym bilansie
sprawność przemian głównych około 50%, w tym na cieplno-energetyczną i koksowniczą
zaledwie 46%. Średnia sprawność ogólna np. w Szwajcarii, które nie ma węgla wynosi
80%.
Struktura zużycia energii w sektorze budownictwa
mieszkaniowego
ktoe/rok
30000
25000
Inne w tym odnawialne
20000
Ciepło
15000
10000
5000
Węgiel
Gazziemnu
Produktyropopochodne
199
0
199
1
199
2
199
3
199
4
199
5
199
6
199
7
199
8
199
9
200
0
200
1
200
2
200
3
200
4
0
En. Elektryczna
Rysunek 1 Struktura zużycia energii w sektorze budownictwa mieszkaniowego źródło wg
[6]
Obowiązujące w Polsce wymagania w zakresie zapotrzebowania budynku na ciepło
dotyczy jedynie izolacyjności cieplnej przegród budowlanych. Tymczasem nie jest to
jedyny element który należy wziąć pod uwagę na etapie projektowania architektonicznego,
wpływający na energochłonność budynku. Tradycyjne nośniki energii nie są w stanie
zabezpieczyć stale rosnących potrzeb energii, w tym również energii potrzebnej w
budownictwie. W Polsce budownictwo zużywa około 40% produkowanej energii. Na samą
budowę zużywa się blisko 80% całego zapotrzebowania na energie a pozostałą część na
eksploatację.
Charakterystyka zapotrzebowania Energii w trakcie wznoszenia budynku
28%
33%
Instalacja
Wzniesienie
Przygotowanie terenu
6%
1%
Obudowa
Wykończenie
32%
Rysunek 2 Charakterystyka zapotrzebowania energii w trakcie wznoszenia budynku [6]
2. Charakterystyka energetyczna budynku
Podstawowe pojęcia
Budynek - zadaszona konstrukcja posiadająca ściany, zużywająca energię dla potrzeb
utrzymania właściwych warunków klimatycznych wewnątrz. Budynkiem może być całość
lub części konstrukcji, która może być opisana lub określona jako odrębna całość.
Jakość energetyczna budynku - ilość energii obecnie zużywana lub wyliczona na
zaspokojenie różnorakich potrzeb związanych ze standardowym użytkowaniem budynku.
Może obejmować ogrzewanie, klimatyzacje, ciepłą wodę, wentylacje i oświetlenie.
Wielkość zużycia energii może być wyrażona w jednym lub w większej liczbie
wskaźników liczbowych. Przy ich wyliczaniu, uwzględniane są czynniki mające wpływ na
wielkość zapotrzebowania na energię, np.
izolacje,
charakterystyka instalacji,
projekt i lokalizacja budynku (z punktu widzenia lokalnych warunków klimatycznych)
ekspozycja na słońce i jego wykorzystanie,
wpływ na sąsiednie budynki,
możliwość wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych
produkcja energii na miejscu
i inne czynniki mające wpływ na klimat wewnętrzny budynku.
Certyfikat jakości energetycznej budynku - certyfikat oficjalnie uznany przez kraje
członkowskie lub ich przedstawicieli, zawierający wyliczenie jakości energetycznej
budynku przeprowadzone zgodnie z metodologia danego kraju.[?]PDF krok po kroku
Podstawą prawną na poziomie Unii Europejskiej jest Dyrektywa w sprawie
charakterystyki energetycznej budynku (2002/91/EC). To ona narzuca konieczność
wprowadzenia odpowiednich regulacji prawnych, mających na celu wprowadzenia
obowiązkowego certyfikowania budynków najpóźniej od dnia 1 stycznia 2009 roku.
Charakterystyczne jest tutaj, że Dyrektywa nie narzuca ścisłych, uniwersalnych zasad
oceny jakości energetycznej budynku, pozostawiając szczegółowe przepisy
poszczególnym krajom członkowskim. Dyrektywa określa jedynie zakres celów, które
musza być osiągnięte metodami lokalnymi. Z tego powodu zasady obliczeń są
indywidualne dla danego kraju.
