ANALIZA ENERGOCHàONNOĝCI ORAZ KOSZTÓW OGRZEWANIA BUDYNKU JEDNORODZINNEGO W ĝWIETLE ZMIENIAJĄCYCH SIĉ WYMAGAē PRAWNYCH

(1)

Acta Sci. Pol. Architectura 14 (3) 2015, 79–92

www.acta.media.pl

ANALIZA ENERGOCHàONNOĝCI ORAZ KOSZTÓW OGRZEWANIA BUDYNKU JEDNORODZINNEGO W ĝWIETLE ZMIENIAJĄCYCH SIĉ WYMAGAē PRAWNYCH

Piotr Wichowski

Szkoáa Gáówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Stanisáaw Banaszek

Streszczenie. W artykule przedstawiono historiĊ (od 1946 roku do chwili obecnej) przepi- sów prawnych związanych z ochroną cieplną budynków. Na przykáadzie wybranego domu jednorodzinnego wykonano obliczenia obciąĪenia cieplnego oraz sezonowego zapotrzebowania na ciepáo w okresach obowiązywania zmieniających siĊ wymagaĔ dotyczących izolacyjnoĞci termicznej przegród budowlanych i energocháonnoĞci budynku. NastĊpnie oszacowano koszty ogrzewania analizowanego obiektu speániającego te wymagania dla poszczególnych okresów. W analizie uwzglĊdnione zostaáy koszty ogrzewania przy wykorzystaniu wĊgla, gazu ziemnego, ciepáa sieciowego oraz oleju opaáowego. Praca koĔczy siĊ podsumowaniem i wnioskami wyciągniĊtymi z uzyskanych wyników obliczeĔ i przeprowadzonej ich analizy.

Sáowa kluczowe: wspóáczynnik przenikania ciepáa, obciąĪenie cieplne, sezonowe za- potrzebowanie na ciepáo, energocháonnoĞü, dom jednorodzinny

WSTĉP

Jednym z gáównych problemów, przed którym staje wspóáczesny Ğwiat, jest ogra- niczanie konsumpcji energii. NaleĪy zmniejszaü popyt na energiĊ poprzez oszczĊdne nią gospodarowanie [Babiarz i SzymaĔski 2010]. UĪytkowanie budynków w Europie pocháania 37% energii, którą mieszkaĔcy i uĪytkownicy spoĪytkowują na ich ogrzanie i wentylacjĊ, cháodzenie, przygotowanie ciepáej wody oraz oĞwietlenie [Perez-Lombard Adres do korespondencji – Corresponding author: Piotr Wichowski, Szkoáa Gáówna

Gospodarstwa Wiejskiego, Wydziaá Budownictwa i InĪynierii ĝrodowiska, Katedra InĪynierii Budowlanej, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa, e-mail: piotr_wichowski@sggw.pl

(2)

i in. 2008]. PrzystĊpując do Unii Europejskiej, Polska charakteryzowaáa siĊ najwiĊkszą Ğrednią zuĪycia energii grzewczej oraz najwiĊkszą emisją zanieczyszczeĔ do atmosfery [Balaras i in. 2005]. ZwiĊkszenie efektywnoĞci energetycznej budynków jest jednym z priorytetów Unii Europejskiej. Zagadnienia związane z promowaniem budownictwa niskoenergetycznego w krajach UE okreĞlają dyrektywy związane z charakterystyką energetyczną budynków, z których pierwszą byáa Dyrektywa z dnia 16 grudnia 2002 r., zwana Dyrektywą EPBD – Energy Performance of Buildings Directive [2002/91/WE], a nastĊpnie jej nowelizacja uchwalona 19 maja 2010 r. [2010/31/UE]. Celem powyĪszych dyrektyw byáa poprawa parametrów energetycznych budynków za pomocą instrumentów informacyjnych i regulacyjnych. Gáównym wymogiem informacyjnym jest obowiązek przedstawiania danych na temat parametrów energetycznych budynku. Wymogi tych dyrektyw uwzglĊdnia Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub czĊĞci budynku oraz Ğwiadectw charakterystyki energetycznej [Dz.U. z 2015 r. poz. 376].

DuĪy odsetek budynków nie speánia obecnych wymogów dotyczących izolacyjnoĞci termicznej przegród budowlanych. Eksploatacja takich budynków wiąĪe siĊ z wyĪszy- mi kosztami, ponoszonymi przede wszystkim na ich ogrzanie [WiĞniewski i ZalesiĔski 2014]. Celem przeprowadzonej analizy byáo okreĞlenie energocháonnoĞci wybranego budynku jednorodzinnego speániającego wymagania dotyczące ochrony cieplnej obowią- zujące w Polsce od II wojny Ğwiatowej do chwili obecnej. Na tej podstawie oszacowano koszty ogrzania analizowanego budynku przy wykorzystaniu wybranych noĞników energii dla cen bieĪących.

MATERIAà I METODA BADAē

Analizowany obiekt, bĊdący podstawą przeprowadzonych porównaĔ, to niepodpiw- niczony dom jednorodzinny, wolnostojący, z poddaszem uĪytkowym, przeznaczony do zamieszkania przez cztery osoby. Zlokalizowany jest w miejscowoĞci Garbatka-Letni- sko, koáo Radomia.

