rys3

Ekologia, energooszczędność, zdrowy styl życia – w dzisiejszych czasach to nowa moda, a w wielu krajach standard. Zagadnienia te nie ominęły więc architektury i budownictwa. W trosce o środowisko i nasze kieszenie powstały różne koncepcje budynków energooszczędnych, pasywnych czy nawet aktywnych. Jednak jak wśród wielu definicji znaleźć właściwą, jak odpowiedzieć inwestorowi na wszystkie nurtujące go pytania i, przede wszystkim, jak zaprojektować dom pasywny przy okazji nie tracąc wszystkich włosów z głowy? Wbrew pozorom to bardzo proste i wystarczy zaledwie 6 kroków, które postaram się omówić.

KROK 1. Upewnij się, że nie mylisz pojęć!
KROK 2. Wybierz ekonomiczny i zwarty kształt bryły.
KROK 3. Zagospodaruj działkę tak, aby ochronić budynek przed stratami cieplnymi…
KROK 4. … I wnętrze, tak by odpowiednio rozłożyć temperatury.
KROK 5. Pozyskaj energię.
KROK 6. Zatrzymaj ją.

Krok 1. Czym w zasadzie jest dom pasywny?

Według klasyfikacji budynków pod względem energetycznym istnieje siedem klas budynków. Pod uwagę bierze się wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło (E) dla celów grzewczych.

  1. Budynek substandardowy zużywa > 160 kWh/m2 rok
  2. Budynek standardowy zużywa 70-160 kWh/m2 rok
  3. Budynek niskoenergochłonny (energooszczędny) zużywa 30-70 kWh/m2 rok
  4. Budynek ultraniskoenergochłonny zużywa 15-30 kWh/m2 rok
  5. Budynek pasywny zużywa 5-15 kWh/m2 rok
  6. Budynek samowystarczalny (zeroenergetyczny) zużywa 0 – 5 kWh/m2 rok
  7. Budynek plusenergetyczny – aktywny – produkuje energię elektryczną

Jak widać – różnice są naprawdę wielkie. Warto jednak zapoznać się z tym podziałem i nie mylić budynku pasywnego z budynkiem energooszczędnym, a także sprawdzić czy nasz inwestor rozróżnia te pojęcia.

Krok 2. Odpowiedni kształt bryły

Projektowanie domu pasywnego przypomina trochę budowanie z klocków i chociaż efekt końcowy może być różny, należy użyć określonych elementów. Jednym z nich jest kształt budynku.  Oczywiście pod względem ekonomii najlepsza jest kula, jednak bywa kłopotliwa kiedy trzeba rozwiązać wnętrze. Następny w kolejności jest sześcian, a później prostopadłościan (lub przynajmniej budynek o prostokątnym lub kwadratowym rzucie). Dlaczego? W budynki pasywnym najważniejsze jest zatrzymanie zgromadzonego ciepła, więc każdy narożnik jest naszym wrogiem. Wszelakie narożniki, zagięcia, kąty są słabymi punktami budynku, ponieważ tworzą się na nich mostki cieplne. Zatem – im prostsza bryła, tym lepiej.

Krok 3. Zagospodaruj działkę tak, aby ochronić budynek przed stratami cieplnymi oraz przegrzaniem

Bardzo istotną rzeczą podczas projektowania domów pasywnych jest zagospodarowanie działki. Od usytuowania i zorientowania domu, przez odpowiednie umieszczenie budynku względem wzniesienia, po odpowiedni projekt zieleni – wszystko ma znaczenie. Strefa wejściowa powinna znajdować się od strony północnej, zaś strefa dzienna – od południa. Zabudowane powierzchnie od strony wejściowej pomogą utrzymać ciepło, zaś przeszklenia strefy dziennej – pozyskać je. Ważne jest także odpowiednie rozmieszczenie roślinności na działce. Od strefy północnej powinno się projektować zewnętrzną warstwę drzew iglastych – stanowią one ochronę przed wiatrem zarówno w lecie, jak i w zimie. Druga warstwa ochronna to pnącza lub krzaki. Istotny jest także sam układ roślinności: drzewa zasadzone po łuku dają większą ochronę, niż drzewa zasadzone w linii prostej.

Odpowiednia roślinność powinna znaleźć się także od strony południowej. Projektujemy tam drzewa liściaste, które w lecie dają ochronę przed nadmiarem promieniowania słonecznego i zapobiegają nadmiernemu przegrzewaniu się budynku. W zimie natomiast, pozbawione liści, stanowią ażurową przesłonę i pozwalają promieniom słonecznym na swobodne przenikanie.

