Home For Life - aktywny dom energooszczędny

Zamiast pasywnego buduje się dziś domy aktywne, czyli domy nie tylko energooszczędne, ale i produkujące energię. Celem jest nadwyżka energii liczona w skali roku.

Koncepcja domu pasywnego polega na ograniczeniu do maximum zużycia energii niezbędnej do jego ekploatacji. Pasywny, to znaczy bierny, samowystarczalny.

Celem domu aktywnego jest natomiast dodatni bilans energetyczny - a więc produkcja energii. Nie tylko samowystarczalność, ale i uzyskanie nadwyżki energii liczonej w skali roku. Suma rocznych nadwyżek ma pokryć, tzw. dług ekologiczny (ang. climate payback)  zaciągnięty poprzez budowę domu wobec środowiska i społeczeństwa. Oblicza się, że wznoszone dziś eksperymentalne domy aktywne Model Home 2020 spłacą ten dług po około 30 latach. 

W Europie ludzie spędzają w zamkniętych pomieszczeniach około 90% swojego życia. Tymczasem warunki panujące w 30% budynków mogą mieć negatywny wpływ na nasze zdrowie. Jeśli zestawi się to z informacją, że w krajach Unii Europejskiej budynki pochłaniają aż 40% zużywanej energii, nie dziwi fakt, że wcielenie w życie idei zrównoważonego budownictwa to najpilniejsze obecnie zadanie. Prekursorski projekt Model Home 2020 wychodzi naprzeciw temu wyzwaniu. Domy, które w ramach tego projektu powstają w pięciu krajach Europy są energooszczędne, samowystarczalne i przyjazne mieszkańcom. Harmonizują z ich potrzebami oraz stylem życia kraju, w którym powstają. Cechuje je bardzo wysoka wydajność energetyczna, redukcja CO₂ (dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej) oraz zdrowy klimat wewnętrzny.

Budowa pierwszego dom modelowego, zlokalizowanego w miejscowości Aarhus w Danii, jest już ukończona. Dom jednorodzinny, parterowy, z użytkowym poddaszem ma lekką konstrukcję drewnianą (z udziałem szkieletu stalowego w części środkowej) i powierzchnię 190 m².  Od lipca 2009 r.  jest zamieszkały i normalnie użytkowany, co pozwoli na rzeczywisty pomiar zużycia energii i rzetelną ocenę warunków panujących w jego wnętrzach.
Zgodnie z założeniami projektu Model Home 2020 konsumpcja energii w domu w Aarhus jest zminimalizowana, a zapotrzebowanie na nią - gwarantowane przez odnawialne źródła energii.

W budynku wykorzystano:

• baterie słoneczne, kolektory i pompę ciepła jako źródła energii elektrycznej oraz ciepłej wody i ogrzewania,
• pasywną energię słoneczną (aż 50% zużywanej energii cieplnej),
• wentylację naturalną (w części wspomaganą mechanicznie),
• automatyczny system kontroli klimatu wewnętrznego (io-homecontrol®) umożliwiający optymalne zarządzanie energią.

