Roczne zapotrzebowanie na energię grzewczą bliskie zeru. Zaledwie 1,5 m3 gazu ziemnego do ogrzania 1 m2 budynku przez rok. Ponadto komfortowy mikroklimat pomieszczeń i optymalna temperatura niezależnie od pory roku.
To jest standard w budownictwie pasywnym!
Potrzeba ochrony środowiska oraz wysokie koszty energii przyczyniają się do dynamicznego rozwoju budownictwa energooszczędnego na świecie. Najwięcej energii w tradycyjnym budownictwie zużywa się na ogrzewanie. Dlatego specjaliści od wielu lat pracują nad poprawieniem izolacyjności termicznej budynków oraz zmniejszeniem kosztów ogrzewania. Zapotrzebowanie na energię grzewczą w nowym budownictwie znacznie spadło, ale czy jest możliwe wybudowanie obiektu, który w klimacie środkowoeuropejskim nie wymagałby w ogóle dodatkowego ogrzewania?
Pod koniec lat osiemdziesiątych dr Wolfgang Feist wraz z zespołem specjalistów z niemieckiego Instytutu Mieszkalnictwa i Środowiska podjął prace nad praktycznym rozwiązaniem tego problemu. Opracował i jako pierwszy zrealizował standard budownictwa pasywnego. W budynkach pasywnych straty ciepła są tak znacząco ograniczone, że do ich wyrównania wystarczają tzw. pasywne źródła energii, takie jak energia słoneczna przenikająca przez okna, ciepło wytwarzane przez mieszkańców czy będące ubocznym skutkiem działania urządzeń gospodarstwa domowego. Tylko w okresie mrozów stosuje się dodatkowe ogrzewanie uzupełniające – najczęściej powietrzem doprowadzanym przez instalację wentylacyjną.
Budownictwo pasywne oznacza ogromne oszczędności w wydatkach na energię i zmniejszenie obciążenia środowiska naturalnego. Dla porównania budynki budowane w Polsce do roku 1966 zużywają 240–350 kWh/(m2a) na ogrzewanie, czyli od 16 do 23 razy więcej niż domy pasywne. Nowsze mieszkania, które powstały w latach 1993–1997, muszą być ogrzewane energią o wartości od 120 do 160 kWh/(m2a), czyli od 8 do 10 razy większą niż w budynkach pasywnych. Budynki uznawane za energooszczędne zużywają 5-krotnie więcej energii niż domy pasywne. Należy podkreślić, że oszczędność energii grzewczej w żadnym stopniu nie powoduje dyskomfortu cieplnego. Temperatura jest przez cały rok utrzymywana na optymalnym poziomie, mimo tego, że nie ma specjalnych instalacji grzewczych ani klimatyzacyjnych.
Etapy powstawania budynku pasywnego
W 2004 roku w Gdańsku powstał Polski Instytut Budownictwa Pasywnego. Jego celem jest upowszechnianie wiedzy o technologii budownictwa pasywnego i energooszczędnego. Wzrastające koszty eksploatacji budynków skłaniają inwestorów do szukania tańszych rozwiązań, które mogą być wprowadzone już na etapie projektowania inwestycji. Wraz z redukcją zużycia nośników energii (prądu, oleju opałowego, gazu) zmniejsza się też emisja zanieczyszczeń do atmosfery. Poniżej przedstawiamy ideę budownictwa pasywnego i energooszczędnego.
Co to jest budownictwo energooszczędne?
Budownictwo energooszczędne wykorzystuje inteligentne technologie, umożliwiające uzyskanie wysokiego komfortu cieplnego i budowę budynku charakteryzującego się niskim zużyciem energii oraz, w związku z tym, niskimi kosztami eksploatacji. Efekt taki można osiągnąć poprzez ograniczenie zużycia energii w zakresie zapotrzebowania na ciepło do celów ogrzewczych, do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz zużycia energii elektrycznej. W naszym klimacie najważniejszym zadaniem jest ograniczanie strat ciepła. W porównaniu z tradycyjnym budynkiem, w domu pasywnym straty ciepła są radykalnie zredukowane.
Rozwiązania techniczne służące ich minimalizacji są znane od dawna i stosowane od wielu lat w praktyce, do najważniejszych należą:
- termoizolacja standardowych przegród zewnętrznych,
- staranne ograniczanie występowania mostków termicznych,
- uszczelnienie powłoki zewnętrznej budynku,
- stosowanie specjalnej stolarki okiennej i drzwiowej do budynków pasywnych,
- wysoko efektywna sprawność odzysku ciepła ze zużytego powietrza wentylacyjnego.
Najważniejszym celem w budownictwie energooszczędnym i pasywnym jest dążenie do osiągnięcia możliwie najwyższego komfortu cieplnego poprzez uzyskanie wyższych temperatur powierzchni wewnętrznych na zewnętrznych przegrodach budowlanych. Temperatura pomieszczeń odczuwana w budynku dobrze zaizolowanym na poziomie 19–20°C, stanowi mniej więcej średnią arytmetyczną temperatury otaczających je powierzchni i temperatury powietrza wewnątrz. Dzięki temu wszystkie pomieszczenia są jednakowo ciepłe, a różnica temperatur nie przekracza kilku stopni Kel-vina, dzięki czemu uzyskuje się wrażenie przytulności i optymalnego komfortu cieplnego. W budynkach pasywnych dzięki zastosowanym rozwiązaniom i materiałom zapewniony jest komfort cieplny zarówno w okresie zimowym, jak i letnim. Poniżej zostały przedstawione najważniejsze warunki, które muszą być spełnione zarówno w przypadku budownictwa energooszczędnego, jak i pasywnego. Samo obniżenie zapotrzebowania na energię cieplną osiąga się poprzez zastosowanie odpowiedniej izolacji cieplnej, okien ciepłochronnych oraz unikanie mostków termicznych z zachowaniem szczelności budynku.
