Polska w pogoni za Niemcami …w ogrzewaniu budynków

Dwie rewolucje w ogrzewaniu i wentylacji w nowych budynkach jednorodzinnych: w Niemczech w 2016, w Polsce w 2017

Często słyszy się opinie, że wiele rozwiązań powszechnie stosowanych obecnie w Niemczech trafi do nas masowo dopiero za parę lat. Można tu znaleźć sporo analogii. Gdyby porównać rynek pomp ciepła sprzed 10 lat w Niemczech i ten obecny w Polsce to widać podobny stopień rozwoju rynku. Liczba sprzedawanych pomp ciepła w Polsce jest taka, jak 10 lat temu w Niemczech. Podobną zgodność można znaleźć w zakresie zwiększania wymogów energetycznych dla nowych budynków jednorodzinnych. Można mieć nadzieję, że podobnie będzie ze wzrostem udziału zielonej energii w produkcji energii elektrycznej i spadku współczynnika nakładu energii pierwotnej dla produkcji prądu w Polsce, co powinno istotnie wzmocnić pozycję i atrakcyjność stosowania pomp ciepła. Z początkiem 2016 r. zaczną obowiązywać nowe przepisy w Niemczech (EnEV 2016). Za rok zaczną obowiązywać w Polsce nowe Warunki Techniczne 2017.
Paweł Lachman, Piotr Jadwiszczak*

* mgr inż. Paweł Lachman (PORT PC), dr inż. Piotr Jadwiszczak (Politechnika Wrocławska)

Niemieckie przepisy o oszczędzaniu energii w budynkach EnEV 2016

W listopadzie 2015 roku rząd niemiecki potwierdził datę wejścia w życie nowego rozporządzenia o oszczędzaniu energii w budynkach (EnEV 2016) i to mimo tego, że w ostatnim czasie pojawiło wiele różnych nacisków na opóźnienie wejścia w życie przepisów. Zgodnie z planem w styczniu 2016 r. (rys. 1) wartość maksymalnego dopuszczalnego jednostkowego rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną dla c.o. i c.w.u. w nowych budynkach jednorodzinnych spadnie z 66 aż do 50 kWh/(m2 rok). Będzie to wartość prawie 2 razy niższa niż EP graniczne w planowanych nowych warunków technicznych WT 2017 w Polsce (95 kWh/(m2 rok)! Jest ona porównywalna z wymogami niemieckimi w 2002 roku (EnEV 2002).

Oprócz dobrej izolacji obudowy budynku i stosowania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w budynkach konieczne będzie zastosowanie nowoczesnych kotłów na biomasę lub pomp ciepła. Bardzo istotną zmianą dotyczącą sprężarkowych pomp ciepła jest zmniejszanie współczynnika nakładu energii pierwotnej dla energii elektrycznej z sieci energetycznej. Wg nowych przepisów EnEV 2016 spada on z 2,4 do 1,8. Jest to skutek prowadzonej konsekwentnie polityki Energiewende (przemiana energetyczna) i coraz większej produkcji energii elektrycznej z OZE w Niemczech. W 2014 roku udział produkcji energii odnawialnej wyniósł 27%, a wg prognozy Instytutu Fraunhofer ISE w 2015 wyniesie już 33% w miksie energetycznym. Według Fraunhofer ISE z OZE Niemcy wyprodukowali w 2014 roku 157,4 TWh energii elektrycznej – o ponad 50 TWh więcej niż w roku 2010 i o 120 TWh więcej niż w roku 2000.

Efekty działań polityki energetycznej i programów wsparcia fotowoltaiki czy energetyki wiatrowej w Niemczech pozwoliły mocno obniżyć współczynnik nakładu energii pierwotnej (ze źródeł kopalnych) związany z produkcją energii elektrycznej. Około 10 lat temu w Niemczech, aby uzyskać 1 kWh energii elektrycznej trzeba było zużyć 3 kWh energii pierwotnej. Zgodnie z najnowszymi EnEV 2016, aby uzyskać 1 kWh energii elektrycznej trzeba będzie zużyć już tylko 1,8 kWh energii pierwotnej (rys. 2). Powoduje to znaczne zwiększenie efektywności, a zarazem istotny przyrost atrakcyjności zastosowania pomp ciepła zasilanych energią elektryczną. Wykorzystanie energii pierwotnej dla tej samej pompy ciepła po 2016 r. będzie o 30% efektywniejsze w porównaniu do poprzednich przepisów EnEV 2014 i około 40% bardziej efektywne niż dla warunków z 2005 roku. Będzie to szczególnie mocno promować pompy ciepła typu powietrze/woda i zasobnikowe pompy ciepła do ciepłej wody użytkowej w stosunku do gazowych, czy olejowych kotłów kondensacyjnych (rys. 3). W przypadku urządzeń grzewczych korzystających z paliw kopalnych nie jest możliwe polepszenie efektywności, gdyż współczynnik nakładu energii pierwotnej jest niezmienny i wynosi 1,1 (gaz ziemny, węgiel, olej opałowy).

