Dostępne obecnie systemy grzewcze, chłodzące i wentylacyjne pozwalają bez przeszkód uzyskać zerowy bilans energetyczny dla całego budynku z uwzględnieniem zużycia energii dla potrzeb wyposażenia domu (oświetlenie, AGD i inne). Dom zeroenergetyczny wg definicji nie zużywa energii pierwotnej. Ale już budowa domu z zerowym bilansem energii polega jedynie na takim doborze instalacji fotowoltaicznej, aby zrównoważyć roczną ilość energii końcowej - dostarczanej do budynku i mierzonej na liczniku energii. W ten sposób koszty zakupu energii elektrycznej będą najniższe z możliwych, tzn. ograniczą się do opłat stałych.

1. Dom o zerowym rocznym bilansie energetycznym
 Przykład budynku z zerowym rocznym bilansem energii elektrycznej
 Efektywny energetycznie system grzewczo-chłodzący budynku
 Dobór instalacji fotowoltaicznej dla pełnego pokrycia rocznych potrzeb energii
Wydanie 1/2018
30.05.2018
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. 2
Jakich kosztów ogrzewania domu można
się spodziewać w przyszłości?
 Zdecydowana większość osób budujących lub modernizujących dom z góry zakłada, że
będzie ponosić wydatki na ciepło i energię elektryczną. Według raportu* blisko 60%
budujących dom spodziewa się rocznych wydatków na ogrzewanie od 2 do 4 tys. zł, a blisko
17% od 4 do 6 tys. zł. W raporcie nie odnotowano osób, które spodziewają się, że koszty
mogą być… bliskie zeru. Tymczasem obecnie dostępne rozwiązania techniczne na to
w pełni pozwalają. Co więcej, ich zastosowanie nie wiąże się z wyższymi kosztami inwestycji,
zwłaszcza gdy podejmie się właściwe decyzje na wczesnym etapie projektu domu.
Funkcjonalność
Potrzeby osobiste
Architektura
Koszty eksploatacyjne

3. 3
Budżet rocznych wydatków gospodarstwa
domowego w Polsce
 Według badań GUS przeprowadzonych w 37.181
gospodarstwach domowych, wydatki związane
z ogrzewaniem pomieszczeń, zakupem energii
elektrycznej i mediów, należą do największych
w całym budżecie domowym. Jest to wartość
uśredniona, a wiadomo, że w przypadku domów
jednorodzinnych, szczególnie tych o niskim
standardzie energetycznym, wydatki te
będą stanowić jeszcze wyższy udział
w budżecie.
 Ograniczenie tych wydatków jest więc
często jednym z podstawowych celów dla
mieszkańców. Służy temu m.in. poprawa standardu
izolacji cieplnej (termomodernizacja), stosowanie
efektywnych energetycznie źródeł ciepła (kotły
kondensacyjne, pompy ciepła), ale także
wykorzystanie energii odnawialnej (pompy ciepła,
kolektory słoneczne, panele fotowoltaiczne).
Źródło: „Budżety gospodarstw domowych w 2013 r.”, Główny Urząd Statystyczny 2014
Transport
9,6%
Ogrzewanie, energia
elektryczna, media
20,8%
Żywność
i napoje
24,9%
* m.in. odzież, usługi wydatki na zdrowie
i edukację, wydatki na kulturę i rekreację,
łączność, wyposażenie wewnętrzne itd.

4. 4
Czym się rożni dom zero-energetyczny od
domu z zerowym rocznym bilansem energii?
 Dom zero-energetyczny według definicji
cechuje się zerowym zużyciem energii
pierwotnej, a więc w miejscu jej wytworzenia.
W praktyce wymaga to wyprodukowania
w budynku stosunkowo dużej ilości energii
elektrycznej (większej od potrzeb budynku).
EP = 0 kWh/rok
EK = 0 kWh/rok
 Dom z zerowym rocznym bilansem
energii cechuje się zerowym w skali roku
zużyciem energii końcowej (mierzonej
na liczniku energii elektrycznej). Tyle energii
ile jest zużywanej w budynku powinno być
oddawanej do sieci z powrotem aby bilans
całkowity wyniósł zero.

