Budownictwo zero- lub prawie zeroenergetyczne w warunkach polskich

Najbliższe lata będą przebiegać pod znakiem poprawy efektywności energetycznej w różnych sektorach, również w budownictwie. Znane są już przyszłe plany UE w zakresie zaostrzania wymagań dotyczących energooszczędności nowo projektowanych budynków. Z ogromnym przekonaniem polscy politycy informują społeczeństwo o przyszłych zamierzeniach legislacyjnych w zakresie budownictwa.

Czy jednak rzeczywiście projekty przygotowane przez UE są dla Polski odpowiednie?

Czy jesteśmy do budowy budynków zero- lub prawie zeroenergetycznych przygotowani? I czy nas będzie na to stać? 

Jakość energetyczna budynków w Polsce

Budynki w Polsce charakteryzują się niską efektywnością energetyczną, a zużycie energii do funkcjonowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem jest stosunkowo duże (TABELA 1).

Również nowe budynki w wielu wypadkach charakteryzują się niezadowalającą jakością energetyczną.

Mimo że polskie Prawo budowlane [1] wymaga, aby nowe budynki były projektowane i wykonywane w taki sposób, by zapewnić odpowiednią charakterystykę energetyczną oraz racjonalizację zużycia energii, a szczegółowe wymagania w tym względzie zapisane są w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2], obecnie projektowane budynki bardzo często nie spełniają wymagań minimalnych, a więc ich jakość energetyczna jest niezadowalająca.

Przyczyn jest wiele. Do najważniejszych z nich należą:

•  błędy oraz niespójności prawne,
•  wadliwa interpretacja prawa budowlanego, z powodu której pomija się wpływ mostków cieplnych na jakość energetyczną przegród budowlanych (FOT. 1 i 2),
•  błędy projektowe spowodowane brakiem niezbędnej wiedzy u projektantów (FOT. 3),
•  błędy wykonawcze spowodowane brakiem niezbędnej wiedzy u wykonawców oraz nadzoru inwestorskiego (FOT. 4, 5, 6),
•  deklarowanie nieprawdziwych parametrów materiałów i urządzeń,
•  wady systemowe, których nie potrafią właściwie ocenić osoby odpowiadające za realizację procesu inwestycyjnego,
•  pośpiech w realizacji inwestycji.

W efekcie nowe budynki (przedstawione na fot. 1–6 budynki zostały oddane do użytkowania w latach 2006–2010) charakteryzują się obniżoną o 10%, a nawet 20% jakością energetyczną w stosunku do obowiązujących wymagań prawnych.

Czasami, kiedy błędy i wady się nakładają, nowe budynki charakteryzują się zwiększoną o nawet 50% energochłonnością. Taka sytuacja nie powinna mieć miejsca. Polski rząd powinien podjąć odpowiednie działania, inaczej budynki dziś wznoszone będą w krótkim czasie wymagały termomodernizacji.

Regulacje europejskie a poprawa efektywności energetycznej w budownictwie

Polityka europejska ukierunkowana jest na działania na rzecz ochrony klimatu m.in. przez zwiększanie efektywności energetycznej w budownictwie. W związku z tym w maju 2010 r. wprowadzono nowelizację dyrektywy 2002/91/WE [3] – 2010/31/UE [4]. Zarówno przyjęta w 2010 r. nowa dyrektywa [4], jak i jej poprzedniczka [3] zawierają wymóg określania charakterystyki energetycznej budynków.

Przyczyną znowelizowania dyrektywy były obserwowane istotne zmiany na rynku energii, dotyczące kurczących się zasobów paliw oraz uzależnienia członków UE od zewnętrznych dostawców energii.

Dodatkowo czynnikiem zachęcającym do wznoszenia ­budynków energooszczędnych jest wzrost cen energii, który w Polsce w kontekście przydziałów emisyjnych nabiera szczególnego znaczenia. Trzeba tu także wymienić zmiany klimatyczne, których wymowa ostatnio nieco jednak osłabła.

