Projekt termomodernizacji - co powinien zawierać?
Projekt termomodernizacji powinien zawierać rozwiązania, które zmniejszą straty ciepła budynku. Najczęściej jest to docieplenie budynku i usprawnienie instalacji c.o. i c.w.u. czy wymiana stolarki. Optymalny projekt termomodernizacji, przy dobrym rozpoznaniu i wyborze odpowiedniej metody, pozwoli koszty termomodernizacji pokryć głównie z pozyskanych dzięki niej oszczędności.
Co obejmuje projekt termomodernizacji?
Projekt termomodernizacji powinien zakładać modernizację lub wymianę:
- systemu ocieplenia ścian, dachów, stropodachów oraz stropów nad nieogrzewanymi piwnicami, a także podłóg na gruncie,
- okien i drzwi zewnętrznych,
- źródła ciepła (lokalnej kotłowni lub węzła cieplnego) oraz zainstalowanie automatyki sterującej,
- instalacji grzewczej w budynku,
- systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową i zainstalowanie urządzeń zmniejszających jej zużycie,
- systemu wentylacji,
- ewentualne wyposażenie w urządzenia wykorzystujące energię ze źródeł odnawialnych, np. kolektory słoneczne, pompy ciepła, kotły na biomasę itp.
Ocieplenie przegród w projekcie termomodernizacji
Parametrem charakterystycznym jest w tym przypadku współczynnik przenikania ciepła U. Im jego wartość jest mniejsza, tym bardziej przegroda uniemożliwia straty ciepła.
W ścianach budynków zbudowanych kilkanaście czy kilkadziesiąt lat temu ma on wartość ok. 1 W/(m²·K). Ocieplając je, można osiągnąć wartość np. do 0,25–0,30 W/(m²·K), co oznacza trzy- lub czterokrotną poprawę izolacyjności.
Przedsięwzięcie to da się zrealizować wieloma metodami, zarówno ocieplając od wewnątrz, jak i od zewnątrz. Najskuteczniejszym sposobem, najczęściej zakładanym w projekcie termomodernizacji, i z reguły przysparzającym najmniej problemów organizacyjnych, jest ocieplenie od zewnątrz, które:
- tworzy równomierną izolację na całej powierzchni przegrody i eliminuje mostki cieplne, czyli miejsca słabiej izolowane,
- zwiększa akumulację cieplną ściany (ogrzana ściana jest akumulatorem ciepła),
- usuwa nieszczelności i tworzy nową, estetyczną elewację budynku,
- może być realizowane bez zakłóceń w użytkowaniu pomieszczeń.
Najczęściej stosowana jest tzw. metoda BSO. Polega na przyklejeniu i przymocowywaniu kołkami do ściany izolacji z płyt styropianowych lub z wełny mineralnej, na których następnie wykonuje się cienką warstwę fakturową na siatce z włókna szklanego. Istnieje kilka odmian i wariantów tej metody, różniących się między sobą głównie użytymi materiałami.
Rozwiązanie to charakteryzuje się prostotą wykonania, dużą szczelnością, uniwersalnością zastosowań i stosunkowo niskim kosztem. Ocieplenie jest trwałe pod warunkiem wykorzystania pełnego systemu, pochodzącego od jednego producenta, którego zestaw wyrobów jest oznakowany tzw. znakiem budowlanym B, co oznacza jego zgodność z Aprobatą Techniczną Instytutu Techniki Budowlanej i otrzymanie Deklaracji Zgodności z aprobatą.
Kolejny sposób na poprawę stanu termicznego budynku, który powinien się znaleźć w projekcie termomodernizacji, stanowi ocieplenie stropodachu wentylowanego. Jest to przypadek, gdzie pomiędzy stropem najwyższej kondygnacji a płytami dachowymi występuje kiludziesięciocentymetrowa przestrzeń powietrzna, do której nie ma bezpośredniego dostępu.
Można zrealizować ten etap poprzez wdmuchanie do jej wnętrza materiału izolacyjnego, który stworzy na powierzchni stropu grubą warstwę ocieplającą. Innym sposobem wykonuje się ocieplenia stropów nad piwnicami – przyklejając lub podwieszając płyty izolacyjne od strony pomieszczeń piwnicznych.