Budynek zostaá podzielony na czĊĞü dzienną i nocną. W skáad pierwszej, zlokalizowanej na parterze, wchodzą: wiatroáap, kuchnia, przestronny pokój dzienny, gabinet z rozsuwa- nymi drzwiami, áazienka, klatka schodowa oraz kotáownia i garaĪ. Pokój dzienny posiada wyjĞcie na przylegający do budynku taras. Rozkáad pomieszczeĔ przedstawia rysunek 1.

CzĊĞü nocną domu (zlokalizowaną na poddaszu) stanową trzy sypialnie o róĪnej powierzchni, garderoba i áazienka. Z dwóch sypialni istnieje moĪliwoĞü wyjĞcia na balkon poprzez drzwi balkonowe, peániące jednoczeĞnie funkcjĊ okien. Rozmieszenie pomiesz- czeĔ na tej kondygnacji przedstawia rysunek 2. Sumaryczna powierzchnia przestrzeni ogrzewanej budynku wynosi 197,9 m², natomiast kubatura – 522,5 m³.

Obliczenia obciąĪenia cieplnego budynku (Ɏ_HL) przeprowadzono za pomocą dar- mowej wersji programu komputerowego „Purmo OZC” wersja 4.0 ¿ rmy Sankom. Dla analizowanego budynku jednorodzinnego wykonano 9 wariantów obliczeĔ dla „histo- rycznych” wartoĞci wspóáczynników przenikania ciepáa (U) zestawionych w tabeli 1.

Obliczenia przeprowadzono wedáug norm PN EN ISO 6946:2008 oraz PN-EN 12831:

2006.

(3)

Do obliczenia rocznego zapotrzebowania na ciepáo (Qh) oraz wskaĨników sezono- wego zapotrzebowania na ciepáo (EA i EV) równieĪ wykorzystano wymienione wyĪej oprogramowanie (dla róĪnych okresów, dla których obowiązywaáy okreĞlone wartoĞci wspóáczynnika przenikania ciepáa, U), wedáug normy PN-B-02025.

Rys. 1. Rzut parteru z ukáadem pomieszczeĔ [Murator Projekt S.A.]

Fig. 1. Ground À oor plan of arrangement of the rooms

Rys. 2. Rzut poddasza z ukáadem pomieszczeĔ [Murator Projekt S.A.]

Fig. 2. First À oor plan of arrangement of the rooms

(4)

Znając wskaĨnik rocznego zapotrzebowania na energiĊ, dokonano obliczeĔ oraz analizy kosztów ogrzewania budynku, przy zmiennych wymaganiach dotyczących wspóá- czynnika przenikania ciepáa przez przegrody budowlane (U) dla róĪnych noĞników ener- gii. W analizie uwzglĊdniono wĊgiel, gaz ziemny, olej opaáowy oraz ciepáo sieciowe. Do obliczeĔ wykorzystano wartoĞci opaáowe poszczególnych noĞników energii, ceny ich zakupu wraz z opáatami taryfowymi związanymi z ich przesyáem oraz sprawnoĞü urządzeĔ do wytwarzania energii. SprawnoĞü urządzeĔ grzewczych dla poszczególnych okresów przyjĊto wedáug rozporządzenia Ministra Infrastruktury i Rozwoju [Dz.U. z 2015 r. poz.

376].

HISTORIA PRZEPISÓW PRAWNYCH ZWIĄZANYCH Z OCHRONĄ CIEPLNĄ BUDYNKÓW

Podstawowym parametrem okreĞlanym w przepisach prawnych i charakteryzującym zapotrzebowanie budynku na ciepáo jest wspóáczynnik przenikania ciepáa przegród bu- dowlanych, nazywany wspóáczynnikiem k. Obecnie wspóáczynnik ten oznaczany jest symbolem U.

Początkowo wartoĞci wspóáczynnika przenikania ciepáa zamieszczane byáy w Prawie budowlanym [Dz.U. z 1994 r. nr 89, poz. 414], póĨniej w polskich normach, a od 2002 roku w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaü budynki i ich usytuowanie [Dz.U. z 2002 r. nr 75, poz. 690 z póĨniejszymi zmianami].

W latach 1945–1966 brak byáo szczegóáowych przepisów okreĞlających ochronĊ cieplną budynków (obowiązywaáo wówczas Prawo budowlane). Jako kryterium ochrony cieplnej dla Ğcian zewnĊtrznych przyjmowano ĞcianĊ wykonaną z cegieá peánych palo- nych o gruboĞci 450 mm. W okresie powojennym nastąpiá szybki rozwój budownictwa mieszkaniowego, związany z realizacją dwuletniego planu odbudowy kraju ogáoszonego w 1946 roku. Na okres ten przypada równieĪ początek budownictwa z wielkiej páyty.

Przykáadowo w 1966 roku w Warszawie powstaáo 24,6% mieszkaĔ wykonanych w tej technologii.

W 1967 roku pojawiają siĊ pierwsze przepisy związane z wymogami izolacyjnoĞci przegród zewnĊtrznych budynków zawarte w normie PN-64/B-03404, która obowiązy- waáa do 01.01.1976 roku. NastĊpnie weszáa w Īycie norma PN-74/B-03404.

