Blog Single

W dyrektywie unijnej dotyczącej charakterystyki energetycznej budynków (EPBD – Energy Performance of Buildings Directive) występuje pojęcie budynku o niemal zerowym zużyciu energii. Budynki typu NZEB zużywają bardzo niewielkie ilości energii, a istniejące zapotrzebowanie pokrywają w większości za pomocą źródeł odnawialnych. Jakie systemy HVAC znajdą zastosowanie w budynkach zeroenergetycznych?

Czym są budynki zeroenergetyczne (NZEB)?

Definicję budynku o niemal zerowym zużyciu energii (NZEB – Nearly Zero-Energy Building) znajdziemy w dyrektywie budynkowej EPBD, która stanowi ważny element unijnego pakietu legislacyjnego „Gotowi na 55” (Fit for 55). Zgodnie z dyrektywą budynkiem typu NZEB nazwiemy budynek o bardzo wysokiej charakterystyce energetycznej, który zużywa niemal zerowe lub bardzo małe ilości energii. Co ważne, w budynkach NZEB zapotrzebowanie na energię w wysokim stopniu pokrywane jest z energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, wytwarzanej na miejscu lub w pobliżu.

Budynki o niemal zerowym zużyciu energii w praktyce:

• zużywają znikome ilości energii do procesów związanych z eksploatacją budynku (ogrzewania, chłodzenia, wentylacji);
• korzystają z lokalnych, odnawialnych źródeł energii (np. energii słońca, wiatru, powietrza, ziemi, biomasy);
• zapewniają niskie koszty eksploatacji i korzyści zdrowotne (wysoką jakość powietrza w pomieszczeniach);
• pomagają w redukcji CO₂ i szkodliwych substancji (budynki w UE odpowiadają za 36% emisji gazów cieplarnianych i około 50% emisji pyłu drobnego PM2,5 powodującego choroby i przedwczesną śmierć).

Budynki bezemisyjne i zeroenergetyczne – wymogi pakietu Fit for 55

W dyrektywie EPBD znajdziemy również definicję budynku bezemisyjnego. Jest to budynek o bardzo wysokiej charakterystyce energetycznej oraz zerowym lub bardzo małym zapotrzebowaniu na energię. Budynek bezemisyjny nie wytwarza dwutlenku węgla z paliw kopalnych, a ponadto wytwarza zerowe lub znikome ilości gazów cieplarnianych. Wymóg bezemisyjności budynków ma obowiązywać:

• od 1 stycznia 2028 dla nowych budynków instytucji publicznych;
• od 1 stycznia 2030 roku dla wszystkich nowych budynków.

Do czasu wejścia w życie nowych przepisów wszystkie nowe budynki powinny być co najmniej budynkami o niemal zerowym zużyciu energii (NZEB) i spełniać minimalne wymagania w zakresie charakterystyki energetycznej zgodnie z art. 5 dyrektywy EPBD. Działania te mają pomóc w osiągnięciu celu długoterminowego, jakim jest zapewnienie energooszczędności i dekarbonizacji zasobów budowlanych UE oraz przekształcenie istniejących budynków w budynki bezemisyjne do 2050 roku.

Jakie systemy HVAC stosuje się w budynkach zeroemisyjnych?

W projektowaniu i budowaniu NZEB najistotniejszą kwestią jest zredukowanie zapotrzebowania na energię do minimalnych wartości. Można to osiągnąć między innymi za pomocą:

• odpowiedniej izolacji termicznej (gruba warstwa ocieplenia ścian i dachu);
• zastosowania okien i drzwi o niskim współczynniku przenikania ciepła;
• uszczelnienia budynku i zlikwidowania mostków termicznych;
• pasywnych zysków ciepła (np. promieniowanie słoneczne, ciepło generowane przez ludzi i urządzenia).

Bardzo ważną rolę w zapewnieniu optymalnej efektywności energetycznej w budynkach NZEB odgrywają również instalacje HVAC. Są to w szczególności:

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła jest istotnym czynnikiem zmniejszającym zapotrzebowanie na energię. W przypadku wentylacji grawitacyjnej budynek traci duże ilości energii cieplnej wraz z ogrzanym powietrzem wywiewanym przez komin, a także przez rozszczelnione okna (co jest konieczne do wymuszenia prawidłowego obiegu powietrza). Natomiast rekuperacja odzyskuje energię z zanieczyszczonego, ale ciepłego powietrza znajdującego się w budynku. Następnie system wykorzystuje pobraną energię do ogrzania świeżego powietrza z zewnątrz. W ten sposób wentylacja obniża zapotrzebowanie budynku na energię, a tym samym zmniejsza koszty eksploatacji budynku.

