DOMY PASYWNE
Koszty ogrzewania
Dom pasywny
Nasz dom pasywny jest pierwszym w Polsce szkieletowym domem pasywnym z Certy- fikatem Instytutu Domów Pasywnych Darmstad. Dom został doskonale docieplony i pozytywnie przeszedł test szczelności. Został gruntownie zweryfikowany przez specjalistów z zakresu projektowania domów pasywnych.
Dom charakteryzuje się następującymi parametrami:
- Dom o powierzchni 120m2 i kubaturze 320m3 wybudowany w okolicach Tarnowskich Gór
- Niekorzystana orientacja geograficzna - południowo wschodnia, duże zacienienie okolicznymi budynkami, duże odchylenie od południa
- Dom zamieszkały na stałe przez pięć osób


W domu zastosowano:
- Pompę ciepła NEURA EUROPA o mocy 5kW z płaskim wymiennikiem,
- Ogrzewanie podłogowe na 100% powierzchni,
- Wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła PAUL 300 NOVUS,
- Okna drewniane, 3-szybowe Sokółka GOLDLINE,
- Średnia temperatura zimą wewnątrz domu +23oC,
- Ściany zewnętrzne U=0,09 W/m2k,
- Dach U=0,10 W/m2k.
Wykres przedstawia koszty ogrzewania CWU oraz koszty dogrzewania domu w okresach najzimniejszych (Grudzień, Styczeń, Luty). Na uwagę zasługuje fakt, że dogrzewanie domu pracowało tylko 3 miesiące. Koszty ogrzewania ciepłej wody użytkowej były większe niż koszty ogrzewania domu.
Roczne koszty ogrzewania C.O. i C.W.U. w 2011 roku wyniosły 1125PLN brutto. Są to koszty całkowite, gdzie koszty ogrzewania C.W.U wyniosły 692PLN, a koszty dogrzewania 433PLN. Koszt pracy rekuperatora przez cały rok wyniósł tylko 80PLN/rok.
Wnioski: standard pasywny domów w znaczący sposób obniża koszty utrzymania. Koszty dogrzewania są znikome, a komfort cieplny bardzo wysoki. W domu pasywnym średnia temperatura jest wyższa niż w innych budynkach, nawet energooszczędnych. Okres grzewczy w domu pasywnym jest o połowę krótszy i wynosi tylko 3 miesiące. Jest to możliwe tylko w przypadku domów wykonanych metodą prefabrykowaną, gwarantującą brak mostków termicznych oraz bardzo wysoką szczelność.
SZCZELNOŚĆ




Nieszczelności w obudowie budynku są przyczyną między innymi:
Znaczącego pogarszania cieplnych własności izolacyjnych materiałów, z których wykonywane są przegrody budowlane i w efekcie wzrostu kosztów ogrzewania pomieszczeń. Powierzchniowego zawilgocenia wewnętrznych powierzchni pomieszczeń (ścian, podłóg i sufitów) prowadzącego bezpośrednio do rozwoju grzybów („pleśni”) przyczyniających się do pogarszania estetyki wnętrz oraz oddziałujących w szczególnie niekorzystny sposób na zdrowie i poczucie komfortu użytkowników budynków. Wewnętrznego zawilgocenia przegród budowlanych, czego następstwem jest rozwój grzybów („pleśni”) we wnętrzu materiałów konstrukcyjnych skutkujący znaczącym osłabieniem ich wytrzymałości oraz trwałości. Zaburzeń wymiany powietrza w pomieszczeniach z wentylacją grawitacyjną w stosunku do parametrów określanych dokumentacją projektową. Obniżenia sprawności działania i utraty możliwości efektywnej kontroli (regulacji) procesów wentylacyjnych w instalacjach z klimatyzacją i urządzeniami do wentylacji mechanicznej, a w szczególności także obniżenia sprawności procesów rekuperacji w instalacjach z odzyskiem ciepła.
Test „Blower Door” jest pomiarem, a nie obliczeniem
wykonanie testu szczelności pozwala uzyskać informacje o rzeczywistych parametrach badanego budynku. Wykrycie nieszczelności na odpowiednim etapie budowy umożliwia ich eliminację, a co za tym idzie zredukowanie do minimum skutków związanych z ich występowaniem. Sprawdzenie stopnia szczelności budynków w teście „Blower Door ” pozwala upewnić się, że stwo- rzone zostały warunki do zapewnienia najwyższej sprawności działania systemów ogrzewania i wentylacji, prowadzące do osiągania najwyższych możliwych korzyści przy możliwie najniższych kosztach eksploatacyjnych. Wyniki testu można wykorzystać do dalszych obliczeń niezbędnych przy określeniu charakterystyki energetycznej budynku (świadectwa energetycznego) oraz sprawdzenia parametrów wcześniej zaprojektowanego systemu wentylacji. W ca- łym nakładzie finansowym przy budowie domu test szczelności stanowi zaledwie ułamek procenta poniesionych kosztów, natomiast korzyści wynikające z wykrycia nieprawidłowości w obudowie budynku i możliwość ich eliminacji są nieporównywalnie większe.
