Instalacje c.o., c.w.u. i wentylacji w budynkach energooszczędnych NF40 i NF15

W celu wsparcia budownictwa energooszczędnego Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej uruchomił w 2013 r. program priorytetowy dopłat do kredytów na budowę domów energooszczędnych.

Efektem programu ma być wybudowanie ok. 12 tys. domów i mieszkań o wysokim standardzie energetycznym, co pozwoli uniknąć emisji ok. 32 300 ton CO₂ rocznie. Program przyczyni się również do rozwoju rynku technologii energooszczędnych w Polsce i zgromadzenia kompetencji potrzebnych do budowy budynków o niemal zerowym zużyciu energii od roku 2021.

Wysokość dofinansowania zależy od uzyskanego wskaźnika rocznego jednostkowego zapotrzebowania na energię użytkową do celów ogrzewania i wentylacji EUco. W programie wyróżniono dwa standardy budynków energooszczędnych: NF40, dla którego ­EUco £ 40 kWh/(m² rok), i NF15, dla którego EUco £ 15 kWh/(m² rok). W przypadku każdego standardu określono minimalne obligatoryjne wymagania techniczne dla instalacji wentylacji, c.o. i c.w.u.

Konkurs na Energooszczędny Dom Dostępny zorganizowany przez miesięcznik „Murator” nawiązywał do ogłoszonego przez NFOŚiGW programu dopłat. Architekci mieli zaprojektować budynek mieszkalny o powierzchni ok. 150 m2 dla czteroosobowej rodziny w standardzie NF40 lub NF15, którego koszt budowy nie przekroczy 500 tys. zł netto.

Na konkurs wpłynęło łącznie 27 projektów: 11 w standardzie NF15 i 16 w standardzie NF40. Każdy projekt musiał spełnić podstawowe wymagania niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardów energetycznych.

Wymagania dla wentylacji

Efektywność wentylacji ma kluczowe znaczenie dla jakości powietrza wewnętrznego i ilości zużywanej energii. Jako jedyna ma ona bezpośredni wpływ na uzyskiwany wskaźnik rocznego jednostkowego zapotrzebowania na energię użytkową do celów ogrzewania i wentylacji EUco.

W celu ograniczenia zużycia energii na podgrzanie powietrza nawiewanego w budynkach stosuje się systemy wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła. Efektywność energetyczna instalacji zależy w największym stopniu od sprawności odzysku ciepła z powietrza wywiewanego i ilości energii elektrycznej zużywanej przez centralę.

Wymagania podane w tym zakresie są wysokie, ale gwarantują, że uzyskane oszczędności w zużyciu energii do ogrzewania będą większe niż koszty pracy centrali wentylacyjnej. Wymagana sprawność odzysku ciepła powinna być uzyskana przez centralę dla zrównoważonych strumieni powietrza nawiewanego i usuwanego przynajmniej w jednym z zakresów pomiarowych [1] zgodnie z normą PN-EN 308 Wymienniki ciepła. Procedury badawcze wyznaczania wydajności urządzeń do odzyskiwania ciepła w układzie powietrze-powietrze i powietrze-gazy spalinowe.

Straty ciepła w systemie wentylacji mogą być spowodowane brakiem izolacji na kanałach wentylacyjnych. Podane w wymaganiach grubości izolacji są duże i dotyczą kanałów zimnych biegnących w części ogrzewanej lub ciepłych w części nieogrzewanej, np. kanału doprowadzającego powietrze zewnętrzne do centrali i kanału usuwającego powietrze na zewnątrz za centralą, zlokalizowanych w części ogrzewanej. Wymagane grubości warstwy izolacji muszą zostać uwzględnione na etapie projektowania wysokości kondygnacji i wielkości szachtów wentylacyjnych.

Ograniczenie dotyczące zużycia energii elektrycznej podano w postaci maksymalnej wartości współczynnika poboru mocy elektrycznej [W/(m³/h)] i maksymalnej wartości współczynnika nakładu energii elektrycznej [Wh/m³].

