Termomodernizacja budynku jednorodzinnego
Termomodernizacja budynku to proces złożony z kilku etapów, mający na celu uzyskać następujące korzyści:
- poprawę efektywności użytkowania przez zmniejszenie strat ciepła i zapotrzebowania budynku na energię do ogrzewania i chłodzenia oraz zapewnienia ciepłej wody – oszczędności z tytułu zdecydowanie mniejszych opłat na zakup środków na te cele (węgiel kamienny, gaz, olej opałowy, itp.).
- zapewnienie odpowiedniego komfortu użytkowników przez utrzymanie stabilnych warunków wewnątrz pomieszczeń przy niskim nakładzie energetycznym – brak dynamicznych spadków i wzrostów temperatury, co często jest powodem powstawania alergii i innych dolegliwości.
- dbałość o środowisko poprzez mniejszą emisyjność toksycznych związków do otoczenia – mniejsza emisyjność to czystsze powietrze w naszym bezpośrednim otoczeniu, oszczędność nieodnawialnych źródeł energii takich jak gaz, ropa naftowa, węgiel kamienny.
- poprawę estetyki i funkcjonalności – szeroka gama kolorystyczna tynków i farb elewacyjnych daje praktycznie nieograniczone możliwości w realizacji.
Ile można zaoszczędzić wykonując termomodernizację? Jakie prace trzeba wykonać? Przy użyciu jakich materiałów budowlanych osiąga się najlepsze efekty? Czy w końcu jakie to wszystko przynosi korzyści dla inwestora?
Poniżej przykład domu jednorodzinnego wybudowanego w 70. latach XX wieku, w którym przedstawiono realizację procesu termomodernizacji budynku.
Największe korzyści w postaci zmniejszenia zapotrzebowania budynku na energię (aż 74%) i kosztów związanych z ogrzewaniem, uzyskano po ociepleniu wszystkich przegród zewnętrznych budynku, takich jak: strop, ściany zewnętrzne, fundamenty, podłoga na gruncie.
Budynek posiada 4 kondygnacje: piwnicę ogrzewaną, parter i piętro mieszkalne oraz nieogrzewane poddasze. Ściany zewnętrzne piwnic wykonane są z pustaków betonowych 2 x 20 cm, natomiast ściany kondygnacji parteru i piętra wykonane zostały z pustaka pianobetonowego gr. 20 cm z pustką powietrzną oraz warstwą osłonową z cegły ceramicznej kratówki gr. 12 cm. Strop nad piętrem wykonany jest jako żelbetowy, posiada symboliczną izolację termiczną w postaci 5. centymetrowej warstwy supremy pokrytej 3 cm wylewką cementową w złym stanie technicznym. Podłoga na gruncie to jedynie płyta betonowa z wylewką na podsypce piaskowo-żwirowej. Okna w budynku są drewniane, skrzynkowe w średnim stanie technicznym.
Budynek ogrzewany jest mocno wyeksploatowanym kotłem na paliwo stałe o niskiej sprawności, w którym spalany jest węgiel kamienny. Instalacja centralnego ogrzewania ma ok. 40 lat, grzejniki są żeliwne, nie mają zamontowanych zaworów i głowic termoregulacyjnych, przewody są zarośnięte kamieniem, a duża ilość zładu wodnego powoduje wysoką bezwładność cieplną układu. Dodatkowo w wybranych pomieszczeniach stosuje się ogrzewanie przy pomocy „farelek” elektrycznych (ok. 10% zapotrzebowania).
Ciepła woda użytkowa jest przygotowywana w zasobnikowym podgrzewaczu elektrycznym o pojemności 40 l.
Warto jest podkreślić, że z uwagi na niską izolacyjność termiczną przegród, a co za tym idzie duże ilości zużywanego paliwa, budynek jest notorycznie niedogrzewany, co skutkuje niskim komfortem użytkowania oraz zawilgoceniami i zagrzybieniem przegród zewnętrznych.
Poniżej zaprezentowano elewacje budynku:
W ramach termomodernizacji zaplanowano następujące etapy prac termomodernizacyjnych:
ETAP I – wymiana stolarki okiennej i drzwiowej
ETAP II – docieplenie stropu nad piętrem
ETAP III – docieplenie ścian zewnętrznych budynku Kompletnym Systemem Ociepleń
ETAP IV – docieplenie podłogi na gruncie
ETAP V – kompleksowa modernizacja systemu co i cwu.
