Termomodernizacja budynku a pompa ciepła

Eksperckim okiem

Anna Pawłowska-Kawa, Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych

Od 2021 roku w Polsce obowiązują nowe Warunki Techniczne WT 2021. Wprowadziły one znacznie bardziej restrykcyjne wymogi stawiane zarówno nowobudowanym domom, jak i montowanym w nich systemach grzewczych.

WT 2021 zakładają spełnienie dwóch warunków. Po pierwsze, należy zmniejszyć współczynnik przenikania ciepła U dla poszczególnych przegród. Po drugie, konieczne jest obniżenie zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energię pierwotną – EP. W wymaganiach WT 2017 było to 95 kWh/m2, a teraz jest to zaledwie 70 kWh/m2.  W praktyce oznacza to, że domy, które uzyskały pozwolenie na budowę po 1 stycznia 2021 r. nie tylko mają niewielkie straty ciepła, ale też muszą być wyposażone w ekologiczne urządzenie grzewcze po to by spełnić te wymogi.

Dobrze zobrazuje to przykład z Poradnika „Dom bez Rachunków” (PORT PC). Przeanalizujmy projekt domu jednorodzinnego o łącznej powierzchni użytkowej domu to 128 m2. Jako lokalizację inwestycji przyjmijmy Kraków (III strefa klimatyczna i typowy rozkład temperatury zewnętrznej dla Polski); budynek jest właściwie zorientowany względem stron świata – dużymi przeszkleniami na południe.

WT 2021 spowodują istotne obniżenie granicznych wartości maksymalnych współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych Umax jak w tabeli poniżej.

Przeanalizowane warianty systemów grzewczych i wentylacyjnych z uwzględnieniem źródła ciepła:

Wyniki analizy z podziałem na poprzednie wymagania WT 2017 oraz WT 2021 przedstawia poniższy wykres:

Opracowano na podstawie: Poradnik „Dom bez Rachunków”, Wydanie I poprawione i uzupełnione, Kraków, maj 2019

Jak widać na podstawie powyższego wykresu tylko dwa systemy grzewcze są w stanie bez większych przeszkód spełnić nowe wymagania. Są to kotły na biomasę oraz powietrzne pompy ciepła w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną.

O nowe budynki nie musimy więc się martwić pod kątem ich wpływu na środowisko. Jednak tych domów jest jedynie ułamek w skali kraju. A to właśnie starsze domy są głównym źródłem powstawania niskiej emisji i stoją na drodze do poprawy efektywności energetycznej. Najnowsze dane o stanie naszych budynków pochodzą z 2017 r. i są zawarte w opracowaniu “Efektywność energetyczna w Polsce – przegląd 2017”.

Na tamten czas aż 40% domów nie posiadało żadnej izolacji termicznej, a jedynie 13% izolację grubszą niż 10 cm. Przy takim stanie docieplenia koszty ogrzewania są ogromne. Wiąże się to także ze znacznie większą emisją szkodliwych substancji z kominów takich domów. Korelacja jest tutaj zazwyczaj jedna – im bardziej nieefektywny energetycznie dom – tym gorsze urządzenie grzewcze w nim znajdziemy. Pewnym jest, że stan polskich domów polepszył się od 2017 r., świadczą o tym chociażby liczba wniosków złożonych w Programie Czyste Powietrze, czy odliczone ulgi termomodernizacyjne. Niemniej, nadal jest wiele do zrobienia, szczególnie w kwestii ogrzewania.

Czym ogrzewają Polacy?

Centralna Ewidencja Emisyjności Budynków (CEEB) zawiera najbardziej aktualne dane odnośnie urządzeń grzewczych w polskich domach. Zgodnie ze stanem na 23.10.2023 r. w kraju użytkowanych jest 17 299 321 różnych źródeł ciepła.

Największy udział mają:

  • ogrzewanie gazowe – 27,92%
  • kotły na paliwo stałe – 17,15%
  • ogrzewanie elektryczne – 15,05%

Z danych dotyczących klasy kotłów na paliwo stałe, wynika że tzw. „kopciuchy” mają wciąż dominujący udział procentowy wszystkich kotłów na paliwo stałe (50,81%). Ekologiczne źródła ciepła i kotły z EcoDesign stanowią niecałe 2%. Wśród kotłów na paliwa stałe najwięcej jest tych na węgiel. 

W momencie gdy zestawimy ze sobą tę nadal ogromną liczbę urządzeń najgorszej jakości z wymaganiami jakie stawiają lokalne uchwały antysmogowe okazuje się, że termomodernizacja polskich domów będzie nie lada wyzwaniem. Wszystkie urządzenia pozaklasowe muszą zostać wymienione w terminach zawartych w uchwałach antysmogowych danych województw, w niektórych już obowiązuje ich zakaz (woj. świętokrzyskie, mazowieckie, małopolskie, podkarpackie, śląskie, łódzkie). Co ciekawe, nawet kotły klasy 5, jeżeli nie spełniają dodatkowo wymagań EcoDesign, będą musiały zostać wymienione na urządzenia bardziej ekologiczne.

