Domy pasywne, czyli na cztery pory roku (cz. I)

W budownictwie tradycyjnym najwięcej energii zużywa się na ogrzewanie. To, że zapotrzebowanie na nią można zmniejszyć, postanowili udowodnić niemieccy specjaliści. Prace nad tym rozpoczęli już w latach 80. ubiegłego stulecia, a Günter Schlagowski był jednym z nich. Dziś do koncepcji budownictwa pasywnego chce przekonać Polaków.

Polski Instytut Budownictwa Pasywnego, na czele którego stoi, będzie organizatorem cyklu seminariów. Pierwsze z nich odbędzie się 11 września 2007 roku w Poznaniu. Słuchacze dowiedzą się m.in., jak szkolić, projektować i budować pasywnie, czy w tej technologii można tylko budować, czy również przebudowywać, czym jest paszport energetyczny, z jakich materiałów i usług można korzystać już w Polsce, skąd na to wziąć pieniądze. Kolejne fora odbędą się: w Warszawie (12 września), Krakowie (13 września) i Białymstoku (24 września). Günter Schlagowski przekonuje, że do ogrzania m² budynku wystarczy 1,5 m³ gazu ziemnego. W Polsce oznacza to koszt 2 zł za m². Komfort cieplny jest jedną z korzyści, odczuwa się go niezależnie od pory roku.

Fenomen ograniczania strat ciepła

Standard budownictwa pasywnego, opracowany przez dr Wolfganga Feista i zespół specjalistów z niemieckiego Instytutu Mieszkalnictwa i Środowiska, zakłada wykorzystanie tzw. pasywnych źródeł energii. Są nimi energia słoneczna przenikająca przez okna, ciepło wytwarzane przez mieszkańców oraz pochodzące z urządzeń gospodarstwa domowego. Źródła te rekompensują ciepło, uzyskiwane z ogrzewania grzejnikowego. Jedynie w czasie mrozów stosuje się dodatkowe ogrzewanie uzupełniające - najczęściej za pomocą powietrza, doprowadzanego przez instalację wentylacyjną.

Budynki pasywne pozwalają na zmniejszenie wydatków na energię. Przykłady? Domy, budowane w Polsce do roku 1966, zużywają 16-23 razy więcej energii (240-350 kWh/m²), mieszkania nowsze, czyli z lat 1993-1997 już tylko 8-10 razy więcej (120-160 kWh/m²). Nawet zużycie energii przez budynki uznawane za energooszczędne to pięciokrotność tego, co jest niezbędne do ogrzania domu pasywnego. Do utrzymania optymalnej temperatury nie potrzeba przy tym specjalnych instalacji grzewczych ani klimatyzacyjnych.

Energooszczędność i pasywność

Polski Instytut Budownictwa Pasywnego powstał w 2004 roku w Gdańsku. Jego celem jest upowszechnianie wiedzy o technologii budownictwa pasywnego i energooszczędnego. Przedstawiciele instytutu dowodzą, że tańsze rozwiązania można wprowadzać już na etapie projektowania inwestycji. Wraz z redukcją nośników energii takich jak prąd, olej opałowy czy gaz zmniejsza się też emisja zanieczyszczeń do atmosfery - to kolejna korzyść.

W klimacie środkowoeuropejskim najważniejszym zadaniem budownictwa energooszczędnego i pasywnego jest ograniczenie energii, wykorzystywanej do celów grzewczych, do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz energii elektrycznej. Technologie, służące minimalizacji strat ciepła, są znane od dawna. Należą do nich:

• termoizolacja standardowych przegród zewnętrznych,
• staranne ograniczanie występowania mostków termicznych,
• uszczelnienie powłoki zewnętrznej budynku,
• stosowanie specjalnej stolarki okiennej i drzwiowej do budynków pasywnych,
• wysokoefektywna sprawność odzysku ciepła ze zużytego powietrza wentylacyjnego.

Najwyższy komfort cieplny jest możliwy dzięki wyższym temperaturom powierzchni wewnętrznych na zewnętrznych przegrodach budowlanych. Temperatura pomieszczeń stanowi średnią arytmetyczną temperatury otaczających je powierzchni i temperatury powietrza wewnątrz. W budynku dobrze zaizolowanym to około 19-20°C. Pomieszczenia robią wrażenie przytulnych również dzięki temu, że między nimi nie ma istotnych, tj. przekraczających kilka stopni Kelvina różnic temperatur.

Jak to osiągnąć?

Zarówno w budynkach energooszczędnych, jak i pasywnych zapotrzebowanie na energię cieplną można obniżyć, stosując odpowiednią izolację cieplną, okna ciepłochronne oraz unikając mostków termicznych - z zachowaniem szczelności budynku.

Polskie budynki tradycyjne o ulepszonych rozwiązaniach charakteryzuje zapotrzebowanie na energię cieplną na poziomie około 120 kWh/m², czyli około 12 litrów oleju opałowego ziemnego (zamiennie ok. 12 m³ gazu ziemnego GZ-50) na m² ogrzewanej powierzchni na rok. Dla obiektów wielkokubaturowych, np. hal sportowych, wskaźniki zużycia są wyższe.

