Budownictwo energooszczędne i pasywne

fot. Team Massachusetts/CC/Flickr

Konieczność ograniczania zużycia konwencjonalnych nośników energii w skali globalnej, a tym samym zmniejszania negatywnego wpływu człowieka na stan środowiska naturalnego, oraz rosnące ceny energii i w ich konsekwencji zwiększające się koszty eksploatacyjne budynku, spowodowały ukierunkowanie się współczesnego budownictwa na zapewnienie komfortu użytkowników przy jak najmniejszym zapotrzebowaniu budynku na energię.

Wiele mówi się o tym, że budownictwo energooszczędne związane jest z większymi kosztami inwestycyjnymi. Rzeczywiście, w zależności od zastosowanych technologii, budynek energooszczędny może być o 10–15% droższy od budynku standardowego (spełniającego aktualne przepisy). Budynek pasywny pochłonie o 20–25% więcej środków podczas inwestycji.

Warto zwrócić jednak uwagę, że fakt ten zrekompensuje znacznie mniejsze zużycie energii na etapie użytkowania budynku, a co za tym idzie – dużo mniejsze koszty eksploatacyjne.

Aby uniknąć błędów i rozczarowań, podczas planowania budowy, przy wyborze materiałów należy korzystać z dobrego doradztwa.

Podstawa prawna

Zgodnie z zapisami dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków za kilka lat wszystkie nowo powstające budynki będą musiały spełniać wyższe standardy energetyczne. Unia Europejska narzuca na państwa członkowskie obowiązek, aby wszystkie nowe budynki powstające po dniu 31 grudnia 2020 r. były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii. W przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością wymóg ten będzie musiał być spełniony dwa lata wcześniej (od 31 grudnia 2018 r.).

Aby spełnić wymogi UE, państwa członkowskie opracują krajowe plany mające na celu zwiększenie liczby budynków o niemal zerowym zużyciu energii. Przygotowywane są również różnego rodzaju instrumenty wsparcia pozwalające na szybszy rozwój budownictwa energooszczędnego.

Historia budownictwa energooszczędnego

Określenie "budownictwo energooszczędne" pojawiło się już w latach 70. XIX w., w okresie pierwszych kryzysów naftowych. W tamtym czasie zaczęto poszukiwać alternatywnych źródeł energii. Na większą skalę rozpoczęło się wtedy wykorzystywanie w budownictwie energii pochodzącej ze Słońca. Doprowadziło to do powstania określenia domu "pasywnego", który kumuluje energię z promieniowania słonecznego.

Co to jest budynek energooszczędny?

Energooszczędność dotyczy wszystkich sposobów użytkowania energii w budynku. Potrzeby, dla których zaspakajania zużywa się energię w różnych postaciach w budynku jednorodzinnym, można podzielić na poniższe grupy:

• system grzewczy,
• ciepła woda użytkowa (c.w.u.),
• urządzenia gospodarstwa domowego (AGD),
• gotowanie,
• oświetlenie.

Dom energooszczędny to budynek, w którym roczne zapotrzebowanie na energię cieplną jest niższe niż 50 kWh/m². Dla porównania domy standardowe (spełniające obecne przepisy) zużywają ok. 120 kWh/m² rocznie. Jest to energia końcowa zużywana do ogrzania domu. Wielkość ta nie uwzględnia energii potrzebnej do podgrzewania wody.

Czym charakteryzuje się dom pasywny?

Dom pasywny to budynek, który zapewnia mieszkańcom przez cały rok bardzo wysoki komfort cieplny bez konieczności zastosowania tradycyjnej instalacji grzewczej lub klimatyzacyjnej, a niezbędna ilość ciepła jest dostarczona przez dogrzewanie powietrza wentylacyjnego. Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną w takim domu jest mniejsze niż 15 kWh/m².

