Warunki Techniczne WT2021 – nowoczesne instalacje w budynku o niemal zerowym zużyciu energii
Ocena użytkowników: / 0
SłabyŚwietny 
Data dodania: 19.10.2020

Budujesz nowy dom? Zastanawiasz się, jakie rozwiązania techniczne powinieneś zastosować, aby spełnić wymagania, jakie stawiają przed nami Warunki Techniczne od 1 stycznia 2021 roku? Obawiasz się, że aby spełnić podwyższone wymogi, wydasz fortunę na nowoczesne i drogie rozwiązania? W tym artykule postaramy się przedstawić optymalne i kompleksowe rozwiązanie, które pozwoli zbudować nowoczesny dom zgodnie z rozporządzeniem WT2021, bez ponoszenia nadmiernych nakładów inwestycyjnych, z nastawieniem na oszczędności eksploatacyjne.

 

 

 2020 08 27 p deska rys 1

Rys. 1. Wizualizacja projektu domu modelowego „HomeKONCEPT-17”; Pracownia HomeKONCEPT

 

Przepisy, które wejdą w życie od 1 stycznia 2021 roku, zaostrzają wymagania dotyczące efektywności energetycznej nowo projektowanych i nowo budowanych obiektów. Są one następstwem wdrażania w Polsce zapisów dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 roku w sprawie charakterystyki energetycznej budynków. W ich efekcie wszystkie nowo powstające obiekty powinny być budynkami o niemal zerowym zużyciu energii. W tym celu ustawodawca wprowadził trzy podstawowe wskaźniki pozwalające określić zapotrzebowanie na energię: energię użytkową, energię końcową i energię pierwotną.

 

Energia użytkowa – wskaźnik ten określa ilość wymaganej energii na potrzeby ogrzewania i wentylacji, bez uwzględniania sprawności i rodzaju urządzenia grzejnego. Na podstawie tego wskaźnika zorientujemy się, jaka jest zdolność
izolacyjna i szczelność obiektu oraz jakie jest zapotrzebowanie budynku na energię.


Energia końcowa – wskaźnik określa, ile energii należy dostarczyć do obiektu po uwzględnieniu sprawności urządzenia grzewczego, aby pokryć jego zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania, podgrzania wody użytkowej i wentylacji. Wskaźnik ten faktycznie określa, ile będzie nas kosztować energia dostarczona do budynku na rok w przeliczeniu na m2.


Energia pierwotna – wskaźnik określa roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni i wyrażany jest w kWh/(m2rok). Jest to energia końcowa powiązana z rodzajem paliwa, z jakiego energia jest wytwarzana. Aby otrzymać wartość końcową EP, należy przemnożyć wskaźnik energii końcowej przez wskaźnik wi .

 


Na potrzeby wyliczenia energii pierwotnej ustawodawca wprowadził wskaźnik wi (tabela 1.) zależny od rodzaju paliwa, z jakiego wytwarzana jest energia. Niższą wartość wskaźnika wi osiąga się, korzystając przy wytwarzaniu energii ze źródeł bardziej przyjaznych środowisku (np. OZE). W Polsce niestety energia elektryczna jest obciążona wysokim współczynnikiem wi z uwagi na opieranie jej wytwarzania na niskosprawnej i emisyjnej energetyce węglowej, która nie jest przyjazna środowisku. Na potrzeby artykułu przyjęliśmy za modelowy budynek o powierzchni użytkowej 138 m2 zamieszkany przez 3-4 osoby, o niezbyt skomplikowanej bryle architektonicznej, dobrze zaizolowany w standardzie budynku pasywnego. Bazujemy na przykładzie projektu z Pracowni HomeKONCEPT „HomeKONCEPT-17”. Zapotrzebowanie na energię użytkową obiektu przy udziale wentylacji mechanicznej obliczono na Eu = 44,6 kWh/m2 rocznie. W przypadku zastosowania wentylacji grawitacyjnej energia użytkowa wzrośnie do około Eu = 64 kWh/m2/rok.

 

2020 08 27 p deska Tabela 1

 


W kontekście powyższego rozważmy, jakie rozwiązania pozwalają osiągnąć zakładane restrykcyjne wymagania WT2021 i przyjrzyjmy się ich wadom oraz zaletom. Na potrzeby analizy wybraliśmy trzy najbardziej popularne źródła ciepła:

  • ƒƒ kocioł na biomasę/pelet;
  • ƒƒ kocioł gazowy kondensacyjny;
  • ƒƒ pompę ciepła powietrze-woda.