„Blower Door” test
to nic innego jak sprawdzenie jakości (dokładności) wykonania przegród zewnętrznych budynku pod względem ich przepuszczalności powietrznej (infiltracji i eksfiltracji). Sposób przeprowadzenia testu oraz warunki jego poprawności określa norma PN-EN 13829:2002.
Podczas wykonywania testu „Blower Door”
za pomocą wentylatora umieszczanego zazwyczaj w miejscu drzwi zewnętrznych (na aluminiowej ramie pokrytej plandeką) wytwarzane jest na tyle duże podciśnienie (lub nadciśnienie), że powietrze przedostaje się do wnętrz w bardzo intensywny sposób przez wszystkie – nawet te niewidoczne miejsca nieszczelności powietrznych. Celem testu jest zlokalizowanie miejsc niekontrolowanych przepływów powietrza w budynku oraz wyznaczenie współczynnika n50 określającego stopień jego szczelności. Test szczelności przeprowadza się jeszcze w czasie trwania budowy - przed pracami wykończeniowymi oraz po zakończeniu wszystkich prac celem potwierdzenia wyników. Badany obiekt poddawany jest próbie na podciśnienie i nadciśnienie. Cały proces jest w pełni zautomatyzowany, a wyniki pomiarów przedstawione są w specjalnym protokole wraz z certyfikatem szczelności (opcjonalnie). Stopień szczelności budynku określany współczynnikiem n50 mówiącym, ile razy w ciągu godziny dojdzie do całkowitej wymiany powietrza pomiędzy środowiskiem wewnętrznym, a zewnętrznym w wyniku nieszczelności powietrznych przy różnicy ciśnień wynoszącej 50 Pa. Taka różnica ciśnień powstaje przy naporze wiatru o prędkości ok. 9 m/s, co odpowiada 5 w skali Beauforta. W załą - czniku nr 2 do obowiązującej od 1-go stycznia 2009r. aktualizacji do „Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” (WT2009), w dziale o znamiennym tytule: „Wymagania izolacyjności cieplnej i inne wymagania związane z oszczęd - nością energii” określono, że „w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego oraz budynkach użyteczności publicznej, a także w budynkach produkcyjnych przegrody zewnętrzne nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród oraz połączenia okien z ościeżami należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza”. Dodatkowo zaleca się przeprowadzenie badania sprawdzającego szczelność powietrzną budynku i wskazuje się wymagane wartości współczynnika n50, które wynoszą: dla budynków z wen- tylacją grawitacyjną: n50≤ 3,0 [h-1] dla budynków z wentylacją mechaniczną: n50≤ 1,5 [h-1].
IZOLACJA
Izolacyjność przegród zewnętrznych:
Zgodnie z polskimi przepisami, współczynnik U przegród zewnętrznych nowobudowanych domów powinien być poniżej 0,25 W/m2K (im mniejszy tym lepiej). W budownictwie energooszczędnym zaleca się, aby U było poniżej 0,20 W/m2K, a najlepiej nie przekraczało 0,15W/m2K. Domy Multicomfort umożliwiają uzyskanie bardzo dobrych parametrów termoizolacyjnych, bo już w standardzie zapewniają U=0,14 W/m2K. Na izolacyjność ścian składa się wiele czynników:
Rodzaj materiału, z jakiego zbudowana jest ściana,
Grubość poszczególnych warstw,
Właściwości termiczne materiałów określone parametrem Lambda, współczynnikiem przewodzenia ciepła (im mniejszy tym materiał lepiej izoluje),
Dokładnością wykonania.