Pierwsza wartość odnosi się do maksymalnej dopuszczalnej mocy wentylatorów zainstalowanych w układzie wentylacji z odzyskiem ciepła, a druga do maksymalnego zużycia energii na „przepompowanie” w układzie jednostki objętości powietrza. Różnica pomiędzy wielkościami jest subtelna i na pozór mało znacząca, ale ma zwrócić uwagę projektantów na konieczność zachowania dbałości przy doborze wielkości urządzeń.

Zadaniem drugiej wielkości jest zwrócenie uwagi na dobór wielkości i rodzajów kanałów oraz elementów składających się na system rozprowadzenia powietrza w budynku w celu minimalizacji/optymalizacji oporów przepływu powietrza i związanego z tym wydatku energetycznego.

Podane wymagania dotyczą również minimalnej klasy sprawności napędów elektrycznych: „Sprawność silników na potrzeby porównania z wymaganiami IE powinna być wyznaczana zgodnie z normą IEC 60034-2-1 Rotating electrical machines – Part 2-1: Standard methods for determining losses and efficiency from tests (excluding for traction vehicles) z 2007 roku”.

Zastosowana w budynkach energooszczędnych centrala wentylacyjna powinna być wyposażona w układ automatyki regulacyjnej umożliwiający dostosowanie wydajności wentylacji do aktualnych potrzeb. Sterowanie centralą realizowane jest przy pomocy panelu znajdującego się w strefie mieszkalnej.

Wymagania NFOŚiGW dla instalacji wentylacyjnej podano w tabeli 1.

Możliwe są pewne odstępstwa od podanych wymagań: „dopuszcza się w przypadku budynku NF40 zastosowanie w zakresie wentylacji rozwiązań równoważnych do referencyjnego z wentylacją mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła (zgodnie z wymaganiami określonymi w tabeli 1), o ile dla rozwiązań tych łączne zapotrzebowanie energii na potrzeby podgrzania powietrza wentylacyjnego i energii elektrycznej na napędy urządzeń pomocniczych (wentylatory, grzałki, automatyka itp.) będzie nie większe niż w rozwiązaniu referencyjnym, czyli dla wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła.

W referencyjnym harmonogramie użytkowania nie można zakładać zmniejszenia poniżej 65% obliczeniowego strumienia powietrza wentylacyjnego zgodnie z obowiązującymi przepisami” [2].

Zapis ten otwiera drogę rozwiązaniom, w których oszczędności w zużyciu energii uzyskuje się głównie dzięki okresowemu zmniejszeniu intensywności systemu wentylacji. Nie zwalnia to jednak z konieczności osiągnięcia wskaźnika EUco £ 40 kWh/(m² rok). 

Dodatkowe zalecenia dotyczące instalacji wentylacji podano w podręczniku dobrych praktyk [8]. Znajdują się tam zalecenia dotyczące stosowania tłumików w celu ochrony przed hałasem, kanałów sztywnych i in. 

Po zakończeniu prac nad systemem wentylacji mechanicznej nawiewno­‑wywiewnej z odzyskiem ciepła wykonawca sporządza protokół wyregulowania instalacji. Jego celem jest potwierdzenie uzyskania projektowanych strumieni powietrza wentylacyjnego.

Rozwiązania wentylacyjne

We wszystkich zgłoszonych do konkursu projektach zastosowano instalację wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła. Centrale charakteryzowały się sprawnością od 85 do 95% i spełniały wymagania dla poszczególnych standardów. Większość central wyposażona była w wymienniki przeciwprądowe. 

Całkowity koszt wykonania systemu wentylacji wynosił od 20 tys. do 35 tys. zł, a koszt samej centrali to 7,8–11 tys. zł netto. Część instalacji w budynkach NF15 pełniła jednocześnie funkcję systemu grzewczego, dlatego były one wyposażone w dodatkową nagrzewnicę powietrza za centralą. Maksymalna temperatura powietrza nawiewanego to ok. 50°C. 

W pomieszczeniach nieogrzewanych, takich jak garaże lub pomieszczenia gospodarcze, stosowano wentylację grawitacyjną. Część instalacji była wyposażona w gruntowe wymienniki ciepła i przystosowana do współpracy z nimi. Koszt przykładowego GWC to ok. 12 tys. zł netto. Jego zadaniem, oprócz wstępnego podgrzewania powietrza wentylacyjnego zimą, było chłodzenie powietrza nawiewanego latem. W instalacjach stosowano sztywne kanały wentylacyjne rozprowadzane po poddaszu ogrzewanym, nieużytkowym lub w przestrzeni nad sufitem podwieszanym.