 

 

Kocioł na biomasę z instalacją ogrzewania grzejnikowego oraz wentylacja grawitacyjna


To bardzo popularne rozwiązanie z uwagi na niezbyt wysokie nakłady inwestycyjne przy jednak dość dużych nakładach eksploatacyjnych. Jest atrakcyjne ze względu na bardzo niski wskaźnik wi = 0,2, przewidziany dla nośnika energi,i jakim jest biomasa. Układ z kotłem na biomasę pozwoli na zapewnienie wskaźnika energii pierwotnej poniżej 70 kWh/m2/rok. Z drugiej strony, koszt wytworzenia energii, czyli tzw. współczynnik energii końcowej, jest zdecydowanie najwyższy. Bywa on 4-, a nawet 5-krotnie wyższy niż w rozwiązaniu opartym na przykład o pompę ciepła. Oznacza to, że użytkownik odczuje to w postaci wyższych rachunków za ogrzewanie w porównaniu z innymi rozwiązaniami. Do tego należy wliczyć koszty, które na pierwszy rzut oka nie są widoczne – konieczność zainwestowania w komin i przeznaczenia większej ilości miejsca na kotłownię, a także dodatkowego miejsca do magazynowania oraz ewentualnego przesuszania peletu. Należy także podkreślić, że korzystając z tego rozwiązania nadal emitujemy zanieczyszczenia do otoczenia, spalając paliwo stałe, a odbywa się to z niską sprawnością.


Dla powyższego wariantu koszty eksploatacji na potrzeby ogrzewania, ciepłej wody użytkowej i wentylacji dla analizowanego budynku w ciągu roku wyniosą około 4 870 PLN.


Wariant ten można optymalizować poprzez dodanie instalacji wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (rys. 2.). Poprawi to znacznie sprawność całego obiektu, gdyż nie będziemy tracić dużej ilości ciepła, usuwając je bezpowrotnie wentylacją grawitacyjną. Połączenie takie pozwoli zminimalizować wskaźnik energii końcowej, a co za tym idzie koszt eksploatacji o około 30÷35%.

 

 2020 08 28 p deska rys 2

Rys. 2. Centrala rekuperacyjna KAISAI – wysokowydajne urządzenie wentylacyjne z odzyskiem ciepła przeznaczone do wentylacji mechanicznej domów, biur i sklepów

 

 

Dodatkowo zyskujemy kontrolę nad przepływem powietrza w budynku i uniezależniamy się od temperatur zewnętrznych, bowiem wentylacja grawitacyjna działa dobrze tylko w okresie zimowym, gdy różnica temperatur (różnica gęstości powietrza) jest na tyle duża, aby skutecznie wymusić ciąg kominowy. Należy oczywiście także pamiętać o rozszczelnieniu okien, co znów podniesie koszty ogrzewania.

 

 

Kocioł gazowy kondensacyjny z instalacją ogrzewania podłogowego, panele solarne dla c.w.u. oraz wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła


W przypadku decyzji o zastosowaniu kotła gazowego kondensacyjnego musimy wykazać się większą determinacją i podjąć większe nakłady inwestycyjne. Poza instalacją niskotemperaturowego ogrzewania podłogowego na potrzeby ciepłej wody użytkowej, powinniśmy zastosować panele solarne na dachu budynku. Jednak, aby spełnić WT2021, konieczne jest także dodanie instalacji wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Koszty inwestycyjne pozwolą nam jednakże cieszyć się niższym wskaźnikiem energii końcowej na poziomie Ek = 89 kWh/m2/rok, co przełoży się na niższe koszty rocznej eksploatacji oscylujące w okolicy 2 980 PLN. To blisko 40% mniej niż w wariancie pierwszym.

 

Wentylacja mechaniczna zapewnia komfort i czystość powietrza w całym roku użytkowania, a dodatkowo pozwala cieszyć się niższymi rachunkami. W połączeniu z praktycznie bezobsługowym kotłem gazowym znacznie podnosimy w ten sposób jakość użytkowania instalacji. Co więcej, jest to rozwiązanie dużo bardziej ekologiczne od wariantu opierającego się na spalaniu paliwa stałego, jakim jest pelet. Należy również pamiętać o kosztach przyłączenia do sieci gazowej lub znacznie droższym montażu własnego zbiornika gazu.

