Budownictwo energooszczędne

Dom nisko-energetyczny – to obiekt współczesnego budownictwa, który cechuje niższe niż w przypadku tradycyjnego budownictwa zapotrzebowanie na ciepło. Nazywany jest też domem energooszczędnym.

Dom pasywny – standard wznoszenia obiektów budowlanych, którego wyróżniają bardzo dobre parametry izolacyjne przegród zewnętrznych. Cechuje go również zastosowanie szeregu rozwiązań, mających na celu zminimalizowanie zużycia energii w trakcie eksploatacji. Praktyka pokazuje, że zapotrzebowanie na energię w takich obiektach jest ośmiokrotnie mniejsze niż w tradycyjnych budynkach wznoszonych według obowiązujących norm.menu-energooszczednosc

Dom pasywny to także nowa idea w podejściu do oszczędzania energii we współczesnym budownictwie. Jej innowacyjność przejawia się w tym, że skupia się ona przede wszystkim na poprawie parametrów elementów i systemów istniejących w każdym budynku, zamiast wprowadzania dodatkowych rozwiązań. W domach pasywnych redukcja zapotrzebowania na ciepło jest tak duża, że nie stosuje się w nich tradycyjnego, systemu grzewczego, a jedynie dogrzewanie powietrza wentylacyjnego. Do zbilansowania zapotrzebowania na ciepło wykorzystuje się również promieniowanie słoneczne, odzysk ciepła z wentylacji (rekuperacja), a także zyski cieplne pochodzące od wewnętrznych źródeł, takich jak urządzenia elektryczne i mieszkańcy. Idea domów pasywnych nie jest opatentowana ani zastrzeżona. Nie podlega innym- (ŻADNYM) formom ochrony prawnej. Możliwe jest wznoszenie domów pasywnych w różnych technologiach budowlanych.

Dom pasywny wyróżnia bardzo niskie zapotrzebowanie na energię do ogrzewania – poniżej 15 kWh/(m²•rok). Oznacza to, że w przeciągu sezonu grzewczego do ogrzania jednego metra kwadratowego mieszkania potrzeba 15 kWh, co odpowiada spaleniu 1,5 l oleju opałowego, bądź 1,7 m³ gazu, czy też 2,3 kg węgla. Natomiast zapotrzebowanie na ciepło dla budynków konwencjonalnych, budowanych obecnie wynosi około120 kWh/(m²•rok).

ecological-lightbulb-symbolIstotą budownictwa pasywnego jest maksymalizacja zysków energetycznych i ograniczenie strat ciepła, w związku z tym wszystkie przegrody zewnętrzne posiadają bardzo niski współczynnik przenikania ciepła. Ponadto zewnętrzna powłoka budynku jest nieprzepuszczalna dla powietrza. Podobnie stolarka okienna wykazuje mniejsze straty cieplne niż rozwiązania stosowane standardowo. Z kolei system nawiewno-wywiewnej wentylacji zmniejsza o 75-90% straty ciepła związanej z wentylacją budynku. Rozwiązaniem często stosowanym w domach pasywnych jest gruntowy wymiennik ciepła. W okresie zimowym świeże powietrze po przefiltrowaniu przechodzi przez to urządzenie, gdzie jest wstępnie ogrzewane. Następnie powietrze dostaje się do rekuperatora, w którym zostaje podgrzane ciepłem, pochodzącym z powietrza wywiewanego z budynku.

Charakterystyczny dla standardu budownictwa pasywnego jest fakt, że w przeważającej części zapotrzebowanie na ciepło zostaje zaspokojone dzięki zyskom cieplnym z promieniowania słonecznego oraz ciepłu oddawanemu przez urządzenia i przebywających w budynku ludzi. Jedynie w okresach szczególnie niskich temperatur stosuje się dogrzewanie powietrza nawiewanego do pomieszczeń.

Literatura podaje że koszt budowy domu pasywnego w Polsce to od 8 do 15 procent więcej w stosunku do budowy standardowej. W Niemczech koszty dodatkowe wynoszą jedynie 3-8 procent.