Wymagania dla instalacji c.o.

Wymagania sformułowane dla instalacji centralnego ogrzewania nie mają wpływu na wskaźnik rocznego jednostkowego zapotrzebowania na energię użytkową do celów ogrzewania i wentylacji EUco. Decydują jednak o ilości energii końcowej dostarczanej do granicy bilansowej budynku, a tym samym o kosztach jego użytkowania. 

Sformułowane w programie minimalne wymagania techniczne obligatoryjne dla budynków jedno- i wielorodzinnych dotyczą:

• minimalnej sprawności przesyłu, 
• regulacji, akumulacji i dystrybucji, 
• minimalnej grubości izolacji cieplnej, 
• minimalnej sprawności wytwarzania energii,
• wyposażenia w układy regulacji, 
• klasy sprawności napędów elektrycznych,
• minimalnej klasy efektywności energetycznej pomp. 

Celem tych wymagań jest zagwarantowanie wysokiej efektywności energetycznej instalacji c.o. i maksymalne ograniczenie zużycia energii przez urządzenia pomocnicze. 

W budynkach energooszczędnych o bardzo małym zapotrzebowaniu na ciepło praca urządzeń pomocniczych może mieć znaczący udział w całkowitym koszcie użytkowania obiektu. Stosowane rozwiązania instalacyjne powinny być proste i zbliżone do standardowych. Wykorzystanie zbyt dużej liczby różnych źródeł ciepła, np. pompy ciepła, kominka i kolektorów słonecznych, może znacząco zwiększyć zużycie energii pomocniczej i utrudnić właściwą regulację systemu. 

Szczególną uwagę należy zwrócić na minimalne grubości izolacji cieplnej rurociągów i armatury. Uzyskanie wymaganej grubości wymaga wprowadzenia odpowiednich zmian już na etapie projektowym, np. zwiększenia grubości izolacji w podłodze, wymiarów szachtów instalacyjnych czy odległości rurociągów i armatury od przegród.

W wymaganiach dopuszczono niestety stosowanie nieprzyjaznych dla środowiska naturalnego źródeł energii, takich jak węgiel kamienny lub energia elektryczna (produkowana z węgla). 

Jednak podane dla kotłów węglowych minimalne średnioroczne sprawności wytwarzania energii są na tyle wysokie, że będą mogły być spełnione tylko przez najlepsze dostępne na rynku urządzenia. Podczas prac nad wymaganiami uzgodniono, że „za średnioroczną sprawność można przyjmować sprawność nominalną określoną przez producenta w Dokumentacji Techniczno-Ruchowej urządzenia grzewczego” [1].

Podano również wymagania dla urządzeń kompaktowych. Ich stosowanie jest możliwe w przypadku budynków w standardzie NF15 po spełnieniu następujących wymagań [1]:

• temperaturowa sprawność odzysku ciepła ³ 80%, pobór mocy wentylatorów £ 0,45 W/m³ h,
• średniosezonowe COP dla ogrzewania ³ 2,5,
• średniosezonowe COP dla przygotowania c.w.u. ³ 2,2,
• moc grzewcza urządzenia pokrywa projektowe obciążenie cieplne budynku lub mieszkania,
• skompensowanie mniejszej sprawności odzysku ciepła w celu spełnienia wymagania EUco £ 15 kWh/m² rok.

Po wykonaniu instalacji c.o. wykonawca sporządza protokół wyregulowania instalacji. Jego celem jest potwierdzenie uzyskania zrównoważenia hydraulicznego instalacji i zapewnienie jej prawidłowej pracy w przyszłości.

Rozwiązania instalacji c.o.

Analiza zgłoszonych do konkursu projektów pozwoliła na określenie, jakie rozwiązania w zakresie instalacji c.o. cieszyły się największą popularnością. Najczęstszym rozwiązaniem było zastosowanie gazowego kotła kondensacyjnego współpracującego z ogrzewaniem wodnym grzejnikowym lub podłogowym. 

