TermoDom.pl

Newsletter

Dookoła świąteczny...

Boże Narodzenie to okres szczególny, który często pragniemy wydłużyć, podtrzymać poprzez... więcej

Zastosowanie kotłów...

Ostatnio pisaliśmy o piecach kondensacyjnych, dziś natomiast słów kilka o zaletach... więcej

Energooszczędnie, na...

Zapowiadane podwyżki cen węgla i energii, już dziś straszą nas wizją zimnego... więcej

Inne Dobry projekt Rozwiązania projektowe budynków energooszczędnych i pasywnych

Rozwiązania projektowe budynków energooszczędnych i pasywnych

Większości właścicieli nieruchomości i inwestorów zależy na tym, aby ich budynki charakteryzowały się niskim zużyciem energii potrzebnej m.in. do zapewnienia komfortu cieplnego przez wszystkie pory roku. Należy przy tym pamiętać, że decydujący wpływ na efektywność energetyczną mają obecne i szacowane koszty eksploatacyjne. A żeby były jak najniższe warto pomyśleć o rozwiązaniach projektowych stosowanych w budownictwie energooszczędnym czy pasywnym.

Większości właścicieli nieruchomości i inwestorów zależy na tym, aby ich budynki charakteryzowały się niskim zużyciem energii potrzebnej do zapewnienia:
- komfortu cieplnego w okresie zimowym i letnim,
- dobrej jakości powietrza wentylacyjnego,
- dobrej jakości oświetlenia pomieszczeń,
- ciepłej wody do celów użytkowych.

Jak to zostało bliżej omówione w tekstach pt. „Specyfika uwarunkowań budownictwa energooszczędnego i pasywnego w Polsce” oraz „Dobór wyrobów budowlanych z uwagi na projektowaną efektywność energetyczną budynków” należy przy tym pamiętać, że:
- decydujące znaczenie ma efektywność energetyczna, czyli relacja nakładów do spodziewanych efektów w zakresie ww. charakterystyki energetycznej, a granicę opłacalności inwestycji w jej polepszenie wyznaczają obecne i szacowane przyszłe koszty eksploatacyjne,
- parametry charakterystyki i efektywności energetycznej znane są z określoną niepewnością i zmieniają się w czasie, co oznacza to, że wartość rzeczywistego zużycia energii i koszty eksploatacyjne mogą w mniejszym lub większym stopniu odbiegać od wartości projektowych,
- optymalne rozwiązania na ogół mają indywidualny charakter i polegają na dobrym rozpoznaniu i dostosowaniu się do warunków lokalnych – środowiskowych, ekonomicznych, infrastrukturalnych.

We współczesnych budynkach energooszczędnych staramy się uzyskać m.in.:
- jak najniższe straty energii przez obudowę i instalacje,
- jak najniższe uzależnienie od energii pochodzącej ze spalania tradycyjnych paliw nieodnawialnych,
- jak najlepsze wykorzystanie dostępnych zysków i energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych.

Koncepcją odpowiadającą na ww. postulaty są np. budynki pasywne, charakteryzujące się sezonowym zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania pomieszczeń do 15 kWh/(m2*rok) i zastosowaniem ogrzewania powietrznego, bez tradycyjnej instalacji ogrzewania pomieszczeń.

Budynek pasywny wymaga zastosowania mechanicznej wentylacji nawiewno-wywiewnej, z odzyskiem ciepła z powietrza usuwanego i dogrzewaniem powietrza nawiewanego. Stosuje się przy tym różne rozwiązania instalacyjne np. wstępne podgrzanie powietrza w wymienniku gruntowym, uzupełniające dogrzanie elektryczne, powiązanie z osobną instalacją grzewczą przygotowania ciepłej wody użytkowej. Stawia się przy tym warunek aby całkowite roczne zużycie energii pierwotnej, czyli określonej z uwzględnieniem różnic między nośnikami energii i paliwami, nie przekraczało 120 kWh/(m2*rok).

Ogrzewanie powietrzne ma ograniczone możliwości pokrycia obciążenia cieplnego. Oznacza to, że w czasie występowania bardzo surowych warunków zimowych (temperatury niższe od wartości projektowej, niskie nasłonecznie) w celu zachowania komfortu cieplnego może być konieczne inne dodatkowe, uzupełniające, szczytowe ogrzewanie budynku. Sytuację można porównać do coraz bardziej popularnego w Polsce chłodzenia pomieszczeń przenośnymi urządzeniami w czasie największych upałów, w niektórych latach.

Rozwiązania techniczne budynku pasywnego różnią się od najczęściej stosowanych w budynkach mieszkalnych w Polsce, w których na ogół stosuje się:
- wodną instalację ogrzewania pomieszczeń ze źródłem na paliwo nieodnawialne,
- naturalną, zależną od warunków temperaturowych i działania wiatru, wentylację grawitacyjną lub ewentualnie mechaniczną wywiewną, bez odzysku ciepła,
- przegrody przezroczyste i nieprzezroczyste o słabszej, w porównaniu ze standardem budynku pasywnego, izolacyjności cieplnej.