Oprócz działań czysto termomodernizacyjnych budynek został dodatkowo poddany zabiegom architektonicznym, które poprawiają jego wygląd oraz funkcjonalność pomieszczeń.
Zdecydowano się na zmianę konstrukcji dachu oraz nowe pokrycie dachowe. Zdecydowano o likwidacji 4 małych okienek od strony zachodniej i dobudowanie od tej strony garażu, na którym został wykonany zadaszony taras. Z tarasu natomiast wykonane zostało dodatkowe wejście do budynku.
Zapotrzebowanie energii końcowej, tj. uwzględniającej sprawności instalacji na potrzeby centralnego ogrzewania, wentylacji oraz ciepłej wody użytkowej wynosiło aż 675,5 kWh/m2/rok, podczas gdy o budynku energooszczędnym mówimy wtedy, kiedy takie zapotrzebowanie jest ponad dziesięciokrotnie mniejsze.
Sumaryczne zużycie energii przez budynek wynosi 118 582 kWh/rok czyli 426,9 GJ – przynajmniej w teorii, bo oczywiście utrzymywanie temperatury 20oC w takim budynku byłoby bardzo trudne i kosztowne – szczególnie w kontekście ogromnych wzrostów kosztów energii z roku 2022.
Zapotrzebowanie na energię pierwotną wynosiło 861,7 kWh/m2/rok, a emisja CO2 wynosi 0,2677 tCO2/(m2/rok)
Stan zapotrzebowania na energię przed termomodernizacją:
| Opis | Ilość | J.M. |
| energia końcowa | 118582 | kWh/rok |
| energia pierwotna | 151257 | kWh/rok |
| emisja CO2 | 47 | tCO2/rok |
| teoretyczny koszt ogrzewania i grzania cwu | 58971 | zł brutto |
Teoretyczny koszt ogrzewania dla zapewnienia optymalnych warunków funkcjonowania domowników wyniósł by: 58 971 zł brutto przy cenach: węgiel 3000zł/t, prąd 70 gr/ kWh.
ETAP I : wymiana stolarki okiennej i drzwi zewnętrznych.
Stolarkę wymieniono na okna i drzwi dostosowane do obecnych wymagań prawnych, tj. o całkowitym współczynniku przenikania U=1,3 W/m2K dla okien oraz U=1,7 W/m2K dla drzwi zewnętrznych.
Po wykonaniu wymiany okien i drzwi zewnętrznych nasze zapotrzebowanie zmienia się na:
| Opis | Ilość | J.M. |
| energia końcowa | 110477 | kWh/rok |
| energia pierwotna | 141523 | kWh/rok |
| emisja CO2 | 44 | tCO2/rok |
| teoretyczny koszt ogrzewania i grzania cwu | 55011 | zł brutto |
Teoretyczny koszt ogrzewania dla zapewnienia optymalnych warunków funkcjonowania domowników po wymianie stolarki okiennej i drzwi zewnętrznych wyniósł by: 55011 zł brutto.
Etap I – wnioski: ten bez wątpienia potrzebny etap termomodernizacji pozwolił na obniżenie zapotrzebowania budynku na energię o około 7%
ETAP II : wymiana dachu oraz wykonanie izolacji termicznej stropu
Strop nad piętrem został ocieplony przy użyciu płyt styropianowych Termo Organika DALMATYŃCZYK dach-podłoga o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,040 W/mK i grubości 30 cm. Dodatkowo wykonana została podłoga na legarach z płyt OSB w celu umożliwienia korzystania z powierzchni na poddaszu. Dotychczasowa warstwa polepy została usunięta.
Ocieplenie stropu pozwoliło podnieść temperaturę ścian zwłaszcza w okolicach wieńców i nadproży co jest działaniem niezbędnym dla wyeliminowania zawilgoceń i zagrzybień powierzchni. Dodatkowo wymiana pokrycia dachu pozwoliła na uszczelnienie poddasza, co dodatkowo zmniejszy ilość strat ciepła.
