Efektywność energetyczna budynków
Charakterystyka energetyczna budynku jest uzależniona od:
– parametrów środowiska zewnętrznego - klimatu i wpływu sąsiedztwa budynku,
– parametrów środowiska w budynku,
– przyjętych rozwiązań architektonicznych w zakresie usytuowania i kształtu budynku, rodzaju zastosowanych przegród budowlanych (masywnych lub lekkich, przezroczystych i nieprzezroczystych), rozwiązań technicznych instalacji ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń,
– jakości wykonania zaprojektowanych rozwiązań technicznych,
– cech zastosowanych wyrobów budowlanych oraz właściwości użytkowych wykonanych z nich przegród budynku oraz ww. instalacji.
Charakterystyka energetyczna budynku uwarunkowana jest:
– wymaganiami dotyczącymi komfortu cieplnego i powietrza w pomieszczeniach,
– potrzebami w zakresie ilości ciepłej wody do celów sanitarnych,
– wymaganiami dotyczącymi jakości oświetlenia.
Niedopuszczalne jest sztuczne kreowanie wyższej klasy charakterystyki energetycznej kosztem obniżenia standardów użytkowania w zakresie komfortu cieplnego, oświetlenia lub jakości powietrza (np. wskutek zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło służące do ogrzewania pomieszczeń poprzez nadmierne ograniczenie intensywności wentylacji).
Dopuszczalna wielkość wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń (E0,m2) obowiązująca w polskim prawie budowlanym od końca lat dziewięćdziesiątych XX wieku jest równa od około 90 do 120 kWh/(m2*rok) w zależności od współczynnika kształtu budynku. W stanie na dzień dzisiejszy, budynki o względnie dobrych parametrach charakterystyki energetycznej cechują się wskaźnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania nawet poniżej 50% dopuszczalnej wartości. Natomiast budynki pasywne powinny się charakteryzować wskaźnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania o wartości 15 kWh/(m2*rok).
Decydujące znaczenie w przypisaniu danemu budynkowi statusu obiektu o wysokiej efektywności energetycznej uzależniona jest również od różnicy kosztów poczynionych na nakłady w celu zwiększenia efektywności cieplnej a uzyskanymi efektami w zakresie jego charakterystyki energetycznej. W celu osiągnięcia założonej wartości wskaźnika charakterystyki energetycznej w budynkach usytuowanych w miejscu o wyjątkowo surowym klimacie (w rozumieniu kWh/(m2*rok)), muszą być zastosowane rozwiązania lepsze jakościowo i technologicznie pod względem jakości energetycznej. Wymagany niski poziom ilość energii niezbędnej do użytkowania budynku przy uwzględnieniu lokalnych warunków klimatycznych i potrzeb użytkowników, tj. racjonalność jego charakterystyki energetycznej, wynika ze znalezienia optymalnego rozwiązania pod względem opłacalności. Kluczowe jest zatem znalezienie optymalnego punktu opłacalności inwestycji w lepszą jakościowo i technologicznie inwestycję przy uwzględnieniu szacowanych kosztów eksploatacji i stopy zwrotu w porównaniu z innymi rozwiązaniami. Wartość wskaźnika EP charakterystyki energetycznej budynku w kWh/(m2*rok) po odpowiednim przeliczeniu, określa również koszty eksploatacyjnej energochłonności budynku w € lub zł/(m2*rok).
Dokonując oceny efektywności przedsięwzięć, których celem jest zwiększenie klasy energetycznej budynku, np. poprzez zastosowania grubszej izolacji cieplnej w obudowie, wymianę stolarki okiennej, uszczelnienie instalacji, zastosowanie w budynku źródeł energii odnawialnej, przedsięwzięć termomodernizacyjnych, zaleca się zastosowanie takich wskaźników ekonomicznych, jak: prosty czas zwrotu nakładów inwestycyjnych (SPBT) i zaktualizowana wartość netto NPV. Metoda kompleksowej oceny ekonomicznej kosztów wzniesienia i eksploatacji budynku zawarta została np. normie EN 15459:2007 (PN-EN w 2008 r.).
(...)