Komfort cieplny zapewniony jest dzięki wykorzystaniu pasywnych źródeł ciepła (do których zalicza się urządzenia elektryczne, promieniowanie słoneczne poprzez przeszklenia południowych fasad oraz samych mieszkańców, którzy też wydzielają ciepło) i radykalnemu zmniejszeniu strat ciepła związanego z przenikaniem przez ściany i na wentylację (odzysk ciepła z wentylacji). Istotnym elementem domu pasywnego jest zwarta bryła oraz odpowiednio dostosowana wielkość i rozmieszczenie okien, a także optymalne rozlokowanie pomieszczeń wewnątrz domu.

Całkowite zużycie energii finalnej w przypadku budynku pasywnego jest mniejsze niż 42 kWh/(m²rok), natomiast zużycie energii pierwotnej do zaspokojenia wszystkich potrzeb energetycznych domu nie może przekroczyć 120 kWh/(m²rok).

Tabela. 1. Porównanie cech budynków aktualnie wznoszonych z energooszczędnymi i pasywnymi

Źródło: Opracowanie KAPE S.A.

Koszty inwestycyjne związane z budownictwem energooszczędnym i pasywnym

Decyzja o budowie domu zapada raz na wiele lat, w naszym kraju często raz na całe życie. Jest to zatem decyzja ważna, a dokonane dziś wybory skutkować będą przez stosunkowo długi czas. Zanim ją podejmiemy, w szczególności należy rozważyć przyszłe koszty utrzymania domu i przeanalizować je w perspektywie długookresowej.

Warto być przygotowanym na wzrost kosztów paliw i energii. Jeśli zainwestujemy w budynek o niskich parametrach, skutkujących wysokim zużyciem energii na cele ogrzewania, podwyżki cen mediów mogą być dla nas zabójcze, zwłaszcza w połączeniu np. ze spłatą rat kredytu inwestycyjnego.

Posiadacz domu energooszczędnego jest niejako "zabezpieczony" przed skutkami podwyżek cen paliw i energii.

Jednak nie należy zapominać o kosztach związanych ze sfinansowaniem domu energooszczędnego lub pasywnego, które obecnie wciąż są wyższe od kosztów domu zbudowanego w technologii tradycyjnej. Dopiero biorąc to wszystko pod uwagę, możemy dokonać świadomego wyboru, na co nas stać i na czym nam zależy. Być może, przez wzgląd na korzyści środowiskowe i przyszłe mniejsze wydatki na energię, będziemy skłonni zapłacić więcej za dom energooszczędny lub pasywny.

Sprawdźmy, jakie koszty inwestycyjne będziemy musieli ponieść w przypadku wyboru poszczególnych domów, o różnym standardzie energooszczędności. (Koszty eksploatacyjne natomiast omówimy szczegółowo w kolejnym odcinku poradnika).

W definicji standardów energetycznych ograniczymy się jedynie do zużycia ciepła na ogrzewanie budynku, które w bilansie energetycznym typowego polskiego domu stanowi około 70% całkowitego zużycia energii, i jest w dużym stopniu determinowane przez technologię wykonania budynku oraz zastosowane rozwiązania. Oświetlenie, gotowanie, przygotowanie ciepłej wody użytkowej oraz zasilanie energią elektryczną wszelkich urządzeń domowych pochłania pozostałe 30% energii dostarczanej do domu i zależy od liczby osób mieszkających w budynku oraz jego wyposażenia w urządzenia RTV, AGD i IT czy oświetlenia.

Biorąc pod uwagę przyjęte powyżej założenie, definiujemy trzy następujące standardy energetyczne domów jednorodzinnych:

Budynek standardowy – wybudowany według obowiązujących przepisów budowlanych z grawitacyjną wentylacją (powszechną w warunkach polskich), o zapotrzebowaniu na energię cieplną do ogrzewania w ciągu roku na poziomie 120 kWh/m² powierzchni użytkowej, czyli w którym zapotrzebowanie na energię odpowiada spalaniu 12 m³ gazu ziemnego na m² powierzchni użytkowej w ciągu roku.