Dodatkowo roślinność, ze względu na swoje refleksyjne działanie wobec wypromieniowanej energii termicznej, redukuje straty cieplne z budynku.

rys1

rys2

 

rys4

rys5

Krok 4. Odpowiednio rozłóż pomieszczenia w obiekcie

Odpowiedni układ pomieszczeń pomaga zatrzymać zgromadzone w budynku ciepło, a także chroni wnętrze przed przenikaniem zimnego powietrza. Od strony północnej powinny więc znaleźć się pomieszczenia nieogrzewane, takie jak garaż, wiatrołap czy pomieszczenia gospodarcze – stanowią one zewnętrzny bufor temperatur. Następne w kolejności są pomieszczenia tworzące bufor wewnętrzny, a więc strefa magazynowania (garderoby, schowki) i pomieszczenia buforu północnego (kuchnia, pokój gościnny). Kolejna jest strefa zysków słonecznych, a więc strefa mieszkalna, która może łączyć się ze strefą dodatkowych zysków – ogrodem zimowym. Taki układ pomieszczeń stanowi najlepsze zabezpieczenie przed stratami ciepła.

rys6

Krok 5. Pozyskaj energię

W budownictwie pasywnym ważna jest ochrona przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi, ale także pozyskiwanie energii oraz zatrzymanie jej wewnątrz budynku. Istnieją dwie metody pozyskiwania energii odnawialnej:

  1. Aktywna:

– kolektory słoneczne,

– geotermia,

– energia wiatru,

– pompa ciepła.

  1. Bierna – pozyskiwanie energii słonecznej przez przeszklone przegrody zewnętrzne.

Od projektanta zależy jakich rozwiązań użyje w swoim projekcie. Wybór jest bardzo szeroki.

Pozyskiwanie energii z promieniowania słonecznego

Bierne pozyskiwanie energii

Jest to najprostszy i wykorzystywany w zasadzie każdym domu pasywnym (i nie tylko) sposób ogrzania pomieszczenia – przeszklenia od strony południowej. Promienie słoneczne wpadają do środka niosąc ze sobą przyjemne ciepło. Poprawne rozwiązane okna, z dobrze rozplanowaną zielenią na zewnątrz budynku, pomogą zapobiec przegrzaniu w lecie i odpowiedniemu nasłonecznieniu w zimie. W tym celu wykorzystać można różnego typu daszki, żaluzje i wiele innych dostępnych na rynku przesłon. Oczywiście system bierny to nie tylko szyby. Istnieje dużo wariantów tego typu pozyskiwania energii. Są to między innymi ściana Trombego czy ściana bębnowa, ale także bardziej skomplikowane systemy jak diody termiczne, szklarnie ze złożem kamiennym, pułapki termiczne z wentylatorem czy ściany z przepompownią wody. Zawsze jednak nawet najprostsze przeszklenia możemy wzmocnić ogrodem zimowym ulokowanym od strony południowej.

rys7

O kolektorach słonecznych słyszał już każdy. Montowane na dachach lub ścianach służą do ogrzewania wody energią promieni słonecznych. Wodę tą można magazynować i wykorzystywać jako ciepłą wodę użytkową.

Nowszą alternatywą dla kolektorów są ogniwa fotowoltaiczne, które promieniowanie słońca zamieniają na prąd. Ten może być magazynowany w akumulatorach lub sprzedawany do elektrowni. Można zasilić nim ogrzewanie podłogowe, rekuperator, a także po prostu wykorzystać. Obecnie, poza zwykłymi montowanymi na dachu ogniwami, które z wyglądu podobne są do kolektorów słonecznych, powstają także nowe ich formy w formie mat fotowoltaicznych przyklejanych na okna czy nawet spray’u [źródło: http://blog.agupieware.com/2014/08/spray-on-solar-cells-illuminate-new.html].

Pozyskiwanie energii z wiatru

Pozyskiwanie energii z wiatru kojarzy się nam głównie z lasami wysokich wiatraków. Dlatego często ta metoda nie jest brana pod uwagę jako źródło alternatywnej energii dla domu jednorodzinnego. Obecnie jednak jest to w pełni możliwe, wiatraki bowiem także przeszły ewolucję. Istnieje wiele możliwości zamontowania niewielkich wiatraków na dachu budynku czy nawet… wkomponowanie ich w elewację. Metoda ta sprawdza się jednak tylko w wietrznych miejscach.