Ocena efektywności energetycznej projektowanego budynku powinna uwzględniać analizę niepewności i wrażliwości wyniku obliczeń z uwagi na dużą ilość parametrów istotnych z punktu widzenia charakterystyki energetycznej budynku oraz stopnia niepewności założonych średnio i długookresowych warunków ekonomicznych. Z tego też względu należy uwzględnić następujące aspekty:
– dokładność modelowania charakterystyki energetycznej budynku zależy od liczby parametrów w przyjętym modelu (metodologia zakłada istnienie optimum uszczegółowienia modelu) i niepewności określenia ich wartości,
– większa zmienność zysków niż strat ciepła powoduje, że niepewność określenia bilansu ciepła rośnie wraz ze zmniejszaniem zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania,
– niepewność określenia kosztów inwestycyjnych zmniejsza się w procesie projektowania, od wstępnej, najmniej precyzyjnej oceny na etapie projektu koncepcyjnego do finalnego kosztorysu opartego na projekcie, ostatecznie zweryfikowanego po wzniesieniu budynku.
Analiza oceny przydatności wyrobów budowlanych z uwagi na projektowaną charakterystykę energetyczną budynku powinna być dokonywana z uwzględnieniem rozumowania dedukcyjno – indukcyjnego w oparciu o zasadę od ogółu do szczegółu. Tym samym, w pierwszej kolejności należy ustalić wartość wskaźnika energetycznego projektowanego budynku. Następnie dostosować (o ile to możliwe) lokalizację, kierunek frontu, koncepcję architektoniczną obudowy, instalacji w budynku. Następnie, należy zdefiniować warunki eksploatacyjne, standard, możliwości finansowe itd. Kolejno należy przystąpić do określenia: wartości zapotrzebowania na energię w budynku z uwzględnieniem wykorzystanych źródeł energii i z uwzględnieniem sprawności instalacji, wartość zapotrzebowania na energię netto, wartości właściwości użytkowych rozwiązań projektowych obudowy i instalacji budynku, wartości użytkowe wyrobów budowlanych, elementów obudowy, elementów instalacji budynku, poziomy lub klasy cech wyrobów budowlanych.
Dokonując ww. ustaleń konieczne jest stałe kontrolowanie czy nie doszło do naruszenia wymagań w zakresie komfortu cieplnego, jakości powietrza w pomieszczeniach, ilości ciepłej wody do celów sanitarnych, czy jakości i stopnia oświetlenia. Racjonalizacja postępowania i równoważenie wielu celów pozwoli na zoptymalizowanie poszczególnych elementów wpływających na charakterystykę energetyczną budynku.
Wpływ cech wyrobów budowlanych na efektywność energetyczną
Dobór wyrobów budowlanych o odpowiednich parametrach technicznych, charakteryzujących się spełnianiem wymagań określonych w europejskich normach zharmonizowanych pozostaje w ścisłym związku z wysoką efektywnością energetyczną projektowanego budynku. Zharmonizowane metody weryfikacji cech wyrobów stanowią źródło informacji o tym, czy dany wyrób legitymuje się oceną zgodności ze specyfikacją techniczną, jak klasyfikuje się w porównaniu z innymi wyrobami przy uwzględnieniu wszystkich jego właściwości użytkowych, oraz jaki wywiera wpływ na charakterystykę energetyczną. Według wskazanych reguł wartości cech wyrobów w zakresie izolacyjności cieplnej są określane jako wartości odniesienia, ustalone w umownych warunkach laboratoryjnych na wysuszonych próbkach wyrobu o określonej grubości i ewentualnie wieku, np. izolacje cieplne spienione gazami innymi niż powietrze, przy średniej temperaturze próbek równej 10°C. Ocena oporu cieplnego jak również współczynnika przewodzenia ciepła prowadzi się w taki sposób, aby na podstawie uzyskanych wyników można było potwierdzić, iż parametry deklarowane nie odbiegają od więcej niż 10% od parametrów faktycznych produkowanego wyrobu budowlanego. Przeprowadzenie procedury oceny statystycznej umożliwiającej takie wykonanie tego rodzaju analizy porównawczej jest określona w normach wyrobów.
Konkludując, specyfikacje techniczne wyrobów określają właściwości użytkowe wyrobów (i sposoby weryfikacji tych właściwości). Stanowią one dokumenty odniesienia, z którymi producent dokonuje oceny zgodności. Zgodność wyrobu budowlanego z jego specyfikacją techniczną oznacza, że właściwości użytkowe wyrobu budowlanego, odpowiednio do jego przeznaczenia, mające wpływ na spełnienie przez obiekt budowlany wymagań podstawowych – są zgodne z właściwościami użytkowymi określonymi w specyfikacji.