Po wykonaniu ocieplenia stropu zapotrzebowanie budynku na energię zmniejszyło się na:
| Opis | Ilość | J.M. |
| energia końcowa | 83532 | kWh/rok |
| energia pierwotna | 109163 | kWh/rok |
| emisja CO2 | 34 | tCO2/rok |
| teoretyczny koszt ogrzewania i grzania cwu | 41846 | zł brutto |
Teoretyczny koszt ogrzewania dla zapewnienia optymalnych warunków funkcjonowania domowników po wymianie stolarki okiennej, drzwi zewnętrznych i ociepleniu stropu wyniósł by: 41846 zł brutto.
Etap II – wnioski: po wykonaniu założonych prac uzyskano obniżenie zapotrzebowania budynku na energię aż o prawie 25% w odniesieniu do stanu z etapu I, czyli po wymianie okien i drzwi. Jak widać zabieg ten daje bardzo wymierną korzyść, ponieważ przy cenach energii z połowy 2016 roku szacowana oszczędność kosztów związanych z ogrzewaniem budynku może być na poziomie ponad 13 tys. zł rocznie.
ETAP III ocieplenie ścian zewnętrznych budynku
Prace związane z poprawą ochrony cieplnej ścian zewnętrznych budynku zostały wykonane przy użyciu płyt styropianowych Termo Organika GALAXY fasada o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,033 W/mK i grubości 15 cm, wchodzącego w skład Kompletnego Systemu Ociepleń Termo Organika. Warstwa izolacji została zamontowana nieznacznie powyżej terenu gruntu. Do izolacji ścian fundamentowych (poniżej gruntu) zostały użyte płyty Termo Organika SILVER fundament o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,036 W/mK i grubości również 15 cm. Przy okazji wykonany został drenaż opaskowy wokół budynku.
Płyty balkonowe zostały ocieplone od spodu przy pomocy płyt styropianowych Termo Organika GALAXY fasada o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,033 W/mK i grubości 10 cm, natomiast z góry zostały zaizolowane płytami XPS o grubości 3 cm, a na nich została wykonana wylewka pod glazurę. Grubość ocieplenia od góry limitowana była brakiem możliwości z tytułu kolizji z zamontowanym oknem balkonowym. Istniejące otwory okienne i drzwiowe w starych budynkach często uniemożliwiają zastosowanie większych grubości termoizolacji bez naruszania elementów konstrukcyjnych typu nadproże.
Pozostałe wypusty, ścianki balkonowe, okapu zostały ocieplone w miarę możliwości w sposób ciągły płytami Termo Organika GALAXY fasada o grubościach od 3 do 10 cm. Działania te są konieczne z uwagi na chęć eliminacji istotnych mostków termicznych mogących doprowadzać do kondensacji pary wodnej w/na przegrodzie.
Po wykonaniu ocieplenia ścian zapotrzebowanie budynku na energię zmienia się na:
| Opis | Ilość | J.M. |
| energia końcowa | 33217 | kWh/rok |
| energia pierwotna | 48736 | kWh/rok |
| emisja CO2 | 15 | tCO2/rok |
| teoretyczny koszt ogrzewania i grzania cwu | 17261 | zł brutto |
Teoretyczny koszt ogrzewania dla zapewnienia optymalnych warunków funkcjonowania domowników po wymianie stolarki okiennej, drzwi zewnętrznych, ociepleniu stropu i ocieplenie ścian zewnętrznych wyniósł by: 17261 zł brutto.
Etap III wnioski: po wykonaniu założonych prac ocieplenia ścian zewnętrznych uzyskano kolejne znaczące obniżenie zapotrzebowania budynku na energię aż o 60%, w stosunku do stanu z etapu II (wykonanie ocieplenia stropu). Uwzględniając ceny nośników energii na drugą połowę 2022 roku, szacowana oszczędność kosztów wiązanych z ogrzewaniem może być na poziomie 24,5 tys. zł.
