Energetyczne i ekonomiczne efekty modernizacji stolarki

W latach 2000-2006 autorzy referatu uczestniczyli w wykonaniu licznych audytów energetycznych oraz projektów termomodernizacji budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Zdecydowana większość budynków położona była w północno-wschodnim regionie Kraju. Standard energetyczny tych obiektów odbiegał znacznie od obowiązujących obecnie wymagań.

Zarówno zapotrzebowanie na ciepło jak i na moc cieplną budynków praktycznie zawsze można istotnie obniżyć jednakże wiąże się to z koniecznością poniesienia dużych nakładów finansowych. Szczególnie zabiegi polegające na wymianie stolarki okiennej oraz dociepleniu ścian zewnętrznych są drogie i pomimo stosunkowo dobrych efektów energetycznych charakteryzują się długimi okresami zwrotu nakładów.

W artykule przedstawiono rezultaty ekonomiczne i energetyczne wymiany stolarki na tle innych zabiegów termomodernizacyjnych dla wybranej losowo grupy budynków mieszkalnych (jedno i wielorodzinnych) oraz budynków użyteczności publicznej (szkoły).

Ogólna charakterystyka analizowanych budynków

W artykule przeanalizowano dane 31 budynków, spośród kilkuset, których audyty (w niektórych przypadkach również projekty) były wykonane przy udziale autorów. Duża część opisywanych w publikacji inwestycji została zrealizowana. Autorzy brali również udział w mitorowaniu efektów termomodernizacji. Osiągane oszczędności eksploatacyjne były zbliżone do zakładanych. Na potrzeby niniejszego artykułu przeanalizowano 7 budynków jednorodzinnych, 6 wielorodzinnych i 18 budynków szkolnych. Budynki szkół z racji ich specyfiki podzielono na szkoły małe i szkoły duże. Podstawowe infor­macje o wytypowanych do analizy budynkach zestawiono w tab. 1. Dane o wskaźnikach sezonowego zapotrzebowania na ciepło E niektórych budynków oparto na rzeczywistym zużyciu paliwa (dane uzyskano od właścicieli budynków).

Z danych zamieszczonych w tab. 1. wynika, iż budynki mieszkalne wielorodzinne wznoszone były głównie w latach 80-tych natomiast budynki jednorodzinne w latach 60-tych. Szkoły nazwane na potrzeby niniejszego artykułu małymi to przeważnie wiejskie obiekty z lat 50-tych i 60-tych, natomiast budynki większe to szkoły miejskie lub duże zbiorcze wiejskie pochodzące wznoszone w różnych latach (od 1930 do 1997).

Szkoły wznoszone były w większości w technologii wielkoblokowej (szkoły duże) lub tradycyjnej (szkoły małe), natomiast budynki mieszkalne w technologii tradycyjnej (jednorodzinne) lub wielkopłytowej (wielorodzinne). Kubatura analizowanych obiektów wahała się od 490 do ponad 1000 m 3 dla budynków jednorodzinnych, od 4000 do 10000 m 3 dla budynków wielorodzinnych i od 4800 do ponad 48000 m 3 dla szkół.

Tab. 1. Charakterystyka wybranych budynków

Wartości wskaźnika E (sezonowe zapotrzebowanie na ciepło) są dla analizowanych budynków bardzo zróżnicowane. Traktowane zazwyczaj jako najlepiej wykonane (budowane dla siebie) budynki jednorodzinne były najbardziej zróżnicowane pod względem jakości termicznej (E od 49 do 146 kWh/(m³·a)). Najwyższymi wartościami charakteryzowały się budynki w ogólnie słabym stanie technicznym posiadające niesprawny system ogrzewania. W pozostałych budynkach nie zanotowano tak dużych rozbieżności w zapotrzebowaniu na ciepło w sezonie ogrzewczym. Najmniejszymi rozbieżnościami wśród budynków, które analizowano na potrzeby niniejszego artykułu notowano w grupie dużych szkół.

Koszty i efekty wymiany stolarki

Duże zróżnicowanie zakresu modernizacji instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej w bardzo podobnych budynkach sprawia, iż w niniejszy artykule pominięto całkowicie te zabiegi. Skupiono się na modernizacji (właściwie wymianie) stolarki okiennej i drzwiowej. Koszty i efekty tego zabiegu termomodernizacyjnego przedstawione zostaną na tle innych najczęściej wykonywanych przedsięwzięć (docieplanie: dachów lub stropodachów, ścian zewnętrznych nadziemia, ścian zewnętrznych piwnic lub stropu nad piwnicą).

Rys.1. Koszty wymiany stolarki; udział wymiany stolarki w całości zabiegów termomodernizacyjnych dla budynków jednorodzinnych.