W latach 1986–1992 obowiązywaáy juĪ bardziej zaostrzone przepisy dotyczące izo- lacyjnoĞci, zawarte w PN-82/B-02020, wedáug której wartoĞü U dla Ğcian zewnĊtrznych nie mogáa przekraczaü 0,75 W·(m²·K)^–1.

W wyniku przemian ustrojowych z przeáomu lat 80. i 90. ubiegáego wieku nastąpiá zmierzch budownictwa z wielkiej páyty (ze wzglĊdu na znaczny spadek inwestycji), co przekáadaáo siĊ na opáacalnoĞü produkcji. Wraz w napáywem inwestorów zagranicznych wprowadzone zostaáy nowe materiaáy i technologie, które umoĪliwiaáy taĔsze i energo- oszczĊdne budowanie.

W latach nastĊpnych, obejmujących okres 1993–1997, norma PN-91/B02020 okre- Ğlaáa wartoĞü wspóáczynnika U na poziomie 0,55 W·(m²·K)^–1 dla Ğcian zewnĊtrznych.

(5)

Od 2002 do 2008 roku w zaáączniku rozporządzenia Ministra Infrastruktury [Dz.U.

z 2002 r. nr 75, poz. 690 z póĨniejszymi zmianami] zawarte zastaáy wymogi związane z ochroną cieplną budynków oraz wymagania dotyczące oszczĊdzania energii. I tak dla ze- wnĊtrznych Ğcian jednowarstwowych wspóáczynnik U nie powinien przekraczaü wartoĞci 0,5 W·(m²·K)^–1. Dla przegród zewnĊtrznych dwu- i trzywarstwowych wartoĞü wspóáczyn- nika U powinna wynosiü maksymalnie 0,3 W·(m²·K)^–1. W okresie od 2009 do 2014 roku obowiązującym wskaĨnikiem byá wspóáczynnik przenikania ciepáa (U) dla przegród lub wskaĨnik zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energiĊ pierwotną [Rozporządzenie Ministra Infrastruktury, Dz.U. z 2008 r. nr 201, poz. 1238]. Od 2014 roku do chwili obecnej obowiązują wskaĨniki wprowadzone kolejną nowelizacją rozporządzenia [Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej, Dz.U. z 2013 r. poz. 926].

Aby ograniczyü zapotrzebowanie budynku na energiĊ pierwotną, w ostatnich latach zaczĊto zwracaü wiĊkszą uwagĊ na wyposaĪenie instalacyjne budynku. Coraz czĊĞciej stosuje siĊ wysokosprawne Ĩródáa ciepáa, na przykáad kotáy kondensacyjne oraz izolo- wanie instalacji grzewczej prowadzonej przez pomieszczenia nieogrzewane. Istotne są równieĪ rozwiązania architektoniczne budynku. NaleĪy projektowaü budynki o zwar- tej bryle, aby przy okreĞlonej powierzchni uĪytkowej budynku ograniczyü powierzchniĊ przegród zewnĊtrznych [Górecka 2012].

WartoĞci wspóáczynnika przenikania ciepáa (U) oraz przepisy i akty prawne obowią- zujące w wymienionych wyĪej okresach ilustrują tabele 1 i 2.

Tabela 1. WartoĞü wspóáczynnika przenikania ciepáa wedáug PN Table 1. The value of thermal transmittance by Polish standards

Polska norma oraz okres obowiązywania Polish standards

on periods

Wspóáczynnik przenikania ciepla, U [W·(m² ·K)^–1 ] Thermal transmittance

ĝciany zewnĊtrzne Exterior wall

Stropodach Flat roof

Strop nad nieogrzewaną

piwnicą The ceiling above anheated

cellar

Dach lub strop pod nieogrze-

wanym poddaszem The roof or ceiling into an anheated attic

Okna i drzwi balkonowe Windows and balcony doors

PN-57/B-03404¹ 1958–1967

1,16; 1,42³ 0,87 1,16 1,04; 1,16³ –

PN-64/B-03404¹ 1968–1975

1,16 0,87 1,16 1,04; 1,16³ –

PN-74/B-03404² 1976–1982

1,16 0,70 1,16 0,93 –

PN-82/B-02020² 1983–1991

0,75 0,45 1,16 0,40 2,0; 2,6³

PN-91/B-02020² 1992–2001

0,55; 0,70⁴ 0,30 0,60 0,30 2,0; 2,6³

ObjaĞnienia/Explanation:

1 – dla temperatury/temperature Tw = 18°C, 2 – dla temperatury temperature Tw = 20°C,

3 – w zaleĪnoĞci od strefy klimatycznej/depending on climate zone,

4 – w zaleĪnoĞci od rodzju Ğciany – z otworami lub bez/depending on the type of wall – with or without openings.

(6)

WYNIKI BADAē I ICH ANALIZA

Wyniki obliczeĔ obciąĪenia cieplnego analizowanego budynku przedstawiono w tabeli 3. ObciąĪenie cieplne budynku, wzniesionego zgodnie z wymogami przepisów z 1946 roku, wynosi ponad 26 kW. Wraz ze zmieniającymi siĊ przepisami wykazuje tendencjĊ malejącą aĪ do 2014 roku, kiedy to wynosi 8,5 kW. Stanowi to ponad 3-krotny spadek mocy cieplnej związanej z ogrzewaniem przyjĊtego do rozwaĪaĔ budynku.