Zgodnie z nią wszystkie nowo powstające oddawane do użytku budynki oraz budynki lub
lokale podlegające zbyciu lub wynajmowi podlegają certyfikacji. Oznacza to, że każdy taki
budynek lub lokal musi posiadać świadectwo charakterystyki energetycznej
(certyfikat),określający wielkość energii wyrażoną w kWh/m2/rok niezbędną do
zaspokojenia różnych potrzeb związanych z użytkowaniem. Dokument taki jest ważny
przez 10 lat. Oznacza to, że niezależnie od rodzaju budynku, jego przeznaczenia w
momencie uzyskiwania pozwolenia na użytkowanie taki dokument jak świadectwo jest
wymagany. Dodatkowo Dyrektywa w jednej grupie stawia zarówno budynki nowe jak i te
wprowadzane na rynek wtórny – czyli sprzedawane i wynajmowane. W związku, z czym
w momencie sprzedaży bądź najmu budynku bądź lokalu świadectwo charakterystyki
energetycznej jest wymagane, niezależnie od tego czy najemca bądź nabywca zażądał je.
W dzisiejszych czasach o tym czy budynek jest energochłonny, decyduje wiele
czynników. Większość użytkowników uważa, że energochłonność zależy od systemu
grzewczego, dlatego koncentrują się na poszukiwaniu supernowoczesnego i taniego w
eksploatacji systemu produkującego ciepło na potrzeby c.o. i c.w.u. Za taki uważana jest
np. pompa ciepła. Coraz częściej też pojawiają się na budynkach kolektory słoneczne,
które, zdaniem ich użytkowników przynoszą ogromne oszczędności kosztów ogrzewania.
Inni uważają, że najważniejsza jest bardzo dobra izolacja termiczna, dlatego ocieplają
budynki znaczną grubością materiału termoizolacyjnego. Jeszcze inni łączą kilka
sposobów działania: dobrze ocieplają i stosują wysokosprawne systemy grzewcze,
wykorzystujące odnawialne źródła energii.
O tym, czy budynek można zaliczyć do energooszczędnych, decydują następujące
czynniki:
•
•
•
•
•
•
•
Wysokie parametry izolacyjności termicznej przegród zewnętrznych, a także
wewnętrznych dzielących pomieszczenia o różnej temperaturze wewnętrznej.
Rozwiązania przestrzenne budynku maksymalnie sprzyjające ochronie cieplnej, tj.
zawarta bryła, bez występów i wnęk, minimalna liczba okien od strony północnej,
itp.
Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego jako biernego sposobu
dostarczania energii (dodatkowe pomieszczenia zewnętrzne ogrzewane tylko przez
promieniowanie słoneczne – zabudowa loggi, ogrody zimowe).
Usytuowanie w terenie w miejscu osłoniętym od wiatrów.
Prawidłowe rozwiązania wentylacji pomieszczeń w oparciu o wentylację
mechaniczną, przy jednoczesnym odzyskiwaniu ciepła z powietrza
wentylacyjnego.
Instalacja grzewcza o bardzo wysokiej sprawności: wytwarzania, przesyłu,
wykorzysta i regulacji energii.
Instalacja grzewcza wyposażona w urządzenia pomiarowe, regulacyjne i
realizujące automatykę pogodową. Brak urządzeń pomiarowych powoduje, że
użytkownicy nie mają możliwości ani motywacji do oszczędzania energii.
Oszczędzać można tylko to, co jest mierzone, stąd konieczność montowania
różnego typu liczników lub podzielników energii.
W każdym budynku oprócz strat ciepła występują różnego rodzaju zyski ciepła. W
budynkach mieszkalnych ich źródłem są głownie urządzenia elektryczne, czynności
gotowania, a także ciepło mieszkańców. Znaczący udział w zyskach ciepła stanowi
również promieniowanie słoneczne, które dociera do pomieszczeń przez przegrody
przeszklone, szczegółowe zestawienie na rysunku nr 3. A zatem ważna rolę w bilansie
cieplnym budynku, zwłaszcza w budynkach energooszczędnych i pasywnych, odgrywa
usytuowanie budynku względem stron świata, oraz poprawę wyeksponowania przegród
przeszklonych na działanie słońca. Pozwala to na znaczne zmniejszenie zapotrzebowania
na ciepło – w obecnie projektowanych obiektach o 7%, a w budynkach pasywnych nawet o
30%.
