envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa











Czy budynek z energooszczędnym certyfikatem to cel sam w sobie? Czy ważniejsze jest wszystko to, co w efekcie wpływa na komfort cieplny i eksploatacyjny budynku? Jak znaleźć złoty środek pomiędzy dążeniem do spełnienia wymogów efektywności energetycznej a odczuciami użytkowników budynku?


Charakterystyka energetyczna budynków, sposób jej obliczania oraz wadliwa metodyka i spory wokół niej, zdominowały łamy większości czasopism zajmujących się tematyką architektury, budownictwa i ciepłownictwa. Kwestia oszczędności energii stała się ostatnio głównym celem projektantów, audytorów i certyfikatorów. Ocieplamy budynki, wprowadzamy systemy kontrolowanego dopływu powietrza z odzyskiem ciepła, wysoko wydajne źródła energii – najlepiej, gdy są to źródła energii odnawialnej lub choćby kotły na biomasę. Działania takie rzeczywiście oszczędzają energię i znakomicie wpływają na obliczeniowy wskaźnik EP, zapewniając spełnienie wymagań dotyczących oszczędności energii, zawartych w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury, zwanym Warunkami technicznymi [1]. Czy takie działania są do końca zgodne z oczekiwaniami właścicieli mieszkań? Odpowiedź na tak postawione pytanie wydaje się być dość prosta – większość użytkowników mieszkań dopiero po pewnym czasie zamieszkiwania zaczyna odczuwać inne, poza ekonomicnymi, oddziaływania wynikające z przebywania w wymarzonym mieszkaniu.

Komfort cieplny

Na przebywających w pomieszczeniach ludzi oddziaływują różne czynniki związane z temperaturą powietrza, wilgotnością itp. Taki zespół czynników oddziaływujących na człowieka w pomieszczeniu zamkniętym określa się jako mikroklimat. Jego zasadniczą częścią jest komfort cieplny.

33a

1. Skala odczuć cieplnych wg ASHRAE [2]

Komfortem cieplnym według definicji ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) [3] nazywamy stan zadowolenia z danego środowiska termicznego. W skali odczucia ASHRAE odpowiada to środkowej strefie, czyli sytuacji, kiedy człowiek nie odczuwa ani ciepła, ani zimna. Skala ta oparta jest na sześciu stopniach odczuć ciepła: 3 – gorąco; 2 – ciepło; 1 – letnio; 0 – neutralnie; -1 – lekko chłodno; -2 – lekko ciepło-chłodno; -3 – zimno. Graficzne skale ASHRAE przedstawiono na rys. 1.Przedstawiona skala odpowiada wskaźnikowi komfortu cieplnego w pomieszczeniach zamkniętych określanego jako PMV. Zaleca się (dla warunków komfortu), aby wskaźnik PMV mieścił się w zakresie: -0,5 < PMV < +0,5, co odpowiada PPD < 10%.Oznacza to, że odsetek osób niezadowolonych z klimatu wewnętrznego (PPD) będzie wynosił maksymalnie 10%. W przełożeniu na parametry fizyczno-fizjologiczne, o komforcie cieplnym możemy mówić wtedy, gdy bilans cieplny organizmu jest zrównoważony przy minimalnym obciążeniu naszego układu termoregulacji. Na wskaźniku tym opiera się projektowanie pomieszczeń, to jest obudowy (ścian, podłogi, stropu, okien i drzwi) wraz z odpowiednim źródłem ciepła i chłodu oraz wentylacją. Projektowanie obejmujące całość działań w zakresie kształtowania i przegród obiektu, instalacji dostarczania ciepła i chłodu, a także wyposażenia z uwzględnieniem klimatu zewnętrznego, prowadzi się w programach symulacyjnych, np w programie ESP-r.

33b

2. Wyniki jednego z etapów projektowania pomieszczenia w budynku przy użyciu programu ESP-r , z uwagi na komfort cieplny

Zasada projektowania polega na tym, iż wszelkie działania projektowe podporządkowane są osiągnięciu we wszystkich pomieszczeniach budynku warunków komfortu cieplnego. Mówiąc prościej, priorytetem w takim projektowaniu są ludzie i ich zadowolenie z przebywania w pomieszczeniach, a osiągnięcie odpowiednich charakterystyk energetycznych przez budynek jest celem drugorzędnym. Na rys. 2 pokazano wyniki jednego z etapów projektowania, gdzie podstawowym kryterium jest uzyskanie odpowiedniego wskaźnika PMV.