Ponadto nie ogranicza się tak znacząco jak w budynkach pasywnych konstrukcyjnych mostków cieplnych, a zagadnienie szczelności powietrznej obudowy w praktyce jest postrzegane wyłącznie na zasadzie kryterium braku odczuwalnej infiltracji powietrza. 

Obudowa każdego budynku energooszczędnego musi spełniać następujące warunki:
- poza otworami okien i drzwi istnieje w niej nieprzerwana warstwa materiału izolującego termicznie o odpowiednio dużym oporze cieplnym,
- stosuje się energooszczędne rozwiązania techniczne montażu okien i drzwi oraz innych połączeń i węzłów konstrukcyjnych w obudowie, które znacząco redukują mostki cieplne, 
- poza miejscami, przez które dostarczane jest powietrze, zgodnie z projektem wentylacji obudowa jest najbardziej jak to możliwe szczelna powietrznie.

Budynek energooszczędny wymaga właściwego:
1) projektu,
2) wyrobów budowlanych,
3) wykonania,
4) utrzymania.

Rośnie przy tym znaczenie Projektanta, którego zadaniem jest dobór optymalnych rozwiązań architektonicznych, konstrukcyjnych, materiałowych i instalacyjnych do zastosowania w konkretnym budynku oraz twórcze wykorzystanie i dostosowanie się do warunków lokalnych.

W budynkach pasywnych i energooszczędnych stosuje się zastępujące zasady i rozwiązania techniczne.


1. Architektura

W miarę możliwości działki budowlanej budynek powinien zostać usytuowany i zorientowany w sposób umożliwiający maksymalne wykorzystanie nasłonecznienia w okresie zimowym. Odpowiedni kształt bryły budynku, otwarty w kierunku południowym, bardziej zwarty od strony przeciwnej oraz elementy zacieniające powinny jednocześnie ograniczyć przegrzewanie w okresie letnim. Pomocne może być odpowiednie zadrzewienie działki - liściaste od strony nasłonecznienia, na pozostałej iglaste. W celu ograniczenia strat ciepła, bryła budynku powinna charakteryzować się najmniejszym w miarę możliwości ilorazem powierzchni obudowy do objętości nią ograniczonej. Jeżeli jest to możliwe, sugerowane jest grupowanie budynków. Odpowiedni układ wewnętrzny polega na grupowaniu pomieszczeń o tej samej temperaturze i wykorzystywanie przestrzeni nieogrzewanych znajdujących się w ich sąsiedztwie (np. przeszklonej kubatury od strony południowej) jako strefy buforowej.


2. Izolacja termiczna

Warstwa izolująca cieplnie w nieprzezroczystej części obudowy powinna być poprowadzona bez jakichkolwiek przerw i dobrze powiązana z montażem okien i drzwi.  W standardzie budynku pasywnego przyjęto, że nieprzezroczyste części obudowy powinny charakteryzować się współczynnikiem przenikania ciepła nie większym niż 0,15 W/(m2*K). W przypadku najczęściej stosowanych wyrobów do izolacji cieplnej, o współczynniku przewodzenia ciepła około 0,04 W/(m*K), oznacza to konieczność zastosowania warstwy izolacji o grubości ponad 25 cm. Gdy potrzebne jest ograniczenie grubości można zastosować wyroby o niższej przewodności cieplnej – przykładowo najlepsze dostępne na rynku pianki PIR charakteryzują się wartościami współczynnika „lambda” nawet od około 0,020 do 0,023 W/(m*K). 


3. Redukcja mostków cieplnych

W obudowie nie mogą występować znaczące strukturalne i konstrukcyjne mostki cieplne, obniżające jej izolacyjność cieplną. Można przyjmować, że w tradycyjnym, współczesnym, prawidłowo zaprojektowanym i wykonanym budynku dodatek do średniego  współczynnika przenikania ciepła obudowy wynosi od około 0,05 W/(m2*K) do 0,1 W/(m2*K), co w odniesieniu do wymaganej izolacyjności cieplnej przegród budynku pasywnego stanowiłoby od 33 % do 66 %. Z tego powodu w budynkach pasywnych wymaga się znacznie większej redukcji mostków termicznych.

Największy wpływ mają na ogół węzły konstrukcyjne. W miejscach połączeń elementów żelbetowych takich jak płyty, ściany, belki mogą być stosowane łączniki zbrojeniowe z izolacją cieplną. Wyroby te zapewniają dobrą jakość cieplną połączeń dzięki temu, że łączone elementy są rozdzielone warstwą izolacji, a przez izolację cieplną przechodzi wyłącznie zbrojenie wykonane ze stali nierdzewnej, która charakteryzuje się najniższą przewodnością cieplną spośród metali wykorzystywanych w budownictwie. Alternatywę dla elementów żelbetowych mogą stanowić wyroby ze zbrojonego betonu komórkowego.