Czy pompy ciepła sprawdzają się w istniejących domach?

Wokół pomp ciepła narosło wiele mitów. Najczęściej powielanym jest ten mówiący o tym, że nadają się one tylko do nowych domów lub w pełni zmodernizowanych. Powtarza się, że pompa ciepła musi współpracować z ogrzewaniem podłogowym, a jeżeli posiadamy grzejniki to musimy się ich pozbyć na rzecz ogrzewania płaszczyznowego. Prawdą jest, że pompa ciepła pracuje najefektywniej z podłogówką, nie oznacza to jednak, że pracując ze zwykłymi grzejnikami nie zapewni wymaganego efektu energetycznego. Na rynku dostępne są bowiem nie tylko standardowe pompy ciepła osiągające temperaturę zasilania na poziomie 55-60℃ ale też te wysokotemperaturowe (65-70℃).

Badania przeprowadzone przez dr inż. Marka Miarę (PORT PC) w instytucie Fraunhofera ISE w NIemczech jasno pokazały, że nawet w przypadku budynków o niedostatecznej termomodernizacji i grzejnikach konwencjonalnych, pompy ciepła były w stanie zapewnić wymaganą temp. 55℃ na zasilaniu i tym samym zapewnić użytkownikom komfort termiczny. Wspomniane badania to wieloletnia praca oparta na projekcie monitoringowym pomp ciepła w istniejących budynkach jednorodzinnych. Stały się one skarbnicą wiedzy i punktem odniesienia dla potencjalnych możliwości oparcia transformacji energetycznej i dążenia do neutralności klimatycznej właśnie na pompach ciepła. Podobny program monitoringowy został przeprowadzony również w Szwajcarii. On również skupił się na pracy pomp ciepła w starszych budynkach o zróżnicowanym stopniu efektywności energetycznej. Okazało się, że w szwajcarskich domach bez ogrzewania podłogowego temperatury udało się bez problemu osiągać temperaturę 55℃ na zasilaniu.

Termomodernizacja – wymóg czy zalecenie?

Zmniejszenie zapotrzebowania energetycznego budynku przed zmianą źródła ciepła zawsze jest dobrą praktyką i to niezależnie od tego jakie urządzenie będzie montowane. Im niższe zapotrzebowanie na ciepło tym niższe rachunki, a także niższe koszty inwestycyjne, ze względu na mniejszą moc urządzenia. Co gdy całkowita termomodernizacja nie jest możliwa? Mogą na to mieć wpływ czynniki ekonomiczne jak i techniczne. Bywa, że dotychczasowe źródło ciepła się zepsuje, a docieplenie domu czy wymiana stolarki zaplanowana jest na późniejszy termin. Czy w takim przypadku nie ma sensu inwestować w pompę ciepła? Nie do końca. Kluczowy tutaj jest aspekt spełnienia wymagań temperatury systemu grzewczego, o którym wspomniano wyżej. Warto też rozważyć pomniejsze działania termomodernizacyjne – czasami nawet sama wymiana okien powoduje dość duże zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło, podobnie wymiana części grzejników na niskotemperaturowe.

Nieracjonalnym byłoby jednak zaproponować montaż pompy ciepła dla domu bez żadnej izolacji, z nieszczelnymi oknami, bez instalacji fotowoltaicznej. W takim przypadku wymiana kotła na pompę ciepła byłaby zupełnie nieopłacalna, ze względu na niewspółmiernie duże koszty eksploatacji. Podstawą do oceny zasadności takiej inwestycji zawsze powinien być rzetelnie przeprowadzony audyt energetyczny, który oceni aktualny stan domu i pomoże oszacować jak zmieni się jego zapotrzebowanie na ciepło po modernizacji. To jest szczególnie istotne w sytuacji, gdy najpierw pojawia się pompa ciepła, a później dopiero termomodernizacja. Istnieje bowiem ryzyko przewymiarowania jednostki.

Pompa ciepła jako drugie urządzenie grzewcze?

Dużo mówi się o termomodernizacji pod kątem nieekologicznych urządzeń grzewczych. Jednak nie tylko dotychczasowi właściciele kopciuchów decydują się na montaż pompy ciepła. W momencie gdy posiadają kocioł gazowy lub kocioł na paliwo stałe, który na danym terenie może być użytkowany na mocy obowiązującej uchwały antysmogowej to pojawia się pytanie: czy się go pozbywać? Wszak posiadanie dodatkowego źródła ciepła daje duży komfort i zwiększone bezpieczeństwo energetyczne.

Koszty ogrzewania można zoptymalizować dostosowując sposób ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej do aktualnych cen paliw czy energii elektrycznej. Co więcej, mając zapasowe źródło, pompę ciepła można dobrać w oparciu o wyższy punkt biwalentny np. na poziomie -5℃, co pozwoli zakupić tańszą jednostkę o niższej mocy. W momentach, gdy temperatura spadnie poniżej punktu biwalentnego, to kocioł gazowy czy peletowy będzie efektywniej ogrzewał dom.

Co z zabudową wielorodzinną?