W ustawie z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (Dz. U. Nr 92, poz. 881 z późn. zm.) - dalej u.w.b. i aktach wykonawczych do ww. ustawy, w zależności od systemu wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, wyróżnia się zharmonizowaną specyfikację techniczną wyrobu i specyfikację techniczną wyrobu. W systemie europejskim wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, z oznakowaniem CE, oceny zgodności wyrobu budowlanego dokonuje się ze zharmonizowaną specyfikacją techniczną wyrobu, przez którą należy rozumieć:
1. normę zharmonizowaną,
2. europejską aprobatę techniczną bądź
3. krajową specyfikację techniczną wyrobu państwa członkowskiego Unii Europejskiej lub Europejskiego Obszaru Gospodarczego, uznaną przez Komisję Europejską za zgodną z wymaganiami podstawowymi (ale dotychczas żadna krajowa specyfikacja nie uzyskała statusu ww. zgodności).
Natomiast w systemie krajowym wprowadzania do obrotu wyrobów, z oznakowaniem znakiem budowlanym, oceny zgodności dokonuje się ze specyfikacją techniczną, przez którą należy rozumieć:
1. Polską Normę wyrobu (niemającą statusu normy wycofanej) lub
2. aprobatę techniczną.
Zasadniczą grupą specyfikacji wyrobów, określających wymagania użytkowe dla wyrobów budowlanych, są normy wyrobów (normy zharmonizowane i Polskie Normy wyrobów). Są one dokumentami przeznaczonymi do powszechnego i wielokrotnego stosowania – (tak art. 2 pkt 4 ustawy z dnia 12 września 2002 r. o normalizacji (Dz. U. Nr 169, poz. 1386 z późn. zm.) - dalej u.n. Natomiast dla wyrobów innowacyjnych, dla których nie ustalono lub nie można ustalić norm, zgodnie z przyjętymi zasadami wynikającymi z dyrektywy 89/106/EWG, na wniosek konkretnego producenta udzielane są europejskie i krajowe aprobaty techniczne.
Dokonując oceny przydatności analizowanego wyrobu pod kątem charakterystyki energetycznej projektowanego budynku zaleca się stosowanie projektowe (obliczeniowe) wartości cech tychże wyrobów oraz właściwości użytkowe wykonanych z nich elementów obudowy oraz właściwości użytkowe elementów instalacji budynku (np. sezonową sprawność wytwarzania lub odzysku ciepła, po konwersji z wartości nominalnej). Wartości projektowe (obliczeniowe) i użytkowe są ustalane przy uwzględnieniu przewidywanych przeciętnych warunków eksploatacyjnych. Ustala się je oparciu o deklarowane wartości cech wyrobów, stosując dodatki (np. ze względu na mocowanie do konstrukcji budynku, usytuowanie w obudowie, przepływ powietrza w przegrodzie, przepływ wody opadowej w dachach o odwróconym układzie warstw izolacji cieplnej i wodochronnej) lub stosując współczynniki konwersji ze względu na temperaturę, wilgotność, czy zmianę wartości cech w czasie.
W odniesieniu do przewodności cieplnej przede wszystkim uwzględnia się stan wilgotnościowy wyrobu w warunkach eksploatacyjnych. Wartości projektowe na ogół odnosi się do ustabilizowanej wilgotności, w stanie równowagi termodynamicznej z powietrzem o wilgotności względnej 80% w 23°C.
W odniesieniu do szyb zespolonych, wypełnionych gazami wartość projektowa powinna uwzględniać zmianę w czasie właściwości cieplnych, spowodowaną zmniejszaniem się stężenia gazu w przestrzeni międzyszybowej. Deklarowana wartość współczynnika przenikania ciepła szyb zespolonych na ogół jest odniesiona do ich pionowego usytuowania (poziomego kierunku przepływu ciepła). Wartości użytkowe okien wbudowanych pod kątem, np. okien połaciowych, świetlików dachowych określa się stosując dodatki do współczynnika przenikania ciepła.