Tabela 2. WartoĞci wspóáczynnika U_max wedáug warunków technicznych obowiązujących od 2002 roku

Table 2. The values of U_max according to the technical speci¿ cations since 2002

Akt prawny oraz okres obowiązywania Legal act on periods

Wspóáczynnik przenikania ciepáa, U_max [W·(m²·K)^–1] Thermal transmittance

ĝciany zewnĊtrzne Exterior wall

ti >16°C

Strop nad nieogrzewaną

piwnicą The ceiling above anheat-

ed cellar

Dach lub strop pod nieogrze-

wanym poddaszem The roof or ceiling into an

anheated attic

Okna i drzwi balkonowe Windows and balcony doors

Drzwi wejĞciowe Front door

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowia- daü budynki i ich usytuowanie z 2002 r. (Dz.U.

z 2002 r. nr 75, poz. 690) 2002–2008

0,3 – budowa warstwowa ply construc-

tion 0,5 – pozo-

staáe other

0,6 0,3

2,6 I, II, III strefa

klimatyczna climate zone

2,0 IV, V strefa klimatyczna climate zone

2,6

z 2008 r. nr 201, poz. 1238) 2009–2013

0,3 0,45 0,25

1,8 I, II, III strefa

klimatyczna climate zone

1,7 IV, V strefa klimatyczna climate zone

2,6

z 2013 r. poz. 926) 2014–2016

0,25 0,25 0,2 1,3 1,7

Jw.

2017–2020 0,23 0,25 0,18 1,1 1,5

Jw.

Od 2021 r. 0,2 0,25 0,15 0,9 1,3

(7)

Wyniki obliczeĔ rocznego zapotrzebowania na ciepáo (Qh) oraz wskaĨników jednost- kowych sezonowego zapotrzebowania na ciepáo (EA i EV)przedstawiono w tabeli 4.

Na podstawie wyznaczonych wartoĞci rocznego zapotrzebowania na ciepáo do ogrze- wania (Qh) obliczone zostaáy koszty związane z ogrzewaniem domu dla rozpatrywanych okresów dla nastĊpujących noĞników: wĊgiel, ciepáo sieciowe, olej opaáowy i gaz ziemny.

Tabela 3. ObciąĪenie cieplne budynku od 1946 do 2014 roku obliczone wedáug normy PN-EN 12831:2006

Table 3. The heat load of the building since 1946 to 2014 calculated according to the PN-EN 12831:2006

Lp.

No

Rozpatrywany okres [lata]

Analyzed period [years]

Projektowe obciąĪenie cieplne budynku The design heat load

of the building ĭHL[W]

WskaĨnik ĭHL A odniesiony do po-

wierzchni Indicator related to the

surface [W·m^–2]

WskaĨnik ĭHL V odniesiony do kubatury

Indicator related to the cubature [W·m^–3]

1 1946–1957 26 684 134,8 51,1

2 1958–1967 23 720 119,8 45,4

3 1968–1975 22 969 116,0 44,0

4 1976–1982 21 744 109,9 41,6

5 1983–1991 15 138 76,5 33,5

6 1992–2001 1 396 70,4 26,5

7 2002–2008 12 691 76,1 24,1

8 2009–2013 9 992 50,5 19,1

9 2014 – obecnie present

8 499 42,9 16,3

Tabela 4. Zapotrzebowanie na ciepáo do ogrzewania obliczone wedáug normy PN-B-02025 Table 4. Heat demand for heating calculated according to PN-B-02025

Lp.

No

Okres Period

WskaĨnik sezonowego zapotrzebowania na ciepáo

Indicator of the annual space heating

Roczne zapotrzebowanie na ciepáo Annual space heating lata – years EA [kWh·(m²·rok)^–1] EV [ kWh·(m³·rok)^–1] Qh [kWh·rok^–1]

1 1946–1957 256,8 97,0 50 831

2 1958–1967 240,2 91,0 47 545

3 1968–1975 224,0 84,8 43 740

4 1976–1982 214,8 81,4 42 517

5 1983–1991 147,0 55,7 29 089

6 1992–2001 133,5 50,6 26 421

7 2002–2008 121,9 46,2 24 137

8 2009–2013 94,2 35,7 18 650

9 2014 – obecnie present

65,0 24,0 12 991

(8)

Koszty ogrzewania wĊglem

Szacunkowe koszty ogrzewania analizowanego budynku wĊglem kamiennym przedstawiono w tabeli 5. Obliczenia wykonano na podstawie nastĊpujących zaáoĪeĔ: Ğrednia cena wĊgla na podstawie danych GUS w 2013 roku – 809,51 zá·t^–1 [GUS 2014], wartoĞü opaáowa wĊgla kamiennego – 26–30 MJ·kg^–1– przyjĊto 28 GJ·t^–1 [Kompania WĊglowa S.A. 2014].

Na podstawie danych z tabeli 5 wynika, Īe w pierwszym rozpatrywanym okresie – od 1946 roku, dla zapewnienia sezonowego zapotrzebowania na ciepáo do ogrzewania potrzebne jest 13,07 ton wĊgla, co przy cenach z 2013 roku daje wartoĞü ponad 10 500 zá.