Dużym wyzwaniem dla transformacji energetycznej jest sektor domów wielorodzinnych. Mimo, że te budynki stanowią zdecydowaną mniejszość. W 2021 r. spośród 6,9 mln budynków, w których zlokalizowane były mieszkania 6,3 mln stanowiły budynki jednorodzinne, a tylko 558,4 tys.  wielomieszkaniowe. Z drugiej zaś strony to właśnie w budynkach wielorodzinnych znajduje się około 60% lokali mieszkalnych. Aby spełnić założenia przyjętych celów klimatycznych w nich także muszą znaleźć się ekologiczne urządzenia grzewcze. Mogą to być pompy ciepła, muszą one jednak spełnić kilka warunków. Przede wszystkim muszą to być jednostki wysokotemperaturowe, im bowiem większy budynek, tym większe straty ciepła pojawiają się na instalacji, a to wszystko przy jednoczesnym dużym zapotrzebowaniu na ciepło. Aby je spełnić niezbędne są jednostki dużych mocy i układy kaskadowe (składające się z kilku jednostek). Trudniejsza niż w domach jednorodzinnych jest też kwestia kolejności prac i z reguły lepiej najpierw zmniejszyć straty ciepła budynku by uniknąć przewymiarowania systemu. Rozwiązaniem może być też dobór urządzenia dla docelowego zapotrzebowania, które można dość dokładnie określić planując prace modernizacyjne i wyliczając zapotrzebowanie na energię na nowo. Zagadnieniem pomp ciepła w zabudowie wielorodzinnej na świecie zajęto się kompleksowo w ramach projektu „Annex 50 – Pompy Ciepła w Budynkach Wielorodzinnych” nadzorowanego przez Międzynarodową Agencję Energii IEA o czym więcej można przeczytać na: https://heatpumpingtechnologies.org/publications/final-report-annex-50-heat-pumps-in-multi-family-buildings-for-space-heating-and-dhw/

Programy dofinansowań

Programy wsparcia działań termomodernizacyjnych niewątpliwe są jednym z motorów napędowych naszej transformacji energetycznej. Występują zarówno na szczeblu lokalnym (gminne programy) jak i ogólnokrajowym z priorytetowym Programem Czyste Powietrze na czele, który od początku swego istnienia doczekał się kilku nowelizacji. Czyste Powietrze 3.0 największy nacisk kładzie na kompleksową termomodernizację wraz z montażem mikroinstalacji fotowoltaicznej – w takim przypadku można liczyć na najwyższe dopłaty – nawet 135 tys. zł. On jednak dotyczy tylko domów jednorodzinnych. Budynki wielorodzinne długo pozostawały bez wsparcia, aż do wejścia w życie Programu Ciepłe Mieszkanie. We wrześniu br., uruchomiono jego drugi nabór.

Oprócz właścicieli lokali mieszkalnych, o wsparcie mogą starać się też najemcy w komunalnej zabudowie znajdującej się w zasobach gminnych (jeżeli nie wszystkie lokale mieszkalne w budynku stanowią własność gminy) oraz wspólnoty mieszkaniowe składające się z 3 do 7 lokali. Maksymalnie można dofinansować do 90% inwestycji w kwocie nieprzekraczającej 41 tys. zł przypadającej na jeden lokal, a w przypadku najbardziej zanieczyszczonych gmin kwota ta rośnie do niemal 44 tys. zł.

Podsumowanie

Zwiększanie udziału pomp ciepła w modernizacji polskich domów jest konieczne dla osiągnięcia założonych celów klimatycznych. To istniejące budynki z nieefektywnymi i nieekologicznymi źródłami ciepła są powodem niskiej emisji. I to ich termomodernizacja będzie kluczowa dla poprawy jakości powietrza oraz postępu transformacji energetycznej. Pompy ciepła są optymalnym wyborem, szczególnie wtedy gdy brak jest przyłącza gazowego. Jeśli jest ono dostępne to kocioł gazowy zazwyczaj wygrywa jeśli bierzemy pod uwagę nakłady inwestycyjne, które są relatywnie niższe. Niemniej, należy pamiętać, że z biegiem czasu gaz zostanie objęty restrykcjami.

Komisja Europejska chce aby od 2030 r. był zakazany dla nowych domów, a w dalszej przyszłości również do istniejących. Pompy ciepła są więc najbardziej bezpiecznym i pewnym rozwiązaniem na przyszłość, szczególnie te pracujące na naturalnych czynnikach roboczych. Ich montaż opłaci się też teraz tym, którzy mają nadprodukcję energii z paneli fotowoltaicznych, a jej autokonsumpcja jest obecnie najbardziej opłacalna. Posiadając dodatkowo magazyn energii można stać się niemal niezależnym energetycznie, nie wspominając o nieocenionym aspekcie proekologicznym.


Anna Pawłowska-Kawa

Absolwentka Politechniki Świętokrzyskiej kierunków Zarządzanie i Inżyniera Produkcji oraz Mechanika i Budowa Maszyn. Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych. Zwolenniczka systemowego i zrównoważonego podejścia do zagadnienia transformacji energetycznej.


ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Najnowsze

PARTNERZY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE

Najnowsze

PARTNERZY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE