Zużycie energii w budynkach

Aby zapewnić sobie odpowiedni poziom komfortu cieplnego stosujemy zróżnicowane systemy ogrzewania.  Korzystamy przy tym z odmiennych surowców energetycznych. Aby zapewnić sobie stałą temperaturę i komfort cieplny wcale nie musimy zużywać takich ilości energii.

Ogrzewanie

 
Z sieci centralnego ogrzewania korzysta prawie 80% mieszkań w miastach i 52% mieszkań na wsi. Pozostałe mieszkania korzystają z indywidualnych źródeł ciepła, przy czym szacuje się, że ich struktura wygląda następująco:

• 1,5 mln kotłów centralnego ogrzewania (c.o.),
• 6,5 mln pieców ceramicznych, tzw. "kaflowych",
• 1,5 mln pieców metalowych,
• 5,5 mln pieców kuchennych.

 

Struktura zużycia energii w budynkach dla zaspokojenia potrzeb bytowych użytkownika końcowego kształtuje się następująco:

• ogrzewanie i wentylacja                         73%
• przygotowanie c.w.u.                            11%
• przygotowanie posiłków                           9%
• oświetlenie i urządzenia elektryczne           7%

 

Sposób pokrycia tych potrzeb różnego rodzaju nośnikami energii ilustruje rys.1.
 

Wykonane analizy wykazują, że standard energetyczny budynku jest przede wszystkim zależny od jego wieku. Orientacyjny zakres wartości wskaźnika zapotrzebowania na ciepło w zależności od wieku budynku ilustruje rys.2.

 

 

 
Rys. 2. Wskaźnik zapotrzebowania na ciepło w zależności od wieku budynku

 

Stwierdzane różnice spowodowane były głównie skutkiem zmian odpowiednich przepisów i norm dotyczących ochrony cieplnej budynków w kolejnych latach. W tablicy 1 przedstawiono chronologicznie wprowadzane przepisy i związane z nimi zmiany niektórych wymagań budowlanych, a także odpowiadające tym wymaganiom przeciętne roczne zużycie energii na ogrzewanie 1m² budynku mieszkalnego.

 
Tab. 1  Zmiany przepisów i norm budowlanych

 

Mimo, że wymagania ochrony cieplnej były stopniowo zaostrzane, w dalszym ciągu obecne zużycie energii na ogrzewanie jest w Polsce dość wysokie. Jest to spowodowane tym, że:

• wymagane parametry izolacyjne przegród zewnętrznych (ścian. dachów), a także okna i drzwi były wciąż zbyt niskie, w szczególności dopuszczalne wartości współczynnika przenikania ciepła “U” były zbyt wysokie, przy czym występują tu liczne mostki termiczne, powodujące nadmierne straty ciepła.
• kształt bryły budynków i ich usytuowanie były często niekorzystne z punktu widzenia minimalizacji strat ciepła, czemu nie poświęcano w ubiegłych latach należytej uwagi w procesie projektowania i budowy,
• sprawność energetyczna źródeł ciepła jest w licznych przypadkach bardzo niska, co dotyczy zwłaszcza indywidualnych źródeł ciepła, a także kotłowni wbudowanych i osiedlowych działających w oparciu o kotły starego typu,
• w sieciach przesyłowych instalacjach wewnętrznych budynku występują duże straty energii w drodze do urządzeń grzewczych (niewystarczająca izolacja),
• w znacznej liczbie instalacji grzewczych budynków wielorodzinnych brak jest układów automatycznej regulacji dostaw ciepła,
• użytkownicy często nie mają ani możliwości ani motywacji do oszczędzania energii (brak jest urządzeń regulacyjnych oraz systemów indywidualnego rozliczania odbiorców).

 

Na rys.3 przedstawiono wartości rocznego zużycia energii dla ogrzewanie budynków mieszkalnych zbudowanych w Polsce w różnych okresach oraz budynków aktualnie budowanych w Niemczech i Szwecji. Mimo znacznego zmniejszenia jednostkowych wskaźników w ostatnich latach, nowobudowane w Polsce budynki zużywają wciąż dwukrotnie więcej energii niż analogiczne budynki w Szwecji. Porównanie to świadczy o ogromnych możliwościach i potrzebie zmian w tej dziedzinie.
 