Budynek energooszczędny – w którym, w porównaniu do budynku standardowego, zwiększono grubość izolacji cieplnej ścian zewnętrznych, dachu i podłogi na parterze, zastosowano dobrej jakości okna i drzwi oraz wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. W efekcie zmniejszono zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania w ciągu roku do poziomu 50 kWh/m² powierzchni użytkowej na rok, czyli zużywa się w nim energię odpowiadającą 5 m³ gazu ziemnego na m³ powierzchni użytkowej na rok.

Budynek pasywny – w którym znacznie zwiększono grubość izolacji cieplnej ścian zewnętrznych, dachu i podłogi na parterze, zapewniono dużą szczelność budynku, zastosowano specjalnie wyprodukowane dla tego standardu okna i drzwi oraz wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła o bardzo dużej sprawności (około 90%). Budynek taki nie wymaga typowego systemu grzewczego, wystarczy jedynie podgrzanie powietrza wentylacyjnego. W efekcie zmniejszono zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania w ciągu roku do poziomu 15 kWh/m² powierzchni użytkowej, co odpowiada zużyciu energii na poziomie 1,5 m³ gazu ziemnego na ogrzanie m2 powierzchni użytkowej na rok.

Aby pokazać wpływ kształtu i wielkości budynku na koszty inwestycyjne obiektu o określonym standardzie energetycznym, poddamy analizie kosztów następujące trzy typy domów mieszkalnych:

• segment jednorodzinny budynku mieszkalnego szeregowego (środkowy) o powierzchni 123,90 m² (w dalszej części oznaczony jako Bud 1)
• budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy z użytkowym poddaszem o powierzchni użytkowej 213,50 m² (w dalszej części – Bud 2)
• budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy z wiatą na samochód o powierzchni użytkowej 80,89 m² (w dalszej części – Bud 3)

Natomiast w tabeli 3. przedstawiono zestawienie średnich krajowych kosztów budowy analizowanych budynków w zależności od przyjętego standardu energetycznego. Wszelkie dane dotyczące budynków standardowych zaczerpnięto z "Biuletynu cen obiektów budowlanych" wydawnictwa Sekocenbud (I kwartał 2013 r.). Koszty inwestycyjne w budynkach o standardzie energooszczędnym i pasywnym zostały oszacowane przez ekspertów na podstawie katalogów cen robót i materiałów budowlanych w I kwartale 2013 roku, opublikowanych również przez wydawnictwo Sekocenbud. W budynkach "standardowym" oraz energooszczędnym jako źródło ciepła przewidziano kotły gazowe, natomiast zakłada się, że budynek pasywny będzie wyposażony jedynie w powietrzną pompę ciepła.

Porównując zestawione w tabeli 3 koszty inwestycyjne, możemy dojść do następujących wniosków:

• koszty budowy domów energooszczędnych są od 10% (Bud 1) do 15% (Bud 2, Bud 3) wyższe od kosztów budowy domów standardowych,
• koszty budowy domów pasywnych są od 25% (Bud 1) do 30% (Bud 2, Bud 3) wyższe od kosztów budowy domów standardowych.

Wzrost kosztów inwestycyjnych spowodowany jest głównie koniecznością zakupu wciąż jeszcze mało popularnych w Polsce systemów wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (około 20 tys. zł na dom jednorodzinny) oraz specjalnych okien. Mniej kosztowne jest zwiększenie grubości izolacji termicznej. Klasyczne materiały izolacyjne w budynkach pasywnych osiągają nawet 35–40 cm. Wymaga to zastosowania nietypowych technologii izolacyjnych. W domach pasywnych szczególną trudność wykonawcom sprawia osiągnięcie odpowiedniej, wymaganej szczelności powietrznej.

Zastanówmy się więc, czy to wszystko się opłaca inwestorowi.

Jeśli zestawimy nakłady inwestycyjne, odsetki kredytu i koszty eksploatacji w perspektywie długoterminowej, okazuje się, że nawet przy bardzo konserwatywnych założeniach odnośnie wzrostu cen energii na poziomie 4–6% ponad poziom inflacji, suma summarum posiadanie domu energooszczędnego lub pasywnego opłaca się bardziej niż nowego budynku spełniającego obowiązujące obecnie standardy.