Szczegółowe zestawienie zyskó energii cieplnej
Zyski od słońca
Zyski od ludzi
Zyski od oświetlenia
Zyski od urządzeń Elektrycznych
Zyski od ciepłej wody
Zyski od gotowania
0,00%
Zyski od gotowania
Serie1
11,10%
5,00%
10,00%
Zyski od ciepłej
Zyski od urządzeń
wody
Elektrycznych
10,10%
9,50%
15,00%
20,00%
25,00%
30,00%
35,00%
Zyski od oświetlenia
Zyski od ludzi
Zyski od słońca
6%
32,70%
30,60%
Rysunek 3 Szczegółowe zestawienie zysków energii cieplnej [4]
Jest to pasywny sposób odzysku energii słonecznej do celów grzewczych. Możliwość
stosowania dodatkowych rozwiązań, takich jak okiennice lub rolety mogące działać
okresowo, dodatkowo może korzystnie wpłynąć na bilans zysków i strat ciepła w budynku.
Przy projektowaniu na ogół nie uwzględnia się wpływu wiatru na energochłonność
budynku. Jest to jednak konieczne, ponieważ udział strat ciepła w budynkach
wyeksponowanych na działanie wiatru może być większe nawet o 10% w stosunku do
takiego samego budynku osłoniętego od wiatru.
Kolejnym ważnym czynnikiem w racjonalizacji energochłonności budynków
mieszkalnych jest jego geometria. Dopiero od niedawna zaczęto zwracać uwagę na koszty
eksploatacji budynku. Nie były również przeprowadzane analizy ich energochłonności. O
koncepcji architektonicznej decydował głównie wygląd zewnętrzny, funkcje pomieszczeń
oraz możliwości urbanistyczne. Z tego względu częstym zjawiskiem były budynki
„rozrzeźbione”, tzn. miały dużą powierzchnię przegród budowlanych (A), przez które
dochodzi do strat ciepła w stosunku do kubatury budynku (V).
W tabeli drugiej przedstawiono wartość wskaźnika EA w zależności od współczynnika
kształtu A/V przy tych samych parametrach izolacyjnych przegród budowlanych.
Powierzchnię przegród zewnętrznych oraz bilans ciepła obliczono dla każdego budynku
osobno, zachowując ich odmienność geometryczną odpowiadająca budynkom
wznoszonym w odpowiednich okresach charakteryzujących się odmiennością bryły
budynku.[3]
Tabela 1 Zależność wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło EA
współczynnika kształtu A/V
od
Typ
domu A
jednorodzinnego [m2]
V
[m3]
A/V
[1/m]
EA
EV
[kWh/(m3*rok),] [kWh/(m3*rok),]
Budowany przed
468
1945r.
390
1,2
382
147
Budowany
po 1945r.
310
390
1,05
341
131
291
390
0,85
299
115
Typu „gierek”
291
390
0,75
278
107
Wybudowany
po 2000r
439
390
1,12
254
136
285
390
0,73
268
103
Z lat 70.
Pasywny
Źródło: [3]
3.
Metodologia
sporządzania
świadectw
-
podstawowe
informacje
6 listopada 2008 roku Minister Infrastruktury podpisał najważniejsze rozporządzenia
wykonawcze
dotyczące
bezpośrednio
certyfikacji
energetycznej.
Są
to:
- 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
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające
rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające
rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i
ich usytuowanie.
Najważniejszym rozporządzeniem, z punktu widzenia certyfikacji, jest
rozporządzenie w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej. Określa
szczegółowo, w jaki sposób, za pomocą jakich wzorów i norm ma zostać sporządzone
świadectwo. Zgodnie z nim świadectwo sporządzą się w dwóch formach: elektronicznej i
pisemnej, oprawionej w okładkę A4, w sposób uniemożliwiający jego zdekompletowanie.