W decyzji Parlamentu Europejskiego i Rady nr 406/2009/WE z 2009 r. [5] zawarto zobowiązanie państw członkowskich do podjęcia wysiłków na rzecz zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, w czym działania zmierzające do poprawy efektywności energetycznej w sektorze budowlanym będą miały istotne znaczenie.

Dodatkowo dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych [6] stwarza warunki do wspierania działań mających na celu wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych. Zgodnie z jej zapisami udział OZE w łącznym zużyciu energii w krajach UE ma do 2020 r. wynosić 20%.

Zaostrzenie wymagań a warunki Polskie

Zgodnie z dyrektywą 2010/31/UE [4] od stycznia 2019 r. budynki użyteczności publicznej będą musiały być projektowane i wykonywane jako zeroenergetyczne, wszystkie zaś nowo wznoszone budynki – od stycznia 2021 r.

W dyrektywie zamieszczono definicję budynku o niemal zerowym zużyciu energii, zgodnie z którą jest to obiekt o bardzo wysokiej charakterystyce energetycznej. Niemal zerowa lub bardzo niska ilość wymaganej energii powinna pochodzić w bardzo wysokim stopniu z energii ze źródeł odnawialnych, w tym wytwarzanej na miejscu lub w pobliżu budynku.

Kraje członkowskie UE mają opracować własne definicje budynków o niemal zerowym zużyciu energii, odzwierciedlające ich krajowe, regionalne lub lokalne warunki klimatyczne. Jakość energetyczna powinna obejmować liczbowy wskaźnik zużycia energii pierwotnej wyrażony w kWh/(m2·rok).

Tak wysokie wymagania dotyczące charakterystyki energetycznej przyszłych budynków budzą wątpliwości wielu ekspertów. Najczęściej wiążą się one ze zwiększonymi kosztami budowy budynków zeroenergetycznych oraz ich opłacalnością. W związku z tym pojawia się pytanie: czy nasze społeczeństwo może pozwolić sobie na znacznie wyższe koszty wznoszenia nowych budynków?

Zdaniem zwolenników budowy domów o pasywnej charakterystyce energetycznej koszty ich wznoszenia są wyższe o kilka procent (3–7%). Doświadczenia z realizacji budynków pasywnych nie potwierdzają jednak tego – dziś koszty takiej budowy są wyższe o ponad 30%.

Przy wdrażaniu idei budynków zeroenergetycznych należy się liczyć z tym, że ze względu na konieczność stosowania technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii będą to inwestycje znacznie droższe. Nie zrekompensuje tego przewidywane przez polityków stopniowe, ze względu na rozwój, obniżanie cen poszczególnych elementów budynku mających wpływ na jakość energetyczną.

Ze względu na bardzo duży udział energii potrzebnej do produkcji materiałów termoizolacyjnych zdaniem autora nie nastąpi obniżenie kosztów ocieplenia, lecz jego wzrost.

Na szczęście w sytuacji, gdy zachodzą wątpliwości dotyczące opłacalności wznoszenia budynków zeroenergetycznych, dyrektywa 2010/31/UE [4] przewiduje inną procedurę postępowania, która stanowi: państwa członkowskie mogą podjąć decyzję o niestosowaniu tych wymagań w konkretnych i usprawiedliwionych przypadkach, jeżeli wynik analizy kosztów i korzyści ekonomicznego cyklu życia danego budynku jest negatywny.

Klimat w Polsce a budownictwo zeroenergetyczne

Terytorium Polski można podzielić na 5 stref klimatycznych (RYS. 1), w których znajduje się 61 stacji meteorologicznych. W odniesieniu do każdej stacji określone zostały dane klimatyczne, tj.: nasłonecznie, średnie miesięczne temperatury zewnętrzne oraz wilgotność.