Biorąc pod uwagę koszty wykonania systemu grzewczego i koszty eksploatacyjne w okresie użytkowania urządzeń grzewczych, instalacja taka jest najlepszym sposobem wytwarzania ciepła w warunkach polskich. Z kolei z punktu widzenia eksploatacji i regulacji instalacji najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie w całym budynku ogrzewania grzejnikowego lub podłogowego i niełączenie obu systemów w jednej instalacji. Proste z pozoru zagadnienie jest w praktyce bardzo często źle realizowane. 

W zastępstwie gazu źródłem ciepła może być pompa ciepła, kominek z płaszczem wodnym lub kocioł na biomasę. Gruntowe pompy ciepła są niestety rozwiązaniem drogim, a zastosowanie kominka lub kotła może rodzić trudności z uzyskaniem wymaganej szczelności powietrznej budynku (nieszczelności w komorze spalania i systemie kominowym, konieczność doprowadzenia powietrza do spalania). 

Osiągniecie standardu NF15 stwarza nowe możliwości w zakresie systemu c.o., co dało się zauważyć w projektach konkursowych. Część budynków jest ogrzewana powietrznie, a grzejniki wspomagają tylko ten system i pojawiają się w łazienkach lub okolicy dużych przeszkleń.

Ogrzewanie powietrzne w budynkach NF15 pracuje na strumieniach powietrza wynikających z warunków higienicznych. W projektach konkursowych źródłem ciepła były urządzenia kompaktowe pracujące z wykorzystaniem małego kotła kondensacyjnego lub pompy ciepła przewidziane specjalnie do budynków o bardzo małym zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania.

Konieczność redukcji zużycia energii spowodowała, że w niektórych budynkach źródłem ciepła jest bezpośrednio wykorzystywana energia elektryczna. Główną zaletą takiego rozwiązania są małe koszty inwestycyjne. Natomiast wadą są wysokie rachunki, co jest szczególnie odczuwalne w przypadku przygotowania c.w.u., przy czym w warunkach polskich energia elektryczna produkowana jest od początku do końca z węgla, co czyni ją mało przyjazną dla środowiska naturalnego.

Ograniczenie strat ciepła przez przenikanie i wentylację powoduje, że jednostkowe projektowe obciążenie cieplne w budynkach NF40 wynosi ok. 30 W/m² powierzchni ogrzewanej, a w budynkach NF15 ok. 20 W/m². 

Zastosowane w projektach moce źródeł ciepła wynosiły 2,9–24,0 kW, co pokazuje, że projektanci przyjmowali czasem źródła o znacznie większej mocy niż wymagana. Wynika to m.in. z ograniczonej dostępności na rynku kotłów o małej mocy grzewczej dla budynków energooszczędnych. 

Najważniejsze informacje o zastosowanych w projektach rozwiązaniach instalacji c.o. podano w tabeli 3.

Wymagania dla instalacji c.w.u.

Z uwagi na wyraźny spadek zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków NF40 i NF15 konieczne jest również ograniczenie zapotrzebowania na ciepło do przygotowania c.w.u. Istotne jest w tym przypadku podjęcie odpowiednich działań na etapie projektowania instalacji, jak i właściwe jej wykonanie, zgodnie z projektem. 

Temperatura wody ciepłej została sprecyzowana w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690, z późn. zm), gdzie podano wymaganie, by temperatura wody ciepłej wypływającej w punkcie czerpalnym instalacji wody ciepłej była nie niższa niż 55° i nie wyższa niż 60°C. 

Dodatkowo instalacja wody ciepłej powinna być dostosowana do okresowego podwyższania temperatury wody ciepłej do wartości powyżej 70°C (ale nie więcej niż 80°C) w celu przeprowadzenia termicznej dezynfekcji. 

Zwiększenie efektywności energetycznej instalacji przy jednoczesnym spełnieniu powyższych wymagań można więc uzyskać poprzez ograniczenie strat ciepła podczas dystrybucji i cyrkulacji ciepłej wody, zmniejszenie zużycia ciepłej wody i wykorzystanie do jej przygotowania odnawialnych źródeł energii, o ile jest to opłacalne ekonomicznie. 