Przed rozpoczęciem prac ociepleniowych najistotniejszy jest wybór odpowiedniego materiału izolacyjnego. Oszczędzanie na tym elemencie nieznacznie wpływa na finansowy aspekt całego przedsięwzięcia i znacznie przekłada się na koszty ogrzewania, np. jeżeli zamiast ocieplenia z warstwą izolacji ze styropianu o grubości 14 cm wykonane zostanie ocieplenie warstwą 10 cm, to całkowita cena realizacji zmniejszy się zaledwie o ok. 5%, lecz później odbije się to w rachunkach za ogrzewanie (roczne straty ciepła przez ściany będą wyższe o ok. 30% niż w przypadku grubszej warstwy).
Wymiana stolarki otworowej w projekcie termomodernizacji
Istnieje wiele sposobów ograniczenia strat ciepła przez okna, np. wymiana okien, zmniejszenie ich wielkości, zastosowanie okiennic i żaluzji. Najbardziej radykalny to wymiana istniejących okien na nowe o wyższych właściwościach izolacyjności termicznej.
Na rynku są dostępne różne modele energooszczędnych okien: drewniane, PVC i aluminiowe, z różnymi rodzajami szkleń. Stosuje się w nich pakiety szyb z dwoma lub trzema taflami szkła, pomiędzy którymi szczelne kilkumilimetrowe przestrzenie wypełnia suche powietrze lub specjalny gaz zwiększający izolacyjność całego zestawu.
Wymiana stolarki jest kosztowna, jednak niesie ze sobą wiele korzyści:
- poprawę izolacyjności cieplnej,
- łatwość konserwacji (okien z tworzyw sztucznych nie trzeba malować),
- wysoką izolacyjność akustyczną (dobre tłumienie hałasów zewnętrznych),
- większą szczelność (mniej kurzu).
Tradycyjne okna charakteryzuje współczynnik przenikania ciepła U o wartości powyżej 2,6 W/(m²·K). W nowoczesnych modelach powinien on mieć wartość nie większą niż 0,9 W/(m²·K).
Szczelność stolarki również korzystnie wpływa na oszczędności ciepła. Należy jednak uważać, aby wysoka szczelność nowszych modeli okien nie spowodowała drastycznego ograniczenia ilości napływającego powietrza, a w konsekwencji pogorszenia warunków mikroklimatycznych w mieszkaniu. Producenci stolarki znaleźli sposób na rozwiązanie tego problemu i aby zwiększyć przepływ powietrza wyposażają swoje wyroby w systemy mikroszczelin, które umożliwiają przewietrzanie pomieszczeń na poziomie zbliżonym do potrzeb higieny. Niestety wielu użytkowników nie korzysta z tej funkcji i całkowicie zamyka okna. W wyniku tego domownicy często skarżą się na złe samopoczucie, a na ścianach pojawia się wilgoć.
Parametrem informującym o szczelności okien jest współczynnik infiltracji powietrza „a”, który w przypadku nowoczesnych okien powinien mieścić się w przedziale od 0,5 do 1,0, a dla okien wyposażonych w nawiewniki wynosić poniżej 0,3.
W wielu budynkach wielkość okien, patrząc pod kątem energooszczędności całego obiektu, jest zbyt duża, np. ich pasma występują wzdłuż całego budynku. Takie powierzchnie są zbędne dla oświetlenia pomieszczeń i stanowią przyczynę znacznych strat ciepła. Dlatego w projekcie kompleksowej termomodernizacji może być zasadne zmniejszenie powierzchni przeszkleń poprzez częściowe zabudowanie otworów okiennych. Warto w projekcie termomodernizacji również rozważyć zastosowanie dodatkowej izolacji w postaci okiennic i żaluzji, które ograniczą straty ciepła głównie w nocy, gdy temperatura na zewnątrz budynku jest niższa, a okno nie stanowi w tym czasie źródła światła.
