WT 2021 a stosowanie kominków

Od 31 grudnia 2020 r. wskaźnik energii pierwotnej nieodnawialnej (EP) dla nowych budynków jednorodzinnych nie powinien przekraczać 70 kWh/m²a, a dla budynków wielorodzinnych 65 kWh/m²a. Wymagania dotyczące izolacji cieplnej są stosunkowo jednoznaczne i nie powodują problemów z doborem w projekcie konstrukcji, izolacji termicznej i stolarki. Ale na wynik końcowy EP wpływają także inne kwestie, m.in. wykorzystanie technologii ogrzewczo-wentylacyjnej o wysokiej sprawności oraz zastosowanie OZE, a więc zapewnienie niskiego współczynnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej.

W celu spełnienia wymagań WT 2021 konieczne jest zatem połączenie wielu aspektów. Nie wystarczy doskonała izolacja cieplna przegród zewnętrznych – nawet gdy jest ona zdecydowanie lepsza od wymaganej w WT 2021. Nie wystarczy także zastosowanie najlepszych technologii konwencjonalnych, np. gazowych kotłów kondensacyjnych i ogrzewania niskotemperaturowego. Wymagania dotyczące EP zostały specjalnie tak sformułowane, że nie można ich spełnić bez wykorzystania energii odnawialnej w wysokosprawnych instalacjach.

Rynek, prawo budowlane i projekty

W wielu czasopismach i internetowych materiałach poradnikowych znaleźć można informacje, że kominki są wręcz standardem w nowych domach, urządzeniami zapewniającymi tanią i czystą energię do ogrzewania. Przy projektowaniu nowych budynków jednorodzinnych paliwo do kominków, czyli drewno, jest korzystne ze względu na bardzo niski współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii lub energii dla systemów technicznych wyznaczony w [1], wi = 0,2, czyli taki sam jak dla spalanej biomasy np. w wysokosprawnych kotłach peletowych. Ułatwiało to realizację wymogów warunków technicznych w zakresie wartości współczynnika EP_maks., czyli maksymalnego wskaźnika dopuszczalnej energii pierwotnej nieodnawialnej w budynkach jednorodzinnych.

Nie informuje się jednak użytkowników o tym, że w § 132.1 przepisy WT wyraźnie stanowią, iż budynek, który ze względu na swoje przeznaczenie wymaga ogrzewania, powinien zostać wyposażony w instalację ogrzewczą lub inne urządzenia ogrzewcze niebędące piecami, trzonami kuchennymi lub kominkami. Oznacza to, że kominek nie powinien być podstawowym źródłem ogrzewania. Przepisy określają też wymagania dotyczące minimalnej kubatury – w § 132 ust. 3 podano, że kominki opalane drewnem z otwartym paleniskiem lub zamkniętym wkładem kominkowym mogą być instalowane wyłącznie w budynkach jednorodzinnych, mieszkalnych w zabudowie zagrodowej i rekreacji indywidualnej oraz niskich budynkach wielorodzinnych, w pomieszczeniach: 1) o kubaturze wynikającej ze wskaźnika 4 m3/kW nominalnej mocy cieplnej kominka, lecz nie mniejszej niż 30 m³; 2) spełniających wymagania dotyczące wentylacji, o których mowa w § 150 ust. 9, który wyklucza stosowanie mechanicznej wentylacji wyciągowej w pomieszczeniu z paleniskami na paliwo stałe pobierającymi powietrze do spalania z pomieszczenia i z grawitacyjnym odprowadzeniem spalin przewodem od urządzenia. Przepisu ust. 9 nie stosuje się do pomieszczeń, w których zastosowano wentylację nawiewno-wywiewną zrównoważoną lub nadciśnieniową. Podane zostały również wymagania dotyczące kominów i ich rozmiarów (§ 140).

Sprawdź jakie są korzyści ze stosowania kominka na olej opałowy w domu >>

Przepisy dopuszczają montaż kominka tylko w pomieszczeniach, w których zapewniony jest dopływ powietrza do paleniska w ilości co najmniej 10 m³/h na 1 kW nominalnej mocy cieplnej kominka – dla kominków o obudowie zamkniętej lub prędkość przepływu powietrza w otworze komory spalania nie mniejsza niż 0,2 m/s – dla kominków o obudowie otwartej. A to wymaga zastosowania w nowych budynkach odpowiednich nawietrzaków lub instalacji doprowadzającej powietrze do paleniska, stolarka i przegrody wykonane zgodnie z aktualnymi WT są bowiem szczelne i nie pełnią funkcji dostarczania powietrza do wentylacji. Powinno to zostać uwzględnione w projekcie i charakterystyce energetycznej.