Niebagatelne znaczenie ma fakt, że posiadając dom energooszczędny lub pasywny, podnosimy swój prestiż społeczny, bo nie da się ukryć, że na co dzień i w życiu prywatnym dbamy o środowisko naturalne. Taki dom jest wyznacznikiem przynależności do świadomej i aktywnej części społeczeństwa (podobnie jak np. użytkowanie samochodu hybrydowego).

Ze względu na swoją wysokość nakłady inwestycyjne stanowią istotną barierę przy podejmowaniu decyzji o budowie lub zakupie domu. Aby obniżyć tę barierę, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej uruchomił program wsparcia budownictwa energooszczędnego o nazwie "Efektywne wykorzystanie energii – Dopłaty do kredytów na budowę domów energooszczędnych". Zgodnie z jego założeniami w latach 2013-2018 NFOŚiGW wesprze indywidualnych inwestorów łączną kwotą 300 mln zł, dofinansowując budowę lub zakup planowanych 12 tysięcy domów i mieszkań o niskim rocznym zapotrzebowaniu na ciepło do ogrzewania:

• nieprzekraczających 40 kWh/m²/rok i spełniających tzw. standard NF40 (dom energooszczędny) – dopłata 30 tys. zł,
• nieprzekraczających 15 kWh/m²/rok, spełniających tzw. standard NF15 (dom pasywny) – dopłata 50 tys. zł.

Natomiast dofinansowanie do zakupu mieszkań w wielorodzinnych budynkach pasywnych to 16 tys. zł, a w wielorodzinnych budynkach energooszczędnych – 11 tys. zł brutto.

O dofinansowanie w ramach tego programu mogą ubiegać się osoby:

• dysponujące pozwoleniem na budowę oraz posiadające prawo do dysponowania nieruchomością, na której będą budowały budynek mieszkalny,
• dysponujące uprawnieniem do przeniesienia przez dewelopera na swoją rzecz: prawa własności nieruchomości wraz z domem jednorodzinnym, który deweloper na niej wybuduje albo użytkowania wieczystego nieruchomości gruntowej i własności domu jednorodzinnego, który będzie na niej posadowiony i stanowić będzie odrębną nieruchomość albo własności lokalu mieszkalnego.

Na takie wsparcie mogą również liczyć inwestorzy budujący domy w tzw. systemie gospodarczym.

Jednorazowe dofinansowanie zostanie wypłacone inwestorom po zakończeniu budowy oraz potwierdzeniu osiągnięcia zakładanych w projekcie oszczędności energii.

Aby uzyskać dofinansowanie, wystarczy zgłosić się do jednego z banków, które współpracują z NFOŚiGW. Są to:

• Bank Ochrony Środowiska SA,
• Bank Polskiej Spółdzielczości SA,
• Deutsche Bank PBC SA,
• Getin Noble Bank SA,
• SGB-Bank SA,
• Bank Zachodni WBK SA,
• Nordea Bank Polska SA.

Wsparcie finansowe będzie przeznaczone na częściową spłatę kapitału kredytu hipotecznego.

Więcej informacji na temat programu wsparcia budownictwa energooszczędnego można znaleźć na stronie: NFOŚiGW

Koszty eksploatacyjne związane z budownictwem energooszczędnym i pasywnym

Nikogo nie trzeba przekonywać, jak istotne są koszty eksploatacyjne domu. Wśród nich w polskich warunkach szczególnie ważne są koszty paliw i energii do jego ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Koszty zakupu energii bez paliw samochodowych pochłaniają prawie 10% rocznych dochodów polskich gospodarstw domowych i w znacznej mierze są zależne od standardu energetycznego budynków. Dla porównania, w krajach Europy Zachodniej o podobnym klimacie te same koszty wynoszą tylko 4% dochodów gospodarstwa domowego.

Warto zastanowić się już na etapie projektowania wymarzonych czterech kątów, jak zadbać o utrzymanie kosztów zakupu energii na niskim poziomie. Przyjrzyjmy się zatem, jakie są koszty ogrzewania domów mieszkalnych o różnych kształtach i różnym standardzie energetycznym.

