Nowoczesne budynki charakteryzują się bardzo niskimi potrzebami ciepła. Dotyczy to np. budynków pasywnych, niskoenergetycznych i wykonanych według standardu WT 2017. Jednocześnie wyposażenie budynku musi spełniać rosnące wymagania komfortu, co powoduje, że zużycie energii elektrycznej jest stosunkowo wysokie. Dodatkowo na wzrost zużycia energii elektrycznej w energooszczędnym budynku wpływa zastosowanie wentylacji mechanicznej, a także pompy ciepła. Jednak dla tego typu budynków możliwe jest doprowadzenie do standardu tzw. plus-energetycznego. Oznacza to, że budynek może odprowadzać do sieci elektroenergetycznej nadwyżki energii wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną. Energia produkowana przez instalację PV może także służyć zasilaniu samochodu elektrycznego. Takie rozwiązanie jest możliwe do zastosowania także dla starych budynków, które można z powodzeniem poddać gruntownej modernizacji. Pokazuje to przykład budynku plus-energetycznego z niemieckiego miasta Mühltal.

1. Dom plus-energetyczny z pompą ciepła
 Warunki uzyskania standardu plus-energetycznego w modernizowanym domu
 System grzewczy i wentylacyjny w budynku plus-energetycznym
 Koszty modernizacji przykładowego domu plus-energetycznego
Wydanie 1/2017
30.04.2017
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. 2
Projekt „energy+ Home”
 W 2012 roku ukończono przebudowę budynku jednorodzinnego w Mühltal w Niemczech,
w ramach projektu „energy+ Home”. Był to projekt koordynowany przez Uniwersytet
Techniczny w Darmstadt, z udziałem kilkunastu partnerów – głównie producentów szeroko
pojętej branży budowlanej i wyposażenia wnętrz. W zakresie instalacyjnym partnerem
projektu była firma Vaillant. Założeniem projektu było uzyskanie maksymalnie wysokiego
standardu plus-energetycznego dla budynku. Możliwe stało się wykazanie, że najwyższe
standardy energooszczędności nie są zarezerwowane jedynie dla nowobudowanych
domów, ale także dla starych, które można poddać gruntownej modernizacji.
Fot. LANG+VOLKWEIN Architekten Fot. LANG+VOLKWEIN Architekten
Budynek po przebudowie, od strony ulicy (frontu) Budynek po przebudowie, od strony ogrodu

3. 3
Budynek jednorodzinny z lat 70-tych
przed przebudową
 Budynek z lat 70-tych przeznaczony dla 5 osób jest zlokalizowany jest w miejscowości
Mühltal (land: Hesja). Dom uchodził za bardzo komfortowy ze względu dużą powierzchnię
użytkową 154 m2, wyposażenie w bezobsługowy system grzewczy z kotłem olejowym,
centralne podgrzewanie wody użytkowej, ogrzewany garaż, zadaszony taras i balkon.
 Średnie zużycie oleju opałowego wynosiło
5.700 l/rok. Koszt ciepła wytwarzanego z tego
paliwa w latach ’70 wynosił ok. 1 Cent/kWh,
podczas gdy w 2010 już 9 Cent/kWh.
Obciążenie budżetu domowego uległo wobec
tego znacznemu zwiększeniu.
Mühltal

4. 4
Ogólny cel dla standardu energetycznego
budynku w projekcie „energy+ Home”
 Celem było uzyskanie standardu plus-energetycznego, czyli wytwarzania większej ilości
energii niż jest to potrzebne dla całkowitych potrzeb energetycznych budynku. Nadwyżka
wytwarzanej energii elektrycznej zakładana na 3.400 kWh/rok powinna wystarczyć dla
„tankowania” samochodu elektrycznego, który dzięki temu powinien przejechać rocznie
dystans około 20.000 km.
 Dodatkowo celem było, aby użytkowanie budynku i samochodu było co najmniej neutralne
dla środowiska naturalnego biorąc pod uwagę emisję dwutlenku węgla CO2.
Fot. diephotodesigner.de
Standard plus-energetyczny
Neutralny bilans CO2
Zasilanie samochodu elektrycznego
20.000 km/rok

