Wymagania obliczeniowe dla instalacji wentylacyjnych

Ustanowieniu przekształconej wersji dyrektywy o charakterystyce energetycznej budynków (EPBD [1]) w maju 2010 towarzyszyło udzielenie przez Komisję Europejską mandatu  dla CEN na opracowanie norm mających pomóc we wdrażaniu zaleceń, szczególnie w opracowaniu metody obliczania charakterystyki energetycznej.

Powstawanie dokumentów normalizacyjnych jest zwykle procesem długotrwałym, dlatego dopiero w 2017 r. rozpoczęto publikację dokumentów wdrażających zapisy EPBD. Nowe normy powstały w oparciu o modułowy podział zagadnień, którego istotą jest odniesienie poszczególnych procesów pomiarowo-obliczeniowych do systemów technicznych w budynkach. W nowym układzie poszczególne zagadnienia mogą być objęte jedną lub większą liczbą norm.

Nowością w stosunku do poprzedniej edycji norm wdrażających zapisy dyrektywy z 2002 r. jest fakt, że opracowywanym dokumentom normalizacyjnym towarzyszą raporty techniczne, w których omawiane zagadnienia wyjaśniane są szczegółowo. Metoda określania charakterystyki energetycznej na poziomie krajowym pozostaje w gestii państw członkowskich, dyrektywa określa jej ramy, natomiast normy zawierają szczegółowy opis.

Zasady obliczeń przyjęte przez poszczególne kraje opierają się więc na opracowanych przez CEN normach z dodatkowym uwzględnieniem czynników lokalnych charakterystycznych dla danego państwa. Warto zauważyć, że oparcie metody obliczeń na normach pozwala na uzyskanie domniemania zgodności przepisów krajowych z dyrektywą – obowiązku, z którego wszystkie państwa członkowskie UE muszą zdać sprawozdanie.

Krajowa metoda obliczeń

Polska metoda obliczeniowa została oparta na normach EN oraz EN ISO i zawiera mniej lub bardziej bezpośrednie odesłanie do dokumentów normalizacyjnych, bez udziału których wykonanie obliczeń jest niemożliwe. Najbardziej jaskrawym przykładem wykorzystania normy do obliczeń jest bilans energii zużywanej na potrzeby oświetlenia wbudowanego, w zakresie którego rozporządzenie w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku [2] odsyła bezpośrednio do normy. Zmiana treści samych norm ma więc bezpośredni wpływ na stosowanie przepisów krajowych (więcej na ten temat w dalszej części artykułu).

Krajowa metoda obliczeń w zakresie instalacji wentylacyjnych obejmuje obecnie dwa sposoby określania uśrednionego w czasie strumienia powietrza zewnętrznego, parametru mającego istotne znaczenie w procedurze określania współczynnika przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej (Hve). Jeden z tych sposobów został opisany w rozporządzeniu [2], a zasady obliczeń według drugiego sposobu znajdują źródło w normach PN-EN ISO 13790:2009 [3] oraz PN-EN 15242:2009 [4]. Więcej informacji o metodzie bazującej na normach znaleźć można w „Rynku” 6/2015 [5].

Chociaż metoda zawarta w rozporządzeniu podaje szczegółowy sposób obliczania Hve, w przypadku występowania w budynku instalacji wentylacji mechanicznej określenie strumienia powietrza infiltracyjnego Vx wymaga skorzystania z normy PN-EN ISO 13789:2008 [6]. Szkopuł w tym, że nowa wersja tej normy, czyli PN-EN ISO 13789:2017-10 [7], nie podaje metody określania strumieni infiltracyjnych, ale odsyła w tym zakresie do PN-EN 16798-7:2017-07 [8], która zastąpiła normę PN-EN 15242:2009 [4], lub do metody krajowej, której w naszym przypadku nie ma. Taka sytuacja sprawia, że proste wykonanie obliczeń staje się niemożliwe, bo metoda obliczeń z normy [8] jest rozbieżna z metodą określoną w rozporządzeniu, tj. nie można jej zastosować wyłącznie do jednej składowej obliczeń, czyli w tej sytuacji strumienia powietrza infiltracyjnego. 

Zatem pamiętając o kontroli poprawności wykonania świadectw energetycznych, ale również o odpowiedzialności projektanta wykonującego obliczenia EP na potrzeby uzyskania pozwolenia na budowę, jaki tryb postępowania należałoby przyjąć? Czy prawidłowe będzie skorzystanie z nieaktualnej wersji normy, ale gwarantującej poprawność techniczną obliczeń wg dotychczasowego stanu prawnego? Czy raczej z nowej wersji, aby pozostać w zgodzie z nakazem ustawy Prawo budowlane i projektować zgodnie z zasadami aktualnej wiedzy technicznej? Choć w tym przypadku dla zachowania prawidłowości obliczeń należałoby chyba korzystać z nowej normy nie tylko w odniesieniu do strumieni powietrza infiltracyjnego występujących w instalacji wentylacji mechanicznej? 