Usprawnianie systemu wentylacji
Najbardziej rozpowszechnionym sposobem organizowania wymiany powietrza w pomieszczeniach jest wentylacja naturalna – grawitacyjna. To najprostszy system wentylacji, w którym ciągły dopływ świeżego powietrza z zewnątrz odbywa się przez nieszczelności oraz otwieranie drzwi i okien, a odprowadzenie zużytego następuje przez pionowe kanały wentylacyjne znajdujące się w kuchniach, łazienkach i ustępach, a czasami również w innych pomieszczeniach.
Nieprawdziwe są opinie, że ściany „oddychają”. Mikroskopijna ilość powietrza przedostającego się przez ściany nie ma praktycznie żadnego znaczenia dla zapewnienia wentylacji pomieszczeń.
Wadę opisanego systemu stanowi intensywność wymiany powietrza, która jest uzależniona od zmieniających się warunków pogodowych (temperatury, wiatru, ciśnienia), a nie aktualnych potrzeb użytkowych związanych np. z obecnością wielu osób czy gotowaniem. W efekcie wymiana powietrza czasami jest niewystarczająca, a innym razem nadmierna. System wentylacji naturalnej nie zapewnia również odpowiedniej jakości napływającego do pomieszczeń powietrza (m.in. jego temperatury i czystości) ani oszczędności ciepła.
Doskonalszym rozwiązaniem jest wentylacja o kontrolowanym (sterowanym) przepływie powietrza np. przez okna wyposażone w nawiewniki automatycznie dostosowujące wielkość przepływu powietrza oraz reagujące na wilgotność panującą w pomieszczeniu (tzw. higrosterowalne).
W projekcie termomodernizacji można także uwzględnić wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z rekuperacją (odzyskiem) ciepła, zapewniającą najlepszą kontrolę ilości i jakości powietrza doprowadzanego do pomieszczeń. Wymaga ona większych nakładów inwestycyjnych, które jednak szybko się zwracają.
Modernizacja systemu grzewczego w projekcie termomodernizacji
Projekt kompleksowej termomodernizacji może uwzględniać modernizację zarówno urządzeń w węźle cieplnym, jak i elementów instalacji c.o. W każdym przypadku modernizacja systemu grzewczego powinna być wykonana w sposób kompleksowy. Cząstkowe usprawnienia ograniczone np. do zainstalowania zaworów termostatycznych w niewyregulowanej instalacji są błędem, którego efektem – zamiast oszczędności – może być pogłębienie wadliwego działania ogrzewania.
Zmiany w węźle cieplnym obejmują zazwyczaj:
- usprawnienie wymienników ciepła,
- wymianę i izolowanie armatury w celu likwidacji nieszczelności instalacji i zmniejszenia strat ciepła,
- wprowadzenie urządzeń automatycznej regulacji, tj. regulatorów: ciśnienia i różnicy ciśnień – zapewniających stałość ciśnienia dyspozycyjnego w węźle niezależnie od jego wahań w sieci cieplnej; przepływu – ograniczającego maksymalny pobór ciepła z sieci; pogodowego – kontrolującego wydajność wymienników w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego.
Budynki mieszkalne wielorodzinne zazwyczaj wyposażone są w centralne ogrzewanie wodne, dwururowe, w systemie otwartym z rozdziałem dolnym i obiegiem grawitacyjnym, a ciepło dostarczane jest do węzła z sieci miejskiej. Instalacja taka nie zawsze wymaga wymiany. Przeważnie wystarczy przeprowadzić jej modernizację, polegającą na:
- płukaniu chemicznym w celu usunięcia osadów i przywrócenia pełnej sprawności,
- ogólnym uszczelnieniu instalacji (ograniczeniu do minimum ubytków wody),
- likwidacji centralnej sieci odpowietrzającej i zastosowaniu indywidualnych odpowietrzników na pionach,
- hermetyzacji instalacji przez użycie naczyń wzbiorczych zamkniętych,
- wprowadzeniu obiegu pompowego zamiast grawitacyjnego,
- zaizolowaniu rur przechodzących przez pomieszczenia nieogrzewane,
- wymianie grzejników w celu ograniczenia ilości wody w instalacji,
- zamontowaniu zaworów termostatycznych przy grzejnikach,
- dostosowaniu instalacji do zmniejszonego zapotrzebowania na ciepło po ociepleniu budynku.
