Remont budynku mieszkalnego: porównanie metod gruntownej termomodernizacji w różnych krajach UE

Strategia Fala Renowacji

Aby wypełnić założenia Zielonego Ładu i Europa do 2050 r. stała się neutralna klimatycznie, Komisja Europejska opublikowała raport Renovation Wave Strategy, który dotyczy istotnych zmian w zakresie zwiększania efektywności energetycznej budynków. Jednak w celu dekarbonizacji zasobów budynkowych w Europie do 2050 r. aktualna liczba renowacji powinna być potrojona. Termorenowacja oznacza analizę strat ciepła i zużycia energii a następnie optymalizację charakterystyki energetycznej – głównie przez zmianę struktury budynku czyli renowację (docieplenie) przegród zewnętrznych a także ewentualne wprowadzenie odzysku ciepła. Taki schemat działania dotyczy wszystkich rodzajów budynków – począwszy od budynków jednorodzinnych po budynki wielorodzinne i komercyjne.

Typowy budynek mieszkalny do renowacji

Aby uzyskać więcej informacji na temat tego, które rozwiązania termomodernizacji pozwolą uzyskać lepszą charakterystykę energetyczną w różnych warunkach klimatycznych, w badaniu, które Purmo Group rozpoczęło na początku 2022 roku, zastosowano dwa modele gruntownej modernizacji typowego budynku jednorodzinnego w Niemczech wybudowanego w latach 70. Pierwotnie budynek posiadał kocioł gazowy zasilający instalację grzejnikową o parametrach 90/70 °C, mechaniczną wentylację wywiewną, okna jednoszybowe oraz nieogrzewane piwnicę i strych.
W drugim etapie badania skupiły się na budynkach wielorodzinnych o podobnych parametrach. 

 

Koncepcje modernizacji instalacji HVAC

Aby ten półwieczny budynek dostosować do aktualnych standardów energetycznych, Mikko Iivonen, starszy doradca ds. badań i rozwoju w Purmo Group, wraz z profesorami i badaczami z Uniwersytetu Technicznego w Tallinnie (TalTech), Drezdeńskiego Uniwersytetu Technicznego i Uniwersytetu Padewskiego stworzyli dwa modele termomodernizacji. Obie koncepcje obejmują poprawę struktury budynku, jak: doizolowanie ścian zewnętrznych, dachu, poddasza i podłogi nad nieogrzewaną piwnicą a także instalację nowych 3-szybowych okien, paneli fotowoltaicznych oraz jednostki klimatyzacyjnej (system split w układzie powietrze/powietrze).
Pierwsza koncepcja modernizacji instalacji HVAC uwzględnia ponadto instalację zewnętrznej pompy ciepła typu powietrze-woda, a także montaż ogrzewania podłogowego oraz instalacji wentylacji w układzie nawiewno-wywiewnym z odzyskiem ciepła (HRV). Druga koncepcja modernizacji uwzględnia połączone zastosowanie powietrznej pompy ciepła razem z mechaniczną wentylacją wywiewną, gdzie parownik pobiera od wywiewanego powietrza ciepło do zasilania grzejnikowej instalacji ogrzewania i do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Obliczenia wydajności energetycznej

Oczywiście obie metody dają efekt oszczędności energii i poprawiają efektywność energetyczną budynku. To jest proste i oczywiste. Natomiast krajowe metody wyznaczania charakterystyki energetycznej już proste nie są - czasem wydają się być bardzo niejasne i skomplikowane. Co istotne – odmienna metodyka obliczeń w połączeniu z różnymi warunkami klimatycznymi może przynieść bardzo różne wyniki. Dlatego w badaniu przeprowadzono symulację takiej samej modernizacji budynków w różnych strefach klimatycznych – w Estonii (klimat północny), w Niemczech (klimat środkowoeuropejski) i we Włoszech (klimat południowoeuropejski) przy użyciu oprogramowania do fizyki budowli - IDA ICE.

Porównanie wyników

Patrząc na budynek jednorodzinny w stanie początkowym roczne zużycie energii pierwotnej wg estońskiej metody obliczeniowej wynosi 364 kWh/m2, w porównaniu z wartością 295 kWh/m2 dla Niemiec i 182 kWh/m2 dla Włoch. Widzimy jak znaczące tu występują różnice. Jeśli następnie zastosujemy pierwszą koncepcję modernizacji, zużycie energii spadnie znacząco, tj. do poziomu 76 (Estonia), 50 (Niemcy) i 43 (Włochy) kWh/m2.
Wyliczone wartości nie uwzględniają energii grzewczej dostarczanej przez panele fotowoltaiczne. Po uwzględnieniu w obliczeniach tego czynnika (tj. ogniw PV), wartości zużycia energii pierwotnej (EP) zmieniają się całkowicie, a nawet przyjmują wartości ujemne (włączając energię budynku) w przypadku Włoch, gdzie zapotrzebowanie na ciepło jest niższe z powodu łagodniejszego klimatu. W przypadku pierwszej koncepcji modernizacji instalacji HVAC wartości wynoszą 45 (EE), 33 (DE) i -55 (IT) kWh/m2. Dla drugiej koncepcji zużycie energii wynosi 55 (EE), 18 (DE) i -50 (IT) kWh/m2.

Wniosek:

Po przeprowadzeniu symulacji modernizacji budynku mieszkalnego w trzech różnych krajach europejskich badania wykazały, że obie zaproponowane koncepcje są odpowiednie dla gruntownej modernizacji i skutkują redukcją zużycia energii pierwotnej na poziomie minimum 70%.

Pierwsza koncepcja z pompą ciepła typu powietrze-woda zwykle przynosi lepsze efekty niż wersja z pompą ciepła typu powietrze-powietrze wywiewane. Taka wersja wymaga jednak instalacji wentylacji w układzie z odzyskiem ciepła (HRV), co wiąże się z wyższymi kosztami inwestycji. Dużą zaletą drugiej koncepcji modernizacji jest to, że podczas prac modernizacyjnych w budynku mieszkańcy cały czas mogą w nim mieszkać. 
Badania wykazały również, że w budynkach poddanych gruntownej modernizacji zapotrzebowanie na ciepło jest znacznie niższe niż pierwotnie, a zatem grzejniki standardowej wielkości mogą prawidłowo współpracować również z pompami ciepła.