  

Rys. 3. Przeciętne roczne zużycie energii na ogrzewanie [kWh/m2]powierzchni użytkowej w budynkach mieszkalnych zbudowanych w Polsce w różnych okresach czasu oraz w budowanych obecnie w Niemczech i w Szwecji

 

Zachodzi więc potrzeba powszechnych działań zmierzających do zmiany istniejącego stanu, mających na celu obniżenie zużycia energii i kosztów ogrzewania budynków zarówno nowobudowanych jak i istniejących. Jest to szczególnie ważne w sytuacji Polski o silnie obciążonym środowisku przyrodniczym, gdzie ciągle ponad 60% mieszkań jest ogrzewanych węglem. Porównanie Polski z innymi krajami przedstawiono w tablicy 2.

 

Tab.2. Struktura nośników energii wykorzystywanych na potrzeby ogrzewania mieszkań [%]
 

nośnik energii	Dania	Francja	Niemcy	Holandia	Wielka Brytania	Polska
węgiel kamienny	0	2	5	0	9	62
drewno opałowe	7	25	2	3	1	2
paliwa węglowodorowe	43	56	82	80	83	13
energia elektryczna	6	11	5	16	7	1
ciepło sieciowe	38	5	7	2	0	22
inne	5	0	0	0	0	0

 

  

W krajach Unii Europejskiej stałe paliwa kopalne pokrywają nie więcej niż 9% wszystkich potrzeb grzewczych. Jeżeli uwzględni się 22% zapotrzebowania realizowanego za pomocą dostaw ciepła sieciowego, w Polsce produkowanego prawie wyłącznie na bazie węgla, to można stwierdzić, że ponad 80% potrzeb grzewczych mieszkań w Polsce jest pokrywanych poprzez spalanie węgla kamiennego. Zwraca tu uwagę fakt, że wykorzystanie paliw odnawialnych dla potrzeb ogrzewania, bezpośrednio w formie drewna opałowego, jest bardzo wysokie we Francji, gdzie stanowi prawie 25% i względnie wysokie w Danii, gdzie wynosi jednak już tylko 7%. W przypadku Danii uderza jednak wysoki, na tle pozostałych krajów Unii, udział ciepła zdalaczynnego (sieciowego), które wynosi 38%. Tak wysoka wartość znacznie przekracza te, wyliczoną dla Polski, gdzie przecież uznaje się ciepło zdalaczynne za jeden z bardziej istotnych sposób zaspakajania potrzeb grzewczych społeczności miejskich.

 
Efektywność wykorzystania energii dla potrzeb ogrzewania odniesiona do powierzchni mieszkalnej i stopniodni - (tablica 3) jest w Polsce bardzo niska. W porównaniu z Danią wskaźnik dla Polski jest o ponad 100% gorszy, mimo, że jak wspomniano, aż 38% potrzeb grzewczych jest w Danii pokrywane za pomocą ciepła sieciowego.

 
Tab. 3. Efektywność wykorzystania energii dla potrzeb grzewczych
 

Efektywność ogrzewania	Dania	Francja	Niemcy	Holandia	Wielka Brytania	Polska
Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania [kJ/m^2*stopniodzień]	151	247	250	256	180	318

 

 

Potencjał oszczędności energetycznych możliwy do osiągnięcia, jest więc bardzo wysoki, choć należy pamiętać, że w każdym pojedynczym przypadku poziom takiej modernizacji pozostaje w ścisłym związku w wiekiem i technologią w jakiej został wzniesiony budynek. Ocenę możliwości zmniejszenia zużycia energii na potrzeby ogrzewania budynków, w zależności od ich wieku podano w tablicy 4.

 
Tab. 4. Struktura zużycia energii na potrzeby ogrzewania
 

Rodzaj budynku mieszkalnego	W stosunku do aktualnego zużycia energii [%]
miasto – budynki wzniesione:	60,0
przed 1945 rokiem	14,5
w latach 1945-1970	8,8
w latach 1970-1992	32,7
po 1992	4,0
wieś – budynki wzniesione:	40,0
przed 1945	16,0
w latach 1945-1990	21,0
po 1990	3,0

 

Niska efektywność wykorzystania energii w Polsce, przy utrzymywaniu cen nośników energii zbliżonych do cen światowych i relatywnie niższych przychodach osobistych niż w krajach Unii Europejskiej, powoduje, że koszty ogrzewania mieszkań stanowią znaczne obciążenie budżetów domowych. Szacuje się, że wydatki tylko na ogrzewanie stanowią ponad 5% wydatków całego gospodarstwa domowego. Zmiana tej struktury może być więc elementem nie tylko polityki energetycznej, ale także polityki społecznej państwa.