Parametry mikroklimatu związane z temperaturą pomieszczenia należy rozumieć nie tylko jako jednoznacznie określoną temperaturę powietrza, ale również określać w wymiarze lokalnych jej różnic, w tym między innymi:

  • bezpośredni kontakt z zimnymi powierzchniami,
  • odpowiedni pionowy gradient temperatury powietrza,
  • odpowiednia temperatura otaczających powierzchni,
  • wilgotność powietrza,
  • prędkość przepływu powietrza w pomieszczeniu.

34a

3. Przykładowy projekt budynku; widok elewacji zaczerpnięto z katalogu domów jednorodzinnych [4]

Zasadnicze czynniki konstrukcyjno-fizyczne pomieszczenia dotyczące komfortu cieplnego wiążą się niewątpliwie z izolacyjnością termiczną i statecznością cieplną przegród, geometrią pomieszczenia, usytuowaniem źródła ciepła oraz rodzajem i sposobem wentylacji.

Wymienione parametry mikroklimatu mają bezpośredni wpływ na inne, na ogół pomijane w charakterystykach energetycznych, choć wymagane przepisami [3].O komforcie cieplnym i jego związkach z charakterystykami energetycznymi można by napisać znacznie więcej. Na potrzeby niniejszego artykułu właściwe wydaje się zacytowanie fragmentu wstępu do jednego z rozdziałów podręcznika Budownictwo Ogólne [2], „Odrębny mikroklimat wnętrz stanowi końcowy rezultat działalności projektowej, realizacyjnej i eksploatacyjnej. Jest sprawdzianem słuszności przyjętych reguł i teorii ...”Komfort cieplny jest jednak odczuciem subiektywnym, zapewnianym głównie przez instalacje. Komfort eksploatacji jest sumą zachowań użytkownika, umiejętności projektanta oraz jakości wykonania.

Komfort eksploatacyjny

Pojęcie to jest rzadko używane w zagadnieniach projektowania, a związane jest bezpośrednio z komfortem cieplnym, w tym głównie jakością przegród budowlanych i ich odpornością na zawilgocenia i zagrzybienia na wewnętrznej powierzchni.

Wymagania projektowe w tym zakresie zdefiniowane są w postaci bezwymiarowego czynnika temperaturowego fRsi. Dla warunków Polski wartość minimalną dla ściany zewnętrznej określono na poziomie fRsimin > 0,72. Sprawdźmy zatem, czy wartość ta jest wystarczająca, aby w domu z certyfikatem spełnić warunki do uniknięcia zagrzybienia na wewnętrznych powierzchniach przegród budowlanych.

34b

 4. Obliczone współczynniki przenikania ciepła dla przegród zewnętrznych


Dom z certyfikatem a komfort eksploatacyjny

Przez dom z certyfikatem rozumie się budynek, dla którego wartość wskaźnika energii pierwotnej EP < EP max. Dla potrzeb niniejszego artykułu przyjęto niewielki budynek mieszkalny położony niedaleko Katowic – stacja meteorologiczna Katowice.

Kubatura budynku wynosi 408 m3; powierzchnia użytkowa = powierzchnia o regulowanej temperaturze = 120 m2; dom przeznaczony jest dla czterech osób. Budynek jest niepodpiwniczony, zaprojektowany w technologii tradycyjnej, ściany dwuwarstwowe, dach skośny drewniany (rys. 3).Budynek ogrzewany jest z własnej kotłowni, wstępnie zaprojektowano kotłownię gazową.

Przegrody zewnętrzne, w tym drzwi i okna, spełniają wymagania w zakresie ochrony cieplnej jak dla budynków nowo projektowanych [1]. Listę przegród wraz z wyliczonymi współczynnikami przenikania ciepła U pokazano na rys. 4.Dla budynku wykonano obliczenia wskaźnika EP przy użyciu programu BuildDesk Energy Certificate Professional. Wyniki obliczeń przedstawiano na rys. 5.Budynek nie spełnił wymagań, pomimo iż wszystkie przegrody spełniają wymagania co do ochrony cieplnej. Doświadczony projektant nie ma jednak dużego problemu w obniżeniu wskaźnika EP tak, aby spełnił on wymagania zawarte w Warunkach technicznych [1]. Zamieniamy źródło ciepła z pieca kondensacyjnego na paliwo gazowe na kominek z płaszczem wodnym opalany biomasą, czyli drewnem. Po tym zabiegu budynek spełnia wymagania co do wskaźnika EP. Niestety, wzrosło zapotrzebowanie na energię końcową EK, ale jest to wynikiem niższej sprawności wytwarzania „nowego” źródła ciepła.