5. 5
Jakie są wymagania dla uzyskania zerowego
rocznego bilansu energii w domu?
 Aby uzyskać zerowy roczny bilans energii w budynku, niezbędne jest spełnienie kilku
warunków. Obecnie budowane domy muszą spełniać Warunki Techniczne WT 2017, ale
warto podwyższyć ten standard do poziomu WT 2021 (obowiązujący od 2021 roku). Dzięki
temu niższe potrzeby energetyczne pozwolą dobrać system grzewczy o mniejszym zużyciu
energii. Drugim warunkiem jest zastosowanie pompy ciepła, a trzecim – własnego źródła
energii elektrycznej, którym najczęściej będzie instalacja fotowoltaiczna.
Standard izolacji cieplnej
wg WT 2017 lub WT 2021
Pompa ciepła jako jedyne
źródło ciepła w domu
Instalacja fotowoltaiczna
typu ON-GRID
 Budynek bazujący w 100% na energii elektrycznej pozwoli na to (w przeciwieństwie do
innych paliw), aby traktować sieć elektroenergetyczną jako magazyn energii. Nadwyżki
energii będą mogły być oddawane, a następnie według potrzeb odbierane z sieci.

6. 6
Jakie są korzyści z budowy domu o zerowym
rocznym bilansie energii?
 Dla większości właścicieli domu główną korzyścią z posiadania domu o zerowym bilansie
energii będą „zerowe” koszty zakupu energii. „Zerowe” oznacza, że powinny one wynieść
około 200 zł/rok, ponieważ ponoszone będą opłaty stałe za korzystanie z sieci. Opłaty stałe
nie są zależne od zmian cen za samą energię, a więc dodatkowo zyskuje się tutaj większą
niezależność od wzrostu cen za energię w przyszłości. Dom może być pozbawiony komina,
co ograniczy koszty inwestycji i konserwacji. W lokalnej skali taki dom jest całkowicie bez-
emisyjny, a jego standard wybiega daleko w przyszłość podnosząc wartość nieruchomości.
Dom bez komina
Minimalne koszty eksploatacyjne
Wysoka niezależność od zmian cen energii
Zerowa emisja zanieczyszczeń
Wybiegający w przyszłość standard domu

7. 7
Przykład budynku o zerowym rocznym
bilansie energii elektrycznej
Przykład budynku
o zerowym rocznym
bilansie energii
elektrycznej

8. 8
Podstawowe dane dla lokalizacji i konstrukcji
budynku jednorodzinnego
Powierzchnia użytkowa i ogrzewana 130 m2 (całość mieszkalna, bez garażu)
Lokalizacja Mazowsze, III strefa klimatyczna (-20 oC)
Standard budowy WT 2021
Rodzaj konstrukcji Mur z pustaków ceramicznych
Izolacja ścian Styropian 20 cm, U = 0,15 W/(m2K)
Stropodach Wełna mineralna 25 cm, U = 0,15 W/(m2K)
Podłoga na gruncie Styropian 15 cm, U = 0,20 W/(m2K)
Przeszklenia
3-szybowe
U szyby = 0,5 W/(m2K), U ramy = 0,7 W/(m2K)
 Przykładowy dom jednorodzinny został wykonany
zgodnie z Warunkami Technicznymi WT 2021.
Oznacza to spełnienie wymagań dla standardu
izolacji cieplnej przegród, jak również wymagań dla
zużycia energii pierwotnej na potrzeby ogrzewania,
chłodzenia, wentylacji oraz podgrzewania ciepłej
wody użytkowej. Nie może ono przekraczać
wskaźnikowo 70 kWh/m2rok.

9. 9
Budynek jednorodzinny wykonany zgodnie
z Warunkami Technicznymi WT 2021
Maksymalne
zapotrzebowanie ciepła
dla celów grzewczych
QCO = 4,0 kW
Maksymalne
zapotrzebowanie ciepła
dla trybu chłodzenia
QCH = 4,4 kW

10. 10
Bilans potrzeb energii użytkowej budynku
(dla potrzeb ciepła i chłodzenia)
 Potrzeby cieplne budynku wynoszą 1553 kWh/rok i stanowią 64% bilansu potrzeb energii
użytkowej (EU). Całkowita ilość ciepła (z uwzględnieniem potrzeb podgrzewania ciepłej
wody użytkowej) i chłodu wynosi 2439 kWh/rok, co w przeliczeniu na powierzchnię budynku
daje wartość 70,3 kWh/m2rok.
 Obliczeń dokonano w programie komputerowym CASAnova (ver 3.3.08a)
Razem:
2439 kWh/rok
2439 kWh/rok
70,3 kWh/m2rok

