Pod koniec czerwca przez Europę przeszła fala upałów. W wielu państawch padły rekordy temperatur, rekord ustanowiono także w Polsce – 28 czerwca w Słubicach odnotowano 40,5°C. Wraz ze zmieniającym się klimatem w kraju rośnie liczba dni upalnych, z temperaturą wynoszącą co najmniej 30°C. Jak najskuteczniej chłodzić dom i mieszkanie w czasie upałów? Energetyka24 zapytała o to dwóch ekspertów – Pawła Lachmana, prezesa Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła PORT PC oraz dr. inż. Przemysława Poszwę, twórcę Sustainific, platformy do zarządzania śladem węglowym i dekarbonizacji. Obaj zgodzili się – najskuteczniejszy sposób to taki, który nie dopuszcza do potrzeby chłodzenia. Jak zaprojektować budynek, by był odporny na wysokie temperatury? Jak go jednak schłodzić, gdy warunki są tak ekstremalne, jak w czasie ostatniej fali upałów? I wreszcie – jak radzić sobie doraźnie, gdy wpływu na budowlę i infrastrukturę nie mamy?

Nie dopuścić ciepła

Podstawową zasadą jest to, że budynki powinniśmy projektować tak, aby w jak największym stopniu ograniczać potrzebę aktywnego chłodzenia. W praktyce oznacza to przede wszystkim niedopuszczanie do przegrzewania pomieszczeń. Jest to jednak coraz trudniejsze, gdy temperatury zewnętrzne zaczynają sięgać 35–40°C
– powiedział Paweł Lachman, prezes PORT PC.

„Najskuteczniejszy sposób chłodzenia mieszkań i domów to taki, w którym jak najmniej trzeba chłodzić. Kluczowe są więc rozwiązania ograniczające dopływ promieniowania słonecznego do budynku: zewnętrzne rolety, żaluzje fasadowe, markizy, okapy, odpowiednie zacienienie, zieleń oraz dobra izolacja przegród budowlanych” – dodał ekspert.

Jak stwierdził dr inż. Przemysław Poszwa, pierwszą linią obrony przed upałem są dach i inne przegrody. „W nasłonecznionym budynku największą powierzchnią wystawioną na słońce jest dach. W szczycie lata jego poszycie potrafi się nagrzać do bardzo wysokich temperatur i promieniować to ciepło w dół, do wnętrza. Dlatego odpowiednia izolacja i osłona dachu to najważniejszy, choć najmniej efektowny, element chłodzenia pasywnego. Amerykański Departament Energii wskazuje, że staranne uszczelnienie, zaizolowanie i wentylowanie poddasza chroni pomieszczenia pod nim przed przegrzaniem od dachu. Uzupełnieniem bywa tzw. bariera radiacyjna – warstwa odbijająca promieniowanie podczerwone (np. izolacyjna folia odblaskowa – przyp. E24) – w słonecznym klimacie potrafi ona ograniczyć napływ ciepła z poddasza o około 40 proc., co przekłada się na kilka do kilkunastu procent rocznych kosztów chłodzenia. To wartości z gorących stref klimatycznych – w Polsce efekt będzie mniejszy, ale mechanizm pozostaje ten sam”.

„Warto dodać zastrzeżenie – nagrzewanie przez dach dominuje tam, gdzie mamy go »nad głową« – w domach jednorodzinnych i mieszkaniach na najwyższym piętrze. W mieszkaniu na środkowej kondygnacji bloku główną drogą wnikania ciepła stają się okna” – podkreślił.

Druga droga wnikania

Przez oszklenie ciepło wnika w postaci promieniowania słonecznego. Tu kluczowa jest jedna zasada – osłaniać trzeba od zewnątrz, zanim słońce dotrze do szyby. Jeśli przeszkoda jest na zewnątrz, pochłania promieniowanie i oddaje powstałe ciepło z powrotem w stronę nieba (lub całkowicie je odbija, jeżeli jest to warstwa refleksyjna). Jeśli przeszkoda wisi w środku, promieniowanie zdążyło już przejść przez szybę i nagrzać ją – a ciepło zostaje uwięzione w pomieszczeniu
– przekazał Przemysław Poszwa.