Potrzeba takich budynków zrodziła się z konieczności dywersyfikacji źródeł energii, która była podyktowana wyczerpującymi się surowcami nieodnawialnymi, zauważalnym i ciągłym wzrostem zapotrzebowania i cen za energię. Idea budownictwa pasywnego powstała w Niemczech w 1990 roku. Opracowała ją zespół naukowców pod przewodnictwem dr Wolfganga Feista z Instytutu Mieszkalnictwa i Środowiska w Darmstadt w Niemczech. W tym właśnie mieście powstał 1991 roku pierwszy budynek pasywny. Ze względu na koszty tej inwestycji, został zahamowany na jakiś czas rozwój tej technologii. W 1998 roku koncepcja budownictwa pasywnego została wsparta przez Unię Europejską i w ramach projektu CEPHEUS powstało 250 mieszkań pasywnych. Z prowadzonych danych statystycznych wynika że w 2005 roku istniało już 5000 pasywnych jednostek mieszkalnych. Polski Instytut Budownictwa Pasywnego powstał w 2004 roku, za cel obrała sobie rozpowszechnianie wiedzy na temat budownictwa pasywnego i energooszczędnego. Do końca 2006 roku w Polsce powstało kilkanaście domów pasywnych.

Charakterystyka budownictwa pasywnego

W budynkach pasywnych:

  • Straty ciepła są ograniczone do tego stopnia, że ogrzewanie nie jest konieczne. Doświadczenia jednak wykazały, że w naszym klimacie konieczne jest zastosowanie wentylacji nawiewno-wywiewnej.
  • Zużycie energii potrzebnej do ogrzania budynku w przeciągu roku nie może przekroczyć 15kWh/m2 ( jest to wartość ogólna – zmienia się w zależności od klimatu i kraju).
    Wykorzystuje się odnawialne źródła energii, takie jak:
    energia słoneczna
    energia wiatru
    energia wody
    energia z biomasy
  • Stosuje się nowoczesne technologie takie jak:
    1) kolektory słoneczne – służą do pozyskania energii słonecznej, która jest przetwarzana na energię cieplną, służącą do ogrzania wody użytkowej. Współczesna technologia pozwala również zamienić promieniowanie słoneczne na energię elektryczną, która jest wykorzystywana przez urządzenia elektryczne,
    2) pompy ciepła – urządzenia, które służą do pozyskiwania energii cieplnej z gruntu, która służy do ogrzania budynku,
    3) rekuperatory – służą do wymiany powietrza w pomieszczeniu. Zastosowanie urządzenia ilustruje rys.1. Połączenie tego urządzenia z nagrzewnicą pozwala w budynku pasywnym na zrezygnowanie z ogrzewania tradycyjnego.
    4) gruntowy wymiennik ciepła – schemat urządzenia ilustruje rys. 3.
  • Stosuje się wysokiej jakości okna – różni je od typowych to, że można dzięki nim pozyskać dużo więcej energii słonecznej, nie tracąc ciepła z wnętrza budynku. Często są to okna, trzy komorowe napełnione gazem szlachetnym, rzadziej próżniowe (ze względu na cenę, lecz w przyszłości będzie to pewnie standard).
  • Stosuje się zintegrowane systemy mechaniczne – połączenie kilku nowoczesnych, technologii, takich jak na rysunkach 1, 2, 3.

Dzięki wymianie powietrza przez rekuperator nie tracimy energi zawartej w powietrzu. Na rys. 1. Po lewej tradycyjny system grzewczy. Po prawej nagrzewnica.

WYMIANA-POWIETRZA

Rys. 1. Wymiana powietrza w budynku tradycyjnym i pasywnym [Dominiak P., Piotrowski R.: Budowa Domu Pasywnego Krok po Kroku.]

Zasada działania rekuperatora polega na odzyskiwaniu energii zawartej w powietrzu zurzytym. Proces ten zachodzi przez zderzanie się cząstekczek powietrza nawiewango z powietrzem wywiewanym (zużytym), w sposób przedstawiony na rys. 2.

REKUPERATOR

Rys. 2. Wymiennik ciepła [Dominiak P., Piotrowski R.: Budowa Domu Pasywnego Krok po Kroku. ]

Dzięki gruntowemu wymiennikowi ciepła (rys. 3) świeże powietrze w lecie jest schładzane a zimą podgrzewane.

GRUNTOWY-WYMIENIK-CIEPŁA

Rys. 3. Gruntowy wymiennik ciepła [Dominiak P., Piotrowski R.: Budowa Domu Pasywnego Krok po Kroku. ]