Ministerstwo wyodrębniło także sposoby sporządzana świadectw ze względu na
występowanie instalacji chłodzącej w analizowanym budynku. Rozdzielenie tych dwóch
przypadków jest dobrym rozwiązaniem. Uproszczenie metodologii dotyczącej budynków
bez systemów chłodzących rozszerza dostęp do zawodu doradcy energetycznego.
Natomiast metoda szczegółowa, przeznaczona dla budynków z systemami chłodzenia
wymaga rozpatrywania szeregu aspektów i posiadania szerokiej wiedzy w zakresie
certyfikacji, fizyki budowli i instalacji. Zawiera ona dokładne wyliczenia dotyczące
właściwości fizycznych budynków m.in. pojemności cieplnej przegród budowlanych, czy
też obliczenia na podstawie szczegółowych danych meteorologicznych.[7]
Wskaźnik EP
Świadectwo charakterystyki energetycznej budynku jako podstawową wartość przedstawia
współczynnik EP. Wskaźnik EP jest wartością przedstawiającą roczne zapotrzebowanie na
nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni o regulowanej temperaturze
powietrza, wyrażoną w kWh/(m2 rok). Podstawą do wyliczenia jest wartość rocznego
zapotrzebowania na energię pierwotną przez system grzewczy i wentylacyjny,
przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych i powierzchnia budynku.
Wartość EP uzależniona jest od wielu czynników obliczanych elementów w świadectwie,
miedzy innymi tzw. współczynników nakładu energii pierwotnej, sprawności systemów
grzewczych, sprawności wytworzenia nośnika ciepła z energii dostarczanej, sprawności
akumulacji ciepła, sprawności transportu nośnika ciepła w obrębie budynku, sprawności
regulacji i wykorzystania ciepła. [2]
EK – wskaźnik prawdy
Rozporządzenie wprowadza, oprócz wskaźnika EP, również wartość EK. Określa roczne
zapotrzebowanie energii końcowej na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej
temperaturze powietrza w budynku albo lokalu mieszkalnym i jest wyrażone w
kWh/(m2rok).
Jest to współczynnik określający obliczeniową ilość energii potrzebnej do zaspokojenia
zapotrzebowania danego budynku, przed uwzględnieniem współczynników nakładu
związanych z rodzajem paliwa. [7]
Wartość nieruchomości z pewnością będzie większa w przypadku posiadania przez
budynek certyfikatu energetycznego. Większym popytem będą cieszyć się nieruchomości
energooszczędne, natomiast te, zużywające duże ilości energii będą dobrem mniej
pożądanym. Kupując lub wynajmując dom, będziemy brać pod uwagę energochłonność
jako jeden z najważniejszych czynników, prawie na równi z ceną lub lokalizacją.
Edukacja na temat energooszczędności powinna być zjawiskiem szeroko
rozpowszechnianym, gdyż społeczna akceptacja społeczna to kolejny krok do
„świadomości energetycznej” Polaków. Szerzenie tej wiedzy zajmie z pewnością sporo
czasu, a korzyści staną się widoczne za parę lat, ale pierwszy krok, czyli wprowadzenie
obowiązku certyfikacji został uczyniony.
Bibliografia
[1] Mikoś J.: Budownictwo Ekologiczne, Gliwice 1996 .
[2] Żurawski J.: Obliczenia charakterystyki energetycznej w praktyce. Izolacje R. 14(136): 2009 nr 5, s. 6869.
[3] Żurawski J.: Energochłonność budynków mieszkalnych. Izolacje R. 13(123): 2008 nr 2, s. 24-27.
[4] Żurawski J.: Dlaczego energooszczędność?. Izolacje R.13(122): 2008 nr 1, s. 26-28
[5] Gawin D., Sabiniak H.: Świadectwa charakterystyki energetycznej. Łódź ArCADiasoft 2009
[6] Węglarz A.: Efektywność wykorzystania energii w budownictwie., Krajowa Agencja Poszanowania
Energii S.A. 2009.
[7] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania
charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub samodzielnej części budynku
stanowiącej samodzielną całość techniczno – użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw
ich charakterystyki energetycznej, Dz. U. (2008) Nr 201, poz. 1240.