Uchwalenie i wejście w życie nowych przepisów regulujących graniczną, obliczeniową ilość energii, jaką może zużywać budynek, budzi wiele kontrowersji w środowisku branżowym.
Znowelizowane w 2013 r. warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [6], precyzują, że w procesie rozbudowy lub projektowania nowego obiektu należy wykazać spełnienie dwóch kryteriów oceny budynku pod względem oszczędności energii (poza głównymi warunkami wprowadzono wymagania uzupełniające, m.in. ograniczające powierzchnię przegród szklanych).
Pierwszym z nich jest nieprzekroczenie granicznej wartości wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP, określanego w zależności od typu budynku oraz jego przewidywanego wyposażenia w systemy techniczne. Drugim, równorzędnym – nieprzekroczenie granicznych wartości współczynnika przenikania ciepła przegród stanowiących obudowę termiczną obiektu.
Oba wymagania podlegają zaostrzeniu z początkiem 2017 i 2021 roku (dla budynków zajmowanych przez władze publiczne drugi próg będzie obowiązywał już od 2019 r.). Jest to wypełnienie zapisów znowelizowanej dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej budynków EPBD [1].
W obu progach nowych wymagań przewidziano redukcję dopuszczalnej wartości granicznej wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP – od 31% w odniesieniu do stanu aktualnego (tj. 2014 r.) w przypadku budynków użyteczności publicznej nieprzeznaczonych na funkcję opieki zdrowotnej, do 52% w obiektach opieki zdrowotnej. W grupie obiektów mieszkalnych wielkości te wynoszą odpowiednio 42 i 38% w odniesieniu do budynków jedno- i wielorodzinnych.
W przypadku przegród obudowy termicznej budynku nowelizacja warunków technicznych z 2013 r. [6] zaostrzyła wymagania cieplne, które do roku 2021 będą dalej korygowane od 20 do 31%. Zmiany przewidziano tylko w odniesieniu do przegród zewnętrznych, tj. ścian – 20%, stropodachów – 25% czy stolarki otworowej – od 26 do 31% w przypadku okien i 24% w odniesieniu do drzwi zewnętrznych.
Warunki techniczne w aktualnym ich brzmieniu [6] nie przewidują natomiast zmiany poziomu wymagań termicznych dla przegród wewnętrznych oraz zewnętrznych zamykających przestrzeń o temperaturze wewnętrznej wynoszącej do 16°C.
Wymóg dostosowania polskiego prawa do standardów unijnych w zakresie implementacji znowelizowanej dyrektywy EPBD [1] zaowocował uchwaleniem i wprowadzeniem w życie nowej metodyki obliczania charakterystyki energetycznej budynków [5].
Obie nowelizacje – warunków technicznych [6] oraz metodyki obliczeń charakterystyki energetycznej [5] – wywołały spore zamieszanie na rynku projektowym z uwagi na konieczność zmiany podejścia do procesu projektowego oraz znaczną liczbę głosów krytycznych [m.in. 9, 10], podnoszących kwestie wprowadzenia w życie zasad nie w pełni przeanalizowanych w zakresie ich oddziaływania na rynek budowlany.
Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, że wprowadzone zmiany stanowią obowiązujące prawo, dlatego warto szczegółowo opisać sytuację, z którą borykają się projektanci. Na przykładzie modelu budynku z założonymi pięcioma zróżnicowanymi funkcjami użytkowymi przedstawione zostaną aktualne problemy w zakresie osiągnięcia wymogów oszczędności energii.
Model obliczeniowy
Do analiz przyjęto pięć prostopadłościennych modeli budynku opisanych na rzucie prostokąta. Kształt rzutu analizowanego modelu przyjęto na podstawie analiz zawartych w [7] dotyczących kształtowania przestrzeni budynku z uwagi na ograniczenie ilości energii dostarczanej do oświetlenia pomieszczeń światłem sztucznym.