Polskie budynki tradycyjne o ulepszonych rozwiązaniach
Charakteryzuje je zapotrzebowanie na energię cieplną wynoszące ok. 120 kWh/(m2a), czyli ok. 12 litrów oleju opałowego lekkiego (zamiennie ok. 12 m3 gazu ziemnego GZ-50) na m2 ogrzewanej powierzchni na rok; obiekty wielkokubaturowe, np. hale sportowe, cechuje wskaźnik zużycia często znacznie przekraczający podane wartości.
Budynki energooszczędne bez wentylacji mechanicznej
Ich zapotrzebowanie na energię cieplną to ok. 70 kWh/(m2a), czyli ok. 7 litrów oleju opałowego na m2 ogrzewanej powierzchni na rok; powyższy wskaźnik dotyczyć może również budynków o dużej kubaturze, takich jak hale sportowe.
W jaki sposób można to osiągnąć?
Należy zastosować zalecane rozwiązania oraz izolacje o grubości nie mniejszej niż podane poniżej dla poszczególnych przegród budowlanych:
- ściana zewnętrzna: cegła silikatowa gr. 18 cm, izolacja gr. 20 cm (styropian lub wełna mineralna),
- dach: izolacja gr. 20 cm (wełna mineralna),
- posadzka na gruncie: izolacja gr. 10 cm (styropian),
- okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U = 1,1 W/(m2K), szyba o U = 1,1 W/(m2K),
- wentylacja naturalna – grawitacyjna.
Budynki energooszczędne 5-litrowe
Budynek 5-litrowy to taki, w którym na pokrycie strat cieplnych zużywa się 5 litrów oleju opałowego na m2 powierzchni ogrzewanej w skali roku – czyli cechuje go zapotrzebowanie na energię cieplną rzędu 50 kWh/(m2a).
W jaki sposób można to osiągnąć?
Należy zastosować zalecane rozwiązania oraz izolacje grubości nie mniejszej niż podane poniżej dla poszczególnych przegród budowlanych:
- ściana zewnętrzna: cegła silikatowa gr. 18 cm, izolacja gr. 25 cm (styropian lub wełna mineralna),
- dach: izolacja gr. 25 cm (wełna mineralna),
- posadzka na gruncie: izolacja gr. 16 cm (styropian),
- okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U = 1,1 W/(m2K), szyba o U = 0,6 W/(m2K) (stolarka trójszybowa),
- wentylacja naturalna – grawitacyjna.
Budynki energooszczędne 3-litrowe
Budynek 3-litrowy to taki, w którym na pokrycie strat cieplnych zużywa się 3 litry oleju opałowego na m2 powierzchni ogrzewanej w skali roku – czyli cechuje go zapotrzebowanie na energię cieplną rzędu 30 kWh/(m2a).
W jaki sposób można to osiągnąć?
Należy zastosować zalecane rozwiązania oraz izolacje grubości nie mniejszej niż podane poniżej dla poszczególnych przegród budowlanych:
- ściana zewnętrzna: cegła silikatowa gr. 18 cm, izolacja gr. 20 cm (styropian lub wełna mineralna),
- dach: izolacja gr. 25 cm (wełna mineralna),
- posadzka na gruncie: izolacja gr. 16 cm (styropian),
- okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U = 1,1 W/(m2K), szyba o U = 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
Jest to budownictwo o najwyższym komforcie cieplnym i ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu na energię cieplną, wynoszącym 15 kWh/(m2a), czyli 1,5 litra oleju opałowego lub 1,5 m3 gazu ziemnego na m2 w skali roku. Ze względu na niewielkie zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania budynku, aktywny system ogrzewania traci na znaczeniu na rzecz zwiększenia roli pasywnego wykorzystania energii słonecznej oraz innych wewnętrznych źródeł ciepła. Wobec wciąż rosnących cen nośników energii powyższe zestawienie dowodzi celowości dbania o to, by nasze koszty eksploatacyjne były jak najniższe.
W jaki sposób można to osiągnąć?
Należy zastosować zalecane rozwiązania oraz izolacje grubości nie mniejszej niż podane poniżej dla poszczególnych przegród budowlanych:
- ściana zewnętrzna: cegła silikatowa gr. 18 cm, izolacja gr. 34 cm (styropian), # = 0,035 W/(mK)
- dach: izolacja gr. 40 cm (wełna mineralna),
- posadzka na gruncie: izolacja gr. 25 cm (styropian),
- okna: rama o współczynniku przenikania ciepła U = 0,8 W/(m2K), szyba o U = 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 < 0,8 W/(m2K) i dużej przenikalności energii słonecznej g > 50%.
Budynek pasywny przez cały rok zapewnia mieszkańcom odpowiedni mikroklimat, wynikający z odczuwanego komfortu cieplnego oraz optymalnego przewietrzania na skutek stałego doprowadzania świeżego powietrza. Znajduje to potwierdzenie w opiniach osób zamieszkujących domy pasywne. W standardzie tym można obecnie zrealizować prawie każdy, zarówno nowo budowany, jak i modernizowany obiekt, a więc budynki mieszkalne jedno- i wielorodzinne, komunalne, biurowe, handlowe, hotele, szkoły, hale sportowe, pływalnie i baseny oraz obiekty na potrzeby przemysłu.
W kolejnym numerze magazynu będziemy kontynuować tematykę budownictwa energooszczędnego.
Autor: Ginter Schlagowski – Prezes Polskiego Towarzystwa Budownictwa Pasywnego