Dlatego też, o tym, czy dom jest dobrze zaizolowany decyduje nie tylko grubość np. styropianu, ale także jego rodzaj. 10cm styropianu o lambdzie 0,040 W/mK będzie gorzej izolowało niż 10cm styropianu o lambdzie 0,033 W/mK. W domach Multicomfort zastosowany jest "najcieplejszy" styropian z dodatkiem Neoporu, który posiada parametr lambda na poziomie 0,033 W/mK. Nie bez znaczenia jest także jakość wykonania izolacji. Im dokładniej dom jest zaizolowany, tym mniejsze ryzyko wystąpienia mostków termicznych. Dlatego producenci styropianu produkują na MultiComfort styropian specjalnych wymiarach, który sześciokrotnie zmniejsza ilość połączeń między płytami, które mogłyby tworzyć mostki termiczne. Izolacja dachu powinna być wykonana ze szczególną starannością. Gorące powietrze unosi się i zazwyczaj na poddaszach domów jest cieplej niż na parterze. Dlatego izolacja dachu powinna być odpowiednio dobrana. Minimalna warstwa, jaką powinien być zaizolowanych dach, to 25cm. Gdzie zasadnicza warstwa izolująca o grubości 20cm znajduje się między krokwiami. Pod nimi konieczna jest dodatkowa warstwa minimum 5cm wełny mineralnej, która zmniejsza mostki termiczna, które powstają wzdłuż krokwi.



Jakość izolacji i jej montażu jest kluczowa dla zapewnienia energooszczędności lub pasywności domu. Aby zweryfikować jakość izolacji i jej montaż wykonuje się badania termowizyjne domów. Badania termowizyjne budynków pozwalają wykryć wszelkie wady izolacji termicznej także wykryć nieszczelności, poprzez które dochodzi do infiltracji zimnego powietrza do domu. Zazwyczaj badanie termowizyjne przeprowadza się zimą, kiedy różnica temperatur miedzy wnętrzem domu, a otoczeniem jest największa (np. 30 stopni).
INSTALACJE



W budynkach pasywnych dzięki ograniczeniu strat cieplnych, pozyskiwaniu ciepła z otoczenia, a także akumulowaniu go wewnątrz budynku zmniejsza się wydatki energetyczne potrzebne dla zapewnienia komfortowych warunków bytowych wewnątrz. Taka filozofia budowania domów sprawiła, że w bilansie rocznym do budynku – po uwzględnieniu wszystkich zysków i strat – należy doprowadzić maksymalnie 15 kWh/(m2•rok) energii z zewnątrz. Przypomnijmy, ze w tradycyjnym budownictwie wykonywanym i projektowanym w zgodzie z obecnie obowiązującymi normami zapotrzebowanie na energię przekracza nierzadko 120 kWh/(m2•rok). Niewielkie zapotrzebowanie na energię budynków pasywnych sprawia, że staje się zbędne poza nielicznymi wyjątkami – wykonywanie tradycyjnej instalacji centralnego ogrzewania, wszechobecnej w budownictwie tradycyjnym. Natomiast możliwe staje się ogrzewanie pomieszczeń tylko przy pomocy systemu wentylacji. Nawiewany do pomieszczeń strumień podgrzanego powietrza jest w stanie przenieść odpowiednią ilość ciepła. Brak nakładów na instalację grzewczą w fazie wykonania budynku pasywnego sprawia, że w znaczącej mierze zwracają się zwiększone nakłady związane z koniecznością zapewnienia np. dużo lepszych parametrów izolacyjnych przegród zewnętrznych. Dodatkowe oszczędności, to oczywisty brak wydatków eksploatacyjnych ponoszonych na instalację hydrauliczną w trakcie użytkowania tradycyjnego budynku.
Generalną zasadą w przypadku budynków pasywnych jest rezygnacja z instalacji centralnego ogrzewania Jednakże istnieją pewne wyjątki od tej zasady. Niemożliwe jest ogrzanie pomieszczeń takich jak WC, czy łazienka tylko przy pomocy powietrza wentylacyjnego. Pomieszczenia te wentylowane są w ostatniej kolejności. Powietrze najpierw przepływa przez salon, sypialnię, następnie przez korytarze, halle itp., przez co ulega ochłodzeniu. Z tego powodu nie może już posłużyć do ogrzania łazienki, czy WC, tym bardziej, że dla pomieszczeń tych wskazane jest zapewnienie wyższej temperatury niż dla pozostałych. Wyjątkowo stosuje się wtedy grzejniki, które rekompensują niedobory ciepła.