Skoro poprawność obliczeń według metody opisanej w rozporządzeniu [2] jest co najmniej dyskusyjna, warto pokrótce scharakteryzować obliczenia strumienia powietrza wewnętrznego wg normy PN-EN 16798-7:2017-07 [8]. Przypomnijmy: rozporządzenie pozwalało na określenie uśrednionego strumienia powietrza zewnętrznego wg metody z normy PN-EN ISO 13790:2009  [3]. We wrześniu 2017 norma ta została zastąpiona nową – PN-EN ISO 52016‑1 [9] – która w zakresie obliczeń strumienia odsyła bezpośrednio do normy [8].PN-EN 16798-7:2017-07 [8] daje możliwość prowadzenia obliczeń według jednej z dwóch metod.

Pierwsza polega na określeniu składowych strumienia powietrza na podstawie szczegółowej charakterystyki budynku. Natomiast druga wymaga zastosowania danych statystycznych ustalonych na poziomie krajowym. Dla tej drugiej metody norma podaje jedynie ogólne zalecenia dotyczące określenia założeń wstępnych, sposobu prowadzenia obliczeń oraz sprawdzania prawidłowości.

Obliczanie danych

Zasady obliczania danych szczegółowych według normy [8] są następujące:

1. Ustalenie wzorów do obliczania strumieni powietrza dla zadanego ciśnienia wewnętrznego odniesienia dla:instalacji wentylacji mechanicznej,przewodów wentylacji grawitacyjnej lub hybrydowej,urządzeń grzewczych czerpiących powietrze do spalania bezpośrednio z pomieszczeń,otwierania okien (wentylacja przez przewietrzanie),urządzeń nawiewnych zamontowanych w przegrodach zewnętrznych,infiltracji powietrza,innych strumieni powietrza przechodzących przez rozpatrywaną strefę.

2. Określenie wartości ciśnienia wewnętrznego odniesienia.

3. Obliczenie przepływów dla określonego ciśnienia wewnętrznego odniesienia.W przypadku metody miesięcznej obliczenia należy wykonać co najmniej dla stanów użytkowania, nieużytkowania oraz pięciu prędkości wiatru.

Dane wejściowe według metody pierwszej powinny być określone w załączniku krajowym do normy, a w przypadku ich braku, informacyjnie, dołączono do dokumentu załącznik zawierający przykłady takich danych.Strumień powietrza zewnętrznego w instalacji wentylacji mechanicznej stanowi iloczyn strumienia projektowego, współczynników uwzględniających niepewność w dopływie wymaganego strumienia, rodzaju zastosowanej regulacji strumienia (wartości określane na poziomie krajowym) oraz odwrotności efektywności wentylacji (określonej wg PN-EN 16798-3:2017-09 [10]). W przypadku danych domyślnych tak obliczony strumień zawiera się w przedziale od 1,1 do 1,2 wielkości strumienia projektowanego dla budynków mieszkalnych oraz od 0,8 do 1,2 dla pozostałych. 

Przepływ powietrza w przewodach wentylacji grawitacyjnej wynika ze strat ciśnienia w kratkach wywiewnych, w przewodzie i w wyrzutni oraz z użytecznej wysokości przewodu (decyduje o wielkości podciśnienia generowanego w przewodzie). Z kolei strumień powietrza infiltracyjnego stanowi sumę przepływów przez pojedyncze nieszczelności w powłoce budynku. Obliczenia przepływów w instalacjach naturalnych oraz infiltracji są na tyle żmudne, że ich wykonywanie bez specjalnego programu komputerowego wymagałoby poświęcenia zbyt dużo czasu. Reasumując, sposób obliczeń wg normy [8] jest czasochłonny, a każda z metod wymaga określenia danych wejściowych na poziomie krajowym.

Powyższe krótkie omówienie obecnej sytuacji wskazuje na konieczność pilnej zmiany rozporządzenia w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku [2], tak żeby można było poprawnie powiązać ze sobą treść rozporządzenia i norm albo opracować nową metodę obliczeń niepowiązaną bezpośrednio z normami (rozwiązanie to może być atrakcyjne choćby z uwagi na brak konieczności dokonywania zmian w przepisach w przypadku zmiany treści dokumentów normalizacyjnych).

Dla porządku należy zauważyć, że zmiany spowodowane publikacją nowych wersji norm dotyczą metod obliczeniowych również dla innych instalacji poza wentylacyjną. Ponadto za zmianą rozporządzenia [2] przemawia publikacja nowego rozporządzenia dotyczącego sporządzania audytów efektywności energetycznej [11], w którym współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej dla energii elektrycznej z sieci ustalono na 2,5. Sprawia to, że w polskim porządku prawnym funkcjonują obecnie dwie różne wartości tego samego parametru.

Odniesienia do norm

Na koniec wypada skomentować zagadnienie przywoływania norm w aktach prawnych. Rozporządzenie dotyczące charakterystyki energetycznej budynku [2] zostało skonstruowane tak, że odesłania do norm mają charakter niedatowany, a normy przywoływane są po tytule, bez podania pełnego numeru, zawierającego jakże istotny rok wydania. Jak pokazują ostatnie zmiany norm, takie sformułowanie wymagań niesie za sobą problemy natury prawno-technicznej. Przyjęta forma zapisu sprawia bowiem, że w przypadku zmiany treści norm, nawet bez zmiany tytułu, pojawia się niebezpieczeństwo utraty spójności pomiędzy dwoma dokumentami. Trudno definitywnie stwierdzić, jaka była intencja prawodawcy. Można domniemywać, że Ministerstwo Infrastruktury chciało, by źródłem odesłania nie była konkretna wersja normy, ale jej aktualne wydanie.