Szczególnie ważny jest montaż termostatycznych zaworów regulacyjnych na grzejnikach, które umożliwiają kontrolę temperatury w zależności od upodobań mieszkańców, a tym samym ograniczają przegrzewanie pomieszczeń i niepotrzebne straty energii cieplnej.
Zgodnie z prawem oszczędne gospodarowanie ciepłem powinno być realizowane przez wszystkich użytkowników, dlatego też na mocy rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 75/02 poz. 690) istnieje obowiązek instalowania urządzeń do indywidualnego rozliczania kosztów ogrzewania. Regulacje te stosuje się zarówno przy budowie, jak i przebudowie lub modernizacji budynków.
Równoważenie hydrauliczne instalacji c.o.
Problem dostosowania ilości dostarczanej energii do zapotrzebowania występuje w każdym systemie grzewczym. Z punktu widzenia oszczędności energii i obecnego stanu wiedzy równoważenie hydrauliczne instalacji centralnego ogrzewania jest koniecznością podyktowaną głównie względami ekonomicznymi i środowiskowymi. Znajduje to odzwierciedlenie w obowiązujących przepisach i normach technicznych tj. w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, wraz ze zmianami.
Z działu IV pt. „Wyposażenie techniczne budynków” (rozdział 4 pt. „Instalacje grzewcze”), wynika, że instalacja i urządzenia służące do ogrzewania budynku muszą mieć określoną moc szczytową, wyznaczoną zgodnie z normami dotyczącymi obliczania zapotrzebowania pomieszczeń na ciepło. Grzejniki oraz inne odbiorniki powinny być zaopatrzone w automatyczne regulatory dopływu ciepła, działające w zależności od zmian temperatury wewnętrznej w pomieszczeniach, w których zostały zainstalowane. W dziale IX określono, że instalacja i urządzenia stanowiące techniczne wyposażenie budynku nie mogą powodować powstawania nadmiernych hałasów i drgań utrudniających eksploatację i powodujących szkodliwe oddziaływanie na użytkowników pomieszczeń.
Współczesne, tzw. pompowe, systemy grzewcze powinny rozdzielać ciepło do poszczególnych pomieszczeń, odpowiednio do ich zapotrzebowania. Do transportu ciepła używana jest z reguły woda (często z domieszkami), której przepływy na określonych odbiornikach wynikają z obliczeniowych obciążeń cieplnych. W przypadku braku równoważenia instalacji taki rozdział jest praktycznie niemożliwy. Woda – czynnik grzewczy – wykorzystując najmniejsze opory, wraca najkrótszą drogą do kotłowni. W większości przypadków przepompowywana jest przez najbliżej położone grzejniki.
W wyniku tego odbiorniki oddalone od centrali nie są wystarczająco zaopatrywane w ciepło, niektóre z pomieszczeń mogą być niedogrzane, a te zlokalizowane w pobliżu punktu centralnej dystrybucji ciepła (kotłownia, węzeł cieplny) – przegrzane. Przeważnie za taką sytuację odpowiada pompa o niewystarczającej wysokości podnoszenia cieczy, wadliwie wykonana instalacja rurowa, za niska temperatura zasilania lub moc kotła grzewczego. W związku z tym podejmowane są próby montażu większych pomp, podwyższania temperatury zasilania lub zmiany ustawień sterowania systemem. Skutkuje to szumami i innymi uciążliwościami, nierównomiernym i niezgodnym z zapotrzebowaniem rozprowadzeniem ciepła w pomieszczeniach. Z takim stanem pracy instalacji związany jest również zbyt wysoki pobór energii w instalacji.
Wyłącznie poprzez równoważenie hydrauliczne – zrównanie oporów odbiorników, sekcji instalacji przy zachowaniu określonych przepływów – istnieje możliwość rozwiązania powyższych problemów i minimalizacja wykorzystania energii. Pozwala to na wykonanie instalacji działającej bez zastrzeżeń, zapewniającej komfort użytkowania i zadowolenie użytkowników.