Podobnie jak w przypadku kosztów inwestycyjnych analizie poddamy domy jednorodzinne o trzech standardach energetycznych i trzech typach budynków, różniących się kształtem bryły domu i wielkością powierzchni użytkowej.

Rozważmy, jakie są koszty eksploatacyjne następujących trzech typów domów mieszkalnych:

• segment jednorodzinny środkowy budynku mieszkalnego szeregowego o powierzchni 123,90 m² (w dalszej części oznaczony – Bud 1)
• budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy z użytkowym poddaszem o powierzchni użytkowej 213,50 m² (w dalszej części oznaczony – Bud 2)
• budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy z wiatą na samochód, o powierzchni użytkowej 80,89 m² (w dalszej części oznaczony – Bud 3).

Każdy z tych budynków będziemy analizować jako:

• budynek standardowy – wybudowany według obowiązujących przepisów budowlanych z grawitacyjną wentylacją (powszechną w warunkach polskich) o zapotrzebowaniu na energię cieplną do ogrzewania na poziomie 120 KWh/m² powierzchni użytkowej na rok, czyli wymagający spalenia 12 m³ gazu ziemnego na m2 powierzchni użytkowej na rok
• budynek energooszczędny – w którym w wyniku zastosowanej technologii ograniczono zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania w ciągu roku do poziomu 50 kWh/m² powierzchni użytkowej, czyli będzie potrzebował 5 m³ gazu ziemnego, aby ogrzać w ciągu roku 1 m² pow. użytkowej
• budynek pasywny – w którym w wyniku zastosowanej technologii ograniczono zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania w ciągu roku do poziomu 15 kWh/m² powierzchni użytkowej, czyli będzie potrzebował 1,5 m³ gazu ziemnego, aby ogrzać w ciągu roku 1 m² pow. użytkowej.

Ponieważ koszty ogrzewania zależą od rodzaju nośnika energii cieplnej dostarczanej do sytemu grzewczego, analizy przeprowadzono dla dwóch wariantów ogrzewania każdego z tych budynków.

Wariant I, w którym źródłem ciepła w budynku jest kocioł gazowy kondensacyjny o sprawności średniorocznej równej 100%, a koszt wytworzenia 1 kWh ciepła wynosi 27 gr (uwzględniono wszystkie koszty zakupu i dystrybucji gazu dla gospodarstwa domowego na poziomie I kwartału 2013 roku).

Wariant II, w którym źródłem ciepła w budynku są konwekcyjne grzejniki elektryczne o sprawności średniorocznej równej 100%, a koszt wytworzenia 1 kWh ciepła wynosi 58 gr (uwzględniono wszystkie koszty zakupu i dystrybucji energii elektrycznej dla taryfy typowej dla gospodarstw domowych na poziomie I kwartału 2013 roku).

W tabeli 4 zamieszczono wyniki analizy kosztów eksploatacyjnych dla wszystkich typów i wszystkich standardów energetycznych budynków ogrzewanych gazem ziemnym. Natomiast w tabeli 5 zamieszczono wyniki analizy kosztów eksploatacyjnych dla wszystkich typów i wszystkich standardów energetycznych budynków ogrzewanych energią elektryczną.

Tabela 4. Wysokości kosztów ogrzewania gazem ziemnym w zależności od rodzaju i standardu energetycznego budynku w cenach 2013 r.

Źródło: obliczenia KAPE SA

Tabela 5. Wysokości kosztów ogrzewania energią elektryczną w zależności od rodzaju i standardu energetycznego budynku w cenach 2013 r.

