Decydując się na budowę domu w standardzie energooszczędnym i niższym, na etapie sporządzania projektu budowlanego należy rozwiązać wiele istotnych kwestii. Mówimy tutaj o wyborze odpowiedniej technologii budowy domu, zapewnieniu właściwej ochrony cieplnej budynku czy uwzględnieniu odpowiednich rozwiązań instalacyjnych. W poniższym wpisie omówię najważniejsze kryteria projektowe, które mają decydujące znaczenie w osiągnięciu standardu energooszczędnego budynku – zwłaszcza pod kątem osiągnięcia niskich kosztów eksploatacyjnych.
Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła
Budownictwo energooszczędne nie może funkcjonować bez prawidłowej zaprojektowanej i wykonanej wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Mówimy tutaj o wentylacji, która w sposób mechaniczny usuwa z budynku brudne, zanieczyszczone powietrze i zastępuje nim, świeżym, przefiltrowanym powietrzem z zewnątrz. Kryterium, które decyduje o zasadności stosowania takiego rozwiązania w tego typu budownictwie jest możliwość ograniczenia wentylacyjnych strat ciepła do minimum. W konwencjonalnym rozwiązaniu mamy do czynienia z wentylacją grawitacyjną, gdzie ogrzane powietrze wywiewamy na zewnątrz budynku. Napływ powietrza realizowane jest przez mikrowentylację w stolarce okiennej lub nawiewniki szczelinowe.
Należy nadmienić, że stosowanie konwencjonalnej wentylacji grawitacyjnej z punktu widzenia charakterystyki energetycznej podnosi koszty ogrzewania budynku [1]. W miejsce wywiewanego powietrza, nawiewamy powietrze zewnętrzne, co w okresie występowania bardzo niskich temperatur podczas zimy, prowadzi do nadmiernego wychładzania pomieszczeń. W praktyce wentylacja grawitacyjna nie zawsze działa efektywnie, jest to spowodowane:
- Wykonaniem niedostatecznej liczby lub brakiem nawiewników okiennych.
- Okresowym zamykaniem nawiewników, ograniczając przepływ powietrza.
- Nieświadomym zasłanianiem przez domowników (np. roletami wewnętrznymi) otworów wylotowych nawiewników.
- Brakiem przepływu powietrza pomiędzy pomieszczeniami, gdzie napływa świeże powietrze i pomieszczeniami, z których jest ono usuwane.
Biorąc pod uwagę powyższe, niewłaściwa wentylacja prowadzi do obniżenia jakości powietrza w pomieszczeniach, pogarszając zdrowie, komfort i samopoczucie domowników. Zespół objawów i dolegliwości występujące w nadmiernie uszczelnionych budynkach można określić jako syndrom choregu budynku (ang. Sick Building Syndrome) [2]. Te i podobne problemy można rozwiązać, decydując się na wykonanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.
Niskotemperaturowe rozwiązania grzewcze
Budynki energooszczędne z uwagi na podwyższone rozwiązania izolacyjne, wymagają szczególnego podejścia do kwestii wyboru źródła ciepła. Tego typu budynki wykazują niskie zapotrzebowanie na ciepło, które jest podstawą do doboru mocy systemu grzewczego. W budownictwie energooszczędnym największym zainteresowaniem cieszą się źródła ciepła oparte na pompach ciepła [3], nalezą do nich takie rozwiązania jak:
- Pompy ciepła powietrze/woda w rozwiązaniu split lub monoblok
- Pompy ciepła solanka/woda z wymiennikiem poziomym lub pionowym
- Pompy ciepła powietrze/powietrze wykorzystujące wewnętrzne jednostki ścienne, kanałowe, przypodłogowe etc.
Powyższe źródła ciepła z definicji nazywamy niskotemperaturowymi źródłami ciepła z uwagi na fakt, że przeznaczone są do współpracy z temperaturą wody grzewczej o temp. zasilania nieprzekraczającą 55 °C. W praktyce mówimy o systemach ogrzewania podłogowego i ściennego, gdzie temperatura wody grzewcze wynosi średnio 40 °C.
Do ogrzewania budynków energooszczędnych wykorzystuje się również systemy elektrycznego ogrzewania podłogowego, np. z wykorzystaniem kabli, mat czy folii grzewczych. Tego typu systemy montujemy bezpośrednio pod warstwą wykończeniową podłogi (system suchy) lub w wylewce akumulacyjnej (system mokry). Dobierając odpowiedni system grzewczy, powinniśmy przeanalizować w pierwszej kolejności charakterystykę energetyczną, w której znajdziemy wysokość projektowego obciążenia cieplnego budynku.