W miarĊ zaostrzania przepisów o ochronie cieplnej budynków dla poszczególnych okre- sów iloĞü wĊgla dla zapewnienia wymaganej wartoĞci Qh ulega stopniowemu zmniejszeniu, aĪ do wartoĞci 2,04 tony wĊgla w 2014 roku – wartoĞü opaáu okoáo 1650 zá, co stanowi okoáo 16% kosztu opaáu z pierwszego rozpatrywanego okresu.

Koszty ogrzewania dla ciepáa sieciowego

Ze wzglĊdu na lokalizacjĊ analizowanego budynku obliczenia dla ciepáa sieciowego wykonane zostaáy na podstawie taryfy dla ciepáa dla Radomskiego PrzedsiĊbiorstwa Energetyki Cieplnej [RADPEC S.A. 2014]. Szacunkowe koszty ogrzania budynku przedstawiono w tabeli 6.

Na podstawie danych z tabeli 6 wynika, Īe w pierwszym rozpatrywanym okresie – od 1946 roku, dla zapewnienia sezonowego zapotrzebowania na ciepáo roczne koszty ogrzewania ciepáem sieciowym osiągają wartoĞü ponad 13 300 zá. W nastĊpnych okresach, w miarĊ wzrostu izolacyjnoĞci przegród, koszty ulegają zmniejszeniu i dla obecnych standardów osiągają wartoĞü okoáo 3450 zá. Koszty ogrzewania ciepáem sieciowym są Tabela 5. Koszty ogrzewania wĊglem analizowanego budynku dla rozpatrywanych okresów Table 5. Coal heating costs of the building analyzed for the respective periods

Lp.

No

Lata Years

Roczne zapotrzebowanie na ciepáo Annual space heating

SprawoĞü kotáa Boiler ef¿ -

ciency Ș_{H, g} [%]

IloĞü wĊgla The amount of carbon

[t·rok^–1]

Koszty Costs [zá·rok^–1]

% w stosunku do

1946 r.

% relative to 1946 Q_h

[kWh·rok^–1] Q_h [GJ·rok^–1]

1 1946–1957 50 831 182,99 0,50 13,07 10 580,87 100,00

2 1958–1967 47 545 171,16 0,51 11,99 9 702,78 91,70

3 1968–1975 43 740 157,40 0,55 10,22 8 273,19 78,19

4 1976–1982 42 517 153,06 0,60 9,11 7 375,21 69,70

5 1983–1991 29 089 104,72 0,65 5,65 4 657,80 44,02

6 1992–2001 26 421 95,12 0,73 4,90 3 767,15 35,60

7 2002–2008 24 137 86,89 0,82 3,78 3 063,52 28,95

8 2009–2013 18 650 67,14 0,82 2,92 2 367,18 22,37

9 2014 – obec-

nie – present 12 991 46,77 0,82 2,04 1 648,99 15,58

(9)

wyĪsze od indywidualnego ogrzewania wĊglem, pomimo Īe cena zakupu dla tego noĞni- ka (miaáu) dla ciepáowni i elektrociepáowni jest znacznie niĪsza niĪ dla odbiorców indy- widualnych. Zgodnie z prawem energetycznym odbiorca jest rozliczany z iloĞci pobrane- go ciepáa oraz opáat za moc zamówioną (obciąĪenie cieplne budynku) i opáat związanych z przesyáem. Wszystko to ma wpáyw na wysokoĞü kosztów ogrzewania.

Koszty ogrzewania olejem opaáowym

Obliczenia kosztów ogrzewania olejem opaáowym lekkim zostaáy wykonane na podstawie nastĊpujących danych [Olej opaáowy 2014]: cena oleju opaáowego na dzieĔ 25.02.2014 dla województwa mazowieckiego – 3,84 zá·dm^–3brutto, wartoĞü opaáowa lekkiego oleju opaáowego (o gĊstoĞci 0,83 kg·dm^–3) – 42 MJ·kg^–1 = 34,86 MJ·dm^–3=

= 34,86 GJ·m^–3. Wyniki obliczeĔ zestawiono w tabeli 7.

Z przeprowadzonych obliczeĔ wynika, Īe wielkoĞci opáat związanych z ogrzewaniem wybranego budynku jednorodzinnego olejem opaáowym lekkim są doĞü wysokie. Dla budynku wybudowanego wedáug standardów z 1946 roku wynoszą one okoáo 23 500 zá, a dla speániającego wymagania z 2014 roku kwota ta wynosi 5700 zá. Cena tego noĞnika ciepáa od lat 90. XX wieku ulegáa duĪemu wzrostowi. Dlatego wiele kotáów korzystają- cych z oleju opaáowego zostaáo wymienionych na inne (np. wĊglowe, gazowe).

