Idea domu pasywnego
Za autora koncepcji budownictwa pasywnego uznawany jest Wolfgang Feist z Darmstad. Jednak wart podkreślenia jest fakt, że nie opatentował on swojej idei, pozwalając tym samym praktycznie każdemu z niej korzystać.
Pomysł ten bazuje na znanych i sprawdzonych technologiach budowlanych, z tym że ogromny nacisk kładzie na poprawienie izolacyjności przegród zewnętrznych i minimalizację strat energii.
| dom pasywny energetycznie – to dom, który charakteryzuje się wyjątkowo niskim zapotrzebowaniem na energię cieplną, ale jednocześnie zapewnia użytkownikom bardzo wysoki komfort cieplny. przy jednoczesnym zagwarantowaniu bardzo wysokiego komfortu cielnego. Max. ilość energii niezbędnej do ogrzania nie może przekroczyć rocznie 15 kWh/(m2/rok), co oznacza, że wymaga dostarczenia zaledwie ok. 1,5 m3 gazu czy 1,5 litra oleju w ciągu roku na 1 m2. Budynek ogrzewa się i ochładza sam – w sposób bierny. |
Dom pasywny może zostać wzniesiony w dowolnej technologii, z materiałów stosowanych przy realizacji inwestycji tradycyjnych. Ważne są projekt, zwarta struktura budynku, jego lokalizacja, ukierunkowanie względem stron świata, grubość przegród zewnętrznych, parametry izolacyjne wykorzystywanych materiałów; szczelność pociągająca za sobą przymus zastosowania wentylacji mechanicznej itp.
Cechy budynku
Aby obiekt mógł spełnić wyśrubowane wymagania stawiane budownictwu pasywnemu przez Instytut w Darmstadt, musi spełnić szereg warunków. Uzyskanie wymaganej minimalnej energochłonności pociąga za sobą konieczność uwzględnienia określonych wymogów konstrukcyjnych i projektowych. Budynek pasywny jest bardzo charakterystycznym obiektem, wymagającym od mieszkańców zgody na określone zachowania, wymuszającym rezygnację z dotychczasowych przyzwyczajeń i nawyków. Komfort mieszkania w takim domu jest w dużym stopniu uzależniony od pełnej i świadomej akceptacji ograniczeń i reguł postępowania. Bardzo ważne jest, by przyszły lokator dobrze poznał zasady rządzące budownictwem pasywnym i z pełnym przekonaniem je przyjął. Każdy dom pasywny musi być dostosowany do indywidualnych potrzeb rodziny, kształtu i położenia działki oraz warunków helio- geograficznych. Dlatego nie warto brać pod uwagę projektów gotowych, gdyż albo będą one wymagały dostosowania do konkretnych warunków, albo finalny efekt prac nie spełni naszych oczekiwań.
Charakterystyczne dla budynku pasywnego są:
odpowiednia konstrukcja bryły - możliwie zwarta, pozbawiona załamań, o prostym obrysie i niewielkiej powierzchni ścian zewnętrznych, z obwodem zminimalizowanym w stosunku do powierzchni; optymalny jest piętrowy prostopadłościan z dachem płaskim lub klasycznym dwuspadowym o niskim nachyleniu połaci; niepodpiwniczony; bryłę można uatrakcyjnić poprzez dobudowanie garażu, balkonu, tarasu - dodatkowe elementy muszą być zrealizowane jako konstrukcje oddzielne, nie połączone z konstrukcją ścian domu. Dzięki temu nie narażamy się na ryzyko powstania mostków cieplnych; zamiast balkonów lepszym rozwiązaniem jest taras;
-
pomieszczenia mieszkalne oraz ogrody zimowe powinny być zgrupowane po stronie południowej; pomieszczenia gospodarcze i techniczne, w których nie jest wymagana zbyt wysoka temperatura ani oświetlenie światłem słonecznym – po północnej, pozbawionej okien;
-
działka niezacieniona, od strony północno-zachodniej osłonięta przed wiatrami naturalnym wzniesieniem lub drzewami położonymi w takiej odległości od domu, by ich cień nie padał na budynek. Kształt działki powinien umożliwiać zorientowanie budynku na południe – w tym kierunku musi być też zwrócona największa powierzchnia elewacji. Dobrze jeśli niedaleko znajdują się naturalne cieki wodne (stawy, jeziorka, rzeczki), ponieważ można je wykorzystać dl pozyskania energii cieplnej.