Do godnych uwagi metod zwiększających efektywność energetyczną projektowanych budynków należy zaliczyć między innymi:
– poprawę sprawności i nowe rozwiązania techniczne wytwarzania i pozyskiwania ciepła oraz regulacji, szczególnie w obszarze wykorzystania źródeł odnawialnych (np. kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła, odzysk ciepła z powietrza wentylacyjnego, wykorzystanie biopaliw, kogeneracja i trigeneracja),
– znaczną poprawę jakości cieplnej wyrobów przeszklonych, dzięki stosowaniu energooszczędnych rozwiązań ram okien, drzwi, ścian osłonowych metalowo-szklanych i zastosowanych w nich izolacyjnych szyb zespolonych,
– rozwój polimerowych wyrobów do izolacji cieplnej (np. pianki poliuretanowe PUR i poliizocyjanurowe PIR charakteryzujące się o około dwukrotnie niższej przewodności ciepła niż konwencjonalne wyroby,
– rozwój wyrobów zapewniających dużą szczelność powietrzną obudowy (taśmy uszczelniające do połączeń w otworach okiennych i drzwiowych, izolacje refleksyjne do konstrukcji szkieletowych),
– rozwój konstrukcyjnych energooszczędnych wyrobów murowych i rozwiązań stosowanych w węzłach konstrukcji budynku redukujących oddziaływanie mostków cieplnych (elementy ze zbrojonego betonu komórkowego do nadproży, płyt balkonowych, płyt stropowych i dachowych, łączniki zbrojeniowe z izolacją cieplną).
Podsumowanie
Podsumowując, wysoki współczynnik efektywności cieplnej projektowanego budynku możliwy jest do uzyskania przy spełnieniu łącznie następujących warunków:
1. Odpowiednia bryła budynku. Najwyższy stopień efektywności energetycznej osiągają budynki o prostej formie, gdzie stosunek powierzchni przegród budowlanych do kubatury budynku będzie jak najmniejszy. Pozwala to uniknąć wielu mostków termicznych i ograniczyć straty ciepła do minimum. Rozwiązaniem idealnym byłby dom w kształcie kuli, lub sześcianu na planie kwadratu lub prostokąta. Istotne są również proporcje domu. Budynek rozłożysty, o konstrukcji horyzontalnej osiągnie niższą efektywność energetyczną od budynku o takiej samej powierzchni o konstrukcji wertykalnej lub proporcjonalnej. Wynika to w znaczącej mierze z mniejszej powierzchni dachu.
2. Płaski dach budynku;
3. Im większa kubatura domu tym lepiej, gdyż ogrzane powietrze wolniej się oziębia.
4. Usytuowanie budynku względem stron świata. właściwe usytuowanie budynku względem stron świata zapewni wykorzystanie bezpłatnego promieniowania słonecznego (szczególnie od maja do października do ogrzewania ciepłej wody użytkowej), a także może przyczynić się do ograniczenia strat ciepła.
5. Rozmieszczenie pomieszczeń. Optymalne jest zaprojektowanie pokoi gościnnych o dużych powierzchniach użytkowych z dużymi otworami okiennymi – od strony południowej, oraz zaprojektowanie łazienek, pomieszczeń gospodarczych, czy garaży - od strony północnej. Należyty układ pomieszczeń w domu może mieć ogromny wpływ na zmniejszenie zużycia energii, co w efekcie końcowym przełoży się na wymierne oszczędności. Jeżeli decydujemy się na dom z projektu gotowego, to szukajmy takich projektów, gdzie jest wyraźne rozdzielenie na różne strefy termiczne:
– 18 - 22 st. C – pokoje dzienne od południa, kuchnia od wschodu;
– 12 - 15 st. C – pomieszczenia gospodarcze, spiżarnie, garderoby usytuowane od strony wschodniej lub zachodniej;
– 4 - 8 st. C – garaż, składzik na narzędzia czy urządzenia ogrodowe od strony północnej, najlepiej bez okien.
6. Ważne jest również, aby sąsiadujące ze sobą pomieszczenia charakteryzowały się zbliżonymi temperaturami. Różnica temperatur między poszczególnymi pomieszczeniami w budynku nie powinna przekraczać 8 st. C. W domu energooszczędnym musi zostać zachowany tzw. buforowy układ pomieszczeń.
7. Wysoki wskaźnik izolacyjności termicznej przegród budowlanych. Z punktu widzenia efektywności energetycznej budynku najistotniejszy wpływ wywierają tzw. przegrody zewnętrze (tj.: ściany, dachy, podłogi na gruncie), czyli te miejsca, w których przegroda styka się z warunkami zewnętrznymi. Na tym etapie warto zauważyć, że grubość izolacji stanowi tylko jeden z czynników wpływających na wskaźnik efektywności energetycznej. Niemniej istotne są takie elementy, jak: nadproża, wieńce czy połączenia elementów konstrukcyjnych (np. osadzenie drzwi i okien). W tym miejscach nie mogą powstać mostki termiczne, przez które może uciekać ciepłe powietrze.
(...)
