Wybudowanie budynku pasywnego nie jest dużo droższe od tradycyjnego
Pasywna przyszłość budownictwa
Czy ogrzewanie domu o powierzchni 150 mkw może kosztować rocznie mniej niż 300 złotych? Tak (przy kosztach gazu 1 m2 1,45 zł i prądu 1 kWh 0,46 zł z pompą ciepła), jeśli budynek zaprojektujemy i wybudujemy lub wyremontujemy w zgodzie z zasadami budownictwa pasywnego.
Potrzeby ochrony środowiska oraz wysokie koszty energii przyczyniają się do dynamicznego rozwoju budownictwa energooszczędnego. Najwięcej energii w tradycyjnej technologii budowania zużywa się na ogrzewanie. Dlatego specjaliści od wielu lat pracują nad poprawieniem izolacyjności termicznej budynków, dzięki czemu możliwe jest dziś wybudowanie obiektu, który w klimacie środkowoeuropejskim nie wymaga niemal w ogóle dodatkowego ogrzewania.
Ogrzejmy się własnym ciałem
W budynkach pasywnych straty ciepła są ograniczone tak znacząco, 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 czasie mrozów stosuje się dodatkowe ogrzewanie uzupełniające – najczęściej z dogrzewanym 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 1966 r. zużywają 240–350 kWh/m2 na ogrzewanie rocznie, czyli 16–23 razy więcej niż domy pasywne. Nowsze mieszkania, które powstały w latach 1993–1997, muszą być ogrzewane energią w wysokości 120–160 kWh/(m2a), czyli 8–10-krotnie większą. Nawet 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 że nie ma specjalnych instalacji grzewczych ani klimatyzacyjnych.
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.
Zatrzymać ciepło
Budynki pasywne charakteryzują się ekstremalnie niskim zapotrzebowaniem na energię cieplną dla celów ogrzewania, wynoszącym 15 kWh/m2, czyli 1,5 litra oleju opałowego lub 1,5 m3 gazu ziemnego na m2, lub z pompą ciepła 5 kWh prądu w skali roku. Aby osiągnąć takie wyniki, trzeba 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) λ= 0,035 W/(mK),
- dach: izolacja gr. 40 cm (wełna mineralna),
- posadzka na gruncie: izolacja gr. 25 cm (styrodur l.p.),
- 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%.
Do wyboru jest wiele propozycji konstrukcyjnych ocieplania ścian zewnętrznych i ciągle pojawiają się nowe. Wykorzystuje się zarówno popularną metodę BSO (dawniej zwaną lekką mokrą), jak i mniej znane techniki, takie jak budownictwo z bel słomy czy zaawansowaną technologicznie izolację próżniową. Technologia jest zasadniczo dowolna, pod warunkiem osiągnięcia celu, jakim jest izolacja termiczna na wymaganym dla budownictwa pasywnego poziomie.
Poza prawidłową izolacją prostych ścian i dachu niezwykle istotne jest unikanie występowania mostków termicznych. Straty ciepła nimi powodowane można jednakże w dużym stopniu ograniczyć poprzez staranne zaprojektowanie i sumienne wykonanie budynku. Pozornie drobne usterki, do których nie przywiązuje się wagi w budownictwie tradycyjnym, są nie do przyjęcia w pasywnym. Tutaj ogromne znaczenie mają detale, które rzutują na całkowitą izolacyjność termiczną domu.
Szczelność absolutna
Szczególna dbałość o detale w budownictwie to również kwestia uzyskania odpowiedniej szczelności zewnętrznej bryły budynku. Szczelność jest jedną z charakterystycznych cech domu pasywnego. Praktycy tego typu budownictwa nie zgadzają się z powszechnie panującym przekonaniem, że szczeliny w budynku są pożyteczne i konieczne do niezbędnej wentylacji pomieszczeń. Ilość powietrza przedostającego się przez nie do wewnątrz jest zależna od siły wiatru. W przypadku dużej różnicy ciśnień wymiana powietrza jest zbyt gwałtowna, natomiast przy słabym wietrze najczęściej niewystarczająca. Poza tym ciepłe powietrze, przedostając się przez nieszczelności na zewnątrz, ochładza się, przekracza punkt rosy i doprowadza do wewnętrznego zawilgocenia ścian. Wilgoć wnika przez szczeliny również podczas deszczu, szczególnie przy silnym wietrze, powodując pogorszenie izolacyjności termicznej i akustycznej przegrody, zwiększając ryzyko powstania pleśni oraz przyczyniając się do powstawania szkód budowlanych.