Na etapie projektowania instalacji c.w.u. należy przede wszystkim dokładnie określić moc potrzebną do podgrzewania wody. Uzyskiwane na bazie metody obliczeniowej zawartej w normie PN-92/B-01706 Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu wyniki zapotrzebowania na moc cieplną są zawyżone z uwagi na przyjmowanie przesadzonych wartości wskaźników nierównomierności poborów oraz niemal dwukrotnie zawyżonego zapotrzebowania na wodę ciepłą (przyjmuje się od 110 do 130 l/Md)

Kolejnym krokiem jest precyzyjny dobór wielkości podgrzewacza lub zasobnika c.w.u. Trzeba przy tym zwrócić uwagę na to, by uniknąć powstawania postojowych strat ciepła, gdy urządzenie to jest przewymiarowane, z drugiej strony zaś powinno być ono na tyle duże, żeby zapewnić gotowość do podgrzania wody do wymaganej temperatury [3]. 

Należy bardzo dobrze izolować podgrzewacz lub zasobnik c.w.u. oraz zastosować pompę ładującą o wydajności zapewniającej wykorzystanie akumulacyjności cieplnej zasobników c.w.u. w pracy instalacji. 

Minimalizację strat ciepła poza źródłem ciepła należy osiągać poprzez właściwą izolację termiczną instalacji. Grubość wymaganej warstwy izolacji powinna odpowiadać zaleceniom podanym w tabeli 4 przy współczynniku przewodzenia ciepła równym 0,035 W/m K. 

W zaleceniach zawarto również informacje dotyczące projektowania instalacji cyrkulacyjnych, które powinny zostać wyposażone w termostatyczne regulatory przepływu wody cyrkulacyjnej przez poszczególne piony oraz liczniki ciepła i regulatory temperatury o jak najmniejszych stałych czasowych na odpływie z sekcji podgrzewu c.w.u. 

Z kolei pompy cyrkulacyjne powinny się charakteryzować wysoką sprawnością i niskim zużyciem energii elektrycznej (klasa A i wyższa) i mieć możliwość dostosowania się do dużej zmienności przepływów cyrkulacyjnych poprzez samoczynną regulację parametrów pracy, a także sterowania przy pomocy układów termostatycznych, by skrócić czas krążenia wody w obiegu cyrkulacyjnym.

Ograniczenie zużycia c.w.u. można natomiast osiągnąć poprzez zastosowanie baterii czerpalnych o odpowiedniej konstrukcji – od rozwiązań minimalizujących ogólne zużycie wody, jak np. perlatory, po baterie z tzw. „ekoprzyciskiem”, termostatyczne czy bezdotykowe.

Rozwiązania instalacji c.w.u.

W przeanalizowanych projektach energooszczędnych domów jednorodzinnych źródła ciepła dla instalacji c.o. najczęściej wykorzystywano do przygotowania również ciepłej wody użytkowej. Zgodnie z powyżej przytoczonymi zaleceniami w większości przypadków projektanci zdecydowali się na uzupełnienie instalacji o współpracujący układ wykorzystujący OZE. 

Najpopularniejszym rozwiązaniem był więc kocioł kondensacyjny gazowy (w 15 z 27 projektów), który w 11 przypadkach współpracował z instalacją kolektorów solarnych umieszczonych na dachu budynku. Przyjęto założenie, że przy pomocy instalacji solarnej uzyska się 55–60% energii cieplnej niezbędnej do przygotowania c.w.u. 

W trzech projektach zaproponowano wykorzystanie wyłącznie pomp ciepła, w jednym natomiast pompa ciepła miała być okresowo wspomagana przez grzałkę elektryczną. W dwóch projektach przewidziano zastosowanie kominka wodnego z możliwością dogrzewania z wykorzystaniem energii elektrycznej. 

W pojedynczych propozycjach zastosowano rozwiązania wykorzystujące wyłącznie OZE, takie jak np. wielofunkcyjny zasobnik ciepła zasilany z trzech źródeł: kominka na biomasę z płaszczem wodnym, gruntowego wymiennika ciepła i instalacji solarnej czy też pompy ciepła w układzie powietrze/woda z okazjonalnym wykorzystaniem kominka wodnego na biopaliwo.

W każdym ze zgłoszonych projektów podkreślano konieczność bardzo dobrej izolacji zasobnika c.w.u. W celu minimalizacji zużycia energii w wielu projektach zaproponowano również regulację pracy instalacji cyrkulacyjnej. 