5. 5
Zakres prac modernizacyjnych
 Szczególną uwagę w procesie modernizacji budynku zwrócono na takie punkty jak
architektura, konstrukcja budynku, oświetlenie naturalne, system grzewczy i wytwarzanie
energii elektrycznej dla potrzeb własnych i zasilania samochodu elektrycznego.
Fot. diephotodesigner.de
Architektura Oświetlenie naturalne
System grzewczy Wytwarzanie energii elektrycznej
Konstrukcja

6. 6
Dom plus-energetyczny
1. ARCHITEKTURA
1. ARCHITEKTURA

7. 7
 Szczególną uwagę zwrócono na zwiększenie poziomu komfortu i funkcjonalności domu.
Zlikwidowano kilka ścian wewnętrznych, powiększono pomieszczenia i wspólną przestrzeń
dzienną (kuchnię, jadalnię i salon). Górna kondygnacja została „otwarta”, tzn. po wymianie
dachu zwiększono wysokość pomieszczeń do 5 metrów. To powiększyło przestrzeń życiową
i „rozjaśniło” wnętrze. Istotny wpływ na samopoczucie i zdrowie mieszkańców odgrywa
naturalne oświetlenie pomieszczeń. Zadbano o zdecydowaną poprawę oświetlenia w ciągu
dnia, zwiększając o 160% powierzchnię okien.
Dom plus-energetyczny | ARCHITEKTURA
Dom przyjazny dla mieszkańców
Fot. LANG+VOLKWEIN ArchitektenFot. diephotodesigner.de

8. 8
 Dzięki wymianie całego systemu grzewczego i zastąpieniu kotła olejowego pompą ciepła
typu powietrze/woda (Vaillant aroTHERM VWL), możliwa była likwidacja magazynu oleju.
Uzyskano dodatkowe 20 m2 powierzchni użytkowej z przeznaczeniem na duże i wygodne
pomieszczenie łazienki/SPA.
Przed przebudową
Po przebudowie
Magazyn oleju
opałowego
Kotłownia
Kotłownia
Łazienka, SPA
Dom plus-energetyczny | ARCHITEKTURA
Zwiększenie powierzchni użytkowej domu

9. 9
 Parter  Piwnica
1- wiatrołap
2- kuchnia i jadalnia
3- salon
4- spiżarnia
5- taras
6- garaż
7- pokój rodziców
8- pokój dzieci
9- garderoba
10- biuro
11- kotłownia
12- łazienka/SPA
12
Dom plus-energetyczny | ARCHITEKTURA
Rzuty kondygnacji budynku po przebudowie
UWAGA: na czerwono
nowe fragmenty budynku

10. 10
Panele fotowoltaiczne zintegrowane z połacią dachu
Płyty fasadowe
Przeszklenie z nadrukowanym motywem graficznym
Płyty fasadowe
Płyty ceramiczne
Brama segmentowa o wysokim standardzie izolacji cieplnej
Tynk polimerowo
-mineralny
Okna dachowe
Panele fotowoltaiczne zintegrowane z połacią dachu
Tynk polimerowo-mineralny
Płyty fasadowe
Dom plus-energetyczny | ARCHITEKTURA
Elewacje budynku po przebudowie
 Postawiono nacisk na uzyskanie
ponadczasowego wyglądu budynku
i wkomponowania go w otoczenie.
Na szybach elewacji południowej
nadrukowano zdjęcia pni drzew.
Południe
Północ
Zachód

11. 11
Dom plus-energetyczny
2. KONSTRUKCJA
2. KONSTRUKCJA
Fot. LANG+VOLKWEIN Architekten

12. 12
Przegrody w budynku przed i po przebudowie
wraz z porównaniem do warunków WT 2017
 Gruntowna przebudowa budynku wiązała się także ze zdecydowanym podwyższeniem
standardu izolacji cieplnej. W ten sposób budynek spełnia wymagania m.in. Warunków
Technicznych WT 2017. Szczególnej poprawie izolacyjności poddano ściany zewnętrzne,
stropodach oraz okna i drzwi.
Rodzaj przegrody
Budynek istniejący
- przed przebudową
U [W/(m2·K)]
Budynek po
przebudowie
U [W/(m2·K)]
WT 2017
U [W/(m2·K)]
Ściany zewnętrzne
Wschód/Zachód
Północ
Południe (*dylatacja)
1,31
1,31
1,31
0,15
0,16
0,200,30
0,20
Okna, drzwi balkonowe 2,90 0,80 0,90
Okna dachowe --- 1,00 1,10
Stropodach 0,93 0,12 0,15
Stropy nad piwnicami 0,25 0,25 0,25
Podłoga na gruncie 0,85 0,22 0,30
*ściana przylegająca do sąsiedniego budynku