Ponieważ kominek nie może być podstawowym urządzeniem grzewczym, w przypadku korzystania z drugiego urządzenia grzewczego spalającego paliwo konieczne jest zbudowanie dwóch systemów kominowych, § 141 WT zabrania bowiem stosowania grawitacyjnych zbiorczych przewodów spalinowych i dymowych. Wyraźny nakaz stosowania odrębnych przewodów kominowych dla urządzeń spalających paliwa stałe zawiera § 145.1: trzony kuchenne i kotły grzewcze na paliwo stałe oraz kominki z otwartym paleniskiem lub zamkniętym wkładem kominkowym mogą być przyłączone wyłącznie do własnego, samodzielnego przewodu kominowego dymowego.

W § 141 WT zabroniono też stosowania indywidualnych wentylatorów wyciągowych w pomieszczeniach, w których znajdują się wloty do przewodów spalinowych – czyli np. wyciągu kuchennego z wyprowadzeniem powietrza na zewnątrz (do przewodu wentylacji grawitacyjnej również nie wolno). Zgodnie z warunkami technicznymi należy zapewnić aby w pomieszczeniu, w którym zamontowano kominek, podciśnienie nie było niższe niż 4 Pa, co powoduje konieczność wyłączenia centralnej lub lokalnej rekuperacji (jeżeli jest zamontowana w budynku) ze względu na ryzyko powstania podciśnienia i zasysania spalin do pomieszczenia, np. przy zatkanych filtrach powietrza systemu wentylacji i otwartej szybie kominka.

W Niemczech w takich sytuacjach standardowo stosuje się specjalne systemy zabezpieczeń, które po rozpoznaniu wysokiej temperatury spalin w kominie kominka blokują pracę wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. W przypadku używania kominka w sposób rekreacyjny i sporadyczny nie stanowi to większego problemu.

Reasumując, zastosowanie kominka w domu zgodnym z WT 2021 wymaga szczególnej uwagi, aby spełnione zostały inne wymagania wpływające na charakterystykę energetyczną budynku. Ponadto od stycznia 2022 roku miejscowe ogrzewacze pomieszczeń na paliwa stałe (np. kominki, piece, kuchenki) wprowadzane do obrotu i użytkowania będą musiały spełniać aktualne wymagania dot. efektywności energetycznej i emisji zanieczyszczeń. Dla ogrzewaczy z zamkniętą komorą spalania wykorzystujących inne paliwo niż pelet sezonowa efektywność energetyczna nie może być niższa niż 65%, a dla ogrzewaczy z otwartą komorą spalania niż 30%. Zatem stosowanie kominka w budynku o izolacyjności termicznej i szczelności wymaganej przez WT 2021 wymaga spełnienia szeregu wymogów, których wcześniej nie trzeba było uwzględniać.

Budowanie domów z wentylacją grawitacyjną i kominkiem oraz drugim urządzeniem grzewczym na paliwo stale (raczej nie na biomasę, bo takie rozwiązanie nie ma sensu w kontekście EP i niskiego wi) lub kotłem gazowym może być jedynie nieskuteczną próbą obejścia wymagań WT. W domach z kotłem węglowym lub gazowym i kominkiem niemożliwe jest uzyskanie w charakterystyce energetycznej na tyle niskiego wskaźnika EP, że będzie on spełniał wymagania WT 2021.