Charakterystyka energetyczna budynku jest uzależniona od:
– parametrów środowiska zewnętrznego - klimatu i wpływu sąsiedztwa budynku,
– parametrów środowiska w budynku,
– przyjętych rozwiązań architektonicznych w zakresie usytuowania i kształtu budynku, rodzaju zastosowanych przegród budowlanych (masywnych lub lekkich, przezroczystych i nieprzezroczystych), rozwiązań technicznych instalacji ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz oświetlenia pomieszczeń,
– jakości wykonania zaprojektowanych rozwiązań technicznych,
– cech zastosowanych wyrobów budowlanych oraz właściwości użytkowych wykonanych z nich przegród budynku oraz ww. instalacji.
Charakterystyka energetyczna budynku uwarunkowana jest:
– wymaganiami dotyczącymi komfortu cieplnego i powietrza w pomieszczeniach,
– potrzebami w zakresie ilości ciepłej wody do celów sanitarnych,
– wymaganiami dotyczącymi jakości oświetlenia.
Niedopuszczalne jest sztuczne kreowanie wyższej klasy charakterystyki energetycznej kosztem obniżenia standardów użytkowania w zakresie komfortu cieplnego, oświetlenia lub jakości powietrza (np. wskutek zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło służące do ogrzewania pomieszczeń poprzez nadmierne ograniczenie intensywności wentylacji).
Dopuszczalna wielkość wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń (E0,m2) obowiązująca w polskim prawie budowlanym od końca lat dziewięćdziesiątych XX wieku jest równa od około 90 do 120 kWh/(m2*rok) w zależności od współczynnika kształtu budynku. W stanie na dzień dzisiejszy, budynki o względnie dobrych parametrach charakterystyki energetycznej cechują się wskaźnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania nawet poniżej 50% dopuszczalnej wartości. Natomiast budynki pasywne powinny się charakteryzować wskaźnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania o wartości 15 kWh/(m2*rok).
Decydujące znaczenie w przypisaniu danemu budynkowi statusu obiektu o wysokiej efektywności energetycznej uzależniona jest również od różnicy kosztów poczynionych na nakłady w celu zwiększenia efektywności cieplnej a uzyskanymi efektami w zakresie jego charakterystyki energetycznej. W celu osiągnięcia założonej wartości wskaźnika charakterystyki energetycznej w budynkach usytuowanych w miejscu o wyjątkowo surowym klimacie (w rozumieniu kWh/(m2*rok)), muszą być zastosowane rozwiązania lepsze jakościowo i technologicznie pod względem jakości energetycznej. Wymagany niski poziom ilość energii niezbędnej do użytkowania budynku przy uwzględnieniu lokalnych warunków klimatycznych i potrzeb użytkowników, tj. racjonalność jego charakterystyki energetycznej, wynika ze znalezienia optymalnego rozwiązania pod względem opłacalności. Kluczowe jest zatem znalezienie optymalnego punktu opłacalności inwestycji w lepszą jakościowo i technologicznie inwestycję przy uwzględnieniu szacowanych kosztów eksploatacji i stopy zwrotu w porównaniu z innymi rozwiązaniami. Wartość wskaźnika EP charakterystyki energetycznej budynku w kWh/(m2*rok) po odpowiednim przeliczeniu, określa również koszty eksploatacyjnej energochłonności budynku w € lub zł/(m2*rok).
Dokonując oceny efektywności przedsięwzięć, których celem jest zwiększenie klasy energetycznej budynku, np. poprzez zastosowania grubszej izolacji cieplnej w obudowie, wymianę stolarki okiennej, uszczelnienie instalacji, zastosowanie w budynku źródeł energii odnawialnej, przedsięwzięć termomodernizacyjnych, zaleca się zastosowanie takich wskaźników ekonomicznych, jak: prosty czas zwrotu nakładów inwestycyjnych (SPBT) i zaktualizowana wartość netto NPV. Metoda kompleksowej oceny ekonomicznej kosztów wzniesienia i eksploatacji budynku zawarta została np. normie EN 15459:2007 (PN-EN w 2008 r.).
(...)