13. 13
Dom plus-energetyczny | KONSTRUKCJA
Termomodernizacja ścian zewnętrznych
 Ściany zbudowane z pustaków gazobetonowych o szerokości 24 cm były pozbawione
izolacji cieplnej. W ramach przebudowy zastosowano izolację z wełny mineralnej
w standardzie WLG 040 (współczynnik przewodzenia ciepła  = 0,040 W/mK). Ściany piwnicy
przylegające do gruntu wykonane z pustaków 30 cm docieplono płytami ze styroduru XPS
w standardzie WLG 035 o grubości 16 cm.
przed przebudową
Uw = 1,31 W/m2K
po przebudowie
Uw = 0,15 W/m2K
redukcja strat
ciepła: – 89%

14. 14
Dom plus-energetyczny | KONSTRUKCJA
Termomodernizacja stropodachu
przed przebudową
Uw = 0,93 W/m2K
po przebudowie
Uw = 0,12 W/m2K
redukcja strat
ciepła: – 87%
 Strop pod poddaszem był jedynie lekko izolowany cieplnie cienką warstwą luźno leżącej
wełny mineralnej. W ramach przebudowy zastosowano izolację ściany kolankowej od
wewnątrz, a w samym stropodachu izolację 18 cm pomiędzy krokwiami (wełna WLG 032),
płyty termoizolacyjne 6 cm (WLG 035) nad krokwiami i izolację pod krokwiami 6 cm (wełna
WLG 032). Szczególną uwagę zwrócono na uzyskanie szczelności powietrznej stropodachu
przy zachowaniu paroprzepuszczalności na zewnątrz budynku.

15. 15
Dom plus-energetyczny | KONSTRUKCJA
Termomodernizacja podłogi na gruncie
 Ze względu na wymianę systemu ogrzewania z grzejnikowego na podłogowe, zdecydowano
się na wymianę wylewki na cienkonwarstwową (anhydrytowa), aby nie obniżać nadmiernie
wysokości pomieszczenia. Bardzo niskie zapotrzebowanie ciepła budynku, pozwoliło
zastosować podłogę z litego drewna.
przed przebudową
Uw = 0,85 W/m2K
po przebudowie
Uw = 0,22 W/m2K
redukcja strat
ciepła: – 74%

16. 16
Dom plus-energetyczny
3. OŚWIETLENIE
3. OŚWIETLENIE

17. 17
 Wnętrza budynku z lat 70-tych były słabo oświetlone dziennym światłem. Wynikało to
m.in. z niekorzystnego ustawienia względem kierunków świata. Południowa ściana budynku
przylega do budynku sąsiada, a wschodnia jest częścią wejściową o małej powierzchni.
Dom plus-energetyczny | OŚWIETLENIE
Słabe oświetlenie naturalne…
 Małe pomieszczenia, zadaszenia tarasu i balkonu
utrudniały dostęp naturalnego światła głębiej
w budynek. Średnie natężenie światła dziennego
wewnątrz wynosiło 300700 lx (luks), a w zimowe
pochmurne dni jeszcze mniej. Dla porównania,
na zewnątrz budynku natężenie światła wynosi
w pochmurny dzień przeciętnie 5.000 lx, a w letni
słoneczny dzień nawet 100.000 lx.
Fot. diephotodesigner.de

18. 18
 Dużą wagę przywiązano do przeszklenia pomieszczeń dla zapewnienia większego dostępu
światła dziennego i ograniczenia czasu użytkowania oświetlenia elektrycznego. Dodatkowe
okna dachowe pozwoliły doświetlić górną, a także dolną kondygnację poprzez otwarte
przestrzenie domu. Pomieszczenia piwnicy zyskały okna balkonowe z bezpośrednim
wyjściem na ogród. Nowe trójszybowe okna zdecydowanie obniżyły straty ciepła.
Dom plus-energetyczny | OŚWIETLENIE
Wymiana i rozbudowa przeszkleń