Źródło ciepła a wskaźnik EP w projektach domów jednorodzinnych

Dla ilustracji opisywanego problemu wykorzystano dane z poradnika POBE [1]. Przeanalizowano w nim różne warianty instalacyjne najczęściej planowa­ne i stosowane przez inwestorów podczas budowy domu. Ze względu na nośnik energii wyróżniono czte­ry grupy wariantów:

1. paliwo stałe: wariant 1 (kocioł na granulat węglowy – groszek), wariant 2 (kocioł na biomasę – pelet);
2. paliwo gazowe (gaz ziemny wysokometanowy): wariant 3, 4 i 5 (z instalacją grzejnikową i płaszczyznową oraz ze wspomaganiem za pomocą kolektorów słonecznych lub powietrznej pompy ciepła dla c.w.u.);
3. pompa ciepła: wariant 6, 7 i 8 (powietrzna, gruntowa oraz powietrzna ze wspomaganiem fotowoltaiką z założeniem 30-proc. autokonsumpcji);
4. ogrzewanie elektryczne wspomagane fotowoltaiką z założeniem 30-proc. autokonsumpcji: wariant 9.

We wszystkich wariantach przyjęto ocieplenie prze­gród (współczynnik U) odpowiadające minimalnym wymaganiom WT 2021. Zbiorcze zestawienie wskaźników EU, EK i EP dla analizowanych wariantów zawiera tabela 1.

Dla zilustrowania prób spełnienia wymagań dotyczących EP_maks. wybrano dwa warianty, które były dotychczas bardzo popularne w przypadku domów jednorodzinnych – tam, gdzie dostępne były sieci gazowe, wybierano często kocioł kondensacyjny, a tam, gdzie ich brakowało, automatyczne kotły węglowe. Wymagania WT 2017 określały maksymalny poziom energii nieodnawialnej dla budynków jednorodzinnych jako EP_maks. 95 kWh/m²a. Spełnienie tego wymagania w domu jednorodzinnym, zwłaszcza z kotłem węglowym, pozwalało na uwzględnienie w charakterystyce energetycznej odpowiednio wysokiego udziału energii z kominka. Dlatego do analizy rozwiązań z kominkiem przyjęto wariant 1 (kocioł na węgiel groszek) oraz wariant 4 (kondensacyjny kocioł gazowy) z poradnika POBE [1] i tylko dla budynków jednorodzinnych o pow. 115 i 252 m². Wartości EP podane w poradniku i w artykule dla wariantu 4 różnią się nieznacznie z powodu założenia wykorzystania w budynkach wyłącznie ogrzewania grzejnikowego.

Wariant 1 obejmuje: automatyczny kocioł węglowy i ogrzewanie grzejnikowe, c.w.u. z kotła oraz wentylację grawitacyjną. Zapewnia sto­sunkowo niskie koszty inwestycyjne i nie­wysokie eksploatacyjne, choć ko­nieczne jest przygotowanie miejsca na składowanie paliwa. Wariant ten wiąże się również z dużą uciążli­wością wywołaną spalaniem węgla, zanieczyszcze­niem środowiska lokalnego, wysoką emisją CO₂ oraz wpływem na zdrowie użytkowników i sąsiadów – roz­wiązanie to jest nieakceptowalne z punktu widzenia koniecz­ności ograniczenia niskiej emisji. Często wykorzysty­wane w przeszłości dla WT 2014 i WT 2017. Z uwagi na wysokie EP nie spełnia wymogów WT 2021.

Wariant 4 to: gazowy kocioł kondensacyjny z ogrzewaniem płaszczyznowym i c.w.u. z kotła oraz wentylacją mechaniczną z odzyskiem cie­pła. Zdecydowanie zwiększa komfort użytkowania (ciepła podłoga, nawiew wstępnie pod­grzanego powietrza wentylacyjnego oraz nieuciążliwa obsługa). Wariant uzna­wany za bardziej prośrodowiskowy niż rozwiązania opar­te na spalaniu paliw stałych, a jednocześnie no­woczesny. Ogranicze­niem zastosowania jest brak powszechnej dostępno­ści sieci gazowej. Rozwiązanie nie spełnia wymagań WT 2021 odnośnie do EP.

Warianty ogrzewania 1 i 4 wspomagane kominkiem

Analizie poddano warianty 1 i 4 w modyfikacjach z wykorzystaniem kominka, który dostarcza 25 lub 50% energii na potrzeby ogrzewania i wentylacji w budynkach jednorodzinnych o pow. 115 i 252 m².

Wyższych wartości udziału energii z kominka nie przyjmowano z uwagi na praktyczne kwestie eksploatacyjne – przy większym udziale kominek wymagałby bardzo częstej pracy i zgromadzenia bardzo dużego zapasu drewna, co jest nie tylko pracochłonne, ale też trudne w praktyce (donoszenie drewna do salonu z kominkiem i duży skład zadaszony lub ulokowany w pomieszczeniach gospodarczych).