11. 11
System dla budynku z zerowym rocznym
bilansem energii
1
2
4
3
AGD i inneSieć
 Jednostka zewnętrzna pompy ciepła powietrze/woda
typu SPLIT  jest połączona z jednostką
wewnętrzną  zasilającą system ogrzewania
oraz chłodzenia pomieszczeń i wyposażoną
w podgrzewacz pojemnościowy ciepłej wody
użytkowej.
 Wentylację budynku zapewnia centrala
nawiewno-wywiewna z odzyskiem
ciepła (rekuperator) .
 System korzysta na bieżąco z energii
wytwarzanej w instalacji fotowoltaicznej
 lub też pobiera ją z sieci elektro-
energetycznej, gdzie została
wcześniej zmagazynowana
jako nadwyżka energii
oddanej przez instalację
fotowoltaiczną.

12. 12
Zastosowane urządzenia w systemie
grzewczym budynku
Źródło ciepła i chłodu
Pompa ciepła powietrze/woda aroTHERM SPLIT VWL 55/5 AS
- moc grzewcza 4,9 kW (A-7/W35)
Podgrzewanie ciepłej
wody użytkowej
Centrala uniTOWER VIH QW 190 z podgrzewaczem wody 188 litrów
System ogrzewania
i chłodzenia pomieszczeń
Instalacja ogrzewania/chłodzenia podłogowego:
- tryb ogrzewania nominalnie 35/28 oC, tryb chłodzenia nominalnie 23/18 oC
Wentylacja
Mechaniczna nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła
- rekuperator recoVAIR VAR 260/4E (260 m3/h)
Instalacja fotowoltaiczna
20 paneli fotowoltaicznych auroPOWER VPV P 300
- moc nominalna instalacji 6,0 kWp
 System grzewczo-chłodzący, wentylacyjny
oraz podgrzewania wody użytkowej korzysta
wyłącznie z energii elektrycznej.
 Pompa ciepła powietrze/woda służy do
ogrzewania oraz aktywnego chłodzenia
budynku, a także podgrzewania ciepłej wody
użytkowej.
 Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła
 Instalacja fotowoltaiczna typu ON-GRID

13. 13
Pompa ciepła powietrze/woda typu SPLIT
– podstawowe cechy i parametry
 Dla przykładowego budynku dobrano pompę ciepła powietrze/woda Vaillant aroTHERM
VWL 55/5 o mocy grzewczej 4,4 kW (A-15/W35). Dla pompy przewidziano tryb pracy
monoenergetyczny z możliwością włączania dodatkowej grzałki przy temperaturze
zewnętrznej niższej niż -15 oC. Ciepła woda użytkowa podgrzewana będzie w jednostce
wewnętrznej, którą stanowi centrala uniTOWER z podgrzewaczem wody 188 litrów.
Moc grzewcza: 4,9 kW (A-7/W35)
4,4 kW (A-15/W35)
Moc chłodzenia: 4,9 kW (A35/W18)
Klasa efektywności (CO): A++
Efektywność średnioroczna SCOP(CO)
= 3,54 (Kalkulator PORT PC i JAZ Rechner)
Efektywność średnioroczna SCOP(CWU)
= 4,14 (Kalkulator PORT PC i JAZ Rechner)
Efektywność średnioroczna SEER(CH)
= 3,54 (dane techniczne dla trybu chłodzenia)
Poziom głośności: 32 dB(A) w odległ. 3 m

14. 14
Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła
– podstawowe cechy i parametry
 Rekuperator Vaillant recoVAIR VAR 260/4 zapewnia wentylację nawiewno-wywiewną
z regulowaną wydajnością od 50 do 260 m3/h (budynki o powierzchni do ok. 190 m2).
Dodatkowo powietrze zewnętrzne jest oczyszczane w filtrze przeciwpyłkowym klasy F7.
Wbudowane obejście (bypass) pozwala na tzw. nocne chłodzenie budynku. Możliwe jest
sterowanie wydajnością zależnie od jakości powietrza wewnętrznego (czujnik CO2).
Przepływ powietrza: 50÷260 m3/h
Zużycie energii: 15÷170 W
Dodatkowa grzałka elektryczna: 1.000 W
Klasa efektywności: A
Sprawność cieplna odzysku ciepła: 87%
(wg karty ErP, rozporządzenie UE 812/2013)
Zapotrzebowanie energii końcowej EK
dla pracy centrali wentylacyjnej:
2,80 kWh/m2rok (wg nomogramów >>)