Termoizolacja transparentna

Jest to typ termoizolacji, który umożliwia czynną lub bierną konwersję termiczną energii promieniowania słonecznego. Zasada działania tego typu izolacji polega na tym, że promieniowanie słoneczne przenika przez przezroczystą izolację pochłaniane zostaje przez absorber na jego powierzchni. Niska przepuszczalność promieniowania długofalowego przez izolację ogranicza radiacyjne straty ciepła, a jej wewnętrzna struktura zmniejsza straty ciepła przez konwekcję i przewodzenie. Ciepło zostaje zmagazynowane w przegrodzie akumulacyjnej, a część tej energii jest następnie przekazywana do wnętrza pomieszczenia. Istnieją także hybrydowe systemy, w których zmagazynowana energia zostaje wykorzystana także w układzie grzewczo-chłodzącym  oraz do ogrzania wody użytkowej.

Gruntowe wymienniki ciepła

Gruntowy wymiennik ciepła to urządzenie służące do wspomagania wentylacji budynków zwiększające ich komfort cieplny poprzez ujednolicenie temperatury dostarczanego do budynku powietrza. Wykorzystuje się w nich dużą pojemność cieplną gruntu poprzez umieszczanie wymienników około 20 cm poniżej warstwy przemarzania gruntu. System ten połączony jest z mechaniczną wentylacją budynku i rekuperatorem. Wymiennik ciepła pozwala zmniejszyć zapotrzebowanie na moc cieplną potrzebną do dogrzania powietrza nawiewanego do pomieszczeń pochodząca z dodatkowych źródeł np. nagrzewnica w centrali, instalacja c.o. Zapobiega także szronieniu rekuperatora przy niskich temperaturach (poniżej 0oC) powietrza zewnętrznego. Dodatkowo wpływa korzystnie na wilgotność i temperaturę powietrza nawiewnego do pomieszczeń w okresie letnim, podgrzewa powietrza o około 20-25 oC w zimie i schładza o około 15-20 oC w lecie.

KROK 6. Zatrzymaj zgromadzoną energię

Podstawową i najważniejszą regułą budowania domów pasywnych jest zatrzymanie zgromadzonej energii wewnątrz, co pozwala zmniejszyć wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło. Wpływ na to mają wymienione już wyżej czynniki, takie jak kształt budynku, strefowanie pomieszczeń czy układ roślinności na działce. Istnieje jednak jeszcze kilka dodatkowych zabiegów, które są niezwykle pomocne w kumulowaniu ciepła.

„Grube ściany”

Chodzi tutaj nie tyle o samą grubość muru, co o zbudowanie go z materiałów, które pozwolą na uzyskanie jak najniższego współczynnika przenikania ciepła: U. Dla domów pasywnych powinien on wynosić mniej niż 0,15 m2K. Ściana musi więc charakteryzować się dużym oporem cieplnym. W praktyce oznacza to wybranie jednej z dwóch opcji:

  1. Użycie innowacyjnych materiałów o jak najniższym współczynniku przewodności cieplnej, które pozwalają zminimalizować ilość izolacji termicznej.
  2. Użycie standardowych materiałów przy jednoczesnym pogrubieniu warstwy izolacji.

Bez wzglądu na wybraną technikę ściany domu pasywnego mogą sięgać nawet do 60 cm grubości.

Budynek zakopany w ziemi

Ciekawą alternatywą jest zakopanie budynku (lub jego części) w ziemi. Powoduje to redukcję strat termicznych poprzez izolacyjne właściwości ziemi, a także zabezpiecza przed utratą ciepła spowodowaną nieszczelnościami i konwekcjami, zabezpieczając przed aktywnością wiatru.

Szczelne okna

Kolejnym ważnym czynnikiem jest użycie szczelnych okien o niskim współczynniku przenikania ciepła. Okna w domach pasywnych są najczęściej nieotwieralne. Dodatkowo istotne jest umiejscowienie: głownie na elewacji południowej. Należy unikać otworów okiennych na elewacji północnej.

Wentylacja mechaniczna

Wentylacja mechaniczna wyklucza straty ciepła powodowane przez nieszczelności wentylacji grawitacyjnej. Najczęściej w domach pasywnych stosuje się także rekuperator z odzyskiem ciepła, który pozwala ogrzać świeże, czerpane powietrze wykorzystując ciepło z wyrzucanego na zewnątrz nieświeżego powietrza.

Podsumowanie

Wszystkie wymienione wyżej metody pozwalają na zwiększenie efektywności energetycznej budynku. Każda z nich pozwala wybrać opcję dostosowaną do danego projektu. Tym samym tworzenie budynków pasywnych przestaje być trudną, czasochłonną sztuką, a zaczyna przypominać budowanie z klocków. Odpowiednio dobrane i złożone w całość elementy pozwalają cieszyć się przyjaznym środowisku, zawsze ciepłym i tanim w użytkowaniu domem.

 

Autor: inż. arch. Karolina Czerwińska

totop