Projektowanie zrównoważone

Najważniejszym etapem procesu inwestycyjnego jest projektowanie - wtedy podejmowane są decyzje mające wpływ na cykl życia budynku. Dotyczą one oddziaływania budynku na środowisko oraz na samopoczucie ich użytkowników, wyboru materiałów oraz technologii budowlanych (co ma wpływ na zużycie energii i surowców naturalnych do ich produkcji – tabela 1) oraz związanej z nimi trwałości budynku, a także możliwości jego rozbiórki i ponownego wykorzystania jego elementów.

W ostatnim czasie obok pojęcia rozwoju zrównoważonego – czyli takiego, który pozwala na spełnienie teraźniejszych potrzeb społeczeństwa bez narażania na szwank możliwości spełniania potrzeb przez przyszłe pokolenia – wprowadza się pojęcie projektowania zrównoważonego, czyli uwzględniającego zasady rozwoju zrównoważonego. Podejmowane na etapie projektowania decyzje muszą być mianowicie wynikiem analizy wielokryterialnej wpływu budynku na człowieka oraz na środowisko na etapie wznoszenia, eksploatacji oraz rozbiórki. Wybrane rozwiązania muszą być poddane racjonalizacji.

Racjonalizacja rozwiązań – co to znaczy

Opracowanie projektu budowlanego wymaga od projektanta spełnienia podstawowych wymagań określonych w prawie budowlanym [1]. W jego art. 5 określono zakres wymagań podstawowych, wśród których znajduje się zapis, iż „obiekt budowlany wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając: spełnienie wymagań podstawowych dotyczących: (…) odpowiedniej charakterystyki energetycznej budynku oraz racjonalizacji użytkowania energii”.

Konieczność racjonalizacji zużycia energii przywoływana jest również w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WT) [2]. W jego § 328 zapisano: „Budynek i jego instalacja grzewcze, wentylacyjne, klimatyzacyjne, ciepłej wody użytkowej oraz w budynkach użyteczności publicznej oświetlenia należy projektować i wykonywać w taki sposób, aby zużycie energii na potrzeby użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie”.

Autorzy jednych i drugich zapisów nie sprecyzowali jednak, co należy rozumieć pod hasłem „racjonalizacja zużycia energii”. W WT [2] określono jedynie, że wymóg racjonalizacji zużycia energii jest spełniony, jeżeli obiekt charakteryzuje się odpowiednią izolacyjnością termiczną przegród, instalacji c.o. i c.w.u. oraz wielkością przegród przeszklonych lub spełniony jest warunek dotyczący granicznej wartości EP. Zapis ten wydaje się sprzeczny z definicją racjonalności.

Racjonalizm to kierunek filozoficzny w teorii poznania przyznający rozumowi miejsce naczelne, uważający go za źródło poznania wyższe i niezależne od doświadczeń zmysłowych. Racjonalny to rozumny, oparty na zasadach poprawnego myślenia i skutecznego działania. Racjonalizacja zaś oznacza zastosowanie w jakiejś dziedzinie nowych środków, mających na celu ulepszenie dotychczas stosowanych, usprawnienie (uproszczenie, obniżkę kosztów) organizacji, produkcji, zastąpienie nadnaturalnego wyjaśnienia racjonalnym.

Zasada racjonalnego gospodarowania to sposób postępowania podmiotów, które uświadamiając sobie cel swojej działalności oraz ograniczoność (rzadkość) środków służących jego realizacji, dążą do uzyskania maksymalnych efektów przy określonych, założonych nakładach (zasada największej wydajności) albo do minimalizacji nakładów ponoszonych w celu osiągnięcia założonego efektu (zasada oszczędności) [3].

Warunkami racjonalności gospodarowania są: umiejętność określenia i uporządkowania według ważności celów, które mają być zrealizowane, posiadanie wiedzy na temat sposobów ich realizacji oraz znajomość i uwzględnianie zewnętrznych i wewnętrznych warunków ograniczających jego działania. Jako narzędzie w racjonalnym gospodarowaniu wykorzystuje się rachunek ekonomiczny, a także optymalizację.

Rachunek ekonomiczny oznacza konfrontowanie osiąganych wyników (efektów) z ponoszonymi na nie nakładami, wyrażonymi w jednostkach pieniężnych, co umożliwia ich porównywanie, a jednocześnie jest podstawą w podejmowaniu decyzji, stanowi o kryteriach i uwarunkowaniach w realizacji celów. Optymalizacja polega na wyznaczeniu spośród dopuszczalnych rozwiązań danego problemu rozwiązania najlepszego za względu na przyjęte kryterium (wskaźnik) jakości (np. koszt, zysk, niezawodność).

Optymalizacja współczynnika u na podstawie NPV

Wymaganej prawem racjonalizacji zużycia energii można dokonać przez określenie racjonalnej, tzn. optymalnej izolacji termicznej. Można tego dokonać na podstawie obliczeń wskaźnika NPV.