Dom jest położony w północno-zachodniej części działki. Ustawienie domu oraz ukształtowanie jego dachu jest podporządkowane koncepcji energetycznej budynku. Szeroka południowa połać dachowa stwarza odpowiednie warunki do korzystania z energii słonecznej – pomiędzy oknami dachowymi zamontowano sześć kolektorów słonecznych (CLI S06 4000) o tej samej wielkości. Zaspokajają one około 65% zapotrzebowania domu na energię do ogrzewania i podgrzewania ciepłej wody użytkowej, a także zasilają pompę ciepła, która generuje ogrzewanie na poziomie około 2000 kWh rocznie (dla przykładu: średni roczny uzysk energii dla kolektora o wymiarach 134/180 cm to ponad 525 kWh/m²). 
Południowe okno dachowe dostarcza sporą ilość ciepła słonecznego, które w znacznym stopniu przyczynia się do zachowania równowagi energetycznej budynku. Rozmieszczenie okien i ich wybór ma kluczowe znaczenie dla bilansu energetycznego budynku. W krajach Europy Północnej warto stosować produkty o podwyższonym współczynniku izolacyjności termicznej od północy, natomiast od południa - dodatni bilans energetyczny osiagają okna ze standardowym niskoemisyjnym oszkleniem. Jest to rozwiązanie niezwykle korzystne przez większą część roku.
Okna połaciowe to również sposób na ograniczenie oświetlenia sztucznego w centralnej części domu oraz na skuteczną wentylację naturalną (dzięki efektowi kominowemu), a tym samym na oszczędność energii, która byłaby wykorzystana przez sprzęt oświetleniowy i urządzenia klimatyzacyjne.
System zdalnej kontroli io-homecontrol® również pozwala na znaczne oszczędności. Automatycznie zaprogramowane okna otworzą się tylko w momencie, gdy nie będą pracowały grzejniki; markizy zewnętrzne (MSL S06 6080 zasilane energią słoneczną) zredukują podczas gorących letnich dni dopływ słońca (o 90%) i ochronią pomieszczenie przed przegrzaniem; sterowane automatycznie rolety zewnętrzne umożliwią zredukowanie strat ciepła nocą; rolety zaciemniajace (RSL S06 1028 zasilane elektrycznie) umożliwią natomiast domownikom kontrolowanie przez cały rok ilości wpadającego do wnętrza światła (poprawią także własności izolacyjne okien).

Oprócz pozyskania energii ze źródeł odnawialnych, istotą tego projektu było zaprojektowanie aktywnej powłoki budynku (ang. dynamic envelope), tzn. takiej, która ma zdolność regulowania ilości energii przenikajacej przez zewnętrzne przegrody w zależności od pory dnia oraz roku. Kluczowe było więc zapewnienie wnętrzom jak największej ilości światła dziennego. Uzyskano to przez optymalne rozmieszczenie okien, których powierzchnia odpowiada 40% całkowitej powierzchni domu, a także poprzez całkowitą kontrolę nad pozyskiwaną energią słoneczną. Wszystkie pokoje mają okna skierowane przynajmniej na dwie strony świata. Dostarczają one światło, świeże powietrze oraz energię słoneczną używaną także jako pasywne źródło ciepła do ogrzania wnętrz. Duża powierzchnia okien oraz umiejętne gospodarowanie światłem słonecznym pozwala zoptymalizować wykorzystanie tej energii. Dzięki użytym materiałom energooszczędnym nie stanowi natomiast zagrożenia dla bilansu energetycznego domu poprzez ubytek ciepła przez duże oszklone powierzchnie.

Zróżnicowane światło w pomieszczeniach

W pokoju dziennym, połączonym z otwartą kuchnią, znajdują się dwa zestawy wysoko umieszczonych okien połaciowych. Każdy z nich składa się z dwóch okien (umieszczonych jedno nad drugim) i skierowanych na południe. 
Okna fasadowe zamocowano blisko krawędzi budynku, by zyskać jak najwięcej światła i sprawić by pokój wydawał się większy. Światło z okien dachowych (4 okna obrotowe z potrójnym pakietem, wykonane w technologii rdzenia drewnianego pokrytego poliuretanem pomalowanym na biało, z silnikami zasilanymi energią słoneczną GGU S06 006530 VELUX) swobodnie pada na ścianę (sufit nie rzuca cienia). Dodatkowo, na obu ścianach tworzą się dynamiczne, ciągle zmieniające się efekty świetlne. Klatka schodowa prowadząca na piętro, ulokowana jest bezpośrednio pod oknem dachowym wychodzącym na zachód – na schodach nie brakuje więc naturalnego światła.

Markizy (MSL S06 6080) oraz rolety zaciemniajace (RSL S06 1028) działają w technologii iohomecontrol®, która monitoruje klimat wewnątrz domu i gwarantuje, że nie dojdzie do przegrzania. Okna, markizy oraz rolety zaciemniające są zasilane bateriami słonecznymi.