 

2020 08 28 p deska rys 3

Rys. 3. Rekuperacja to rodzaj wentylacji mechanicznej wzbogaconej o odzysk ciepła. Rekuperator umożliwia kontrolę ruchu powietrza nawiewanego do pomieszczenia oraz odzyskiwanie ciepła z zanieczyszczonego powietrza, pochodzącego z wnętrza dom; odzyskane ciepło wykorzystuje się do ogrzania świeżego powietrza; dodatkowo zamontowane w rekuperatorze filtry oczyszczają powietrze z wirusów, zanieczyszczeń, alergenów i smogu; centrala wentylacyjna KAISAI z odzyskiem ciepła

 

 


Pompa ciepła powietrze-woda z instalacją ogrzewania podłogowego, instalacja fotowoltaiczna oraz wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła


Co możemy zrobić, gdy nie mamy dostępu do sieci gazowej? W wariancie trzecim rozważymy zastosowanie pompy ciepła powietrze-woda. Układ taki nie wymaga przyłącza gazowego, nie ma też dużej kotłowni i miejsca do magazynowania oraz przesuszania peletu. Nie potrzebujemy także komina spalinowego. Zaoszczędzone w ten sposób pieniądze możemy przeznaczyć na moduły fotowoltaiczne, które w około 40% zapewnią nam pokrycie zapotrzebowania na energię elektryczną dla celów ogrzewania. Co za to zyskujemy? Bardzo niskie koszty eksploatacyjne, instalację bezobsługową i nieemisyjną w miejscu użytkowania.


Przy uwzględnieniu produkcji energii PV i rozliczania na zasadzie opustu, koszty eksploatacji systemu będą zamykać się poniżej 1 000 PLN.


Warto zauważyć, że im większa instalacja PV, tym niższy współczynnik energii końcowej, a co za tym idzie – rachunki do opłacenia będą niższe. Jeśli dysponujemy odpowiednio dużym dachem, to w takim układzie można wyobrazić sobie w całości pokrywanie zapotrzebowania energii na ogrzewania oraz wentylacji w analizowanym budynku.

 

 

2020 08 29 p deska rys 4
Rys. 4. Pompy ciepła typu powietrze-woda marki KAISAI w wersji split i monoblok

 


Podsumowanie
Warunki Techniczne od 1 stycznia 2021 roku, stawiające wysokie wymagania energetyczne charakterystyki energetycznej, mają nakłaniać inwestorów do wyboru rozwiązań nowoczesnych
i mało inwazyjnych dla środowiska. Również w Polsce zaznaczyła się wyraźnie tendencja wychodzenia ze spalania paliw kopalnych i przechodzenia na instalacje zasilane odnawialnymi źródłami
energii. Jeśli przyjrzymy się kosztom jednej kWh energii w zależności od źródła ciepła i rodzaju paliwa, to kształtuje się ona tak, jak to przedstawiono w tabeli 2.

 

2020 08 29 p deska Tabela 2

 

W zależności od rozwiązania widzimy, że nie zawsze niski współczynnik energii pierwotnej oznacza niskie koszty eksploatacji. Wariant pierwszy ma bardzo niski współczynnik Ep, ale przy najwyższych kosztach eksploatacji. Jest też najmniej komfortowy w użytkowaniu (rys. 5., 6.).

 

2020 08 29 p deska rys 5

Rys. 5. Porównanie wskaźników dla poszczególnych wariantów/ źródeł ciepła

 

 

2020 08 29 p deska rys 6

Rys. 6. Roczny koszt przygotowania ogrzewania i wentylacji dla domu 138 m2 dla wariantów nr 1-3; PLN

 

Najbardziej ekonomiczny pod względem eksploatacji okazał się wariant nr 3 – czyli pompa ciepła i zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem energii. Jest on ponad 5-krotnie niższy niż w przypadku ogrzewania paliwem stałym z wentylacją grawitacyjną. W tym krótkim artykule nie sposób zmierzyć się ze wszystkimi wariantami, kombinacjami i możliwościami rozwiązań w budynku mieszkalnym jednorodzinnym. Natomiast można śmiało stwierdzić, iż wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła staje się koniecznością, a zastosowanie pompy ciepła w połączeniu z ogniwami fotowoltaicznymi minimalizuje koszty eksploatacji. To są rozwiązania, które w przyszłości będą najbardziej wydajne i najbardziej pożądane przez inwestorów indywidualnych.

 

 

mgr inż. Paweł DESKA
– Dyrektor ds. Technicznych, KLIMA-THERM

 

LITERATURA:
[1] ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – wraz z późniejszymi zmianami.
[2] Jak spełnić wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki od 2021 roku? – Poradnik POBE.
[3] Projekt domu modelowego „HomeKONCEPT-17” na podstawie danych ze strony firmy HomeKONCEPT Sp. z o.o. s.k.; https://www.homekoncept.com.pl/.

 

 

PODOBNE ARTYKUŁY:

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Pompy ciepła 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.