Aby prawidłowo przeprowadzić równoważenie hydrauliczne, niezbędne są obliczenia zapotrzebowania na ciepło oraz hydrauliki sieci. Dla zapewnienia niezakłóconej pracy instalacji konieczne jest takie wyregulowanie przepływu, aby każdy włączony do niej odbiornik zaopatrywany był w wystarczającą ilość czynnika do pokrycia zapotrzebowania pomieszczenia na ciepło.
Zawsze konieczna jest regulacja przepływu na odbiorniku, a w przypadku rozległych instalacji – podział na kilka sekcji, gałęzi czy pionów grzewczych i zastosowanie armatury podpionowej, czyli zaworów równoważących. Jest to tzw. statyczna metoda równoważenia. Prawidłowo dobrane zawory umożliwiają dopasowanie przepływów poszczególnych pionów do obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło. Zbyt małe uniemożliwiają osiągnięcie wymaganych przepływów, za duże – pogarszają jakość regulacji, a złe wartości nastaw wstępnych (<1) prowadzą do pogorszenia jej dokładności.
Dynamiczne równoważenie hydrauliczne opiera się na wykorzystaniu pary zaworów – regulatora różnicy ciśnienia oraz równoważącego (ewentualnie odcinającego). Pierwszy z nich jest regulatorem proporcjonalnym, pracującym bez dostarczania energii z zewnątrz, który odpowiada za utrzymanie różnicy ciśnienia w obiegu w stałym zakresie. Zestawienie dwóch wspomnianych urządzeń ogranicza wzrost przepływu oraz ciśnienia dyspozycyjnego.
W ostatnich latach bardzo popularne stały się zawory automatyczne, bazujące na zasadach regulacji dynamicznej. Technika poszła już tak daleko, że wielu wiodących producentów proponuje tego rodzaju regulację również w zakresie armatury grzejnikowej.
Zawory automatyczne, niezależne od ciśnienia dyspozycyjnego, pozwalają jeszcze sprawniej wykonać i zrównoważyć instalację, zapewniając w okresie eksploatacji komfortową jej pracę. Przy zastosowaniu automatycznych zaworów na odbiornikach zredukowaniu może ulec ilość armatury podpionowej, jaka zalecana byłaby do zamontowania w układzie tradycyjnym.
Jeśli instalacja została wykonana zgodnie z założeniami projektowymi, a zwłaszcza jeżeli rzeczywiste nastawy wstępne zaworów pokrywają się z danymi projektowymi, to jest właściwie zrównoważona hydraulicznie, co prowadzi do zmniejszenia ilości wody w niej krążącej, oporów miejscowych itp. W efekcie uzyskiwane są znaczne oszczędności w kosztach eksploatacyjnych, m.in. zmniejszenie strat ciepła i energii na przesyle.
System zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową (c.w.u.)
Modernizacja instalacji ciepłej wody ma na celu obniżenie opłat za jej zużycie przez właścicieli poszczególnych lokali. W tym celu należy w każdym mieszkaniu zainstalować wodomierze na pionach doprowadzających wodę do urządzeń. Doświadczenia pokazują, że po ich zamontowaniu opłaty zmniejszają się o 20–50%, ponieważ użytkownicy, mogąc monitorować zużycie, racjonalniej korzystają z ciepłej wody.
Oprócz montażu urządzeń pomiarowych modernizacja instalacji c.w.u. może obejmować:
- wymianę wszystkich rur instalacji c.w.u., w tym cyrkulację wraz z wymianą niesprawnej armatury,
- wykonanie lub naprawę izolacji termicznej przewodów,
- poprawę działania układu przygotowującego ciepłą wodę,
- wprowadzenie automatycznej regulacji temperatury wody oraz pracy pomp obiegowych i cyrkulacyjnych,
- wprowadzenie specjalnej armatury umożliwiającej oszczędzanie zużycia wody, np. perlatorów (zamiast zwykłych sitek prysznicowych).
