Standardy efektywności energetycznej budynków jednorodzinnych

Celem naukowym podjętych przez autora badań było opracowanie szczegółowych wymagań dla krajowych standardów efektywnych energetycznie budynków. Wytyczne te określono zarówno dla nowych, jak i istniejących budynków mieszkalnych.

Zastosowana metodyka badawcza różniła się w zależności od postawionego celu. Pozwoliło to na zaprezentowanie różnych sposobów tworzenia i formułowania wymagań. W przypadku z góry zdefiniowanego poziomu efektywności energetycznej badaniom poddano numeryczne modele budynków, które następnie modyfikowano. Wprowadzane różne warianty usprawnień pozwoliły na określenie zestawu szczegółowych wytycznych.

Zastosowana metoda badawcza była podstawą do określenia historycznych wymagań dla budynków energooszczędnych w standardzie NF40 i NF15. Poprawność sformułowanych wytycznych została zweryfikowana w trakcie trwania programu priorytetowego „Efektywne wykorzystanie energii. Dopłaty do kredytów na budowę domów energooszczędnych” Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Do określenia wymagań dla nowych budynków plusenergetycznych i termomodernizacji do standardu niemal zeroenergetycznego (NZEB) wykorzystano inną metodykę badawczą. Jej istotnym elementem był aspekt opłacalności ekonomicznej realizowanych przedsięwzięć. Opracowane modele numeryczne budynków były przedmiotem obliczeń wariantowych obejmujących różne zestawienia usprawnień.

W przypadku nowych budynków mieszkalnych jednorodzinnych określono wymagania dotyczące rozwiązań konstrukcyjno-instalacyjnych pozwalających na osiągnięcie standardu plusenergetycznego. Podobne wymagania wyznaczono dla termomodernizacji budynków istniejących do poziomu NZEB. W tym wypadku badania przeprowadzono w pierwszej kolejności dla przegród budynków. Zdefiniowano dla nich optymalne kosztowo wartości współczynników przenikania ciepła. Podstawą do sformułowania wymagań szczegółowych dotyczących przegród były wskaźniki kosztu skumulowanego. Następnie określono na ich podstawie różne warianty termomodernizacji modeli budynków. Wyznaczona w ten sposób zależność między kosztem skumulowanym a efektywnością energetyczną pozwoliła na znalezienie optymalnego kosztowo i niemal zeroenergetycznego poziomu wymagań.

Zaprezentowane metody obliczeniowe i opracowane standardy efektywności energetycznej budynków mogą być wykorzystywane do określenia przyszłych i obecnych wymagań stawianych budynkom. Pozwoliłoby to na zmniejszenie energochłonności krajowych zasobów budowlanych i ograniczenie ich negatywnego wpływu na środowisko naturalne, a jednocześnie zapewniło podwyższenie jakości życia w budynkach i poza nimi – dzięki redukcji emisji szkodliwych zanieczyszczeń powietrza. Działania takie wpisują się bezpośrednio w realizację celu polityki Unii Europejskiej, jakim jest dekarbonizacja zasobów budowlanych do 2050 roku.

SPIS TREŚCI:

Wykaz skrótów i oznaczeń 7

1. Wprowadzenie 11
1.1. Odniesienie do aktualnych badań na świecie  12
1.2. Ewolucja wymagań dotyczących efektywności energetycznej budynków mieszkalnych w Polsce na przełomie ostatnich lat  18
1.3. Wpływ autora na aktualny stan wiedzy i jego w nim udział  25
1.4. Motywacja i uzasadnienie podjęcia badań 30
1.5. Najważniejsze elementy badań 33
1.6. Warunki brzegowe badań analitycznych i ich ograniczenia  34
1.7. Opis zawartości monografii oraz wkładu własnego autora  38

2. Wymagania dla nowych energooszczędnych budynków mieszkalnych  40
2.1. Zasady projektowania budynków mieszkalnych energooszczędnych 41
2.2. Wymagania dla standardu NF40 51
2.3. Wymagania dla standardu NF15 54
2.4. Wpływ programu NFOŚiGW dopłat do budynków energooszczędnych na rozwój rynku i nauki  60
2.5. Wymagania dla budynków niemal zeroenergetycznych (NZEB 62
2.5.1. Sposób sformułowania wymagań 63
2.5.2. Sposoby spełnienia wymagań 65

3. Wymagania dla nowych mieszkalnych budynków plusenergetycznych 69
3.1. Metodyka  71
3.1.1. Metodyka obliczeniowa 71
3.1.2. Warianty budynków 72
3.1.3. Model budynku i jego charakterystyka energetyczna  75
3.2. Dobór instalacji 77
3.2.1. Dobór pomp ciepła  78
3.2.2. Dobór kotłów elektrycznych  80
3.2.3. Dobór paneli fotowoltaicznych  81
3.3. Obliczenie kosztów 86
3.3.1. Koszty konstrukcji 86
3.3.2. Koszty systemów technicznych 88
3.3.3. Koszty wymiany i konserwacji  92
3.3.4. Roczny koszt zużywanej energii  93
3.3.5. Całkowite koszty skumulowane  94
3.4. Wyniki i dyskusja 97

4. Wymagania dla istniejących budynków mieszkalnych poddawanych termomodernizacji do standardu niemal zeroenergetycznego (NZEB) 98
4.1. Potencjalne wymagania – wyniki badań ankietowych  98
4.2. Metodyka  101
4.2.1. Etap I. Optymalne kosztowo współczynniki U dla przegród budynków istnie-
jących poddawanych termomodernizacji  102
4.2.2. Etap II. Optymalny kosztowo wariant termomodernizacji budynku jednorodzinnego  106
4.3. Modele budynków  107
4.3.1. Budynek jednokondygnacyjny z poddaszem (S-1)  110
4.3.2. Budynek dwukondygnacyjny z płaskim dachem (S-2)  111
4.4. Optymalne kosztowo współczynniki U dla przegród budynków istniejących poddawanych termomodernizacji 112
4.4.1. Ściana zewnętrzna  113
4.4.2. Stropodach 117
4.4.3. Dach stromy 121
4.4.4. Strop pod poddaszem nieogrzewanym 124
4.4.5. Strop nad piwnicą nieogrzewaną 127
4.4.6. Podłoga na gruncie  130
4.4.7. Okna zewnętrzne  132
4.4.8. Drzwi zewnętrzne 133
4.4.9. Zestawienie optymalnych kosztowo współczynników U 135
4.5. Optymalny kosztowo wariant termomodernizacji budynków  137
4.6. Wyniki i dyskusja 145

5. Podsumowanie  147
5.1. Standard plusenergetczny  147
5.2. Standard termomodernizacji do poziomu NZEB i optymalnego kosztowo  149
5.3. Porównanie wymagań dla poszczególnych standardów 152

Literatura 155