Na rysunkach od 1 do 4 przedstawiono koszty wymiany stolarki dla poszczególnych grup budynków w porównaniu do kosztu pozostałych zabiegów termomodernizacyjnych. Z wykresów kołowych wynika jednocześnie, jaki procent stanowią pozostałe zabiegi termomodernizacyjne a jaki wymiana okien w całkowitych kosztach termomodernizacji (pełne koło – całkowite koszty termomodernizacji). Z rysunków tych wynika, iż najniższy udział ma wymiana stolarki w budynkach wielorodzinnych, a najwyższy w budynkach szkół (szczególnie w szkołach dużych). Wynika to w głównej mierze ze zróżnicowanego stanu wyjściowego oraz niechęci do wymiany okien w budynkach wielorodzinnych w ramach termomodernizacji. Praktycznie w każdym budynku niektóre okna wymienili sami lokatorzy we własnym zakresie. W tej sytuacji wspólnoty mieszkaniowe i spółdzielnie decydują się na wymianę tylko okien na klatkach schodowych i w piwnicach (upraszcza to rozliczenia pomiędzy właścicielami poszczególnych mieszkań). W budynkach jednorodzinnych udział okien w zewnętrznej obudowie jest niższy niż w pozostałych typach rozpatrywanych budynków. Przekłada się to na udział kosztu wymiany stolarki w ogólnych kosztach termomodernizacji.

Rys.2. Koszty wymiany stolarki; udział wymiany stolarki w całości zabiegów termomodernizacyjnych dla budynków z grupy „małe szkoły”.

Ta sama uwaga dotyczy budynków małych szkół. Są to w większości budynki starsze, w których udział powierzchni okien w elewacji w stosunku do nowoczesnych dużych obiektów jest niższy. Przekłada się to na relacje kosztowe widoczne na rys.2 i 3.

Rys.3. Koszty wymiany stolarki; udział wymiany stolarki w całości zabiegów termomodernizacyjnych dla budynków z grupy „duże” szkoły.

Rys.4. Koszty wymiany stolarki; udział wymiany stolarki w całości zabiegów termomodernizacyjnych dla budynków mieszkalnych wielorodzinnych.

Na rys.5 przedstawiono odniesione do kubatury koszty i efekty wymiany stolarki w czterech rozpatrywanych grupach budynków. Najniższe wskaźniki zanotowane dla budynków wielorodzinnych są efektem małego zainteresowania tym zabiegiem, co wynika z kłopotów z rozliczeniem kosztów w sytuacji, gdy w części mieszkań właściciele wymienili okna samodzielnie. Powszechna jest wymiana jedynie okien na klatkach schodowych i okienek w piwnicach. Oczywisty jest niski koszt i małe efekty tak okrojonego zabiegu modernizacji stolarki.

Najwyższe nakłady, ale także efekty zanotowano w grupie budynków małych szkół (ok. 3 zł/m 3 koszt wymiany stolarki oraz ponad 30MJ/m 3 zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania przeciętnego budynku szkolnego). Jak wynika z rys. 5 w tej grupie budynków efekty energetyczne były także najwyższe w stosunku do kosztów ich uzyskania.

Z rys.6 wynika, iż w grupie budynków szkolnych można liczyć na ok. 17% oszczędności energii wynikające z wymiany stolarki, dla rozpatrywanych budynków jednorodzinnych oszczędności te wynoszą nieco ponad 7% a dla budynków wielorodzinnych poniżej 5%.

Rys.6. Udział oszczędności energii uzyskanej w wyniku wymiany stolarki w stosunku do całkowitego zużycia przed modernizacją dla grup budynków rozpatrywanych w artykule

Rozbieżności w efektach energetycznych osiąganych dla poszczególnych budynków w ramach rozpatrywanych grup są bardzo duże (rys.7). Wynika to ze znacznego zróżnicowania poszczególnych budynków pod względem termicznym. Niemniej tendencje, na które wskazano wcześniej na podstawie średnich wyników dla grup budynków są dobrze widoczne.

Rys.7. Oszczędności energii odniesiona do kubatury budynku dla budynków różnych grup.

Podsumowanie

Wymiana stolarki należy do najdroższych zabiegów termomodernizacyjnych. Niemniej można liczyć także na spore efekty energetyczne wynikające z przeprowadzenia tego zabiegu (średnio od 5 do 17% dla rozpatrywanych grup budynków). Dla budynków szkół uzyskiwano wyższe oszczędności niż dla budynków mieszkalnych, co wynikało z różnego udziału okien w obudowie zewnętrznej obiektów poszczególnych grup oraz mniejszego zakresu wymiany stolarki w budynkach wielorodzinnych.

Udział wymiany stolarki w kosztach termomodernizacji był dla ocenianych budynków najwyższy w grupie „duże szkoły” a najniższy w grupie budynki wielorodzinne (podobny, lecz nieznacznie wyższy udział zanotowano w grupie budynków jednorodzinnych).

Znaczne rozbieżności w uzyskiwanych oszczędnościach dla poszczególnych budynków w różnych grupach świadczą o potencjalnych możliwościach, jakie daje zabieg wymiany stolarki, jeżeli przeprowadzony zostaje w pełnym zakresie (stosunkowo niewielkie efekty ograniczonej wymiany stolarki widoczne są na przykładzie budynków wielorodzinnych).

Wiesław Sarosiek
Beata Sadowska
Politechnika Białostocka