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej   Przygotowanie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) jest drugą co do wielkości zużywanej energii - potrzebą. Wielkość zużycia ciepłej wody w budownictwie mieszkaniowym zależna jest od wielu czynników, wśród których można wymienić:
• wyposażenie techniczne mieszkań,
• porę roku,
• ilość domowników i ich wiek.

Udział energii dla potrzeb przygotowanie ciepłej wody użytkowej w Polsce jest zbliżony do wartości dla pozostałych krajów. Do 60% mieszkań dociera ciepła woda sieciowa, w 10% wykorzystywane są termy elektryczne lub gazowe, zaś w pozostałych 30% (głównie na wsi) jest to przygotowanie ciepłej wody w oparciu o trzony kuchenne, opalane przede wszystkim, węglem kamiennym.

 
Zużycie ciepłej wody użytkowej w przeciętnym gospodarstwie domowym uległo w ostatnich latach znacznemu zmniejszeniu. W roku 1990 wynosiło 76,5 m3/osobę rocznie (209 l dziennie), podczas gdy w roku 2005 było to już tylko 38,2 m3 (104 l dziennie), przy czym przyjmuje się, że ok. 50% tej wielkości stanowi ciepła woda użytkowa. .Spowodowane jest to przede wszystkim coraz powszechniejszym stosowaniem wodomierzy, które stymulują do racjonalnego użytkowania wody, i to zarówno zimnej jak i ciepłej. Za wody płaci się w większości mieszkań według wskazań indywidualnego wodomierza, aktualnie średnio około 5 zł/m3 za wodę zimną i dodatkowo ok.8 zł/m3za przygotowanie wody ciepłej.  Oznacza to, że w czteroosobowej rodzinie miesięcznie wydaje się na ten cel ok. 100 zł.

Płacąc zaś według starych stawek ryczałtowych (od osoby) należy w takiej samej rodzinie wydać miesięcznie 150 zł. Koszt zainstalowania wodomierza zwraca się więc po 7 miesiącach (przy czterech wodomierzach po ok. 90 zł/sztukę). Analizy zużycia wody w mieszkaniach wyposażonych w wodomierze wykazały, że w takim przypadku  ilość zużywanej wody w mieszkaniach z wodomierzem zmniejsza się średnio od 10 do 35%.

Do zmniejszenia  zużycie wody przyczyna się coraz powszechniej stosowania armatura wodooszczędna przy bateriach umywalkowych i prysznicach. Umieszczony na końcu rączki prysznica tzw. "perlator" miesza wodę z powietrzem dając możliwość zmniejszenia zużycia wody od 15% do 50%.

Zmniejszenie zużycia ciepłej wody oznacza nie tylko mniejsze rachunki za jej zużycie, ale także zmniejszenie ilości ciepła potrzebnego do jej przygotowania. A to może znacząco wpłynąć na bilans energii zarówno na poziomie mieszkania, jak i całego kraju.

 
  

Energia elektryczna

 

Zużycie energii elektrycznej w gospodarstwach domowych wyniosło w 2005 roku 22,8 TWh, czyli ok. 15% krajowego zużycia. Rysunek 4 przedstawia strukturę zużycia energii elektrycznej w polskich gospodarstwach domowych w roku 2005.

Produkcja energia elektrycznej w Polsce odbywa się głównie w elektrowniach opalanych energetycznym węglem kamiennym i jej użytkowanie jest związane ze znacznym zanieczyszczeniem powietrza (1 zużyta kWh energii elektrycznej to emisja 1,2 kg CO2). Biorąc pod uwagę powyższy fakt - wytworzoną energią elektryczną warto racjonalnie gospodarować, nie dopuszczając tym samym do dalszej degradacji środowiska przyrodniczego.
 

 

 
Rys. 4 Struktura zużycia energii elektrycznych dla potrzeb gospodarstwach domowych w Polsce (2005 r.)