Jakość klimatu można opisać za pomocą wskaźnika Sd_h – liczba stopniodni grzewczych (TABELE 2 i 3). Obliczeń stopniodni można dokonać zgodnie ze wzorem:

(1),

gdzie:

t_wo – obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego, określona zgodnie z polską normą dotyczącą temperatur ogrzewanych pomieszczeń w budynkach [°C],

t_e (m) – średnia wieloletnia temperatura miesiąca m, a w wypadku stropów nad nieogrzewanymi piwnicami lub pod nieogrzewanymi poddaszami – temperatura wynikająca z obliczeń bilansu cieplnego budynku [°C],

L_d (m) – liczba dni ogrzewania w miesiącu m, przyjęta zgodnie z danymi klimatycznymi i charakterystyką budynku w odniesieniu do danej lokalizacji,

L_g – liczba miesięcy ogrzewania w sezonie grzewczym.

Na podstawie porównania liczby stopniodni grzewczych można stwierdzić, że klimat w Polsce należy do chłodniejszych w porównaniu z innymi krajami UE (RYS. 2). Jest to istotne, ponieważ warunki klimatyczne mają wpływ na zużycie energii.

Porównanie klimatu różnych krajów UE nasuwa więc interesujące spostrzeżenia. Proponowane polskim inwestorom energooszczędne idee wznoszenia budynków mogą ze względu na różnice klimatyczne wymagać daleko idących modyfikacji. Przy czym zmiany te przed ich wprowadzeniem powinny być poddane szczegółowym analizom wielokryterialnym.

Dotyczy to szczególnie budynków o radykalnie niskim zapotrzebowania na ciepło, w odniesieniu do których proponowane szczegółowe wymagania będą miały istotny wpływ również na sposób eksploatacji oraz obsługi. Zagadnienia te są niezwykle ważne ze względu na trwałość i bezpieczeństwo użytkowania obiektu.

Podsumowując, przy założeniu długiego cyklu życia budynku błędy związane z bezkrytycznym wprowadzaniem nowych zaostrzonych wymagań mogą nie przynieść oczekiwanych rezultatów.

Analiza opłacalności

Ponieważ stosowanie alternatywnych systemów dostaw energii nie jest działaniem powszechnym, w przypadku nowych budynków i niezależnie od ich wielkości należy je rozważyć zgodnie z zasadą uprzedniego zapewnienia ograniczenia potrzeb energii na ogrzewanie i chłodzenie do poziomów optymalnych pod względem kosztów. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii wymaga zatem wcześniejszego przeprowadzenia analizy opłacalności.

„Poziom optymalny pod względem kosztów” oznacza poziom charakterystyki energetycznej skutkujący najniższym kosztem w trakcie szacunkowego ekonomicznego cyklu życia budynku, przy czym:

• najniższy koszt określany jest z uwzględnieniem związanych z energią kosztów inwestycyjnych, kosztów utrzymania i eksploatacji oraz – w stosownych przypadkach – kosztów usunięcia;
• szacunkowy ekonomiczny cykl życia określany jest przez każde państwo członkowskie. Odnosi się do pozostałego szacunkowego ekonomicznego cyklu życia budynku, jeżeli wymagania charakterystyki energetycznej określono w odniesieniu do budynku jako całości, lub do szacunkowego ekonomicznego cyklu życia elementu budynku, jeżeli wymagania charakterystyki energetycznej określono odnośnie do elementów budynku.
  
  Ze względu na różną trwałość elementów budynku wydaje się właściwsze określanie trwałości poszczególnych elementów i wykonywanie analiz na podstawie tak ustalonych wartości (TABELE 4 i 5).

Poziom optymalny pod względem kosztów znajduje się w granicach poziomów charakterystyki energetycznej, jeżeli analiza kosztów i korzyści przeprowadzona w odniesieniu do szacunkowego ekonomicznego cyklu życia daje pozytywny wynik, np. oczekiwaną stopę zwrotu poniesionych nakładów SPBT lub oczekiwaną wartość korzystania z efektów NPV:

(2),

gdzie:

I₀ – nakłady początkowe,

ΔE₀ – roczne korzyści,

r – koszty pieniądza (stopa dyskonta lub inflacja),

s – wzrost cen nośników energii ponad inflację,

i – czas ekspozycji

lub zadowalającą bezwymiarową wartość K obliczoną jako stosunek T – trwałości do czasu zwrotu poniesionych nakładów – SPBT:

(3).