W budownictwie pasywnym zrezygnowano z wentylacji grawitacyjnej, ponieważ generuje ona duże straty cieplne. Aby wentylacja taka działała poprawnie musi wystąpić różnica temperatur – wówczas powietrze zużyte z wnę- trza budynku ma tendencję do wznoszenia się i jest odprowadzane przez kominy wentylacyjne na zewnątrz, bez możliwości skutecznego odzysku ciepła. Jak już pisaliśmy w budynkach pasywnych dąży się do uzyskania maksymalnej szczelności przegród zewnętrznych celem wyeliminowania zjawiska konwekcji powietrza pomiędzy wnętrzem obiektu, a otoczeniem? Jest to kolejny powód, dla którego zrezygnowano z wentylacji grawitacyjnej. W tradycyjnym budownictwie powietrze wpadające do budynku przez nieszczelności w przegrodach zewnętrznych „wspomaga” wentylację. W przypadku budynków pasywnych wszelkie nieszczelności powodowałyby niekontrolowaną wymianę powietrza, a co za tym idzie straty ciepła. Reasumując możemy stwierdzić, że wentylacja w budynkach pasywnych powinna, być tak wykonana, aby:
- Minimalizować straty cieplne przez odzysk maksymalnej ilości ciepła z powietrza zużytego, wyrzucanego na zewnątrz budynku,
- Zapewnić odpowiedni poziom wentylacji pomieszczeń zgodny z warunkami technicznymi, jakim winny odpowiadać,
- Zapewniać rozprowadzenie ciepła w całym budynku, w ilości odpowiedniej do zapewnienia komfortu termicznego użytkowników.
Dla prawidłowego działania wentylacji niezbędne jest zapewnienie ukierunkowanego przepływu powietrza przez wszystkie strefy. Ze względu na komfort użytkowników należy przy tym zachować odpowiednią kolejność wentylowania pomieszczeń, która uwzględnia potrzeby mieszkańców, procesy i czynności, jakie dokonywane są w poszczególnych typach pomieszczeń.
W budynku pasywnym świeże powietrze od centrali wentylacyjnej doprowadzane jest kanałami do strefy, gdzie zlokalizowane są pomieszczenia mieszkalne (sypialnie, pokój dzienny, gabinet ewentualnie inne pomieszczenia) oraz do jadalni. Następnie powietrze z tych pomieszczeń przepływa do strefy pośredniej, która obejmuje takie pomieszczenia jak halle, korytarze, kuchnia. Ostatnią strefą, w których zlokalizowane są przewody wyciągowe jest zespół pomieszczeń sanitarnych (łazienki, natryski, WC), w których zawsze panuje relatywnie wysoka wilgotność. Duża ilość powietrza przepływającego przez te pomieszczenia sprzyja m.in. sprawnemu suszeniu prania, czy mokrych ręczników.
W systemie wentylacji mechanicznej zasadniczą rolę pełni centrala lub zespół sprzężonych central wentylacyjnych, które są głównym elementem wymuszającym obieg powietrza w budynku. W przypadku budownictwa pasywnego stosuje się różne centrale wentylacyjne, mniej lub bardziej rozbudowane, zawsze zaopatrzone w re- kuperator odzyskujący ciepło ze zużytego powietrza, które mogą funkcjonować niezależnie od systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej lub być z nimi zintegrowane. W celu lepszego pozyskiwania ciepła w domach pasywnych centrala wentylacyjna jest zazwyczaj sprzęgana z gruntowym wymiennikiem ciepła.

Poza rekuperatorem składa się ona z wentylatorów, filtrów i nagrzewnicy elektrycznej służącej do dogrzewania powietrza nawiewanego. Urządzenie takie jest stosunkowo proste w produkcji i tanie. Natomiast wadą jest duże zużycie energii elektrycznej przez nagrzewnicę. Ulepszeniem przedstawionego powyżej rozwiązania jest zastosowanie w centrali wentylacyjnej niewielkiej pompy ciepła powietrze/powietrze, która odbiera ciepło utajone z po- wietrza usuwanego z budynku i przekazuje je do strumienia powietrza
Pompa ciepła podnosi koszt urządzenia. Jednakże dzięki niej możliwe jest kilkukrotne zmniejszenie zużycia energii w stosunku do nagrzewnicy elektrycznej.
Nagrzewnica elektryczna i pompa ciepła nie są jedynymi źródłami ciepła stosowanymi w budynkach pasywnych. Do ogrzewania powietrza wentylacyjnego stosuje się także ciepło pochodzące ze spalania biomasy, gazu, czy oleju opałowego. Ponadto instalacja wentylacyjna często integrowana jest z instalacją przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Centrala wentylacyjna powinna znaleźć się w miejscu, które zapewni zoptymalizowanie długości kanałów nawiewno - wywiewnych. Należy pamiętać także o tym, że centralę ze względu na hałas lepiej zlokalizować jak najdalej od sypialni, czy pomieszczeń przeznaczonych do pracy. Należy też zadbać o dobrą termoizolację przewodów wentylacyjnych tak, aby w kanale nie dochodziło do ochładzania, czy podgrzewania powietrza. Nie bez znaczenia jest dobór materiałów na przewody wentylacyjne.