Jak zatem osłaniać okna? „Rozwiązań jest kilka – od najbardziej »naturalnych« po techniczne” – odpowiedział ekspert. „Najsprytniejszym są drzewa liściaste posadzone od strony południowej i zachodniej – działają jak samoregulujący się parasol, bo latem dają cień, a po zrzuceniu liści wpuszczają zimą słońce, którego wtedy potrzebujemy. Bardziej technicznym rozwiązaniem są markizy nad oknami, które odcinają wysokie letnie słońce, przepuszczając niżej padające promienie zimowe. Najskuteczniejsze bywają jednak rolety zewnętrzne – dobrze zainstalowane i szczelnie prowadzone tworzą pełną barierę przed szybą i należą do najlepszych osłon w ogóle, redukując nawet o 90 proc. uzysk cieplny ze strony okien”.

„Dla porównania, osłony zakładane od wewnątrz wypadają wyraźnie słabiej – część ciepła i tak przedostaje się do mieszkania, bo promieniowanie pokonuje szybę, zanim trafi na przeszkodę. Nie są bezużyteczne – przy szczelnym montażu rolety komórkowe potrafią sporo – ale to rozwiązanie »z konieczności«, gdy do okna nie ma dostępu od zewnątrz, a nie pierwszy wybór. Według badań instalacja folii odbijającej wewnątrz jest np. 3-krotnie mniej skuteczne od takiego rozwiązania instalowanego na zewnątrz” – zaznaczył ekspert.

Wymienione wyżej sposoby są jednocześnie wsparciem dla systemu elektroenergetycznego w czasie fali upałów, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną jest wysokie – ze względu na korzystanie z klimatyzacji – a podaż może być niższa. Wysokie temperatury mogą obniżać wydajność elektrowni – w tym fotowoltaiki, ograniczać możliwości ich chłodzenia czy powodować problemy dla sieci elektroenergetycznych. O tym więcej w tekście „Temperatury windują ceny prądu. Fala upałów pokazuje, na co ją stać”. Ostatnie upały spowodowały ogłoszenie okresów przywołania na rynku mocy przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne, co zrobiły dopiero trzeci raz od wdrożenia tego mechanizmu.

Proste rozwiązania

Rozwiązaniem pośrednim może być wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, o której mówił Paweł Lachman. „W wielu centralach wentylacyjnych dostępny jest tzw. bypass letni, który pozwala nocą ograniczać przegrzewanie budynku, jeśli temperatura zewnętrzna jest niższa niż temperatura wewnątrz. Nie zastępuje to klimatyzacji, ale może ograniczyć potrzebę aktywnego chłodzenia. Działa jednak tylko wtedy, gdy noce nie są zbyt ciepłe”.

Jak jednak chłodzić budynek, gdy ten już się nagrzeje? Podczas fali upałów trwającej kilka dni lub dłużej stosowanie osłon i wentylacja może już nie wystarczyć – zwłaszcza, gdy jednocześnie pojawia się zjawisko nocy tropikalnych, czyli takich, podczas których temperatura nie spada poniżej 20°C.

W tym przypadku rozwiązaniem dla domów i mieszkań może być chłodzenie za pomocą klimatyzatora. „Klimatyzacja zwiększa letnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, zwłaszcza lokalnie oraz w godzinach popołudniowo-wieczornych. Jednocześnie jej praca w dużej części pokrywa się z okresem wysokiej produkcji energii z fotowoltaiki. Wraz z rozwojem magazynów energii, inteligentnego sterowania i taryf elastycznych wpływ klimatyzacji na sieć można będzie coraz lepiej ograniczać” – przekazał prezes Lachman.