Niestety większość propozycji dotyczyła czasowego włączania i wyłączania cyrkulacji w zależności od trybu życia mieszkańców, co jest rozwiązaniem o tyle niekorzystnym, że może w rezultacie prowadzić do nadmiernego wychłodzenia ciepłej wody w instalacji c.w.u. 

Utrzymanie obliczeniowej temperatury wody ciepłej w instalacji jest jednym z wymagań eksploatacyjnych jej pracy określonym w DVGW W 551 [4] w związku z zapobieganiem występowaniu baterii Legionella w instalacjach wodociągowych [3].

Korzystniejszym, ale z pewnością bardziej kosztownym rozwiązaniem jest sterowanie cyrkulacją w taki sposób, by utrzymać wymaganą temperaturę minimalną na końcach instalacji.

Ochrona budynku przed przegrzewaniem w okresie letnim

Wprowadzane w budynkach energooszczędnych zmiany mające na celu ograniczenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania i wentylacji mogą zwiększyć ryzyko przegrzewania się tych budynków w lecie.

Dzieje się tak, ponieważ wewnętrzne zyski ciepła oraz zyski od słońca nie są dostatecznie szybko odprowadzane na zewnątrz przez szczelne i bardzo dobrze izolowane przegrody zewnętrzne. Usuwaniu zysków ciepła nie sprzyja również niewłaściwie eksploatowany system wentylacji mechanicznej. 

W konsekwencji w budynkach energooszczędnych mogą latem występować trudności z utrzymywaniem temperatury powietrza wewnętrznego w strefie komfortu. Żeby temu zapobiec, należy przewidzieć na etapie projektowym i wykonawczym rozwiązania, które po pierwsze ograniczą ilość zysków ciepła, a po drugie pozwolą na ich szybkie usunięcie.

Istnieją trzy główne przyczyny przegrzewania się budynków energooszczędnych:

• brak elementów zacieniających, ograniczających dopływ promieniowania słonecznego w okresie letnim,
• niewłaściwa regulacja i eksploatacja systemu wentylacji mechanicznej,
• brak otwieranych okien lub otworów wentylacyjnych umożliwiających wykorzystanie przewietrzania nocnego,
• wyeksponowanie zbyt dużej masy akumulacyjnej na działanie promieniowania słonecznego.

Nie we wszystkich zgłoszonych do konkursu projektach zastosowano rozwiązania pozwalające na ograniczenie ryzyka przegrzewania w okresie letnim. Do najprostszych z nich należy zastosowanie elementów zacieniających okna, ograniczających dostęp promieniowania słonecznego. 

Elementy zacieniające są dużo skuteczniejsze od strony zewnętrznej niż wewnętrznej, a ich rodzaj powinien być uzależniony od orientacji budynku, np. łamacze światła nie sprawdzą się na kierunku wschodnim lub zachodnim. W niektórych budynkach przewidziano zastosowanie rolet zewnętrznych sterownych automatycznie.

Z punktu widzenia instalacji na przegrzewanie budynków największy wpływ ma niewłaściwa regulacja i eksploatacja systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Praca instalacji w okresie letnim z odzyskiem ciepła spowoduje, że powietrze nawiewane będzie podgrzewane przez powietrze usuwane. W efekcie zyski ciepła nie będą wyrzucane na zewnątrz, a temperatura powietrza wewnętrznego wzrośnie powyżej 30°C [5]. 

Rozwiązaniem jest odpowiednie zaprogramowanie centrali lub praca tylko instalacji wywiewnej. Innym sposobem na ograniczenie ryzyka przegrzewania jest stosowanie przewietrzania nocnego. Część budynków miała specjalnie w tym celu zaprojektowane okna dachowe pozwalające na intensyfikację wymiany powietrza w nocy lub gdy temperatura powietrza zewnętrznego jest niższa od wewnętrznego. Zastosowanie przewietrzania nie będzie możliwe, gdy zastosuje się okna nieotwieralne.