Na wartość tego parametru mają wpływ m. in. rodzaj przyjętej izolacji, jej grubość, sposób eliminacji mostków cieplnych, sprawność odzysku ciepła systemu wentylacji, obliczeniowa temperatura wewnątrz pomieszczeń i na zewnątrz budynku. Warto również wziąć, pod uwagę sposób przygotowywania ciepłej wody użytkowej. W przypadku systemów opartych na pompach ciepła, woda użytkowa przygotowywana jest w funkcji pracy priorytetu. W tym rozwiązaniu nie jest uzasadnione przewymiarowanie źródła ciepła – jednie w szczególnych przypadkach gdy występują szczególnie duże rozbiory ciepłej wody użytkowej np. w budownictwie wielorodzinnym.
Termoizolacja przegród zewnętrznych
Standard energooszczędny możemy uzyskać, stosując praktycznie każdą powszechnie wykorzystywaną technologię budowy domu. Warunkiem jest przyjęcie odpowiedniej izolacji przegród zewnętrznych – tzn. o ściśle wyznaczonym współczynniku przenikania ciepła i odpowiedniej jej grubości. W mojej pracy zawodowej najczęściej spotykam się z przegrodami dwuwarstwowymi, składającymi się z warstwy nośnej i izolacyjnej. Za przykład może stanowić, ściana z bloczków betonu komórkowego np. 24 cm w połączeniu ze styropianem grafitowym gr. 20 cm. Dla przyjętego rozwiązania uzyskano współczynnik przenikania ciepła przegrody zewnętrznej U=0,14 W/m2K. Zgodnie ze standardem NF40, który swego czasu funkcjonował jako program dopłat do budowy budynków energooszczędnych [4], taki współczynnik mieści się w granicach kryterium przegrody energooszczędnej.
Warto dodać, że coraz większym zainteresowaniem cieszy się technologia budowy domów z wykorzystaniem gotowych elementów prefabrykowanych, np. z litego drewna typu KVH (niem. konstruktionsvollholz) oraz drewna klejonego warstwowo BSH (niem. Brettschichtholz). Technologia ta pozwala na stawianie budynków mieszkalnych o wyjątkowo niskiej przewodności cieplnej przegród, co pozwala finalnie osiągnąć znacznie niższe zapotrzebowanie budynku na ciepło w porównaniu do innych materiałów konstrukcyjnych.
Na rynku znajdziemy wiele firm, zajmujących się prefabrykowaną technologią budowy domu, wykorzystującego elementy izolacyjne i konstrukcyjne zaprasowane lub szkieletowe. Technologia prefabrykacji, choć jest droższa w budowie, stawa na szybkość budowania domu, minimalizację występowania mostków cieplnych oraz na wysoki standard energooszczędny budowanego domu.
Podsumowanie
Budowa domu energooszczędnego wymaga przeanalizowania wszelkich kwestii architektonicznych, konstrukcyjnych i instalacyjnych – które w połączeniu decydują o finalnych potrzebach energetycznych budynków. W naszym klimacie największy udział w kosztach utrzymania domu maja koszty związane z jego ogrzewaniem. Idąc tym wątkiem, powinniśmy sięgać po rozwiązania, które pozwolą obniżyć tego typu koszty do odpowiedniego minimum.
Dlatego każdy nowoprojektowany budynek, jeżeli z założenia ma być budynkiem energooszczędnym i komfortowym w eksploatacji, musi być wyposażony w takie rozwiązania jak: niskotemperaturowy system grzewczy, źródło ciepłą wykorzystujące energię ze źródeł odnawialnych i wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. Jestem również zdania, że wraz z niższymi potrzebami grzewczymi, większą uwagę powinniśmy zwrócić na systemy ogrzewania powietrznego. Do takich rozwiązań wliczam pompy ciepła powietrze/powietrze tj. klimatyzatory kanałowe grzewczo-chłodzące [6]. Należy pamiętać, że każdy budynek jest inny i wymaga indywidualnego podejścia projektowego.
Źródło:
[1] http://okieminzyniera.pl/wentylacja-rekuperacja-czy-sie-oplaca/
[2] https://pl.wikipedia.org/wiki/Syndrom_chorego_budynku
[3] http://portpc.pl/intensywny-rozwoj-rynku-pomp-ciepla-w-polsce-w-i-polowie-2019-r/
[5] https://okieminzyniera.pl/klimatyzatory-kanalowe-w-ogrzewaniu-budynkow-mieszkalnych/
Zdjęcie główne: shuttterstock.com
Zdjęcia we wpisie: zbiory autora, projekt wdł. Kreator Architekci
Zdecydowanie warto zastanowić się nad wyborem energooszczędnego domu, w którym podgrzewanie wody i ogrzewanie mogą wspomagać kolektory słoneczne, a panele fotowoltaiczne umożliwią uniezależnienie się od dostaw prądu.