Tabela 6. Koszty ogrzewania ciepáem sieciowym dla poszczególnych okresów Table 6. Network heat heating costs for various periods

Lp.– No Lata – Years Roczne zapotrzebowanie na ciepáo Annual space heating [GJ·rok–1] SprawnoĞü wymiennika ciepáa Ef¿ ciency heat exchanger ȘH,g [%] Roczne zapotrzebowanie Annual space Qh/ȘH,g [GJ·rok–1] Cena mocy netto The net power price [zá·kW–1] Cena ciepáa netto The net heat price [zá·GJ–1] Opáata przesyáowa staáa netto Net transmission fee (¿ xed) [zá·kW–1] Opáata przesyáowa zmienna netto Net transmission fee (variable) [zá·GJ–1] Koszty brutto Gross costs [zá·rok–1] % w stosunku do 1946 r. % relative to 1946

1 1946–1957 182,99

bez obu- dowy without housing

0,91

201,09

79,97 28,03 23,50 12,25

13 358,40 100,00

2 1958–1967 171,16 188,09 12 337,60 92,36

3 1968–1975 157,40 172,96 11 492,55 86,03

4 1976–1982 153,06 168,20 11 100,18 83,09

5 1983–1991 104,72 115,08 7 628,41 57,10

6 1992–2001 95,12 104,52 6 955,05 52,06

7 2002–2008 86,89 z obu- dową with a housing 0,98

88,66

79,97 28,03 23,50 12,25

6 007,63 44,97

8 2009–2013 67,14 68,51 4 665,68 34,92

9 2014 – obecnie present

46,77 47,72 3 446,04 25,80

(10)

Koszty ogrzewania gazem ziemnym

Zestawienie rocznych opáat za ciepáo do ogrzewania budynku przy zasilaniu gazem sieciowym przedstawione zostaáo w tabeli 8. Na podstawie rocznej iloĞci zuĪywanego gazu okreĞlona zostaáa grupa taryfowa W-3.9. Na podstawie grupy taryfowej W-3.9 ustalona zostaáa cena za paliwo gazowe oraz stawka opáat abonamentowych [PGNiG 2014]. Gaz ziemny wysokometanowy (grupy E) posiada ciepáo spalania (zgodnie z taryfą PGNiG) 39,50 MJ·m^–3, a wartoĞü opaáową 39,50 × 0,9 = 35,65 MJ·m^–3 = 35,65 GJ·1000 m^–3.

Dla budynku speániającego standardy izolacyjnoĞci termicznej z 1946 roku koszty jego ogrzania gazem sieciowym wynoszą okoáo 12 700 zá, a wedáug standardów obecnych – okoáo 3900 zá.

Na rysunku 3 przedstawiono w formie gra¿ cznej zestawienie kosztów jednostkowych odniesionych do powierzchni ogrzewanej dla poszczególnych okresów i dla przyjĊtych do analizy noĞników ciepáa.

Z zestawienia tego wynika, Īe najtaĔsze jest ogrzewanie budynku wĊglem kamiennym, a najdroĪsze – olejem opaáowym lekkim. Koszty ogrzewania ciepáem sieciowym i gazem ziemnym są porównywalne.

W przeprowadzonej analizie skoncentrowano siĊ na aspekcie ekonomicznym zwią- zanym z zakupem wybranych noĞników energii niezbĊdnych do ogrzania analizowanego budynku. W kontekĞcie wyboru odpowiedniego noĞnika energii naleĪy zwracaü uwagĊ równieĪ na inne uwarunkowania, na przykáad związane z wygodą eksploatacji, a takĪe z emisją szkodliwych substancji do Ğrodowiska.

Tabela 7. Wyznaczenie iloĞci oleju opaáowego oraz kosztów ogrzewania dla poszczególnych okre- sów

Table 7. Determination of amounts of fuel oil and heating costs for the various relevant periods

Lp.

No

Lata Years

Roczne zapotrzebo-

wanie na ciepáo Annual spa-

ce heating [GJ·rok^–1]

SprawoĞü kotáa olejowego

Oil boiler ef¿ ciency

Ș_H,g[%]

WartoĞü opaáowa

oleju The calori¿ c

value of oil [GJ·m^–3]

IloĞü oleju The amount

of oil [m³·rok^–1]

Koszty Costs [zá·rok^–1]

% w stosunku do

1946 r.

% relative to 1946

1 1946–1957 182,99 0,86

34,86

6,10 23 438,65 100,00

2 1958–1967 171,16 0,86 5,71 21 923,39 93,53

3 1968–1975 157,40 0,86 5,25 20 160,91 86,01

4 1976–1982 153,06 0,86 5,11 19 605,01 83,64

5 1983–1991 104,72 0,86 3,49 13 413,28 57,23

6 1992–2001 95,12 0,86 3,17 12 183,64 51,98

7 2002–2008 86,89 0,86 2,90 11 129,48 47,48

8 2009–2013 67,14 0,90 2,14 8 217,55 35,06

9 2014 – obecnie – present

46,77 0,90 1,40 5 724,38 24,42

(11)

Tabela 8. Wyznaczenie iloĞci gazu oraz kosztów ogrzewania dla poszczególnych okresów Table 8. Determination of the amount of gas and heating costs for various periods examined

Lp.

No

Lata Years

Roczne zapotrzebo-

wanie na ciepáo

Annual space he- ating, Q_h [GJ·rok^–1]

SprawnoĞü kotáa Boiler ef¿ -

ciency Ș_H,g [%]

Roczne Q_h/Ș_H,g [GJ·rok^–1]

IloĞü paliwa gazowego The amount

of gas [m³·rok^–1·

·10³]

Koszty QK brutto Gross costs

[zá·rok^–1]

% w stosunku do

1946 r.