Ocena efektywności energetycznej projektowanego budynku powinna uwzględniać analizę niepewności i wrażliwości wyniku obliczeń z uwagi na dużą ilość parametrów istotnych z punktu widzenia charakterystyki energetycznej budynku oraz stopnia niepewności założonych średnio i długookresowych warunków ekonomicznych. Z tego też względu należy uwzględnić następujące aspekty:
– dokładność modelowania charakterystyki energetycznej budynku zależy od liczby parametrów w przyjętym modelu (metodologia zakłada istnienie optimum uszczegółowienia modelu) i niepewności określenia ich wartości,
– większa zmienność zysków niż strat ciepła powoduje, że niepewność określenia bilansu ciepła rośnie wraz ze zmniejszaniem zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania,
– niepewność określenia kosztów inwestycyjnych zmniejsza się w procesie projektowania, od wstępnej, najmniej precyzyjnej oceny na etapie projektu koncepcyjnego do finalnego kosztorysu opartego na projekcie, ostatecznie zweryfikowanego po wzniesieniu budynku.
Analiza oceny przydatności wyrobów budowlanych z uwagi na projektowaną charakterystykę energetyczną budynku powinna być dokonywana z uwzględnieniem rozumowania dedukcyjno – indukcyjnego w oparciu o zasadę od ogółu do szczegółu. Tym samym, w pierwszej kolejności należy ustalić wartość wskaźnika energetycznego projektowanego budynku. Następnie dostosować (o ile to możliwe) lokalizację, kierunek frontu, koncepcję architektoniczną obudowy, instalacji w budynku. Następnie, należy zdefiniować warunki eksploatacyjne, standard, możliwości finansowe itd. Kolejno należy przystąpić do określenia: wartości zapotrzebowania na energię w budynku z uwzględnieniem wykorzystanych źródeł energii i z uwzględnieniem sprawności instalacji, wartość zapotrzebowania na energię netto, wartości właściwości użytkowych rozwiązań projektowych obudowy i instalacji budynku, wartości użytkowe wyrobów budowlanych, elementów obudowy, elementów instalacji budynku, poziomy lub klasy cech wyrobów budowlanych.
Dokonując ww. ustaleń konieczne jest stałe kontrolowanie czy nie doszło do naruszenia wymagań w zakresie komfortu cieplnego, jakości powietrza w pomieszczeniach, ilości ciepłej wody do celów sanitarnych, czy jakości i stopnia oświetlenia. Racjonalizacja postępowania i równoważenie wielu celów pozwoli na zoptymalizowanie poszczególnych elementów wpływających na charakterystykę energetyczną budynku.
Wpływ cech wyrobów budowlanych na efektywność energetyczną
Dobór wyrobów budowlanych o odpowiednich parametrach technicznych, charakteryzujących się spełnianiem wymagań określonych w europejskich normach zharmonizowanych pozostaje w ścisłym związku z wysoką efektywnością energetyczną projektowanego budynku. Zharmonizowane metody weryfikacji cech wyrobów stanowią źródło informacji o tym, czy dany wyrób legitymuje się oceną zgodności ze specyfikacją techniczną, jak klasyfikuje się w porównaniu z innymi wyrobami przy uwzględnieniu wszystkich jego właściwości użytkowych, oraz jaki wywiera wpływ na charakterystykę energetyczną. Według wskazanych reguł wartości cech wyrobów w zakresie izolacyjności cieplnej są określane jako wartości odniesienia, ustalone w umownych warunkach laboratoryjnych na wysuszonych próbkach wyrobu o określonej grubości i ewentualnie wieku, np. izolacje cieplne spienione gazami innymi niż powietrze, przy średniej temperaturze próbek równej 10°C. Ocena oporu cieplnego jak również współczynnika przewodzenia ciepła prowadzi się w taki sposób, aby na podstawie uzyskanych wyników można było potwierdzić, iż parametry deklarowane nie odbiegają od więcej niż 10% od parametrów faktycznych produkowanego wyrobu budowlanego. Przeprowadzenie procedury oceny statystycznej umożliwiającej takie wykonanie tego rodzaju analizy porównawczej jest określona w normach wyrobów.
Konkludując, specyfikacje techniczne wyrobów określają właściwości użytkowe wyrobów (i sposoby weryfikacji tych właściwości). Stanowią one dokumenty odniesienia, z którymi producent dokonuje oceny zgodności. Zgodność wyrobu budowlanego z jego specyfikacją techniczną oznacza, że właściwości użytkowe wyrobu budowlanego, odpowiednio do jego przeznaczenia, mające wpływ na spełnienie przez obiekt budowlany wymagań podstawowych – są zgodne z właściwościami użytkowymi określonymi w specyfikacji.