Jeżeli elementy zacieniające i przewietrzanie okażą się niewystarczające dla zapewnienia komfortowych warunków latem, w budynkach energooszczędnych można skorzystać z „pasywnego chłodzenia”. Pod pojęciem tym rozumie się wykorzystanie aktywnych systemów chłodzenia o bardzo wysokiej efektywności energetycznej. W projektach konkursowych pojawiły się dwa systemy: gruntowy wymiennik ciepła i moduł chłodzenia przy pompie ciepła. 

GWC pozwala na obniżenie temperatury powietrza nawiewanego do budynku w okresie letnim. Dobrze zaprojektowane wymienniki mogą ochłodzić powietrze nawet o 10 K. Moduł chłodzenia przy pompie ciepła daje możliwość wykorzystania dolnego źródła. 

Ochłodzony czynnik może krążyć w wężownicach ogrzewania podłogowego i odbierać nadmiar zysków ciepła. Oba systemy cechuje bardzo małe zapotrzebowanie na energię elektryczną potrzebną do pozyskania chłodu z gruntu. 

Błędem jest zastosowanie w budynkach energooszczędnych „tradycyjnych” aktywnych instalacji chłodzenia lub klimatyzacji. Dodatkowe zużycie energii może bowiem zniwelować oszczędności uzyskane w okresie zimowym i zwiększyć emisję gazów cieplarnianych.

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii

Jak już wspomniano wcześniej, bardzo popularnym rozwiązaniem (zastosowanym w 16 spośród 27 zgłoszonych na konkurs projektów, a w jednym jako rozwiązanie opcjonalne) było okresowe wykorzystanie kolektorów solarnych do przygotowania c.w.u. Koszt tego typu instalacji w większości przypadków szacowano na od 11,2 tys. do 15,3 tys. zł. 

W ośmiu zgłoszonych projektach zaproponowano wykorzystanie pomp ciepła, co niesie ze sobą wyższe koszty inwestycyjne w porównaniu z instalacją solarną. Szacowany koszt pompy ciepła to w przypadku analizowanych projektów 22,5–55 tys. zł. 

W pięciu pracach zastosowano kominki na biomasę z płaszczem wodnym. W kilku innych projektach, w których przewidziano wykorzystanie OZE, zawarto propozycję zastosowania paneli fotowoltaicznych (m.in. z możliwością odsprzedaży uzyskiwanej w ten sposób zielonej energii), a w jednej również energii wiatru wytwarzanej w turbinie wiatrowej.

Koszty wykonania instalacji

Porównując koszt budowy zgłoszonych do konkursu propozycji domów energooszczędnych, można zauważyć, że średnie nakłady netto na budowę domu w standardzie NF15 (ok. 455 tys. zł) są o prawie 50 tys. zł wyższe od kosztów budowy domu w standardzie NF40 (ok. 407,5 tys. zł). 

Jak można się było spodziewać, podobna prawidłowość jest również widoczna w odniesieniu do kosztów instalacji omówionych powyżej. Średni sumaryczny koszt wykonania instalacji c.o., c.w.u. i wentylacji oraz OZE w budynkach NF15 nieznacznie przekraczał 85 tys. zł netto, natomiast w budynkach NF40 był równy ok. 77,6 tys. zł netto. Średni udział kosztów ww. instalacji w całkowitych kosztach budowy domu dla obu typów budynków stanowił ok. 19%. 

Największe różnice zaobserwowano w przypadku projektów budynków NF40 – koszt budowy domu netto zawierał się w granicach od nieco poniżej 300 tys. do prawie 500 tys. zł, w tym koszty ww. instalacji od prawie 60 tys. do ponad 130 tys. zł (co stanowiło 14,7–31,5% kosztów budowy całego domu). 

W przypadku projektów budynków NF15 koszt budowy domu zawierał się w granicach od 375 tys. do ok. 510 tys. zł netto, a koszty opisanych w artykule instalacji wynosiły 63–105 tys. zł netto (co stanowiło od 12 do 25,3% kosztów budowy całego domu).

Warto zauważyć, że w przypadku zgłoszonych do konkursu budynków NF40 projekt mający jedne z najwyższych kosztów wykonania instalacji (93 tys. zł) był jednocześnie rozwiązaniem całościowo najtańszym (ok. 295 tys. zł), z drugiej zaś strony w innych propozycjach, w których koszt wykonania instalacji przekroczył 100 tys. zł, łączny koszt budowy domu wynosił od 430 tys. do prawie 500 tys. zł. 