% relative to 1946

1 1946–1957 182,99

0,86

212,78 5,968 12 732,71 100,00

2 1958–1967 171,16 199,02 5,583 11 969,11 94,00

3 1968–1975 157,40 183,02 5,134 11 078,58 87,01

4 1976–1982 153,06 177,98 4,992 10 796,94 84,79

5 1983–1991 104,72 121,77 3,416 7 671,14 60,24

6 1992–2001 95,12 110,60 3,102 7 048,36 55,35

7 2002–2008 86,89

0,9

101,03 2,834 6 516,81 51,18

8 2009–2013 67,14 78,07 2,190 5 239,52 41,15

9 2014 – obecnie – present

46,77 54,38 1,525 3 920,58 30,79

Rys. 3. Porównanie jednostkowych kosztów ogrzewania dla poszczególnych noĞników ciepáa w rozpatrywanych okresach

Fig. 3. Comparison of unit heating costs for individual carriers of heat in the analyzed periods

(12)

Stosowanie wĊgla kamiennego czy oleju opaáowego wymaga wygospodarowania w obrĊbie nieruchomoĞci miejsca do gromadzenia tych paliw. Z reguáy poza sezonem uĪytkownicy gromadzą zapas paliwa przewidzianego na caáy sezon grzewczy. Szczegól- nie magazynowanie znaczących iloĞci oleju opaáowego skutkuje zwiĊkszonym zagroĪe- niem poĪarowym. Eksploatacja kotáów zasilanych wĊglem jest uciąĪliwa, gdyĪ wiąĪe siĊ z regularnym uzupeánianiem paliwa bezpoĞrednio w kotle lub w zasobniku oraz usuwa- niem popioáu.

Ze wzglĊdu na záy stan jakoĞci powietrza w Polsce oraz koniecznoĞü ograniczania emisji dwutlenku wĊgla do atmosfery naleĪy siĊ liczyü z moĪliwoĞcią wprowadzania lokalnych ograniczeĔ lub caákowitych zakazów ogrzewania budynków przy wykorzystaniu wĊgla kamiennego. Spalanie wĊgla wiąĪe siĊ równieĪ ze znaczącą emisją tlenków i dwutlenków siarki i azotu oraz emisją pyáów, przyczyniając siĊ w znaczny sposób do pogorszenia jakoĞci powietrza, a takĪe mając wpáyw na kwaĞne deszcze oddziaáujące niekorzystnie na roĞlinnoĞü i gleby.

PODSUMOWANIE I WNIOSKI

W Polsce wciąĪ jest eksploatowanych wiele budynków, które byáy budowane w okresie obowiązywania bardziej liberalnych przepisów odnoĞnie do ich ochrony cieplnej.

Przedstawiona analiza wykazuje, Īe termomodernizacja budynków, zwáaszcza starszych, przynosi wymierny efekt ekonomiczny podczas ich eksploatacji. NaleĪy mieü na uwadze, Īe wzrost wymogów dotyczących izolacyjnoĞci termicznej budynków bĊdzie postĊpo- waá. Zgodnie z projekcją zapisaną w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej [Dz.U. z 2013 r. poz. 926] kolejny wzrost wymagaĔ nastąpi w 2017 oraz 2021 roku. NaleĪy zatem rozwaĪyü na etapie budowy budynku lub jego termomodernizacji, czy nie warto ponieĞü nieco wyĪsze koszty, aby budynek speániaá wymagania, które bĊdą obwiązywaáy w przyszáoĞci. Poniesione koszty zostaną zrekompen- sowane podczas eksploatacji budynku oraz wpáyną na wiĊkszą wartoĞü nieruchomoĞci.

Na podstawie przeprowadzonej analizy moĪna wyciągnąü nastĊpujące wnioski:

1. Zmiana przepisów prawnych i związana z tym zmiana dopuszczalnej wartoĞci wspóáczynnika przenikania ciepáa (U) na przestrzeni prawie 70 lat skutkowaáa zmniej- szeniem obciąĪenia cieplnego analizowanego budynku z 26,7 kW w 1946 roku do 8,5 kW w 2014 roku. Stanowi to ponad 3-krotne zmniejszenie mocy instalacji grzewczej dla budynku.

2. Roczne zapotrzebowanie na ciepáo do ogrzewania w przeliczeniu na wĊgiel w 1946 roku wynosiáo 13,07 tony, co przy cenie wĊgla z 2013 roku daje kwotĊ okoáo 10 580 zá.

Zapotrzebowanie na ciepáo w 2014 roku w przeliczeniu na wĊgiel wynosi 2,04 tony, co odpowiada kwocie okoáo 1650 zá i jest 6,4 razy mniejsze. W chwili obecnej analizowany budynek jest ogrzewany kotáem opalanym wĊglem.

3. Zgodnie z przeprowadzoną analizą moĪna stwierdziü, Īe obecnie najtaĔszym z rozpatrywanych noĞników energii jest wĊgiel kamienny, dla którego koszt sezonowego ogrzewania analizowanego budynku wykonanego wedáug standardów obowiązujących od 2014 roku wyniósá okoáo 1650 zá. NajdroĪszym noĞnikiem okazaá siĊ olej opaáowy,

(13)

dla którego koszty ogrzewania budynku wynoszą okoáo 5700 zá i są okoáo 3,5-krotnie wyĪsze.