-
odpowiednie oszklenie i usytuowanie obiektu na działce – szyby o możliwie największej powierzchni powinny znajdować się od strony południowej; północna strona budynku powinna być pozbawiona okien; aby uniknąć nadmiernego nasłonecznienia latem, przed budynkiem po stronie południowej powinny znajdować się drzewa liściaste (latem zapewnią pożądany cień, zimą nie będą stanowić przeszkody dla promieni słonecznych), za nim zaś, po stronie północnej, iglaste, które osłonią przed nadmiernymi wiatrami, a tym samym wychłodzeniem; optymalnie, jeśli północna część budynku jest dodatkowo osłonięta wzniesieniem
-
zabezpieczenie obiektu przed stratami ciepła poprzez bardzo dobrą izolację termiczną ścian zewnętrznych, dachu i podłóg, stosowanie szczelnej stolarki otworowej, eliminację mostków cieplnych (stosuje się specjalne rozwiązania dla balkonów, ścian piwnicznych - tzw. "odcinanie" murów od fundamentów), a także taką konstrukcję ścian, by zapewniała akumulację ciepła.
Innymi, charakterystycznymi dla budownictwa pasywnego, rozwiązaniami jest stosowanie jak najskuteczniejszej kontrolowanej wentylacji mechanicznej z rekuperacją, odzyskującej min. 80% ciepła, wykorzystanie gruntowych wymienników ciepła, kolektorów i baterii słonecznych, pomp ciepła.
Przeszklenia
Niezwykle ważne jest także zapewnienie szczelności infiltracyjnej – szczelność przegród musi zapewniać wymianę powietrza przez nie mniejszą niż 0,6 1/h przy różnicy ciśnień 50 Pa (budynek musi być hermetyczny, o szczelnej konwekcyjnie powłoce – niewskazane jest tzw. oddychanie ścian, a wszystkie przejścia, połączenia itp. muszą być szczelnie zaizolowane).
Okna muszą być pozbawione mikrowentylacji, rozszczelnień; konieczne jest, by posiadały współczynnik przenikania UW niższy od 0.8 W/(m2K). Jako oszklenie wykorzystuje się głównie dwukomorowe zestawy ze szkła niskoemisyjnego, z przestrzenią międzyszybową wypełnioną gazem szlachetnym, z ponad 50% stopniem przepuszczania promieniowania słonecznego. Bezwzględnie należy dopilnować ich poprawnego montażu: odpowiednie połączenie styku okna z murem oraz z izolacją termiczną to warunek szczelności i jedyny sposób na zlikwidowanie mostków cieplnych. Ponadto niezwykle ważna jest głębokość ich osadzenia – często do ich montażu wykorzystywana jest specjalna rama, szczelnie zamontowana w murze. Do niej, niejako na zewnątrz muru, mocuje się okno, a następnie całość konstrukcji obkłada się materiałem izolacyjnym i uszczelnia. Precyzja i dokładność wykonania tych prac to warunek efektywności pracy okna.
Istotne znaczenie ma lokalizacja przeszkleń oraz ich typ i powierzchnia. Ponieważ koncepcja budownictwa pasywnego opiera się m.in. na biernym wykorzystaniu energii słonecznej do ogrzewania pomieszczeń, idealnym rozwiązaniem jest całkowicie przeszklona elewacja południowa, zaś ograniczona do minimum albo całkowicie wyeliminowana ich obecność od strony północnej. Od strony południowej należy więc zaprojektować drzwi tarasowe/balkonowe, jak najwięcej dużych okien; może być ona całkowicie zbudowana z odpowiedniego szkła lub zabudowana ogrodem zimowym. Dzięki temu straty ciepła przez okna będą kompensowane przez zyski energii, które pochodzą z promieniowania słonecznego, które przez powierzchnie przeszklone wpada do wnętrza. Na pozostałych elewacjach należy raczej unikać okien, rezygnując z nich całkowicie od strony północnej.
Okna budynków pasywnych działają podobnie jak kolektory słoneczne, pasywnie uzyskana energia słoneczna ma najbardziej znaczący udział w wyrównywaniu strat ciepła. Zadaniem okien w domu pasywnym jest z jednej strony doświetlanie pomieszczeń, z drugiej dostarczanie zysków energetycznych, zwłaszcza zimą. Energia cieplna gromadzona jest w specjalnych akumulatorach (np. mur ceglany w odległości nie większej niż 3 m od okien) i emitowana, gdy zachodzi taka potrzeba.