ETAP IV – ocieplenie podłogi na gruncie
W celu poprawnego wykonania ocieplenia podłogi na gruncie istniejące warstwy wylewki zostały usunięte, zastosowana została warstwa hydroizolacji w postaci papy, następnie warstwa podbudowy w postaci tzw. „chudziaka”. Na tak przygotowane podłoże zastosowano płyty styropianowe Termo Organika DALMATYŃCZYK dach-podłoga o współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,040 W/mK i grubości 15 cm.
Po wykonaniu ocieplenia podłogi na gruncie zapotrzebowanie budynku na energię zmienia się na:
| Opis | Ilość | J.M. |
| energia końcowa | 27985 | kWh/rok |
| energia pierwotna | 42454 | kWh/rok |
| emisja CO2 | 13 | tCO2/rok |
| teoretyczny koszt ogrzewania i grzania cwu | 14705 | zł brutto |
Teoretyczny koszt ogrzewania dla zapewnienia optymalnych warunków funkcjonowania domowników po wymianie stolarki okiennej, drzwi zewnętrznych, ociepleniu stropu,
ocieplenie ścian zewnętrznych i ociepleniu podłogi na gruncie wyniósł by: 14705 zł brutto.
Etap IV – wnioski: po wykonaniu docieplenia podłogi na gruncie uzyskano obniżenie zapotrzebowania budynku na energię o około 15% w odniesieniu do stanu z etapu III (ocieplenie ścian zewnętrznych). Ocieplenie podłogi na gruncie w stosunku do stanu poprzedniego, daje nam koleją szacowaną oszczędność kosztów rocznych na poziomie 2500 zł.
ETAP V – kompleksowa modernizacja systemu co i cwu
Wymiana instalacji centralnego ogrzewania wraz z wymianą kotła na gazowy kocioł kondensacyjny zaopatrujący budynek w energię na potrzeby CO oraz ciepłej wody użytkowej, a także montaż instalacji solarnej pozwoliła dodatkowo zmniejszyć zapotrzebowanie energetyczne budynku oraz zapewni bezobsługowe działanie kotłowni. Rozwiązanie to, pomimo wielu udogodnień, podniosło jednak koszt jednostkowy energii z uwagi na fakt, iż energia z gazu jest kosztowniejsza od energii ze spalania węgla we własnej kotłowni. Na potrzeby analizy założono średnią cenę energii na poziomie 3000 zł brutto za tonę węgla, 70 gr za kWh energii elektrycznej oraz 29 gr za kWh ze spalania gazu ziemnego.
Po wymianie instalacji oraz wymianie źródła ciepła zapotrzebowanie budynku na energię zmienia się na:
| Opis | Ilość | J.M. |
| energia końcowa | 20269 | kWh/rok |
| energia pierwotna | 20607 | kWh/rok |
| emisja CO2 | 4 | tCO2/rok |
| teoretyczny koszt ogrzewania i grzania cwu | 4236 | zł brutto |
Teoretyczny koszt ogrzewania dla zapewnienia optymalnych warunków funkcjonowania domowników po wymianie stolarki okiennej, drzwi zewnętrznych, ociepleniu stropu, ocieplenie ścian zewnętrznych, ociepleniu podłogi na gruncie i kompleksowej modernizacji CO i CWU wyniósł by: 4236 zł brutto przy cenach: gaz
0,288zł/kWh
Etap V – wnioski: Wymiana instalacji w stosunku do stanu po ociepleniu bryły budynku daje nam szacunkową oszczędność kosztów rocznych powyżej 10 tys. zł
Podsumowanie:
Największe korzyści w postaci zmniejszenia zapotrzebowania budynku na energię (aż 74%) i kosztów związanych z ogrzewaniem, uzyskano po zwiększeniu ochrony cieplnej wszystkich przegród zewnętrznych budynku, takich jak: strop, ściany zewnętrzne, fundamenty, podłoga na gruncie.
W efekcie przeprowadzonych kompleksowych prac termomodernizacyjnych udało się uzyskać:
- oszczędności energii końcowej na poziomie 98 313 kWh rocznie,
- oszczędności energii pierwotnej na poziomie 130 650 kWh rocznie,
- zmniejszono emisję CO2 w ciągu roku o 43 tony,
- obniżono szacowane roczne koszty ogrzewania budynku o około 54,5 tys. zł,
- uzyskano efekt wizualny oraz poprawiono funkcjonalność budynku.