15. 15
Instalacja fotowoltaiczna
– podstawowe cechy i parametry
 Do budowy instalacji fotowoltaicznej wykorzystano panele PV monokrystaliczne Vaillant
VPV P 300/2 M BBF o podwyższonej mocy nominalnej 300 Wp. Ich cechą jest także
szczególnie atrakcyjny design oraz wykonanie cel w technologii 5 BB (bus bar) co wpływa
na zwiększoną niezawodność i trwałość paneli. Panel posiada 3 diody bocznikujące co
ogranicza wpływ częściowego zacienienia na jego wydajność i trwałość.
Moc nominalna: 300 Wp
Sprawność panelu: 18,3 %
Powierzchnia brutto panelu: 1,64 m2
Produkcja roczna energii elektrycznej:
= 176,5 kWh/m2rok
= 290,0 kWh/rok z panelu
(kalkulacja dla warunków środkowej Polski)
Łącza ilość paneli w instalacji: 20
Powierzchnia zabudowy na dachu: 33 m2
Moc nominalna instalacji PV: 6,0 kWp

16. 16
Zapotrzebowanie energii dla pozostałego
wyposażenia budynku
 Dla typowych potrzeb 4-osobowej rodziny określono roczne zużycie energii elektrycznej
na 2.100 kWh (obliczenia na podstawie kalkulatora online dystrybutora energii Tauron).
Zużycie energii wynika z użytkowania sprzętu AGD/RTV, oświetlenia budynku i ogrodu.
 Łączne zużycie energii elektrycznej w budynku razem z systemem ogrzewania,
chłodzenia, wentylacji pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej, wyniosą:
2.100 + 2.805 = 4.905 kWh/rok
Całkowite zużycie energii elektrycznej
na potrzeby bytowe mieszkańców
2.100 kWh/rok

17. 17
Pojęcie autokonsumpcji energii
 Tak zwana autokonsumpcja energii oznacza tą część energii wytwarzanej przez instalację
fotowoltaiczną, która zostaje bezpośrednio zużyta na miejscu w budynku. Nie zachodzi
więc potrzeba oddawania jej do sieci elektroenergetycznej w celu magazynowania.
 Im większa będzie autokonsumpcja energii tym większa będzie opłacalność zastosowania
instalacji fotowoltaicznej. Wynika to z obniżenia ilości energii podlegającej bilansowaniu
przez sprzedawcę energii, który za każdą oddaną 1 kWh energii pozwala odebrać 0,8 kWh
(w przypadku instalacji o mocy do 10 kWp).
kWh
Nadwyżka energii oddawana do sieci
Energia pobierana z sieci
Autokonsumpcja energii

18. 18
Teoretyczny dobór wielkości instalacji
fotowoltaicznej dla 100% potrzeb energii
Roczne całkowite zapotrzebowanie
energii elektrycznej w budynku4.905 kWh/rok
4.905 kWh/rok Dobór instalacji PV na 100% potrzeb
energii (uzysk energii 4.905 kWh/rok)
1.472 kWh/rok
Autokonsumpcja 30%
3.433 kWh/rok
Energia oddawana do sieci
687 kWh/rok
„Prowizja” sprzedawcy energii
(0,2 kWh za każdą oddaną 1 kWh)
687 kWh/rok
2.746 kWh/rok
Energia do odebrania z sieci
(0,8 kWh za każdą oddaną 1 kWh)
Energia niezbędna do zakupienia z sieci
dla uzupełnienia bilansu budynku