Przy takim sformułowaniu wymagań zmiana numeru normy nie wiąże się z koniecznością zmiany treści rozporządzenia. Warto jednak zauważyć, że np. rozporządzenie dotyczące warunków technicznych od początku swego istnienia przywołuje normy w sposób datowany i w tym przypadku Ministerstwu zdaje się to zupełnie nie przeszkadzać. Co więcej, powszechne są zmiany norm przywołanych w WT i takie działanie nie wywołuje natychmiastowej reakcji ze strony Ministerstwa w postaci korekty treści rozporządzenia (czy słusznie, to inna sprawa). Ma to oczywiste uzasadnienie techniczne, w myśl poprawności prawno-technicznej danego przepisu istotne będą zapisy konkretnej wersji normy.

Jeśli zmienia się numer normy, a tytuł pozostaje ten sam, problemu nie ma, o ile treść nowej normy pozostaje zbieżna z obowiązującą w czasie powstawania rozporządzenia. W przypadku norm przywołanych w rozporządzeniu dot. charakterystyki energetycznej budynku [2] mamy do czynienia ze zmianami numeru czy tytułu, a do tego nowe normy nie są dostępne w języku polskim. W tej sytuacji bez zmiany rozporządzenia trudno znaleźć proste rozwiązanie. W międzyczasie projektantom można poradzić, żeby opierali się na metodach obliczeniowych z norm wskazanych przez rozporządzenie [2], ważnych w momencie jego publikacji. Zdaje się za tym przemawiać kilka argumentów. Norma podstawowa do obliczeń PN-EN ISO 52016-1 [9] ma inny tytuł niż PN-EN ISO 13790:2009 [3], można zatem domniemywać, że rozporządzenie [2] wciąż odwołuje się do [3].

Pozostałe normy, których tytuły się nie zmieniły, nie zostały opublikowane w języku polskim, a więc zgodnie z ustawą o normalizacji [12] nie mogą być powoływane w przepisach prawnych. Należy oczywiście zdawać sobie sprawę, że tłumaczenie dokumentu normalizacyjnego może zostać zainicjowane przez dowolny podmiot czy osobę fizyczną. W związku z tym pierwsza publikacja polskiej wersji normy mającej tytuł zbieżny z przywołanym w rozporządzeniu [2] sprawi, że na drodze sądowej mogą zostać unieważnione decyzje dotyczące pozwolenia na budowę (z uwagi na nieprawidłowo obliczony wskaźnik EP) oraz już wydane świadectwa charakterystyki energetycznej. Pozostaje mieć nadzieję, że Ministerstwo nie zostawi takiego bałaganu prawnego na długo.

Literatura 

1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (wersja przekształcona) (Dz.Urz. UE L153/13). 
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (DzU 2015, poz. 376). 
3. PN-EN ISO 13790:2009 Energetyczne właściwości użytkowe budynków. Obliczanie zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia.
4. PN-EN 15242:2009 Wentylacja budynków. Metody obliczeniowe do wyznaczania strumieni objętości powietrza w budynkach z uwzględnieniem infiltracji.
5. Gasiński M., Określanie średniego strumienia powietrza wentylacyjnego na potrzeby obliczania wskaźnika EPH+W, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2015. 
6. PN-EN ISO 13789:2008 Cieplne właściwości użytkowe budynków. Współczynniki przenoszenia ciepła przez przenikanie i wentylację. Metody obliczania.
7. PN-EN ISO 13789:2017-10 Cieplne właściwości użytkowe budynków. Współczynniki przenoszenia ciepła przez przenikanie i wentylację. Metody obliczania.
8. PN-EN 16798-7:2017-07 Charakterystyka energetyczna budynków. Wentylacja budynków. Część 7: Metody obliczeniowe służące określaniu strumieni objętościowych powietrza w budynkach włącznie z infiltracją (Moduł M5-5).
9. PN-EN ISO 52016-1 Energetyczne właściwości użytkowe budynków. Zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia, wewnętrzne temperatury oraz jawne i utajone obciążenia cieplne. Część 1: Procedury obliczania.
10. PN-EN 16798-3:2017-09 Charakterystyka energetyczna budynków. Wentylacja budynków. Część 3: Wentylacja budynków niemieszkalnych. Wymagania dotyczące właściwości systemów wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń (Moduł M5-1, M5-4).
11. Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 5 października 2017 r. w sprawie szczegółowego zakresu i sposobu sporządzania audytu efektywności energetycznej oraz metod obliczania oszczędności energii (DzU 2017, poz. 1912).
12. Ustawa z dnia 12 września 2002 r. o normalizacji (DzU nr 169/2002, poz. 1386, z późn. zm.).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!