W ustawie z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (Dz. U. Nr 92, poz. 881 z późn. zm.) - dalej u.w.b. i aktach wykonawczych do ww. ustawy, w zależności od systemu wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, wyróżnia się zharmonizowaną specyfikację techniczną wyrobu i specyfikację techniczną wyrobu. W systemie europejskim wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, z oznakowaniem CE, oceny zgodności wyrobu budowlanego dokonuje się ze zharmonizowaną specyfikacją techniczną wyrobu, przez którą należy rozumieć:
1. normę zharmonizowaną,
2. europejską aprobatę techniczną bądź
3. krajową specyfikację techniczną wyrobu państwa członkowskiego Unii Europejskiej lub Europejskiego Obszaru Gospodarczego, uznaną przez Komisję Europejską za zgodną z wymaganiami podstawowymi (ale dotychczas żadna krajowa specyfikacja nie uzyskała statusu ww. zgodności).
Natomiast w systemie krajowym wprowadzania do obrotu wyrobów, z oznakowaniem znakiem budowlanym, oceny zgodności dokonuje się ze specyfikacją techniczną, przez którą należy rozumieć:
1. Polską Normę wyrobu (niemającą statusu normy wycofanej) lub
2. aprobatę techniczną.
Zasadniczą grupą specyfikacji wyrobów, określających wymagania użytkowe dla wyrobów budowlanych, są normy wyrobów (normy zharmonizowane i Polskie Normy wyrobów). Są one dokumentami przeznaczonymi do powszechnego i wielokrotnego stosowania – (tak art. 2 pkt 4 ustawy z dnia 12 września 2002 r. o normalizacji (Dz. U. Nr 169, poz. 1386 z późn. zm.) - dalej u.n. Natomiast dla wyrobów innowacyjnych, dla których nie ustalono lub nie można ustalić norm, zgodnie z przyjętymi zasadami wynikającymi z dyrektywy 89/106/EWG, na wniosek konkretnego producenta udzielane są europejskie i krajowe aprobaty techniczne.
Dokonując oceny przydatności analizowanego wyrobu pod kątem charakterystyki energetycznej projektowanego budynku zaleca się stosowanie projektowe (obliczeniowe) wartości cech tychże wyrobów oraz właściwości użytkowe wykonanych z nich elementów obudowy oraz właściwości użytkowe elementów instalacji budynku (np. sezonową sprawność wytwarzania lub odzysku ciepła, po konwersji z wartości nominalnej). Wartości projektowe (obliczeniowe) i użytkowe są ustalane przy uwzględnieniu przewidywanych przeciętnych warunków eksploatacyjnych. Ustala się je oparciu o deklarowane wartości cech wyrobów, stosując dodatki (np. ze względu na mocowanie do konstrukcji budynku, usytuowanie w obudowie, przepływ powietrza w przegrodzie, przepływ wody opadowej w dachach o odwróconym układzie warstw izolacji cieplnej i wodochronnej) lub stosując współczynniki konwersji ze względu na temperaturę, wilgotność, czy zmianę wartości cech w czasie.
W odniesieniu do przewodności cieplnej przede wszystkim uwzględnia się stan wilgotnościowy wyrobu w warunkach eksploatacyjnych. Wartości projektowe na ogół odnosi się do ustabilizowanej wilgotności, w stanie równowagi termodynamicznej z powietrzem o wilgotności względnej 80% w 23°C.
W odniesieniu do szyb zespolonych, wypełnionych gazami wartość projektowa powinna uwzględniać zmianę w czasie właściwości cieplnych, spowodowaną zmniejszaniem się stężenia gazu w przestrzeni międzyszybowej. Deklarowana wartość współczynnika przenikania ciepła szyb zespolonych na ogół jest odniesiona do ich pionowego usytuowania (poziomego kierunku przepływu ciepła). Wartości użytkowe okien wbudowanych pod kątem, np. okien połaciowych, świetlików dachowych określa się stosując dodatki do współczynnika przenikania ciepła.