Odzysk energii
Tradycyjna wentylacja grawitacyjna nie sprawdza się w budownictwie pasywnym. Tutaj potrzebną wymianę powietrza uzyskuje się poprzez wentylację mechaniczną. Ten sposób wentylacji wiąże się ze zużyciem energii na pracę wentylatorów (4 Wm3h), co odpowiada 1:10 zysku, jednak koszty te są rekompensowane poprzez odzysk energii cieplnej. Wentylacja mechaniczna budzi pewne obawy użytkowników, ponieważ kojarzy się z koniecznością zamykania okien. Jednak prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja wentylacji z odzyskiem ciepła w późniejszym czasie zyskuje akceptację. Użytkownicy odczuwają znaczną poprawę komfortu mieszkania dzięki stałemu dopływowi świeżego powietrza do pomieszczeń oraz niedocieraniu odgłosów z zewnątrz. Można też okna otwierać, trzeba tylko wyłączyć wentylację.
Wskutek mechanicznego i regulowanego dopływu świeżego powietrza dochodzi do znaczącej poprawy jakości powietrza w pomieszczeniu, jakiej nie można uzyskać w sposób grawitacyjny w budynkach o podwyższonej szczelności. Należy również podkreślić, że zastosowanie wentylacji mechanicznej nie oznacza rezygnacji z otwierania okien. Jest to możliwe poza okresem grzewczym i stanowi dodatkowe uzupełnienie wietrzenia pomieszczeń. Obligatoryjnym elementem systemu wentylacyjnego w domu pasywnym jest wymiennik ciepła (rekuperator), w którym zużyte ciepłe powietrze odprowadzane ogrzewa powietrze doprowadzane. W budownictwie pasywnym odzysk ciepła z wentylacji przekracza 75%, a w przypadku zastosowania wymienników przeciwprądowych kanalikowych nowej generacji osiąga nawet do 95%.
Dodatkowym elementem systemu wentylacji w domu pasywnym jest gruntowy wymiennik powietrza w postaci systemu kanałów zainstalowanych w gruncie. Zimą temperatura podłoża jest wyższa niż temperatura powietrza, zatem wymiennik ziemny służy do wstępnego ogrzania powietrza. Latem jest odwrotnie – schłodzone powietrze obchodzi specjalnym bajpasem rekuperator i ochładza pomieszczenia, działając podobnie jak prosty układ klimatyzacyjny.
Okna w budownictwie pasywnym
Newralgicznym elementem domu pasywnego są okna, które odgrywają niezwykle istotną rolę, ponieważ działają jak kolektory słoneczne: pasywnie uzyskana energia słoneczna ma znaczący udział w wyrównywaniu strat ciepła. Ostatecznym jednak celem nie jest pozyskanie jak największej ilości energii słonecznej za każdą cenę, znacznie ważniejszą sprawą jest utrzymanie możliwie znikomego pozostałego zapotrzebowania na energię cieplną. W budynku pasywnym średni współczynnik przenikania ciepła U dla ścian wynosi 0,1 W/(m2K), podczas gdy dla najlepszego okna zaledwie U = 0,6 W/(m2K). Zwiększenie powierzchni okien mające na celu pasywne wykorzystanie energii słonecznej prowadzi tym samym do podwyższenia strat ciepła. Należy w tym przypadku zwrócić uwagę na fakt, że prawdziwe pasywne zyski energii słonecznej otrzymuje się dopiero po zastosowaniu przeszkleń ciepłochronnych wysokiej jakości (okna trójszybowe wypełnione argonem lub kryptonem), skierowanych na południe oraz niezacienionych. Dopiero po spełnieniu tych warunków możliwe jest obniżenie wskaźników energetycznych o połowę w stosunku do dobrze ocieplonej przegrody budowlanej nieprzezroczystej.