Do obliczeń przyjęto wkład kominkowy z zamkniętą komorą spalania o wysokiej sprawności 70% i z rozprowadzeniem ciepłego powietrza. Wariant 4 w stosunku do założeń podanych w poradniku [1] poddano modyfikacji polegającej na tym, że w budynkach zastosowano wyłącznie ogrzewanie grzejnikowe. Mogłoby się wydawać, że możliwe jest osiągnięcie dopuszczalnego maksymalnego poziomu 70 kWh/m²a przy dużym udziale energii z kominka na potrzeby ogrzewania i wentylacji, ale pozostaje kwestia energii na wyprodukowanie ciepłej wody, której kominek nie dostarczy. W wielu projektach domów jednorodzinnych udział energii na c.o. i wentylację jest przyjmowany na bardzo niskim poziomie, co „pomaga” obniżyć wskaźnik EP. Nierzadko jest to jednak nierealne do zastosowania w praktyce, nie zapewnia skutecznej wentylacji, co z kolei grozi wystąpieniem syndromu chorego budynku.

Budynek o powierzchni 115 m²

Zestawienie wartości wskaźnika EP dla domu jednorodzinnego o powierzchni 115 m² z wentylacją grawitacyjną oraz ogrzewaniem automatycznym kotłem węglowym na groszek wspomaganym przez kominek spalający drewno (biomasę) przygotowano dla trzech wariantów: wariant 1 – bez kominka, wariant 2 – z udziałem 25% energii z kominka i wariant 3 – z udziałem 50% energii z kominka na potrzeby ogrzewania i wentylacji. Wyniki analizy ilustruje rys. 2 – przy udziale 25 i 50% energii z kominka (OZE) analizowany budynek nie spełni wymagania odnośnie do maksymalnego wskaźnika EP. Co więcej, biorąc pod uwagę trend spadkowy EP, osiągnięcie dopuszczalnego maksymalnego poziomu 70 kWh/m²a nie jest możliwe nawet przy blisko 100-proc. udziale energii z kominka.

Zestawienie wskaźników EP dla tego samego budynku, ale w wariancie ogrzewania kondensacyjnym kotłem gazowym i ogrzewaniem grzejnikowym z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła ilustruje rys. 3. Także w tym przypadku osiągnięcie dopuszczalnego maksymalnego poziomu EP 70 kWh/m²a jest niemożliwe.

Budynek o powierzchni 252 m²

Zestawienie wskaźników EP dla budynku jednorodzinnego o powierzchni 252 m² z wentylacją grawitacyjną oraz ogrzewaniem automatycznym kotłem węglowym na groszek wspomaganym przez kominek spalający drewno (biomasę) ilustruje rys. 4. Przyjęto wariant 1 – bez kominka, wariant 2 z udziałem 25% i wariant 3 z udziałem 50% energii z kominka na potrzeby ogrzewania i wentylacji. Podobnie jak w przypadku mniejszego budynku z kotłem węglowym osiągnięcie dopuszczalnego poziomu EP 70 kWh/m²a jest praktycznie niemożliwe.

Zestawienie wskaźników EP dla tego samego budynku, ale w wariancie ogrzewania z kondensacyjnym kotłem gazowym i ogrzewaniem grzejnikowym oraz wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła, ilustruje rys. 5. Również w tym przypadku osiągnięcie dopuszczalnego maksymalnego poziomu EP 70 kWh/m²a jest praktycznie niemożliwe.

Aspekty ekonomiczne inwestycji w kominki

W nowych budynkach zgodnych z WT 2021 uzyskanie oszczędności w wydatkach na ogrzewanie wymaga bardzo starannej analizy. Jeśli podstawowym urządzeniem grzewczym jest kocioł na pelety, warto pamiętać, że urządzenia te spalają podobne paliwo, ale kocioł spala je z wyższą i stabilną sprawnością oraz niższą emisją zanieczyszczeń niż kominek.