Okna połaciowe są tylko cześcią „linii świetlnej”, która zaczyna się w pomieszczeniu kuchenno-jadalnym. Szklane panele umieszczono na wysokości drzwi wzdłuż długiej ściany w łazience. Połączenie okien dachowych oraz wewnętrznych szklanych paneli tworzy specyficzny sufit nad biurkiem w korytarzu, a na zewnatrz łazienki daje ciepłą, rozproszoną poświatę zamiast głębokiego cienia. Powierzchnie szklane w oknach są dobrze izolowane – mają potrójny pakiet szybowy z niskim współczynnikiem przenikania ciepła U (dla szyby wynosi on 0,5 W/(m2K), a dla okna - 1,0 W/(m2K)), co pozwala zminimalizować straty ciepła. By pozyskać więcej miejsca na materiał izolacyjny, użyto elementów zwiększających wysokość ościeżnicy (LGI U04 2000), i tym samym zmniejszono ubytek ciepła, nie ograniczając jednocześnie ilości światła wpadającego przez szyby. Okna w łazience ulokowane są wystarczająco wysoko, by niepotrzebna była bezpośrednia ochrona przeciwsłoneczna oraz zabezpieczenie prywatności mieszkańców. Zainstalowanie rolet, które są częścią systemu nocnej izolacji domu, zwiększyło własności izolacyjne okien przyczyniając się do zachowania równowagi energetycznej w budynku. Jedno z okien wyposażone zostało w zdalnie sterowany silnik zasilany energią słoneczną (KSX 100), co zapewnia właściwą, naturalną wentylację łazienki (prąd pobiera z panelu słonecznego).

W sypialni na poddaszu umieszczono wysoko dwa okna dachowe wychodzące na północ, niżej - kombinację okien pionowych i dachowych. Łagodne światło wpadające przez okna dachowe od północy korzystnie rozjaśnia kilka dodatkowych metrów kwadratowych poddasza i sprawia, że domownicy dobrze się w nim czują. Naturalna wentylacja jest wygodna i poprawia klimat w pomieszczeniu. Połączenie nisko ulokowanych okien pionowych (VFAX P38 2065G) i okien dachowych (GGU U04 006530) stwarza dodatkowe powiązanie między wnętrzem a światem zewnętrznym, zapewnia przejrzystość i dobrą widoczność. W projekcie niezwykle ważna jest możliwość regulowania ilości światła. Kombinację okien w sypilani można obsługiwać manualnie (otwieranie i zamykanie okien, podnoszenie i opuszczanie żaluzji, rolet zaciemniających (DKL P06 1025WL i DKL P38 1025WL).

Do drugiej sypialni światło słoneczne dostaje się z trzech różnych stron: chłodne północne światło wpada przez umieszczone wysoko okna dachowe, ciepłe swiatło słoneczne dociera przez duże okna południowe, a bezpośrednie światło przenika przez umieszczone nisko okna zachodnie. Latem szeroki występ dachu od strony południowej zapobiega zbytniemu nagrzewaniu się pomieszczenia. Przez resztę roku promienie nisko położonego słońca swobodnie penetrują pokój, przyczyniając się do zachowania równowagi energetycznej (pasywne wykorzystanie energii słonecznej). Podobnie dzieje się dzięki oknom od zachodu.

Okna do poddaszy wyposażono w zewnętrzne markizy zasilane elektrycznie, które pomagają chronić pomieszczenie przed przegrzaniem. Zamontowano też rolety zaciemniające, dzięki czemu dodatkowo zadbano o izolację (automatycznie zamykane są w nocy, by do minimum ograniczyć stratę ciepła). Okna oraz rolety zasilane są bateriami słonecznymi, nie trzeba ich więc podłączać do instalacji elektrycznej. Markizy i rolety zaciemniające działają w technologii io-homecontrol®.

Zobacz galerię 4 zdjęcia

Autor: materiały prasowe VELUX