Z kolei w przypadku zgłoszonych rozwiązań projektowych budynków NF15 najdroższy dom (ponad 500 tys. zł) został wyposażony w najtańsze instalacje – ich koszt oszacowano na zaledwie 63 tys. zł.

Oczywiste jest jednak, że podejmując decyzję o budowie domu, inwestor kieruje się nie kosztami wybranych komponentów, ale całkowitymi kosztami budowy domu z uwzględnieniem możliwego do uzyskania standardu budynku. 

Porównując między sobą pojedyncze projekty, można więc dojść do wniosku, że rozwiązania architektoniczno-konstrukcyjne oraz odpowiednio zaprojektowane instalacje c.o., c.w.u. i wentylacji z wykorzystaniem OZE w przypadku domów jednorodzinnych w cenie od 375 tys. zł netto umożliwiają uzyskanie zarówno standardu NF15, jak i NF40 – warto więc przy kosztach tego rzędu dążyć do uzyskania standardu NF15. Wykonanie domu jednorodzinnego w standardzie NF40 jest natomiast możliwe i uzasadnione w przedziale cenowym 300–370 tys. zł netto. 

Podsumowanie

Wytyczne do programu priorytetowego NFOŚiGW dopłat do kredytów na budowę domów energooszczędnych określają minimalne wymagania techniczne obligatoryjne dla instalacji wentylacji, c.o. i c.w.u. w budynkach NF40 i NF15.

Wymagania te są dosyć wygórowane, ponieważ mają zagwarantować wysoką efektywność energetyczną instalacji i ograniczyć zapotrzebowanie na energię końcową budynku. Jak pokazały doświadczenia z Konkursu na Energooszczędny Dom Dostępny „Muratora”, spełnienie wymagań nie jest trudne. 

Uzyskanie dopłaty następuje dopiero po zakończeniu inwestycji i pozytywnej weryfikacji zastosowanych rozwiązań. Mając to na uwadze, należy dążyć do tego, by zastosowane w budynkach energooszczędnych rozwiązania instalacyjne były możliwie najprostsze i zbliżone do standardowych. Muszą one jednak spełniać minimalne wymagania techniczne i być dostosowane do zmienionej charakterystyki energetycznej budynku, np. w standardzie NF15 zapotrzebowanie na energię do przygotowania c.w.u. będzie większe niż na energię do ogrzewania. 

Wykorzystywanie zbyt wielu różnych źródeł ciepła w jednym budynku może znacząco zwiększyć koszty inwestycyjne, utrudnić właściwą regulację instalacji i zwiększyć zapotrzebowanie na energię pomocniczą.

Literatura

1. Dopłaty do kredytów na domy energooszczędne. Najczęściej zadawane pytania, http://www.nfosigw.gov.pl/srodki-krajowe/doplaty-do-kredytow/doplaty-do-kredytow-na-domy-energooszczedne/najczesciej-zadawane-pytania.
2. Wytyczne określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardów energetycznych dla budynków mieszkalnych oraz sposób weryfikacji projektów i sprawdzenia wykonanych domów energooszczędnych, Załącznik nr 3 do Programu Priorytetowego NFOŚiGW.
3. Chudzicki J., Sosnowski S., Instalacje wodociągowe. Projektowanie, wykonanie, eksploatacja, Wydawnictwo „Seidel-Przywecki” Sp. z o.o., Warszawa 2011.
4. Trinkwassererwärmungs- und Leitungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums, Technische Regel W 551, Arbeitsblat des DVGW, 1993.
5. Firląg S., Ograniczenie ryzyka przegrzewania budynków pasywnych, „Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja” nr 3/2013.
6. Firląg S., System grzewczy w budynku pasywnym. Podstawy projektowe, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2006.
7. Firląg S., Współpraca wentylacji mechanicznej z GWC w budynku pasywnym, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2007.
8. www.nfosigw.gov.pl/srodki-krajowe/doplaty-do-kredytow/doplaty-do-kredytow-na-domy-energooszczedne/podrecznik-dobrych-praktyk.

Artykuł powstał w ramach projektu „Naukowcy dla gospodarki Mazowsza” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!