19. 19
Dobór wielkości instalacji fotowoltaicznej
dla uzyskania zerowego bilansu energii
 Roczne całkowite zapotrzebowanie
energii elektrycznej w budynku4.905 kWh/rok
5.800 kWh/rok  Dobór instalacji PV na 120% potrzeb
energii (uzysk energii 5.800 kWh/rok)
1.740 kWh/rok
Autokonsumpcja 30%
4.060 kWh/rok
Energia oddawana do sieci
810 kWh/rok
„Prowizja” sprzedawcy energii
(0,2 kWh za każdą oddaną 1 kWh)
0 kWh/rok
3.250 kWh/rok
Energia do odebrania z sieci
(0,8 kWh za każdą oddaną 1 kWh)
Energia niezbędna do zakupienia z sieci
dla uzupełnienia bilansu budynku

20. 20
Dobór wielkości instalacji fotowoltaicznej
 Dla uzyskania zerowego rocznego bilansu
energii niezbędne jest uwzględnienie
potrzeby pokrycia „prowizji” jaką pobiera
sprzedawca energii za korzystanie z sieci
jako magazynu energii.
 Zamiast 17 paneli PV o mocy 300 kWp
każdy, zastosowano 20 paneli. Moc
nominalna instalacji fotowoltaicznej wzrosła
z 5,1 kWp do 6,0 kWp, a roczna produkcja
energii powinna wzrosnąć z 4.930 do 5.800
kWh/rok. Może powstać minimalna
niewykorzystana nadwyżka energii w skali
roku wynosząca jedynie około 2%.
20 paneli PV
6,0 kWp
5.800 kWh/rok

21. 21
Bilans zużycia i produkcji energii elektrycznej
dla domu jednorodzinnego
4.905
kWh/rok
1.740
kWh/rok
810
kWh/rok
Zużycie/Produkcja
energiielektrycznej(kWh/rok)
4060
kWh/rok
80%
20%
3.250
kWh/rok
”prowizja” sprzedawcy energii
(0,2 kWh za każdą oddaną 1 kWh)
5.800

22. 22
Bilans zużycia i produkcji energii elektrycznej
w budynku jednorodzinnym
 Bilans zużycia energii elektrycznej wskazuje, że nadwyżki energii elektrycznej będą
występować w okresie od IV od X (7 miesięcy). W tym czasie energia będzie oddawana
do sieci i następnie będzie odbierana w pozostałych miesiącach roku (XI-III).
AGD/RTV/LIGHT
Instalacja PV

23. 23
Zapotrzebowanie jednostkowe energii
pierwotnej, końcowej oraz użytkowej
 Ilość energii pierwotnej w przypadku wytwarzania
energii elektrycznej jest określana jako 3-krotność
energii końcowej potrzebnej dla budynku.
Przykładowy budynek spełnia warunki WT 2017,
według których wskaźnik zużycia energii EP nie
może przekraczać 70 kWh/m2rok (dla potrzeb CO,
CWU, chłodzenia i wentylacji pomieszczeń).
Energia pierwotna
EP
Energia końcowa
EK
Energia użytkowa
EU
64,7
kWh/m2rok
21,6
kWh/m2rok
70,3
kWh/m2rok
 Energia elektryczna niezbędna dla zasilania
układu ogrzewania, chłodzenia, wentylacji oraz
podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Konieczna
do doprowadzenia do budynku i przekładająca
się na koszty zakupu energii (odczyt licznika).
 Ciepło i energia potrzebne w obrębie budynku
dla jego ogrzewania, chłodzenia, wentylacji oraz
dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej.

24. 24
Podsumowanie. Koszty eksploatacyjne
 Koszty eksploatacyjne dla budynku o zerowym rocznym bilansie energii elektrycznej
powinny obejmować jedynie koszty stałe takie jak składnik stały opłaty sieciowej, opłata
abonamentowa zależna od okresu rozliczeniowego (odczyt licznika) oraz opłata przejściowa.
Wysokości tych opłat zależą od stawek ustalonych dla danej taryfy zakupu energii przez
dystrybutora energii w określonym regionie kraju. Ich wysokość w przypadku podstawowej
taryfy 1-strefowej G11 dla instalacji 3-fazowej, nie powinna przekraczać ok. 20 zł/m-ąc brutto.
Łącznie więc roczne opłaty nie powinny przekroczyć 200÷250 zł/rok.
Dom z zerowym rocznym bilansem energii
200÷250 zł/rok
Dom z pompą ciepła, bez instalacji fotowoltaicznej
2.700 zł/rok
Taryfa G11, cena energii 0,55 zł/kWh brutto

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