Klasy energetyczne budynków w Niemczech

Stosowane klasy energetyczne budynków w Niemczech opierają się o zużytą energię końcową. Aktualne świadectwa charakterystyki energetycznej budynków w Niemczech przedstawiają klasy energetyczne budynków podobnie, jak sprzęt AGD czy inne urządzenia zużywające energię. Klasy energetyczne zaczynają się od klasy A+, a kończą na klasie H (rys. 4). Najwyższe klasy energetyczne A+ pozwoli osiągnąć zastosowanie pomp ciepła. Stosunkowo wysokie klasy energetyczne A mogą z kolei zapewnić gazowe pompy ciepła i układy hybrydowe np. kocioł gazowy z pompą ciepła.
Kotły spalające biomasę np. pelet (mimo najniższego zużycia energii pierwotnej) będą mieć stosunkowo niską klasę energetyczną (w podanym przykładzie klasa D – rys. 4). Ogłoszona i planowana zmiana przepisów EnEV od 2016 r. będzie mieć duży wpływ na dynamiczny rozwój technologiczny i rozwój rynku wyżej wymienionych grup produktów nie tylko w Niemczech, ale i w całej Europie. Zapewne będziemy świadkami opisywanych zmian w najbliższych latach także w Polsce.

WT 2017 – duże zmiany w ogrzewaniu nowych budynków w Polsce

Nowe warunki techniczne WT 2017 praktycznie zablokują stosowanie kotłów węglowych w nowych budynkach oraz będą wspierać wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła, pompy ciepła oraz kotły na biomasę.
W ramach stopniowego dojścia do budynków blisko zeroenergetycznych w Polsce planowane są istotne zmiany warunków technicznych w 2017 roku (WT 2017) i za kolejne 4 lata w 2021 (WT 2021). Z racji stosunkowo krótkiego okresu (rok) do wprowadzenia nowych wymogów warto skupić się na wymogach WT 2017. Doświadczenie z wprowadzania nowych przepisów ERP/ELD we wrześniu 2015 w zakresie urządzeń gazowych, olejowych i elektrycznych wskazuje na to, że dopiero blisko momentu wprowadzenia obowiązywania nowych przepisów uczestnicy rynku zaczynają się tym przejmować. Można spodziewać się podobnej sytuacji w przypadku zmian w warunkach technicznych dla nowych budynków jednorodzinnych. Nowe Warunki Techniczne (WT 2017) zaczną obowiązywać od stycznia 2017 roku i spowodują istotne obniżenie granicznych wartości maksymalnych współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych Uc(max) (tab. 1) oraz wskaźnika rocznego obliczeniowego zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energię pierwotną EP (tab. 2). Będą mieć więc wpływ na stosunkowo istotne zwiększenie izolacyjności przegród budowlanych (rys. 5).

Izolacyjność cieplna obudowy budynku wpływa bezpośrednio na sezonowe zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania (EU). Zapotrzebowanie energii końcowej (EK) i pierwotnej (EP) związane jest z wyposażeniem technicznym budynku i rodzajem źródła ciepła. W celu określenia możliwości spełnienia rosnących wymagań energetycznych WT 2017 w odniesieniu do nowych budynków jednorodzinnych przeprowadzono wielowariantową analizę porównawczą wpływu zastosowania różnych rozwiązań źródeł ciepła w typowym budynku jednorodzinnym (patrz kolejny artykuł Dom Kowalskiegoz ogrzewaniem wg standardów WT 2017).