Rodzaj budynku	Roczne koszty ogrzewania w budynku standardowym	Roczne koszty ogrzewania w budynku energooszczędnym	Roczne koszty ogrzewania w budynku pasywnym
Bud 1 - segment jednorodzinny budynku mieszkalnego szeregowego (środkowy) o powierzchni 123,90 m2	8920,80 zł	3717,00 zł	1115,10 zł
Bud 2 - budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy, z użytkowym poddaszem o powierzchni 213,50 m2	15372,00 zł	6405,00 zł	1921,50 zł
Bud 3 - budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy  o powierzchni 80,89 m2 z wiatą na samochód	5824,08 zł	2426,70 zł	728,01 zł

Źródło: obliczenia KAPE SA

Widać, że koszty eksploatacyjne budynków wyraźnie spadają wraz ze wzrostem ich standardu energetycznego, przy czym koszty eksploatacyjne budynku pasywnego są osiem razy niższe od kosztów eksploatacyjnych budynków standardowych. Ponadto, z porównania wyników w tabeli 4 z wynikami w tabeli 5 można wysnuć wniosek, że im wyższy standard energetyczny budynków, tym bardziej opłaca się stosować bardziej szlachetne i bezpieczne nośniki energii, jakim jest energia elektryczna wytwarzana w kogeneracji lub z przydomowych paneli fotowoltaicznych.

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że koszty inwestycyjne systemu grzewczego wykorzystującego energię elektryczną są znacznie niższe niż koszty sytemu grzewczego opartego o źródło ciepła, jakim jest kocioł na gaz ziemny, a urządzeniami elektrycznymi łatwiej sterować niż urządzeniami gazowymi, to wniosek ten jest jeszcze bardziej udokumentowany.

Dodatkowo w domu pasywnym energia elektryczna może być wytwarzana w ogniwach fotowoltaicznych, natomiast w energooszczędnym możemy zastąpić kocioł gazowy urządzeniem wytwarzającym energię elektryczną i ciepło w skojarzeniu, co spowoduje również obniżenie kosztów eksploatacyjnych, ale oczywiście spowoduje wzrost kosztów inwestycyjnych.

Jak zatem wypada porównanie kosztów inwestycyjnych z eksploatacyjnymi dla domu energooszczędnego i pasywnego w odniesieniu do kosztów dla domu standardowego? Aby to ocenić, porównano koszty eksploatacyjne z inwestycyjnymi dla najdroższego z analizowanych typów domu ogrzewanego energią elektryczną. Wyniki tych analiz zamieszczono w tabeli 6.

Tabela 6. Porównanie kosztów inwestycyjnych z eksploatacyjnymi w domu jednorodzinnym ogrzewanym energią elektryczną

Budynek mieszkalny jednorodzinny, parterowy z poddaszem o powierzchni użytkowej 213,50 m2	Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne budynku spełniającego aktualne przepisy	Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne budynku energooszczędnego	Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne budynku pasywnego
Koszty inwestycyjne	551 tys. zł	634 tys. zł	717 tys. zł
Zwiększenie kosztów inwestycyjnych w stosunku do budynku "standardowego"	0	83 tys. zł	166 tys. zł
Zużycie energii do ogrzewania	120 kWh/m2/rok	50 kWh/m2/rok	15 kWh/m2/rok
Oszczędność energi w stosunku do budynku "standardowego"	0	70 kWh/m2/rok	105 kWh/m2/rok
Roczne oszczędności w kosztach eksploatacyjnych w porównaniu do budynku "standardowego"	0	8967,00 zł	13450,50 zł
Prosty okres zwrotu nakładów	-	9 lat	12 lat

Źródło: obliczenia KAPE SA na postawie danych Sekocenbudu

Oczywiście około 10-letni prosty okres zwrotu nakładów (a w przypadku ogrzewania gazem ziemnym nawet 20-letni) dla inwestorów, którzy dodatkowo muszą skorzystać z kredytu jest dość długi, ale w przypadku uzyskania dotacji z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej ulega on widocznemu skróceniu. Dodatkowo, biorąc pod uwagę fakt, że ceny energii będą rosły ponad inflację, to decyzja o budowie domu energooszczędnego, a nawet pasywnego, wydaje się już dziś racjonalna. Jeśli uwzględnimy uwarunkowania prawne, stanowiące, że od 2021 roku zgodnie z dyrektywą 31/2010/UE Unii Europejskiej wszystkie budynki będą obowiązkowo wznoszone jako prawie niezużywające energii, widzimy, że warto wyprzedzić czas.