W budynkach energooszczędnych mocowania konstrukcyjne przez warstwę izolacji termicznej należy wykonywać łącznikami mechanicznymi metalowo-tworzywowymi lub łącznikami ze stali nierdzewnej.

Specjalne energooszczędne wyroby mogą być stosowane w miejscu oparcia murów ścian zewnętrznych ze ścianami fundamentowymi i przy posadowieniu murów ścian wewnętrznych najniższej kondygnacji ogrzewanej. Ich zadaniem jest ograniczenie mostka cieplnego między warstwą izolacji obudowy i podłogi/stropu.

W budynkach pasywnych, przy znacznych grubościach warstwy izolacji cieplnej obudowy ościeżnice okien i drzwi mocuje się w tej warstwie – konieczne jest również stosowanie uszczelnień połączenia odpowiednimi foliami i wypełnienia połączenia izolacją cieplna.

W budynkach energooszczędnych stosuje się rozwiązania techniczne przegród zewnętrznych, w których nie występują znaczące strukturalne mostki cieplne. 


4. Szczelność powietrzna

W budynku energooszczędnym należy maksymalnie jak jest to możliwe ograniczyć niepożądaną infiltrację powietrza przez przegrody. W przypadku konstrukcji masywnych zapewnia to solidne otynkowanie obudowy. W połączeniach z ościeżnicami okien i drzwi stosuje się w tym celu folie uszczelniające.

Lekkie przegrody i elementy obudowy – okna, drzwi, ściany osłonowe, połacie dachowe itp. - powinny charakteryzować się odpowiednio dużą szczelnością powietrzną. W częściach nieprzezroczystych lekkich przegród stosuje się wyroby chroniące przed „przewiewaniem” – jedno lub wielowarstwowe folie, trwale i szczelnie łączone ze sobą i z innymi elementami obudowy.
„Słabe miejsca” mogą stanowić przejścia przez obudowę elementów instalacji.


5. Przegrody przezroczyste

Parametry wyrobów przeszklonych są istotne z uwagi na konieczność optymalnego wykorzystania nasłonecznienia oraz naturalnego oświetlenia pomieszczeń. Większe powierzchnie przezroczyste stosuje się od strony południowej. W standardzie budynku pasywnego przyjmuje się, że okna powinny charakteryzować się współczynnikiem przenikania ciepła nie większym niż 0,8 W/(m2*K), przy zapewnieniu odpowiedniej charakterystyki przepuszczalności promieniowania słonecznego. Izolacyjność cieplna okna wynika z izolacyjności cieplnej oszklenia i ramy oraz wpływu liniowego mostka cieplnego na ich połączeniu, zależnego od sposobu osadzenia oszklenia w ramie i rodzaju ramki dystansowej zastosowanej w szybie zespolonej. Współcześnie produkowane szyby zespolone - trójszybowe, z powłokami niskoemisyjnymi i wypełnieniem gazem szlachetnym, mogą charakteryzować się współczynnikiem przenikania ciepła poniżej 0,5 W/(m2*K). Najlepsze pod względem jakości cieplnej wyroby przeszklone, przy odpowiednim usytuowaniu i warunkach nasłonecznienia uzyskują w polskich warunkach klimatycznych dodatni bilans energetyczny, czyli przewagę zysków słonecznych nad stratami ciepła. W celu wyeliminowania przegrzewania latem stosuje się elementy zacieniające.

Wymienione powyższej ogólne wymagania i zasady odnoszące się do architektury i rozwiązań technicznych obudowy mogą być powszechnie stosowane we wszystkich nowych budynkach ponieważ nie wiążą się z istotnie większymi nakładami inwestycyjnymi.

Od możliwości finansowych inwestora bardziej uzależnione są decyzje dotyczące wyboru rozwiązań technicznych instalacji w budynku – wentylacji, przygotowania ciepłej wody użytkowej, ogrzewania i ewentualnego chłodzenia pomieszczeń. Nowości z oczywistych powodów nie są tanie i przy braku szerokiego publicznego programu wspierania ich stosowania (w odróżnieniu od niektórych innych krajów Unii Europejskiej) pozostają w Polsce niestety mniej dostępne.


Dr inż. Robert Geryło

Oddychające...

Coraz niższe temperatury, będące zapowiedzią ochłodzenia typowego dla sezonu... więcej

Optymalna konstrukcja...

Decyzję na temat konstrukcji dachu i pokrycia podejmuje się zwykle na etapie projektu.... więcej

Blog - czerwiec 2008

W maju długie weekendy rozbiły trochę prace na budowie domu pasywnego. Trudno było złapać... więcej

Skomentuj





Komentarze   —   pokaż wszystkie

Brak komentarzy