Klasy energetyczne budynków w oparciu o energię końcową

Roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej EP jest kryterium wymaganym przez aktualne i przyszłe Warunki Techniczne, jednak przeciętnemu użytkownikowi nie mówi zbyt wiele. Najważniejszym z jego punktu widzenia wydaje się być zapotrzebowanie nieodnawialnej energii końcowej, które informuje o przyszłych kosztach dostarczania ciepła do budynku. Należy wyraźnie podkreślić, że obliczeniowa wartość EK zawiera wszystkie rodzaje energii dostarczanej do budynku na cele HVAC i c.w.u., w tym bezpłatną energię odnawialną. Poprawne określenie kosztów ogrzewania budynku w typowym roku meteorologicznym wymaga rozdzielenia rodzajów energii końcowej w zależności od ich ceny, taryfy i pochodzenia.
Na podstawie doświadczeń i rozwiązań niemieckich można zaproponować klasy energetyczne budynków w oparciu o zużycie nieodnawianej, „płatnej” energii końcowej (ozn. EK).

Z propozycją wprowadzenia takiego systemu etykietowania w Polsce wystąpiła Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła PORT PC. W pierwszym etapie PORT PC proponuje nieobligatoryjne stosowanie oznaczeń klas energetycznych EK (tab. 3) przy sporządzaniu charakterystyk energetycznych budynków. Dobrym rozwiązaniem byłoby ustawowe wprowadzenie takiego obowiązku dla nowych budynków jednorodzinnych.

Podsumowanie

Wymagania oszczędności energii w budynkach (WT w Polsce, jak i wymagania EnEV w Niemczech) zaostrzą się najbliższym czasie i będą się zaostrzać w przyszłości (WT 2021). Już najbliższe wymogi WT 2017 spowodują istotne zmiany, nie tylko w obudowie termicznej budynku, ale również w systemach c.o., chłodzenia, c.w.u. i wentylacji.
Samo spełnienie minimalnych wymagań WT odnośnie obudowy termicznej budynku i zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła nie zagwarantuje spełnienia warunku EP. Po 2017 r. nie będzie formalnie możliwe zastosowanie kotła węglowego do ogrzewania nowego budynku i ciepłej wody użytkowej. Również zastosowanie kondensacyjnego kotła gazowego z rekuperacją nie powoli wprost spełnić wymagań EP ≤ 95 kWh/m2 rok.
Stosowana w obecnej formie ocena oparta na EP dyskryminuje pompy ciepła, jako zasilane „brudną węglową energią elektryczną” o wysokim współczynniku nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej, a ślepo premiuje inne rozwiązania OZE (w tym kotły na biomasę).
Dodatkowo końcowa wartość EP pokazywana na tzw. suwaku nie jest zrozumiała dla właściciela, czy końcowego użytkownika budynku jednorodzinnego.
Wydaje się, że wad tych nie posiada stosowany w Niemczech system klas energetycznych budynków oparty na zapotrzebowaniu nieodnawialnej energii końcowej EK. Dotyka on bezpośrednio mierzalnego zapotrzebowania energii, w zrozumiałych dla użytkownika jednostkach, które użytkownik może szybko przeliczyć na koszty ogrzewania i ciepłej wody.

Skutecznym rozwiązaniem są energooszczędne rozwiązania w bryle budynku połączone z nowoczesnymi, wysokosprawnymi rozwiązaniami w zakresie źródeł energii, instalacji, odbiorników i systemów automatycznej regulacji. Wzrośnie zapotrzebowanie na eksperckie usługi audytorskie i projektowe. Podobnie równie wysoki poziom wymagań pojawi się również w sferze wykonawstwa i eksploatacji budynku. Instalator i projektant urządzeń grzewczych w budynku powinien możliwie szybko rozszerzyć swoją ofertę o systemy wentylacyjne oraz pompy ciepła. Wydaje się również, że występuje silna potrzeba kampanii informacyjnej dla samorządów, architektów i projektantów przedstawiająca skutki wprowadzenia nowych wymogów WT 2017. Czasu jest niewiele. Również konieczne jest to, aby producenci kotłów gazowych włączyli się aktywnie w działania informacyjne, rozpowszechniając wiedzę, jakimi rozwiązaniami można spełnić wymagania WT 2017 w nowych budynkach, tak aby móc dalej stosować w nich kotły gazowe. Nowe przepisy WT 2017 wchodzą już za rok.

Literatura:

[1] Rozporządzenie ministra transportu, budownictwa i gospodarki morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
[2] Rozporządzenie ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
[3] Rozporządzenie ministra infrastruktury i rozwoju z dnia 3 czerwca 2014 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw charakterystyki energetycznej.
[4] Zastosowanie pomp ciepła w świetle nowych warunków technicznych w 2014, 2017 i 2021 r. oraz programu NF40. Dr inż. Piotr Jadwiszczak PORT PC. 2014 rok

 

 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 4/2017 6/2016 2/2016