34c

5. Wyniki obliczeń wskaźnika EP dla przykładowego budynku jednorodzinnego – ogrzewanie gazowe

Mamy więc budynek spełniający wszystkie wymagania co do stanu ochrony cieplnej. A co z komfortem eksploatacyjnym? Zakładamy, iż przy szły użytkownik budynku jest osobą poważną i wie, jak powinno się eksploatować budynek, to znaczy utrzymuje odpowiednią temperaturę wewnętrzną na poziomie 20-22°C oraz nie dopuszcza do zbyt dużej wilgotności powietrza w mieszkaniu, nieprzekraczającej 50%, wietrząc od czasu do czasu wszystkie pomieszczenia oraz stosując mikrouchyły w oknach lub ma zamontowane odpowiednie nawiewniki higrosterowane.

Przyjrzyjmy się zatem, czy w takim budynku może nastąpić znaczne pogorszenie się komfortu eksploatacyjnego, czyli wystąpić lokalne zagrzybienie.

35a

6. Wyniki obliczeń wskaźnika EP dla przykładowego budynku – ogrzewanie: kominek z płaszczem wodnym

35b

7. Schematycznie przedstawiano połączenie ściany zewnętrznej z podłogą na gruncie


35c

8. Model połączenia podłogi na gruncie ze ścianą zewnętrzną

35d

9. Wyniki obliczeń mostka cieplnego na połączeniu ściany zewnętrznej i podłogi na gruncie


Do analizy wybrano jedno z miejsc szczególnie narażonych na występowanie zagrzybienia w nowo budowanych obiektach typu domy jednorodzinne. Miejscem takim jest połączenie ściany zewnętrznej z podłogą na gruncie. Schematycznie połączenie to pokazano na rys. 7.Aby sprawdzić możliwość kondensacji wilgoci wzdłuż połączenia ściany z podłogą, posłużono się ogólnie dostępnym katalogiem elektronicznym mostków cieplnych. Z katalogu wybrano odpowiedni model, modyfikując go stosownie do stanu projektowanego połączenia. Model ten pokazano na rys. 8, a wyniki obliczeń na rys. 9.Warunek obowiązujący w rozporządzeniu tj. fRSImin >0,72 został teoretycznie spełniony. Jeśli jednak wykonamy szczegółowe obliczenia wartości fRsimin dla klimatu lokalnego (Katowice), zgodnie z normą PN EN ISO 13877 [5], to zauważymy, że minimalna wartość fRsimin powinna wynosić nie mniej niż 0,8.Wszystkie przedstawione wyżej obliczenia – zarówno co do certyfikatu, jak i komfortu użytkowania – niestety nie są jedynie rozważaniami teoretycznymi. Budynek o przedstawionych parametrach cieplnych i obliczonym wskaźniku EP naprawdę istnieje i ma wystawiony certyfikat energetyczny. Po półrocznym okresie eksploatacji pojawiło się zagrzybienie w tym samym miejscu, co w przedstawionej analizie. Zagrzybienie powstało w okresie zimowym i ujawnione zostało po odsunięciu przylegającego do ściany zewnętrznej łóżka.

Podsumowanie

Oszczędność energii nie powinna być celem samym w sobie, a osoba wystawiająca certyfikat, poza umiejętnością wystawienia certyfikatu, powinna być doradcą projektanta i użytkownika (właściciela) mieszkania czy zarządcy budynku. Dom energooszczędny z certyfikatem powinien być w pełni komfortowy – zarówno w rozumieniu komfortu cieplnego, jak i eksploatacyjnego.

Literatura:

[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, DzU Nr 75, poz. 690, z późniejszymi zmianami.

[2] P. Klemm i inni. Budownictwo Ogólne, t. II Fizyka Budowli.

[3] ASHRAE 1981. ASHRAE Standard 55-1981. Thermal environmental conditions for human occupancy. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers Inc. Atlanta.

[4] http:.//www.twojprojekt.pl/projekty/1747 – rysunki elewacji na potrzeby artykułu, jako najbardziej zbliżone do obiektu rzeczywistego.

[5] PN EN ISO 13877 : 2001. Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej dla uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej – Metody obliczania.


 

pi