4. Sezonowy koszt ogrzania analizowanego budynku gazem sieciowym wysokome- tanowym przy obecnych wymaganiach dotyczących izolacyjnoĞci termicznej przegród wynosi 3920 zá. Podobnie ksztaátują siĊ koszty ogrzewania ciepáem sieciowym, które wynoszą okoáo 3450 zá.

5. Ogrzewanie budynków przy wykorzystaniu wĊgla kamiennego, mimo Īe obecnie jest jednym z najtaĔszych Ĩródeá energii, moĪe siĊ okazaü w przyszáoĞci nie do zaakcep- towania ze wzglĊdu na emisjĊ szkodliwych substancji do atmosfery.

PIĝMIENNICTWO

Babiarz, B., SzymaĔski, W. (2010). Ogrzewnictwo. O¿ cyna Wydawnicza Politechniki Rzeszow- skiej, Rzeszów.

Balaras, C., Droutsa, K., Dascalaki, E., Kontoyiannidis, S. (2005). Heating energy consumption and resulting environmental impact of European apartment buildings. Energy and Buil- dings, 37 (5), 429–442.

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków roku, zwana Dyrektywą EPBD – Energy Performance of Buil- dings Directive (2002/91/WE).

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie wskazania poprzez etykietowanie oraz standardowe informacje o produkcie, zuĪycia energii oraz innych za- sobów przez produkty związane z energią (2010/31/UE).

Górecka, M. (2012). Gáówne zalecenia w projektowaniu niskoenergocháonnych domów wiejskich.

Acta Scientiarum Polonorum, Architectura, 11 (2), 35–42.

GUS 2014 (www.stat.gov.pl/gus).

Kompania wĊglowa S.A. (2014) (www.kwsa.pl/sprzedaz_wegla/paliwa_kwali¿ kowane).

MURATOR PROJEKT S.A. Projekt architektoniczno-budowlany D-44.W.M.

Olej opaáowy (2014) (www.olej-opalowy.pl).

Perez-Lombard, L., Ortiz, J., Pout, C. (2008). A review on buildings energy consumption informa- tion. Energy and Buildings, 40, 3, 394–398.

PGNiG (2014) (www.pgnig.pl/dla domu/twoja taryfa).

PN-57/B-03404 Wspóáczynnik przenikania ciepáa k.

PN-64/B-03404 Wspóáczynnik przenikania ciepáa k dla przegród budowlanych.

PN-74/B-03404 Wspóáczynnik przenikania ciepáa K dla przegród budowlanych.

PN-82/B-02020 Ochrona cieplna budynków. Wymagania i obliczenia.

PN-91/B-02020 Ochrona cieplna budynków. Wymagania i obliczenia.

PN-B-02025 Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepáo do ogrzewania budynków miesz- kalnych i zamieszkania zbiorowego.

PN-EN 12831:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obcią- Īenia cieplnego.

PN-EN ISO 6946:2008 Opór cieplny i wspóáczynnik przenikania ciepáa.

RADPEC (2014) (www.radpec.com.pl).

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaü budynki i ich usytuowanie. Dz.U. z 2002 r. nr 75, poz.

690.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaü budynki i ich usytuowanie. Dz.U. z 2008 r. nr 201, poz. 1238.

(14)

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub czĊĞci budynku oraz Ğwiadectw charakterystyki energetycznej. Dz.U. z 2015 r. poz. 376.

Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r.

zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpo- wiadaü budynki i ich usytuowanie. Dz.U. z 2013 r. poz. 926.

Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane. Dz.U. z 1994 r. nr 89, poz. 414.

WiĞniewski, K., ZalesiĔski, A. (2014). Wpáyw stanu technicznego budynku na efektywnoĞü energe- tyczną i opáacalnoĞü termomodernizacji na przykáadzie budynku jednorodzinnego. Acta Scientiarum Polonorum, Architectura, 13 (4), 69–79.

ANALYSIS OF ENERGY CONSUMPTION AND THE COST OF HEATING IN SINGLE-FAMILY BUILDING IN THE LIGHT OF CHANGING LEGAL REQUIREMENTS

Abstract. The article presents the history (since 1946 to present) of legal provisions related to the thermal protection of buildings. On example of a selected one-family house was made calculations of heat load and seasonal heat demand during the periods still changing demands related to thermal insulation of building dividing wall and energy consumption.

Then the heating costs for analysed object in individual period were estimated. The analysis included heating costs for the heat which is received from combustion coal, natural gas, heating network and fuel oil. The article ends with a summary and conclusions draw from the calculation results and analysis performed of these results.

Key words: thermal transmittance, thermal load, seasonal demand for heat, energy con- sumption, one-family house

Zaakceptowano do druku – Accepted for print: 28.09.2015

Cytowanie: Wichowski P., Banaszek, S. (2015). Analiza energocháonnoĞci oraz kosztów ogrzewania budynku jednorodzinnego w Ğwietle zmieniających siĊ wymagaĔ prawnych. Acta Sci. Pol., Architectura, 14 (3), 79–92.