Wskaźnik NPV – ang. Net Present Value – określający wartość bieżącą netto, pozwala określić korzyści z realizacji inwestycji w badanym okresie. Ogólny wzór na obliczenie wartości NPV jest następujący: 
                  n
NPV = −I₀ + Σ  ΔE₀ (1+s)ⁱ / (1+r)ⁱ 
                 i=1

gdzie:
I₀ – nakład inwestycyjny,
n – zakładana liczba lat korzystania z efektów inwestycji,
ΔE₀ – korzyść z realizacji inwestycji w cenach roku realizacji,
r – stopa dyskontowa,
s – stopa wzrostu kosztu ogrzewania ponad stopę spadku wartości pieniądza w czasie.

Stopa dyskontowa uwzględnia spadek wartości pieniądza w czasie i sprowadza oszczędności w przyszłych latach do wartości pieniądza w roku bazowym.
W tabeli 2 przedstawiono wyniki racjonalizacji wyboru izolacji termicznej przegród budowlanych w zależności od okresu korzystania z efektów zwiększonej izolacji termicznej L = 10 lat i L = 30 lat przy różnych cenach ciepła: z gazu – 50 zł/GJ, z biomasy (pelet) – 35 zł/GJ oraz z oleju opałowego – 78,8 zł/GJ. Wartości określono na podstawie wskaźnika NPV przy uwzględnieniu stałej stopy dyskonta 6% rocznie oraz wzrostu cen nośników energii ponad inflację 4% rocznie.

Z wyliczeń dotyczących optymalnej izolacji termicznej przegród wynika, że przyjęte w WT [2] wartości Umax jako spełniające wymagania prawne nie realizują podstawowego założenia określonego w Prawie budowlanym [1], tj. racjonalizacji zużycia energii. Należy zwrócić uwagę, że podane w WT wartości graniczne U_max ≥ U₀ nie uwzględniają wpływu mostków termicznych. Po ich uwzględnieniu wartości graniczne, zwłaszcza w odniesieniu do ścian i dachów, mogą wynosić U = U₀ + ΔU. W odniesieniu do dachów ΔU może wynosić 0,05–0,15 W/(m²·K), a w wypadku ścian – 0,05–0,5 W/(m²·K) (przy błędnym rozwiązaniu detali architektonicznych wartość ΔU może wynosić nawet 0,8 W/(m²·K)).

Ocena cyklu życia produktu w projektowaniu zgodnym z zasadami rozwoju zrównoważonego można wykorzystać opracowywane już wskaźniki lca – ang. Life Cycle Assessement. LCA jest oceną cyklu życia produktu mającą na celu określenie potencjalnych zagrożeń dla środowiska przy stosowaniu danego produktu. Istotą tej metody jest nastawienie nie tylko na ocenę wyniku końcowego danego procesu technologicznego, lecz także konsekwencji całego procesu dla środowiska naturalnego. LCA jest więc procesem oceny efektów, jaki dany wyrób wywiera na środowisko podczas całego cyklu życia. Ocena wpływu na środowisko może być prowadzona zarówno dla wyrobu, jak i dla jego funkcji, np. dla całego budynku. Podstawowymi elementami LCA są: zidentyfikowanie i ocena ilościowa obciążeń wprowadzanych do środowiska, tj. zużytych materiałów i ich wpływu na środowisko naturalne, oddziaływania wyprodukowanych materiałów na człowieka, zużycia energii podczas produkcji oraz podczas okresu eksploatacji (czas eksploatacji wynika z przewidywanego okresu życia produktu).

PODSUMOWANIE

Wprowadzenie wymogu racjonalizacji rozwiązań w zakresie zużycia energii jest wstępem do projektowania według zasad rozwoju zrównoważonego. Jest działaniem bardzo korzystnym dla inwestora, ponieważ pozwala optymalizować koszty inwestycji oraz koszty eksploatacji budynku, a dzięki temu jest korzystne również dla środowiska naturalnego. Przyjmując jednak, że cena za produkt jest wartością skumulowaną zawierającą koszty produkcji, oddziaływanie na środowisko, wynagrodzenie, zysk oraz wszelkie opłaty związane z wytworzeniem oraz kosztami przetworzenia odpadów, należy uznać, iż optymalna izolacja termiczna (optymalna grubość materiału termoizolacyjnego) powinna zawierać skumulowaną ocenę LCA.

Z różnych przyczyn ocena końcowa nie zawiera wszystkich kosztów i nie odzwierciedla pełnego oddziaływania produktu na środowisko. Z tych samych przyczyn należy się obawiać, że ocena LCA budynków nie będzie zawierała rzetelnej informacji o ich oddziaływaniu na środowisko. Proponowane zmiany w projektowaniu i produkcji materiałów mogą się okazać nieskuteczne, jeżeli nie wprowadzi się i nie wypromuje etycznego postępowania w biznesie oraz w projektowaniu budynków i budowli. Wydaje się, że tak jak promowanie i narzucanie przez akty prawne nowych metod projektowania oraz oceny przyjętych rozwiązań, równie ważne, jeśli nie ważniejsze, jest promowanie etycznego działania, bez którego wprowadzanie kolejnych, doskonalszych metod mających na celu ochronę środowiska i racjonalizację zużycia energii nie przyniesie oczekiwanych efektów.

LITERATURA

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (t.j. DzU z 2006 r. nr 156, poz. 1118).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690, z późn. zm.).
3. Słownik wyrazów obcych, pod red. naukową prof. I. Kamińskiej-Szmaj, Wydawnictwo Europa, 2001.

STYCZEŃ 2010