Systemy ogrzewania z pompą ciepła

W budynkach NZEB niewielkie zapotrzebowanie na energię zaspokajane jest w wysokim stopniu za pomocą odnawialnych źródeł energii pozyskiwanych lokalnie. W ostatnich latach popularnym rozwiązaniem są pompy ciepła, które mogą czerpać energię z naturalnych źródeł, takich jak powietrze, wnętrze ziemi oraz wody gruntowe i powierzchniowe. Urządzenia te nie wymagają przyłącza gazowego, dużej kotłowni i magazynu na opał, a także budowy komina. Ponadto pompy ciepła charakteryzują się wysoką sprawnością – na przykład urządzenie o sprawności COP wynoszącej 4 w określonych warunkach może wyprodukować 4 kWh energii cieplnej z 1 kWh pobranej energii elektrycznej. W związku z tym pompa ciepła może zapewniać przystępne koszty eksploatacji, szczególnie w połączeniu z ogrzewaniem niskotemperaturowym (podłogowym) oraz instalacją fotowoltaiczną.

Na korzyść pomp ciepła przemawia również:

• bezobsługowość urządzenia;
• brak emisji CO₂ w miejscu użytkowania;
• możliwość wykorzystania pompy ciepła do chłodzenia pomieszczeń;
• możliwość wykorzystania pompy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Systemy wykorzystujące energię słoneczną

Instalacja fotowoltaiczna może pokryć znaczną część zapotrzebowania na energię elektryczną do celów grzewczych (np. w systemach z pompą ciepła). Budynek może wykorzystywać energię słoneczną również do zasilania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, systemu klimatyzacji czy instalacji wody użytkowej (kolektory słoneczne). W ten sposób budynek staje się w większym stopniu samowystarczalny i ogranicza zużycie energii pierwotnej pozyskiwanej ze źródeł nieodnawialnych (np. elektrowni węglowych). W celu zwiększenia niezależności energetycznej budynku można zastosować magazyn energii, który pozwala na przechowywanie nadwyżek energii wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną i wykorzystanie ich w innym momencie.

Automatyka i systemy zarządzania energią

W budynkach zeroenergetycznych istotną rolę odgrywają systemy automatyki BMS, które zarządzają ogrzewaniem, wentylacją, klimatyzacją oraz instalacjami elektrycznymi (np. oświetleniem, roletami elektrycznymi). Dzięki ich zastosowaniu procesy zachodzące w budynku są realizowane w sposób energooszczędny, z uwzględnieniem takich czynników jak:

• warunki pogodowe;
• temperatura otoczenia;
• obecność osób w pomieszczeniu;
• natężenie światła dziennego;
• wilgotność powietrza;
• stężenie CO₂ w pomieszczeniu.

W budynkach NZEB wykorzystuje się również systemy zarządzania energią (EMS/HEMS), które umożliwiają monitorowanie zużycia energii w czasie rzeczywistym, kontrolowanie pracy urządzeń oraz optymalizację procesów energetycznych. Za pomocą systemów zarządzania energią można również zintegrować działanie systemów HVAC z systemem energii odnawialnej (panele fotowoltaiczne, mikroturbina wiatrowa), co pozwala zapobiegać marnowaniu energii elektrycznej.

Budynki zeroenergetyczne NZEB – największe korzyści

Budynki niemal zeroenergetyczne wymagają inwestycji w doskonałą izolację termiczną, energooszczędną stolarkę otworową oraz nowoczesne systemy oszczędzające energię (rekuperacja, BMS, EMS). Jednak dzięki minimalnemu zapotrzebowaniu na energię budynki NZEB są znacznie tańsze w eksploatacji niż tradycyjne budynki. Wykorzystanie OZE przekłada się także na ograniczenie zużycia paliwa kopalnych, większe bezpieczeństwo energetyczne oraz niższą emisję gazów cieplarnianych i szkodliwych substancji. Ponadto budynki o wysokiej efektywności energetycznej pozwalają uniknąć wysokich kosztów modernizacji w przyszłości (w związku z transformacją energetyczną), a także osiągają większą wartość na rynku nieruchomości.