Pasywne okna
Jak już wspomniano, okna w budynku pasywnym muszą spełniać bardzo wysokie wymagania dotyczące izolacji termicznej. Znaczenie ma zarówno konstrukcja szyb zespolonych, jak i rodzaj oszklenia, typ zastosowanego gazu, liczba powłok niskoemisyjnych, rodzaj wzmocnienia, konstrukcja ramy itd.
W standardzie pasywnym produkowana jest zarówno stolarka drewniana, jak i tworzywowa. Powszechnie w tzw. passivfenster wykorzystuje się pakiety szyb zespolonych z dwiema idealnie szczelnymi, hermetycznymi komorami (pakiety trzyszybowe), wypełnionymi ciężkim gazem szlachetnym (głównie kryptonem lub ksenonem. Ponadto szyby wyposażone są w powłoki niskoemisyjne, ograniczające straty energii. Powłoki te przepuszczają do wnętrza promieniowanie słoneczne, natomiast odbijają promieniowanie niskotemperaturowe, nie dopuszczając tym samym do wyemitowanie ciepła na zewnątrz. Niewątpliwą ich zaletą jest dobra przepuszczalność energii promieniowania słonecznego – w przypadku okien pasywnych musi on przekraczać 50%.
Innym ważnym elementem okna pasywnego jest ramka dystansowa, która łączy w całość poszczególne szyby w zestawie. W przeciwieństwie do tradycyjnych szyb, w tym przypadku nie używa się aluminium, lecz materiałów charakteryzujących się dobrymi parametrami izolacyjnymi (np. tworzywo „swisspacer). Ciepła ramka dystansowa umożliwia poprawę izolacyjności termicznej brzegów przeszkleń.
Warto również podkreślić, że pasywne okna są znacznie grubsze od tradycyjnych. Produkowane są one na ogół na bazie profili 6- i więcej komorowych, mają szeroką ramę. Zastosowanie wzmocnienia nie ze stali lecz np. z kompozytów poliestrowo-szklanych, dodatkowo wypełnionych pianką PUR termoizolacyjną, również umożliwia poprawę parametrów izolacyjności ramy.
Przykładowe rozwiązania dla budownictwa pasywnego:
Aluplast seria Passiv-Haus - pcw
Rehau Clima-Design - pcw
System certyfikowany przez Instytut Domu Pasywnego. To pięciokomorowy profil o szerokości 120 mm z dodatkową trzecią uszczelką środkową. Komory wypełnione zostały specjalnym materiałem termoizolacyjnym, co pozwoliło uzyskać znakomite parametry cieplne. Wartość współczynnika przenikania ciepła wynosi odpowiednio: dla ramy - Uf= 0,71 i dla całego okna - W/m²K, Uw=0,8 W/m²K. Dzięki specjalnej konstrukcji ościeżnicy okno – mimo iż spełnia najwyższe wymagania w zakresie termoizolacyjności i jest szeroką konstrukcja – wizualnie nie odbiega od okna tradycyjnego.
Sokółka SA Gold-Plus – drewno
Mają certyfikat Passivhaus Institut w Darmstadt. Okna produkowane z sosny i mahoń meranti. Rama ościeżnicy i skrzydła to konstrukcja zespolona, w której każda z dwóch części są ze sobą połączone. Głębokość konstrukcyjna ościeżnicy wynosi 101 mm; w celu zoptymalizowania właściwości termicznych wewnątrz profili znajduje się materiał izolacyjny z pianki PUR. Współczynnik przenikania ciepła dla całego okna nie przekracza 0,8 W/(m2K). Wartość ta uzyskana została m.in. dzięki specjalnym zakładkom uszczelniającym oraz zmniejszeniu mostka cieplnego. Okna wyposażone są w energooszczędne pakiety trzyszybowe ze szkłem niskoemisyjnym. Przestrzeń międzyszybowa wypełniona jest argonem, a współczynnik przenikania ciepła szyby wynosi Us=0,6 W/m2K. Okna te zostały zastosowane w Domu Pasywnym II w podwarszawskim Józefowie, który to budynek uzyskał jeden z pierwszych w kraju certyfikatów energetycznych, a pierwszy dla domu pasywnego. Firma była partnerem projektu. Ruchome skrzydła okien w tym przypadku zastąpione zostały skrzydłami nieotwieralnymi, co dodatkowego podniosło szczelność budynku. Współczynnik wypadkowy przenikania ciepła okien zmniejszył się o około 15% - do wartości U = 0,65-0,70 W/m2K. Takie rozwiązanie pozwoliło również na powiększenie powierzchni szyb, czyli ilości dostarczanej energii słonecznej.