Wykorzystuje się wiele różnorodnych materiałów poczynając od tworzyw sztucznych, poprzez elementy stalowe, aż po produkty drewnopochodne. Wybierając materiał należy brać pod uwagę między innymi takie czynniki jak: przenoszenie hałasu wewnątrz przewodów, opory powietrza, możliwość rozwoju drobnoustrojów, czy łatwość montażu. Rekuperator ma na celu zminimalizować straty cieplne związane z wentylacją budynku. W okresie zimy w warunkach klimatycznych, jakie panują w Polsce różnica temperatur pomiędzy otoczeniem, a wnętrzem budynku może wynosić nawet 40 stopni. Pobierając powietrze z otoczenia bez odzysku ciepła cały czas trzeba ponosić wydatek energetyczny, który konieczny jest do podgrzania tego powietrza o 40 stopni, do wartości, jaka winna panować wewnątrz. Zastosowanie rekuperatora zmniejsza ten wydatek przez odzyskanie ciepła z powietrza zużytego i przekazanie go powietrzu świeżemu. Zasada działania urządzenia polega na równoległym przepuszczaniu strumieni powietrza świeżego i zużytego w przeciwnych kierunkach, w taki sposób, aby zachodziła wymiana ciepła między nimi, bez mieszania się samych strumieni. Wymienniki ciepła stosowane w bu- downictwie pasywnym mają sprawność równą lub większą od 75%, co oznacza, że taka ilość ciepła zostaje przekazywana pomiędzy strumieniami, a zatem wydatek energetyczny, jaki musimy ponieść w okresie zimowym na podgrzanie powietrza świeżego do temperatury 20°C jest nieporównanie mniejszy niż w przypadku budownictwa tradycyjnego.W okresie niskich temperatur konieczne jest dogrzewanie powietrza nawiewanego. Do tego celu stosuje sie różne źródła ciepła. Gruntowy wymiennik ciepła Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) jest bardzo prostym urządzeniem, które ma na celu wstępne ogrzewanie powietrza zasilającego wentylację poprzez pozyskanie ciepła zawartego w gruncie. Jego działanie opiera się na wykorzystaniu faktu, że w okresie zimowym temperatura gruntu na głębokości poniżej 1,5 m w naszych warunkach klimatycznych zawsze utrzymuje się na stałym poziomie ok. 3 - 6°C i zazwyczaj jest dużo wyższa od temperatury powietrza atmosferycznego. Powietrze z czerpni, zanim wprowadzone zostanie do wentylatora jest przepuszczane przez GWC, gdzie zostaje ogrzane do temperatury powyżej 0°C. Pozwala to na darmowe wykorzystanie energii zawartej w gruncie. Do pracy urządzenia niezbędny jest jedynie wentylator wymuszający przepływ powietrza. GWC znajduje również zastosowanie w okresie letnim, kiedy temperatura gruntu jest dużo niższa od temperatury powietrza atmosferycznego, co pozwala na zasilanie schłodzonym powietrzem budynku bez konieczności wyposażania go w dodatkową instalację chłodzenia. GWC w naj- bardziej rozpowszechnionej postaci zazwyczaj zbudowany jest z rury polietylenowej lub PCV o średnicy 16 – 20 cm, zakopanej na głębokości 1,5 m pod powierzchnią gruntu, ze spadkiem dla odprowadzenia skroplin powstających w efekcie schładzania ciepłego powietrza w okresie letnim.
Urządzenie jest najbardziej wydajne, kiedy rura układana jest w linii prostej, bez zakrętów, które powodują dodatkowe opory powietrza. Jeśli usytuowanie obiektu nie pozwala na takie rozwiązanie, rury można układać w innym kształcie, unikając zakrętów pod kątem 90°. Istnieją również żwirowe gruntowe wymienniki ciepła. W tego rodzaju rozwiązaniach powietrze z czerpni zlokalizowanej na zewnątrz budynku przepuszczane jest przez złoże żwirowe. Żwirowy GWC ma jednak sporo wad: wymaga dobrej ochrony przed gryzoniami i zanieczyszczeniami oraz zabezpieczenia na wypadek wysokiego poziomu wód gruntowych.