Także w przypadku kotłów gazowych – a te muszą być już kondensacyjne – możliwość uzyskania oczekiwanych oszczędności wymaga dokładnego sprawdzenia, gdyż koszty poniesione na budowę komina dla kominka, wkład kominkowy z zamkniętą komorą spalania i jego montaż, zabudowę oraz instalację doprowadzającą powietrze do komory spalania nie są niskie. Załóżmy, że będzie to ok. 10 tys. zł, a roczne koszty gazu dla c.o. i c.w.u. w domach o powierzchni ok. 120 m2 wg WT 2021 z kotłem kondensacyjnym i wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła wyniosą ok. 3 tys. zł. Nawet jeśli przyjmiemy, że uda się nam za pomocą kominka obniżyć koszty ogrzewania o maksymalnie 30% rocznie i za gaz zapłacimy ok. 2 tys. zł, trzeba też będzie zapłacić za drewno i mieć spory zapas oraz miejsce na składowanie i suszenie. Żeby inwestycja ta się zwróciła, potrzebny jest zapas darmowego drewna opałowego na 10 lat.

Bardziej praktyczne jest przyjęcie założenia, że jeżeli za ciepło z kotła kondensacyjnego płacimy 20 gr/kWh, a za ciepło z kominka ok. 13 gr, to przy sprawności 75% i 50-proc. udziale ciepła z kominka zyskujemy ok. 15–20% oszczędności na rocznych kosztach ogrzewania. Tym samym czas zwrotu inwestycji wyniesie aż 15–20 lat.

Kolejnym ważnym aspektem jest ograniczenie dotyczące montażu kominków wynikające z prawa lokalnego. Przybywa obszarów, na których ich stosowanie jest całkowicie zabronione lub ograniczone w okresach wysokiego poziomu zanieczyszczeń powietrza wywołanych niską emisją. Ma to miejsce także w okresach przejściowych, gdy kominki mają stanowić tanie źródło energii.

Podsumowanie

Niezaprzeczalnym atutem kominków jest atmosfera, jaką tworzą one w domach. Jednak ich funkcja grzewcza przestaje mieć znaczenie wraz z nowymi wymaganiami WT 2021 i po uwzględnieniu ich niskiej sprawności w porównaniu do innych urządzeń grzewczych oraz wysokiej emisji. Dodatkowo komfort użytkowania tych urządzeń pozostawia wiele do życzenia. Przy częstym wykorzystaniu w salonie i poza nim tworzy się kurz. Prawidłowa eksploatacja kominków wymaga ich regularnego czyszczenia w celu zapobiegania emisji zanieczyszczeń do powietrza wewnętrznego, powstających m.in. w wyniku spiekania się kurzu na zewnętrznych powierzchniach wkładu kominkowego oraz przewodu kominowego [6].

Rozwiązaniem pozwalającym zapewnić poczucie podobnej atmosfery przytulności i ciepła mogą być kominki elektryczne, ale czy spełnią one oczekiwania klientów? Jest to możliwe wraz z upowszechnianiem się domowych instalacji PV oraz świadomości ekologicznej.

Literatura

1. Kurowski Krystian, Kondraciuk Monika, Jak spełnić wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki od 2021 roku? Ogrzewanie i wentylacja w warunkach technicznych, POBE, 2020, http://pobe.pl/wp-content/uploads/2020/06/WT-2021-Poradnik-POBE-aktualizacja-2.0.pdf.
2. Dom bez rachunków. Poradnik, praca zbiorowa, Lachman P. (red.), PORT PC, 2019, https://dombezrachunkow.com/wp-content/uploads/2019/05/Poradnik_Dom_Bez_Rachunkow.pdf.
3. Ustawa z dnia 29 sierpnia 2014 r. o charakterystyce energetycznej budynków (DzU 2014, poz. 1200, z późn. zm.).
4. 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).
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity: DzU 2019, poz. 1065).
6. Pietrucha Tomasz, Systemy ogrzewania powietrznego zintegrowane z kominkami jako źródło zanieczyszczeń powietrza wewnętrznego. Wyniki badań i dyskusja, „Rynek Instalacyjny” 9/2017, rynekinstalacyjny.pl.
7. Śliwińska Elżbieta, Śliwowski Lech, Spalanie drewna – ekologiczne czy toksyczne?, „Rynek Instalacyjny” 6/2003, rynekinstalacyjny.pl.