19. 19
 Wymiana okien pionowych, zastosowanie okien dachowych, zwiększenie wysokości górnej
kondygnacji, a także jasna kolorystyka wnętrz, zdecydowanie poprawiła jakość oświetlenia
naturalnego. Poza odczuciem komfortu, wpłynęło to na znaczne skrócenie czasu używania
oświetlenia sztucznego i tym samym zmniejszenie zużycia energii elektrycznej.
Przed przebudową Po przebudowie
PARTER
1- wiatrołap
2- kuchnia/jadalnia
3- salon
4- spiżarnia
5- taras
6- garaż
Dom plus-energetyczny | OŚWIETLENIE
Efekty przebudowy – poprawa oświetlenia
Skala jakości oświetlenia
dziennego (TLQ wg DIN 5034)

20. 20
Dom plus-energetyczny
4. SYSTEM GRZEWCZY
4. SYSTEM GRZEWCZY
Fot. diephotodesigner.de

21. 21
 Dla potrzeb ogrzewania budynku plus-energetycznego w 2012 roku przewidziano pompę
ciepła typu powietrze/woda. Jednostka wewnętrzna pompy ciepła posiada zintegrowany
podgrzewacz ciepłej wody u pojemności 175 litrów. Pompa ciepła jest zasilana energią
elektryczną sieciową lub wprost z instalacji fotowoltaicznej o mocy nominalnej 12,8 kWp.
Vaillant geoTHERM VWL
Dom plus-energetyczny | OGRZEWANIE
Pompa ciepła powietrze/woda

22. 22
Dom plus-energetyczny
5. WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ
5. WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ
Fot. diephotodesigner.de

23. 23
 W budynku zastosowano instalację fotowoltaiczną o mocy szczytowej 12,8 kWp.
W ciągu roku powinna dostarczyć 9.880 kWh energii elektrycznej. Całkowite potrzeby
budynku na energię elektryczną wynoszą ok. 6.650 kWh/rok, z tego 4.150 kWh/rok
wynika z ogrzewania i wentylacji domu oraz podgrzewania wody użytkowej.
 Nadwyżka wyprodukowanej energii wynosząca ok. 3.230 kWh/rok powinna wystarczyć
na potrzeby zasilania samochodu elektrycznego – dla przejechania ok. 20.000 km/rok.
Dom plus-energetyczny | ENERGIA
Instalacja fotowoltaiczna
Samochód
elektryczny
3.230 kWh
(33%)
Potrzeby domu:
6.650 kWh
(67%)
Wyposażenie
domu:
2.500
kWh
CO, CWU,
wentylacja:
4.150
kWh

24. 24
Dom plus-energetyczny
REZULTATY, PODSUMOWANIE…
REZULTATY, PODSUMOWANIE…
Fot. diephotodesigner.de

25. 25
 Budynek z lat 70-tych cechował się bardzo wysokim zapotrzebowaniem ciepła i energii
pierwotnej, które odpowiednio wynosiło jednostkowo 210 i 380 kWh/m2rok. Dla porównania
projektowane w Polsce od 01.01.2017 r. budynki, muszą zgodnie z warunkami WT 2017
cechować się zużyciem energii pierwotnej nie większym niż 95 kWh/m2rok.
 Po przebudowie jednostkowe zapotrzebowanie ciepła budynku obniżyło się o ponad 90%
z 210 do jedynie 18 kWh/m2rok. Zapotrzebowanie energii pierwotnej z 380 kWh/m2rok
obniżyło się do wartości ujemnej -30,7 kWh/m2rok. Budynek wytwarza więc więcej energii
niż sam potrzebuje dla całkowitych potrzeb ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody,
wentylacji, zasilania urządzeń itd.
Zapotrzebowanie
energii pierwotnej EP
– 30,7 kWh/m2rok
po modernizacji
Zapotrzebowanie
energii pierwotnej EP
380 kWh/m2rok
przed modernizacją
Zapotrzebowanie ciepła
210 kWh/m2rok
przed modernizacją
Zapotrzebowanie ciepła
18 kWh/m2rok
po modernizacji
WT 2017 w Polsce: EPmax = 95 kWh/m2rok
Dom plus-energetyczny | REZULTATY
Zapotrzebowanie energii pierwotnej