Jeżeli wartość K>2, a nawet K>2,5, można przyjąć, że analizowane rozwiązanie jest korzystne technicznie i ekonomicznie.

Wśród nowych propozycji UE znajduje się metoda mająca na celu określanie parametrów optymalnych, która na pewno w niedługim czasie będzie powszechnie stosowana:

(4),

gdzie:

t – czas, dla którego wykonywana będzie analiza ekonomiczna,

C_g (t) – całkowity koszt w okresie t,

C_I – koszty inwestycyjne,

C_a,i (j) – całkowite koszty w roku i dla elementu j,

V_f, t (j) – wartość dla końca okresu kalkulacyjnego elementu j-tego (zdyskontowana do okresu początkowego),

R_d (i) – współczynnik dyskontujący w odniesieniu do roku obliczany według wzoru:

(5),

gdzie:

p – liczba lat, w odniesieniu do których wykonywane są analizy,

r – stopa dyskonta.

Brak przygotowanej kadry

Na zakończenie należy wspomnieć o trudnościach podstawowych w rozwoju budownictwa zero- lub prawie zeroenergetycznego, polegających na braku przygotowanej kadry.

Wznoszenie budynków charakteryzujących się bardzo niskim zużyciem energii wymaga więc systemowych działań edukacyjnych na każdym szczeblu. Do wyszkolenia architektów, inżynierów, techników oraz majstrów konieczne są zaś zmiany również w prawie budowlanym, stworzenie odpowiedniego klimatu oraz wieloletnich działań promocyjno-edukacyjnych.

W połączeniu z koniecznością zdobycia odpowiedniej praktyki oznacza to, że jeśli chodzi o wznoszenie budynków zeroenergetycznych, jesteśmy zupełnie nieprzygotowani. Potwierdzają to liczne przypadki występowania różnego rodzaju wad: systemowych i technologicznych, zaniedbań projektowych, a także nieświadomości, a nawet niewiedzy kadry inżynierskiej.

Podsumowanie

Jakość energetyczna budynków w Polsce, również tych nowo wznoszonych, jest niezadowalająca. Stan ten niewątpliwie wymaga zmiany. Implementowane jednak do polskiego prawa radykalnie zaostrzone wymagania europejskie w zakresie efektywności energetycznej budynków muszą być dostosowane do polskich warunków klimatycznych oraz możliwości ekonomicznych polskiego społeczeństwa.

Wznoszenie budynków zero- lub prawie zeroenergetycznych musi być zaś poprzedzone analizą opłacalności rozwiązań. Wydaje się niemal pewne, że budowanie obiektów racjonalnych jest pożądane społecznie, ekonomicznie, energetycznie i ekologicznie.

Rozwój budownictwa o niskim zapotrzebowaniu na energię wymaga zmian w prawie budowlanym, a także w systemie edukacyjnym kadr inżynierskich oraz kształceniu zawodowym. Należy tu podkreślić, że konieczne jest jak najszybsze przywrócenie należytego w procesie inwestycyjnym miejsca technikom i majstrom budowlanym dzięki odpowiednim uprawnieniom budowlanym. Niezbędne jest też przywrócenie zawodowej certyfikacji efektywności energetycznej.

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (DzU z 1994 nr 89, poz. 414 ze zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 nr 75, poz. 690 ze zm.).
3. Dyrektywa 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (DzUrz L 1 z 4.1.2003 r., s. 65–71).
4. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (DzUrz L 153 z 18.6.2010, s. 13–35).
5. Decyzja Parlamentu Europejskiego i Rady nr 406/2009/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie wysiłków podjętych przez państwa członkowskie, zmierzających do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w celu realizacji do roku 2020 zobowiązań Wspólnoty dotyczących redukcji emisji gazów cieplarnianych (DzUrz L 140 z 5.6.2009 r., s. 136–148).
6. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE (DzUrz L 140 z 5.6.2009 r., s. 16–62).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!