W pracach poświęconych zagadnieniom energooszczędności budynków, poza ograniczaniem potrzeb związanych z ogrzewaniem, coraz częściej wskazuje się bowiem na konieczność redukcji zużycia energii elektrycznej do oświetlenia pomieszczeń.
Założono wymiary zewnętrzne podstawowego segmentu: 10,8×18,3×3,8 m. Podstawowy obiekt jest parterowy, cztery następne warianty utworzono przez rozbudowę w pionie o segmenty tworzące kolejne kondygnacje. Przyjęto:
- całkowitą szerokość przegród obudowy termicznej (z wyłączeniem stolarki otworowej) oraz stropów międzykondygnacyjnych w układach wielokondygnacyjnych równą 0,4 m,
- udział powierzchni rzutu ścian wewnętrznych do 15% powierzchni rzutu podstawowego,
- powierzchnię okien wynikającą z warunku ograniczenia powierzchni okien, przegród szklanych i przeźroczystych (zgodnie z Załącznikiem nr 2 do warunków technicznych [6]) oraz proporcjonalny do powierzchni ścian zewnętrznych podział okien na elewacjach,
- udział powierzchni przeźroczystych do całkowitego pola powierzchni okien równy 70% oraz 62% przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego szyby zespolonej,
- wentylację grawitacyjną pomieszczeń,
- krotność wymiany powietrza n50 oraz współczynnik przenikania ciepła przegród budowlanych jako aktualnie obowiązujące wartości graniczne wg warunków technicznych [6],
- 10-proc. udział mostków termicznych w wartości współczynnika wymiany ciepła przez przegrody budowlane,
- orientację budynku na osi wschód–zachód,
- zacienienie budynku przez otoczenie (kąt zacienienia wynoszący 10°, utworzony między poziomą prostą wyprowadzoną ze środka środkiem płaszczyzny okna a krawędzią elementu zacieniającego, zgodnie z PN-EN ISO 13790).
Wyjściowa charakterystyka energetyczna budynku
Analizie poddano zmianę wskaźnika zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji EUH oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej EUW, a także cząstkowy wskaźnik zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EPH+W, w zależności od założonej funkcji budynku, tj.:
- mieszkalnej jednorodzinnej,
- mieszkalnej wielorodzinnej,
- biurowej,
- usługowej,
- na potrzeby opieki zdrowotnej,
- przyjmując wyjściowe parametry – izolacyjność termiczną oraz wynik badania szczelności powietrznej budynku – równe dopuszczalnym wartościom granicznym [6]. W tabeli 1 zestawiono charakterystyczne dla wybranych funkcji dane szczegółowe, przyjęte zgodnie z aktualnie obowiązującą metodyką wykonywania świadectw charakterystyki energetycznej [5]. Model zlokalizowano w ośmiu miejscowościach na terenie kraju: (Ł – Łeba, NS – Nowy Sącz, P – Poznań, S – Suwałki, Sz – Szczecin, Wa – Warszawa, Wr – Wrocław, Z – Zakopane, ZG – Zielona Góra). Wyboru lokalizacji obiektu w Łebie, Nowym Sączu oraz Suwałkach dokonano na podstawie wyników badań zawartych w RI nr 7–8/2014 [3]. W systemach technicznych modelu założono wykorzystanie gazu ziemnego oraz całkowite średnie sezonowe sprawności wynoszące: 0,803 w przypadku systemu grzewczego i 0,434 w odniesieniu do systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Na rys. 1 i 2 przedstawiono uzyskane wyniki zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną do celów ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody dla budynków mieszkalnych wielorodzinnych oraz biurowych.
Charakterystycznym, znanym zjawiskiem jest spadek zapotrzebowania na energię wraz ze zmniejszeniem współczynnika kształtu budynku podczas zmiany jego skali (rozbudowy) [2]. Najbardziej efektywne energetycznie są modele największe, najmniej – parterowe, przy czym zależność ta nie jest prostoliniowa.