Do godnych uwagi metod zwiększających efektywność energetyczną projektowanych budynków należy zaliczyć między innymi:
– poprawę sprawności i nowe rozwiązania techniczne wytwarzania i pozyskiwania ciepła oraz regulacji, szczególnie w obszarze wykorzystania źródeł odnawialnych (np. kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła, odzysk ciepła z powietrza wentylacyjnego, wykorzystanie biopaliw, kogeneracja i trigeneracja),
– znaczną poprawę jakości cieplnej wyrobów przeszklonych, dzięki stosowaniu energooszczędnych rozwiązań ram okien, drzwi, ścian osłonowych metalowo-szklanych i zastosowanych w nich izolacyjnych szyb zespolonych,
– rozwój polimerowych wyrobów do izolacji cieplnej (np. pianki poliuretanowe PUR i poliizocyjanurowe PIR charakteryzujące się o około dwukrotnie niższej przewodności ciepła niż konwencjonalne wyroby,
– rozwój wyrobów zapewniających dużą szczelność powietrzną obudowy (taśmy uszczelniające do połączeń w otworach okiennych i drzwiowych, izolacje refleksyjne do konstrukcji szkieletowych),
– rozwój konstrukcyjnych energooszczędnych wyrobów murowych i rozwiązań stosowanych w węzłach konstrukcji budynku redukujących oddziaływanie mostków cieplnych (elementy ze zbrojonego betonu komórkowego do nadproży, płyt balkonowych, płyt stropowych i dachowych, łączniki zbrojeniowe z izolacją cieplną).
Podsumowanie
Podsumowując, wysoki współczynnik efektywności cieplnej projektowanego budynku możliwy jest do uzyskania przy spełnieniu łącznie następujących warunków:
1. Odpowiednia bryła budynku. Najwyższy stopień efektywności energetycznej osiągają budynki o prostej formie, gdzie stosunek powierzchni przegród budowlanych do kubatury budynku będzie jak najmniejszy. Pozwala to uniknąć wielu mostków termicznych i ograniczyć straty ciepła do minimum. Rozwiązaniem idealnym byłby dom w kształcie kuli, lub sześcianu na planie kwadratu lub prostokąta. Istotne są również proporcje domu. Budynek rozłożysty, o konstrukcji horyzontalnej osiągnie niższą efektywność energetyczną od budynku o takiej samej powierzchni o konstrukcji wertykalnej lub proporcjonalnej. Wynika to w znaczącej mierze z mniejszej powierzchni dachu.
2. Płaski dach budynku;
3. Im większa kubatura domu tym lepiej, gdyż ogrzane powietrze wolniej się oziębia.
4. Usytuowanie budynku względem stron świata. właściwe usytuowanie budynku względem stron świata zapewni wykorzystanie bezpłatnego promieniowania słonecznego (szczególnie od maja do października do ogrzewania ciepłej wody użytkowej), a także może przyczynić się do ograniczenia strat ciepła.
5. Rozmieszczenie pomieszczeń. Optymalne jest zaprojektowanie pokoi gościnnych o dużych powierzchniach użytkowych z dużymi otworami okiennymi – od strony południowej, oraz zaprojektowanie łazienek, pomieszczeń gospodarczych, czy garaży - od strony północnej. Należyty układ pomieszczeń w domu może mieć ogromny wpływ na zmniejszenie zużycia energii, co w efekcie końcowym przełoży się na wymierne oszczędności. Jeżeli decydujemy się na dom z projektu gotowego, to szukajmy takich projektów, gdzie jest wyraźne rozdzielenie na różne strefy termiczne:
– 18 - 22 st. C – pokoje dzienne od południa, kuchnia od wschodu;
– 12 - 15 st. C – pomieszczenia gospodarcze, spiżarnie, garderoby usytuowane od strony wschodniej lub zachodniej;
– 4 - 8 st. C – garaż, składzik na narzędzia czy urządzenia ogrodowe od strony północnej, najlepiej bez okien.
6. Ważne jest również, aby sąsiadujące ze sobą pomieszczenia charakteryzowały się zbliżonymi temperaturami. Różnica temperatur między poszczególnymi pomieszczeniami w budynku nie powinna przekraczać 8 st. C. W domu energooszczędnym musi zostać zachowany tzw. buforowy układ pomieszczeń.
7. Wysoki wskaźnik izolacyjności termicznej przegród budowlanych. Z punktu widzenia efektywności energetycznej budynku najistotniejszy wpływ wywierają tzw. przegrody zewnętrze (tj.: ściany, dachy, podłogi na gruncie), czyli te miejsca, w których przegroda styka się z warunkami zewnętrznymi. Na tym etapie warto zauważyć, że grubość izolacji stanowi tylko jeden z czynników wpływających na wskaźnik efektywności energetycznej. Niemniej istotne są takie elementy, jak: nadproża, wieńce czy połączenia elementów konstrukcyjnych (np. osadzenie drzwi i okien). W tym miejscach nie mogą powstać mostki termiczne, przez które może uciekać ciepłe powietrze.
(...)