Dostępne technologie

Nowoczesne klimatyzatory typu split to pompy ciepła powietrze-powietrze – mają więc zarówno funkcję grzania, jak i chłodzenia. Niestety, jak powiedział Paweł Lachman, „W praktyce obecna interpretacja przepisów podatkowych powoduje, że klimatyzatory typu split z funkcją grzania nie korzystają z ulgi termomodernizacyjnej, ponieważ mają funkcję chłodzenia i są traktowane jako rozwiązanie komfortowe lub luksusowe. Tymczasem bardzo często są to pompy ciepła o jednej z najwyższych efektywności”. Więcej na ten temat w tekście „Klimatyzacja luksusem? Nie w dobie zmiany klimatu”.

Domy jednorodzinne mają szerszą gamę rozwiązań do wyboru. Jednym z nich jest chłodzenie pasywne z wykorzystaniem instalacji gruntowej, np. chłodzenie płaszczyznowe przez ogrzewanie podłogowe lub ścienne przy zastosowaniu gruntowej pompy ciepła, o którym opowiedział prezes PORT PC. „To jedno z najbardziej efektywnych rozwiązań, ponieważ wykorzystuje niską temperaturę gruntu i wymaga bardzo małej ilości energii elektrycznej” – podkreślił.

Jak działa takie rozwiązanie? Zimą gruntowa pompa ciepła ogrzewa budynek przez ogrzewanie podłogowe ze SCOP wynoszącym 5. SCOP, czyli sezonowy współczynnik sprawności pompy ciepła, to uśredniona wartość COP z całego sezonu grzewczego. Uwzględnia zmienność temperatur i trybu pracy urządzenia przez wiele miesięcy. Oznacza to, że z 1 jednostki prądu pozyskuje się 5 jednostek ciepła (4 to energia pobrana z gruntu). Latem układ działa w drugą stronę – odbiera ciepło z budynku i oddaje je do gruntu dzięki tym samym wymiennikom ciepła. Nie jest przy tym używana sprężarka (chłodzenie pasywne), w przeciwieństwie do klimatyzatora (chłodzenie aktywne).

Koszty instalacji gruntowej

To technologia wymagająca większej inwestycji – „zwykle ponad 50 tys. zł, zależnie od budynku, dolnego źródła i instalacji wewnętrznej. Samo dolne źródło ciepła, czyli instalacja gruntowa, może pracować przez kilkadziesiąt lat – często 40–60 lat lub dłużej. Sama pompa ciepła ma oczywiście krótszy cykl życia, zwykle bliższy 20–25 lat” – przekazał ekspert. Choć ten koszt może wydawać się wysoki, to po podsumowaniu kosztów rozwiązanie może okazać się korzystne.

„Wybierając rozwiązanie szczególnie dla nowego domu, należy przyjąć podejście systemowe i brać pod uwagę również dodatkowe, pochodne koszty. Przykładowo: mając do wyboru połączenie instalacji gazowej – w tym kotła gazowego, przyłącza gazu i komina – oraz dwóch klimatyzatorów, warto porównać taki wariant z gruntową pompą ciepła, ogrzewaniem płaszczyznowym i chłodzeniem pasywnym z gruntu. W moim przypadku taka inwestycja, wykonana kilkanaście lat temu w moim domu, zwróciła się w około 7 lat. Warto przy tym pamiętać, że wtedy koszty ogrzewania były niższe o około 2,5 tys. zł rocznie niż rozwiązanie aternatywne”.

Ponadto na gruntową pompę ciepła w nowym budynku można jednak otrzymać wsparcie od państwa, m.in. w ramach programu „Moje Ciepło”. „Dofinansowanie w przypadku gruntowej pompy ciepła sięga tam 21 tys. zł. Również znaczne dofinansowania są w programie »Czyste Powietrze«” – poinformował Paweł Lachman.