  • Budynek powinien być „otwarty” od strony południowej na oddziaływanie promieniowania słonecznego.
  • Architektura obiektu powinna być „prosta”. Idealnym kształtem dla budynku pasywnego byłby kształt igloo, dlatego, że każde naroże, „złamanie linii” staje się miejscem, przez które możemy tracić ciepło.
  • Budynek powinien być szczelny (bez balkonów).
  • W budynku pasywnym wymagana jest bardzo dobra izolacyjność przegród zewnętrznych. Obecnie na rynku jest wiele materiałów pozwalających na wykonanie takich ścian. Zazwyczaj są to ściany dwuwarstwowe – konstrukcja nośna (pustaki, ceramika, bloczki) oraz ocieplenie (styropian, wełna). Rzadziej spotykane są ściany z drewna, słomy, trocin. Wadą tych ścian jest znaczna grubość. Obecnie dąży się do tego, aby ściana była niezbyt gruba, wytrzymała i dobrze zaizolowana. Istnieją ściany próżniowe, które spełniają te warunki jednak obecnie jest to technologia niedostępna dla przeciętnego obywatela ze względu na koszt wykonania, ale być może w przyszłości będzie to standard.
  • Zainstalowane powinno być w domu pasywnym efektywne energetycznie oświetlenie i urządzenia AGD.

Zużycie energii w mieszkalnictwie.

Współczesna energia w budynkach jednorodzinnych zużywana jest na :

  • zasilanie urządzeń gospodarstwa domowego (RTV i AGD)
  • ogrzewanie i przygotowanie C.W.U
  • oświetlenie.

Zapotrzebowanie współczesnych budynków na energię jest znacznie wyższe niż przed laty. Wynika to z faktu, że ludzie ciągle podnoszą standard życia, kupując różnoraki sprzęt RTV i AGD. Z drugiej strony nie chcą tracić czasu i pieniędzy na wytwarzanie energii koniecznej do ogrzania domu i zasilania urządzeń. Dlatego pojawia się potrzeba domów, które będą samowystarczalne pod względem energetycznym. Ważne jest również to, że koszt energii pozyskiwanej z źródeł nieodnawialnych jest coraz wyższy. Wiąże się to z trudnościami w wydobyciu surowców potrzebnych do jej wytworzenia, jak również z faktem większego wykorzystywania energii przez mieszkańców. Idealnym rozwiązaniem jest korzystanie z energia odnawialnej, której koszty pozyskiwania nie rosną a nawet – z rozwojem tej dziedziny naukowej – na pewno będą maleć. Porównując zapotrzebowanie na energię (rys. 4), można zauważyć, że jej zużycie w budownictwie pasywnym jest ośmiokrotnie mniejsze niż w tradycyjnym. Nie wynika to tylko z tego faktu, że zostały wykorzystane takie urządzenia jak: pompa ciepła, wymienniki ciepła, kolektory fotowoltaiczne i fototermiczne, ale również zostały wyeliminowane lub dokładniej wykonane i zaizolowane miejsca w budynku, przez które traci się ciepło (rys. 5). Po zastosowaniu tych zmian w budynku uzyskujemy standard, który pozwala na znaczne obniżenie zużycia energii. Ekonomiczną, pozytywną konsekwencją tego faktu jest spadek kosztów utrzymania obiektu. Kolejnym, pozytywnym aspektem stosowania tego standardu jest ochrona środowiska naturalnego.

Sposoby zmniejszenia zużycia energii

Zużycie energii w budynku można zmniejszyć przez stosowanie:

  • bardzo dobrze izolowanych ścian, podłogi i dachu
  • wysokiej klasy okien
  • energii odnawialnej z wiatru, słońca, wody i biomasy
  • stosowanie nowoczesnych technologii
  • korzystanie ze sprzętu RTV i AGD o klasie zużycia energii A

BUDOWNICTWO-PASYWNE

Rys. 4. Zużycie energii w budynkach [Dominiak P., Piotrowski R.: Budowa Domu Pasywnego Krok po Kroku. ]

Straty-w-budynku-pasywnym

Rys. 5. Elementy budynku, przez które występują straty ciepła [Dominiak P., Piotrowski R.: Budowa Domu Pasywnego Krok po Kroku. ]

1) Sformułowanie wymagań stawianych przed projektowanym obiektem

Budynek pasywny musi spełniać takie same wymogi prawne, jak każdy inny jednorodzinny dom. Odróżnia go od standardowych bardzo dobra izolacyjność termiczna przegród, szereg nowych technologii, dzięki którym zużycie energii jest na poziomie do 15 kWh/m2rok. Ten wymóg może być spełniony tylko w odpowiednim klimacie, dlatego pasywny dom nie może powstać w dowolnym miejscu Polski. Wynika to z faktu, że idea budynków pasywnych powstała w Niemczech, gdzie klimat, jest znacznie łagodniejszy niż w Polsce. Istnieją współczynniki, które zwiększają wartość 15 kWh/m2rok w zależności od klimatu lecz nieznacznie. Dlatego np. rejony górskie, słabo nasłonecznione i zimne nie powinny być brane jak na razie pod uwagę, podczas projektowania takich obiektów.