Innowacyjne źródła ciepła
W budynkach pasywnych roczne zapotrzebowanie na ciepło do celów ogrzewczych jest co prawda znikome, ale nie zerowe. W tych warunkach przy ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu na moc zastosowanie normalnego systemu ogrzewania byłoby zbędną inwestycją; standard budynku pasywnego jest o tyle interesujący, że umożliwia zmniejszenie nakładów związanych zarówno z instalacją systemów grzewczych, jak i ich późniejszą eksploatacją. Ciepło do podgrzewania powietrza nawiewanego może pochodzić z systemu podgrzewania c.w.u., gdzie szczytowe obciążenie jest kilkakrotnie wyższe. Źródłem ciepła w budynkach pasywnych mogą więc być połączone systemy wykorzystujące kocioł kondensacyjny oraz pompę ciepła, wspomagane kolektorami słonecznymi, służące jednocześnie do ogrzewania, wytwarzania c.w.u. oraz wentylacji.
Czy to się opłaca?
Na koniec pozostaje pytanie o opłacalność budownictwa pasywnego. Wbrew pozorom wybudowanie domu pasywnego nie jest dużo droższe od tradycyjnego. W Europie Zachodniej budownictwo pasywne w roku 2009 było droższe o około 5–7 % (wg projektu CEPHEUS 8% w roku 1996). Okna trzyszybowe kosztują prawie nic więcej jak 1,1 Wm2K. W Polsce dodatkowe koszty są szacowane na 10–15% w zależności od rodzaju budynku, jego przeznaczenia, dodatkowego wyposażenia i wielu innych czynników. Dom pasywny wymaga większych nakładów na docieplenie, specjalną stolarkę okienną czy system wentylacji. Oszczędza się natomiast na osobnym systemie ogrzewania, którego w domu pasywnym najczęściej po prostu nie ma. Ocieplenie ścian, okna i wentylacja są potrzebne w każdym budynku. Budynek pasywny oszczędza przeciętnie, przy wyżej wymienionych cenach energetycznych, około 230 zł/m2/rok.
Jednak w domach pasywnych wszystkie te elementy muszą być zoptymalizowane pod kątem oszczędności energii. Rosnąca popularność budownictwa pasywnego sprawia, że stają się one coraz bardziej dostępne, trafiają do masowej produkcji, a przez to są tańsze. Ciągle trwają prace nad obniżaniem kosztów budownictwa pasywnego tak, aby stało się ono powszechniejsze. Różnice między kosztem budowy domu tradycyjnego a pasywnego z biegiem czasu z pewnością będą malały. Zyski, jakie osiąga się podczas eksploatacji, są natomiast ogromne i zważywszy na rosnące koszty energii, będą się z biegiem czasu zwiększały.
Idea budownictwa pasywnego jest niezwykle popularna w Europie Zachodniej i to tylko kwestia czasu, kiedy rozpowszechni się w Polsce. Za budownictwem pasywnym przemawiają kalkulacja ekonomiczna, wysoki komfort użytkowania tego typu domów oraz dbałość o ochronę środowiska. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby idea budownictwa pasywnego mogła się rozwijać. Potrzebna jest tylko jej popularyzacja, zarówno wśród profesjonalistów branży budowlanej, jak i tych, którzy w domach pasywnych zechcą, z korzyścią dla siebie, zamieszkać.
Idea budownictwa pasywnego to nie tylko idea, ale od roku 1991 rzeczywistość. Z technologią pasywną możliwa jest optymalna termomodernizacja. Wówczas zużycie energii jest pomiędzy 15–30 kWh/m2/rok, co odpowiada dzisiejszym standardom. Budynki stare nie muszą odbiegać normami od budynków nowych, dotyczy to komfortu i kosztów związanych ze zużywaną do ogrzewania energią.
Żeby naszym następnym pokoleniom pozostawić planetę w lepszym stanie niż jest dzisiaj, musimy budować budynki pasywne, dla wyższego komfortu i ekonomicznego zużycia energii odnawialnej.
Autor: Günter Schlagowski