Budynki energooszczędne bez wentylacji mechanicznej charakteryzuje zapotrzebowanie na energię cieplną na poziomie około 70 kWh/m², czyli około 7 litrów oleju opałowego na m². Ten wskaźnik można również odnieść do budynków o dużej kubaturze, takich jak hale sportowe.

Projekty domów muszą uwzględniać podane niżej parametry dotyczące przegród budowlanych nie mniejsze niż podane poniżej: 

• ściana zewnętrzna: cegła silikatowa o gr. 18 cm, izolacja termiczna o gr. 20 cm (styropian lub wełna mineralna),
• dach: izolacja o gr. 20 cm (wełna mineralna),
• posadzka na gruncie: izolacja o gr. 10 cm (styropian),
• okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U_f = 1,1 W/(m²K), szyba o U_g = 1,1 W/(m²K), 
• wentylacja naturalna - grawitacyjna.

Budynki energooszczędne 5-litrowe to takie, w których do pokrycia strat cieplnych potrzeba 5 litrów oleju opałowego na m² powierzchni ogrzewanej w ciągu roku. Dom cechuje zatem zapotrzebowanie na energię cieplną rzędu 50 kWh/m².

Przegrody budowlane powinny mieć parametry nie mniejsze niż podane poniżej:

• ściana zewnętrzna: cegła silikatowa o gr. 18 cm, izolacja termiczna o gr. 25 cm (styropian lub wełna mineralna), 
• dach: izolacja o gr. 25 cm (wełna mineralna), 
• posadzka na gruncie: izolacja o gr. 16 cm (styropian),
• okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U_f = 1,1 W/(m²K), szyba o U_g = 0,6 W/(m²K) (stolarka trójszybowa),
• wentylacja naturalna - grawitacyjna.

Budynki energooszczędne 3-litrowe to takie, w których do pokrycia strat cieplnych potrzeba 3 litrów oleju opałowego na m² powierzchni ogrzewanej w ciągu roku. Dom cechuje zatem zapotrzebowanie na energię cieplną rzędu 30 kWh/m².

Przegrody budowlane powinny mieć parametry nie mniejsze niż podane poniżej: 

• ściana zewnętrzna: cegła silikatowa o gr. 18 cm, izolacja termiczna o gr. 20 cm (styropian lub wełna mineralna),
• dach: izolacja o gr. 25 cm (wełna mineralna),
• posadzka na gruncie: izolacja gr. 16 cm (styropian),
• okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U_f = 1,1 W/(m²K), szyba o U_g = 0,6 W/(m²K) (stolarka trójszybowa, gaz wypełniający - krypton),
• wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła o sprawności powyżej 75%, 
• zapewnienie szczelności powłoki zewnętrznej budynku,
• przemyślany program użytkowy, np. nieogrzewanie piwnicy, gdy jest ona wykorzystywana jedynie do celów magazynowych.

Budynki pasywne to budynki o ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu na energię cieplną. Wynosi ono 15 kWh/m², czyli 1,5 litra oleju opałowego lub 1,5 m³ gazu ziemnego na m² w ciągu roku. Aktywny system ogrzewania traci tu na znaczeniu na rzecz zwiększenia roli pasywnego wykorzystania energii słonecznej oraz innych wewnętrznych źródeł ciepła.

I tak przegrody budowlane powinny mieć parametry nie mniejsze niż podane poniżej:

ściana zewnętrzna: cegła silikatowa o gr. 18 cm, izolacja o gr. 34 cm (styropian), λ = 0,035 W/(mK), 

dach: izolacja o gr. 40 cm (wełna mineralna),

posadzka na gruncie: izolacja o gr. 25 cm (styropian),

okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U_f = 0,8 W/(m²K), szyba o U_g = 0,6 W/(m²K) (stolarka trójszybowa, gaz wypełniający - krypton), 

wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła o sprawności przynajmniej 80%,

zapewnienie szczelności powłoki zewnętrznej budynku,

pasywne wykorzystanie energii słonecznej poprzez okna o współczynniku przenikania ciepła U_w < 0,8 W/(m²K) i dużej przenikalności energii słonecznej g > 50%.

W budynku pasywnym przez cały rok panuje swoisty mikroklimat. Wynika on z odczuwanego komfortu cieplnego oraz optymalnego przewietrzania – na skutek stałego doprowadzania świeżego powietrza. Potwierdzają to osoby, zamieszkujące domy pasywne. Standard ten można dostosować do prawie każdego, zarówno nowobudowanego, jak i modernizowanego obiektu. Pasywne mogą być zatem budynki mieszkalne jedno- i wielorodzinne, komunalne, biurowe, handlowe, hotele, szkoły, hale sportowe, pływalnie i baseny oraz obiekty przemysłowe.

Domy pasywne, czyli na cztery pory roku (cz. II)

Domy pasywne, czyli na cztery pory roku (cz. III)