26. 26
Modernizacja CO2 neutralne
Emisja CO2 przy modernizacji
EmisjaCO2przeznowybudynek
2010 2020 2030 2040 2050
EmisjaCO2e(kg/m2rok)
Dom plus-energetyczny | REZULTATY
„Ujemna” emisja dwutlenku węgla
 Istotny jest także całkowity efekt modernizacji budynku. Budowa każdego nowego
budynku wiąże się także z obciążeniem środowiska i emisją dwutlenku węgla, z uwagi na
wytworzenie materiałów budowlanych, ich transport oraz sam proces budowy. Największe
nakłady będą towarzyszyć budowie domu o wysokim standardzie, np. pasywnym.
 Modernizacja domu będzie wiązała się
z mniejszym obciążeniem środowiska i emisją
CO2. Wykorzystana jest już konstrukcja domu.
Dla budynku zero-energetycznego emisja CO2
była by zerowa w ciągu roku. Jeżeli standard
dojdzie do poziomu plus-energetycznego, to
emisja CO2 będzie „ujemna” (oszczędność
produkcji energii w elektrowni, dzięki jej
oddawaniu do sieci elektroenergetycznej).
 „Ujemna” emisja CO2 budynku „energy+
Home” w kolejnych latach zrekompensuje
emisję wytworzoną przy modernizowaniu
budynku.

27. 27
Dom plus-energetyczny | REZULTATY
Szacowana roczna emisja CO2
 Emisja dwutlenku węgla w przypadku modernizacji budynku do standardu KfW-70
(Niemcy, potrzeby cieplne < 45 kWh/m2rok, zużycie energii pierwotnej < 70 kWh/m2rok)
lub pasywnego obniżyła by się ponad 4-krotnie. W standardzie „energy+ Home” emisja CO2
będzie „ujemna” ze względu na nadwyżkę energii elektrycznej wytwarzanej przez instalację
fotowoltaiczną.
Standard budynku
przed
modernizacją
wg KfW-70 pasywny energy+ Home
System grzewczy Kocioł olejowy
Kondensacyjny
kocioł olejowy +
instalacja solarna
Elektryczny Pompa ciepła
Ciepło dla ogrzewania (kg/rok CO2) 19.557 2.068 1.886 1.414
Ciepła woda użytkowa(kg/rok CO2) 850 209 1.262 409
Energia pomocnicza(kg/rok CO2) 1.512 976 827 736
Wyposażenie domu(kg/rok CO2) 2.772 2.526 1.540 1.540
Wytwarzanie energii(kg/rok CO2) 0 0 0 -6.087
Suma (kg/rok CO2) 24.692 5.778 5.514 -1.988

28. 28
 Emisja CO2 przez dom „energy+ Home” jest ogólnym bilansie „ujemna”, ponieważ
wytwarza on nadwyżkę energii, której produkkcja w tradycyjny sposób (np. w elektrowni)
wiązało by się z emisją CO2. Przed modernizacją, eksploatacja budynku powodowała
emisję blisko 25.000 kgCO2/rok. Dla porównania można przedstawić emisje dla budynków
w standardzie EnEV 2009 (Niemcy 2009 r.) oraz KfW-70 pasywnym (zapotrzebowanie
ciepła poniżej 15 kWh/m2rok).
Dom plus-energetyczny | REZULTATY
Porównanie emisji dwutlenku węgla
EmisjaCO2e(kg/m2rok)
EmisjaCO2e(kg/m2rok)
Energia wytworzona
Wyposażenie domu
Energia pomocnicza
Ciepła woda użytkowa
Ogrzewanie domu
Energiawytworzona
Budynekprzedmodernizacją
StandardEnEV2009
StandardKfW-70
Standardpasywny

29. 29
Ogólny zakres warunków WT 2017
Urządzenia dla energooszczędnego domu
 Obecny stan techniki pozwala doprowadzić zarówno nowy, jak i modernizowany budynek
nawet do standardu zero- lub plus-energetycznego. Służą temu urządzenia znajdujące się
w podstawowej ofercie producenta, jak np. pompy ciepła Vaillant flexoTHERM exclusive,
kolektory słoneczne Vaillant auroTHERM, czy rekuperatory Vaillant recoVAIR.
 Dodatkowym warunkiem osiągnięcia standardu zero- lub plus-energetycznego, jest
wytwarzanie na miejscu energii elektrycznej, np. przez instalację fotowoltaiczną.

30. Chłodzenie
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji