Dom pasywny. Fakty i mity


Idea domów pasywnych jest ostatnio chętnie lansowana. W czasopismach o tematyce budowlanej pojawiają się artykuły opisujące niewątpliwe zalety tego typu budownictwa. My również piszemy o takich domach, ale postaramy się, by plusy nie przysłoniły nam minusów.

Trudno nie odnieść wrażenia, że domy pasywne budzą zachwyt piszących i mówiących o nich osób. Ekologiczny, ciepły, zdrowy, inteligentny dom bez ogrzewania, zapewniający idealny dla człowieka mikroklimat – to określenia żywcem wyjęte z artykułów na ten temat. U mocno stąpającego po ziemi czytelnika, zwłaszcza związanego z branżą budowlaną, wywołują one zapewne uśmiech na twarzy. My postanowiliśmy napisać artykuł z nieco bardziej realnym nastawieniem do idei domu pasywnego. Zdajemy sobie sprawę, że przedstawionymi w tym artykule wątpliwościami i uwagami możemy wywołać gwałtowne protesty propagatorów budownictwa pasywnego. I właśnie o to nam chodzi! Chcielibyśmy poznać opinie i kontrargumenty specjalistów w tej dziedzinie. A zatem zapraszamy do lektury i do dyskusji.

Dlaczego pasywny?


Określenie „dom pasywny” przywędrowało do nas z Niemiec, gdzie około 20 lat temu, w Instytucie Mieszkalnictwa i Środowiska zaczęto pracować nad koncepcją domu, którego zapotrzebowanie na energię do ogrzewania byłoby tak małe, że nie potrzebowałby on żadnych „aktywnych” urządzeń grzewczych. Do jego ogrzewania miało wystarczyć ciepło wytwarzane przez urządzenia elektryczne normalnie używane w gospodarstwie domowym, energia słoneczna oraz ciepło emitowane przez samych mieszkańców. W latach 90. ubiegłego wieku powstał w Niemczech Passivhaus Institut (Instytut Domu Pasywnego), który zajął się promowaniem tego rodzaju budownictwa. Stworzono standard domu określający warunki, jakie musi spełniać budynek, aby można go było nazywać pasywnym. Przyjęto, że dom pasywny to taki, którego zapotrzebowanie na ciepło jest nie większe niż 15 kWh/(m²·rok), czyli siedem-dziesięć razy mniejsze niż w przeciętnym współczesnym domu. Oznacza to, że teoretycznie do ogrzania domu pasywnego zużywa się rocznie 1,5 l oleju opałowego lub 1,5 m³ gazu ziemnego na metr kwadratowy powierzchni mieszkalnej. Przy dzisiejszych cenach roczny koszt ogrzewania domu pasywnego o powierzchni 150 m² wynosi zatem około 570 zł przy ogrzewaniu olejem i około 400 zł – gazem. W dodatku, jak twierdzą propagatorzy idei domu pasywnego, przy tak małym zapotrzebowaniu na ciepło stosowanie instalacji grzewczej jest w ogóle niepotrzebne! Wystarczy, że w instalacji wentylacji mechanicznej będzie zamontowana niewielka nagrzewnica podgrzewająca powietrze nawiewane do pomieszczeń. Dla zapewnienia komfortowej temperatury w domu przez całą zimę jej moc nie musi być większa niż 10 W na metr kwadratowy ogrzewanej powierzchni, czyli dla domu o powierzchni 150 m² wystarczy, że będzie to nagrzewnica o mocy 1,5 kW. Trzeba przyznać, że wszystko to brzmi bardzo zachęcająco.

Nie zawsze pasywny


W tym miejscu od razu warto zauważyć, że osiągnięcie niemieckiego standardu domu pasywnego jest u nas trudniejsze niż za naszą zachodnią granicą i to co najmniej z dwóch powodów.
Po pierwsze: zapotrzebowanie na energię do ogrzewania domu wynika z jego strat ciepła, a te zależą od różnicy między temperaturą w pomieszczeniach i na zewnątrz. W Niemczech, zwłaszcza na południowym zachodzie, klimat jest zdecydowanie łagodniejszy niż u nas i temperatura zewnętrzna (w konsekwencji także obliczeniowa) w zimie jest o kilka stopni wyższa niż na większości obszaru Polski. W tej sytuacji oczywiste jest, że dom, którego zapotrzebowanie na ciepło w niemieckich warunkach wynosi 15 kWh/(m²·rok), przeniesiony do Polski będzie go potrzebował więcej.
Po drugie: rozpatrując zapotrzebowanie domu na ciepło, zanim jeszcze zostanie on wybudowany, a więc na etapie projektu, nie można jednoznacznie stwierdzić, ile energii będzie on potrzebował w praktyce. Można to tylko teoretycznie obliczyć, oczywiście w przybliżeniu. Przyjęty (znormalizowany) sposób wykonywania tych obliczeń jest inny w Polsce, a inny w Niemczech. W Polsce przyjmuje się, że temperatura w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi wynosi przez całą dobę +20°C, w Niemczech zaś tylko +19°C w dzień i do tego uwzględnia się obniżenie temperatury na noc. To także powód, dla którego zapotrzebowanie na ciepło tego samego domu obliczone według norm niemieckich jest mniejsze niż obliczone według norm obowiązujących w Polsce.
Krótko mówiąc, dom spełniający standard domu pasywnego w Niemczech w naszych warunkach będzie potrzebował więcej niż 15 kWh/(m²·rok) energii do ogrzewania w ciągu roku, czyli pasywnym nie będzie. Żeby nim był, trzeba zainwestować jeszcze więcej pieniędzy w jego ocieplenie.

Jak osiągnąć standard domu pasywnego?


Każdy budynek trzeba zaprojektować indywidualnie, uwzględniając jego położenie, wielkość i kształt. Ogólne wytyczne to:
- współczynnik przenikania ciepła ścian, dachu i podłogi na gruncie nie wyższy niż 0,13 W/(m²·K) (według obecnej normy wystarczy 0,3 W/(m²·K));
- współczynnik przenikania ciepła okien Uw nie wyższy niż 0,8 W/(m²·K) (i oczywiście jak najniższy dla drzwi);
- współczynnik przepuszczalności światła g dla szyb większy niż 50%;
- unikanie mostków termicznych;
- wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła;
- wysoka szczelność budynku – współczynnik wymiany powietrza n50 (przy różnicy ciśnienia 50 Pa) mniejszy od 0,6 h-1, co oznacza, że przez wszystkie nieszczelności w ciągu godziny ma przepływać powietrze o objętości nie większej niż 0,6 kubatury domu;
- wykorzystanie do ogrzewania energii słonecznej.

Ściany, dach, podłoga

Aby osiągnąć zalecany współczynnik przenikania ciepła ścian i dachu, grubość warstwy materiałów izolacyjnych musi wynosić powyżej 30 cm. Po wykonaniu szczegółowych obliczeń strat ciepła konkretnego domu może się okazać, że dla osiągnięcia wskaźnika zapotrzebowania na ciepło mniejszego niż 15 kWh/(m²·rok) konieczne jest zastosowanie izolacji o grubości nawet 40 cm. W praktyce jest to dosyć kosztowne (nie można przymocować jej do ściany standardowymi kołkami, trzeba mocować dwie warstwy lub zastosować ruszt). Zdecydowanie łatwiej umocować ją w szkielecie. Ta technologia jest korzystna nie tylko ze względu na łatwiejsze wykonanie ścian o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych, ale także dlatego, że są one wówczas o ponad 20 cm cieńsze od murowanych. Dzięki temu dom nie upodabnia się do bunkra. Jednak ściany w technologii szkieletowej nie akumulują ciepła, co utrudnia tak zwane bierne wykorzystywanie energii słonecznej. Poza tym w Polsce ten rodzaj budownictwa nie przekonuje inwestorów, bo nie kojarzy się z solidnością i trwałością tak bardzo jak technologia murowana.
Równie skuteczne ocieplenie ścian murowanych także jest możliwe, ale koszt takiego przedsięwzięcia jest duży i w związku z tym pojawiają się wątpliwości, czy to się w ogóle opłaci.

Okna

Straty ciepła. Okna o współczynniku przenikania ciepła Uw ≤ 0,8 W/(m²·K) to na naszym rynku jeszcze rzadkość, ale można je kupić. Ich ramy są wykonane z profili z PCW szerszych od używanych w typowych oknach. Profile mają także więcej komór – od pięciu nawet do ośmiu, do tego część z nich wypełniona jest materiałem termoizolacyjnym. Okna do domów pasywnych muszą mieć także więcej uszczelek, aby ograniczyć infiltrację powietrza przez nieszczelności i jednocześnie poprawić właściwości termoizolacyjne okna. Wszystko to sprawia, że okna do domów pasywnych są stosunkowo drogie.
Współczynnik Uw okna jest średnią wyliczoną ze współczynników przenikania ciepła ramy Uf i szyby Ug. Ponieważ nawet najlepsze profile mają współczynnik przenikania ciepła Uf wyższy od 0,8 W/(m²·K), w oknach muszą się znaleźć szyby o właściwościach termoizolacyjnych tak dobrych, aby ich współczynnik Ug był mniejszy niż 0,8 W/(m²·K). Ten warunek spełniają szyby zespolone złożone nie z dwóch, jak w typowych oknach, lecz z trzech tafli szkła. Przestrzeń między taflami wypełnia gaz szlachetny przyczyniający się do obniżenia strat ciepła.
Na razie wyprodukowanie okien o współczynniku Uw dużo niższym niż 0,8 W/(m²·K) jest trudne, a przede wszystkim nieopłacalne. Pozostaje zatem pogodzić się z tym, że w najlepszym razie przez okna przenika blisko sześć razy więcej ciepła niż przez ścianę o tej samej powierzchni i o współczynniku U zalecanym dla domów pasywnych. W tej sytuacji – oczywiście ze względu na ograniczenie strat ciepła – najlepiej byłoby zrezygnować z okien, ale na pewno nie byłoby to zdrowe dla mieszkańców. Dlatego obowiązujące przepisy nakazują, by w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego pobytu ludzi stosować oświetlenie naturalne, określając przy tym minimalną powierzchnię okien w zależności od wymiarów pomieszczenia – stosunek powierzchni okien do powierzchni podłogi powinien wynosić co najmniej 1:8.
Przepuszczalność światła. Na szczęście duże straty ciepła przez okna mogą być rekompensowane zyskami wynikającymi z nasłonecznienia pomieszczeń. Dlatego w domach pasywnych (podobnie jak we wszystkich innych) jest zalecane takie rozplanowanie pomieszczeń, aby jak najwięcej okien mogło się znaleźć na elewacji południowej. Aby zyski ciepła od nasłonecznienia były jak największe, promienie słoneczne muszą się swobodnie przedostawać do wnętrza domu. Dlatego tak ważna jest wartość współczynnika przepuszczalności światła g szyb zamontowanych w oknach.
Za wystarczające jest uznawane g > 50%. Problemem jest pogodzenie wysokiego współczynnika g z niskim współczynnikiem Ug szyb zespolonych. Z reguły im mają one lepsze właściwości termoizolacyjne, tym mniej są przezroczyste.
Wielkość. W domach pasywnych nie jest zalecane stosowanie okien o bardzo dużej powierzchni. Zwłaszcza w domach o konstrukcji szkieletowej, których ściany nie akumulują ciepła, duże okna są przyczyną większego zapotrzebowania na energię, także wtedy gdy są umieszczone od południa. Wynika ono ze zwiększonych strat ciepła, które nie zawsze jest rekompensowane zyskami od nasłonecznienia, ale także z konieczności chłodzenia pomieszczeń latem, co staje się niezbędne dla utrzymania komfortowej temperatury w silnie nasłonecznionych wnętrzach.
Usytuowanie. Najlepiej, żeby okna usytuowane na elewacji wschodniej i zachodniej miały jak najmniejszą powierzchnię, bo zyski ciepła, choć także występują, są tu zdecydowanie mniejsze niż od strony południowej. Natomiast na elewacji północnej, która zawsze pozostaje w cieniu, okien nie powinno być w ogóle, chyba że od północnej strony domu znajdują się pomieszczenia nieogrzewane, takie jak garaż czy schowek. Jeśli są one oddzielone od pomieszczeń ogrzewanych bardzo dobrze zaizolowaną ścianą, to znajdujące się w nich okna nie mają znaczącego wpływu na straty ciepła w ogrzewanej części domu.


Mostki termiczne

Powstają wtedy, gdy w przegrodach zewnętrznych znajdują się elementy, których nie można ocieplić w takim samym stopniu jak na przykład powierzchni ścian czy dachu. Największy problem sprawiają różnego rodzaju konstrukcje metalowe zamocowane do ścian zewnętrznych: balkony, daszki, balustrady. Ponieważ bardzo dobrze przewodzą ciepło, są przyczyną dużych jego strat. Stykając się z ciepłą warstwą ściany (pod warstwą izolacji), odprowadzają z niej ciepło na zewnątrz. Dlatego należy bezwzględnie unikać mocowania bezpośrednio do ścian zewnętrznych wszelkich elementów metalowych. Mostkiem termicznym jest również każde miejsce na elewacji, dachu lub w podłodze na gruncie, które z jakichś względów jest ocieplone cieńszą warstwą izolacji niż reszta przegrody. Częstym błędem jest nieocieplenie płyty balkonu będącej przedłużeniem stropu.

Wentylacja

W domu pasywnym musi być wentylacja z odzyskiem ciepła, bo wraz z powietrzem usuwanym z pomieszczeń traci się go naprawdę dużo. System wentylacji z odzyskiem ciepła pozwala na zaoszczędzenie kilku tysięcy kilowatogodzin energii rocznie w stosunku do domu ze sprawną wentylacją grawitacyjną – standardową w typowych domach.
Podstawą jest rekuperator – urządzenie wyposażone w dwa wentylatory: jeden nawiewający do pomieszczeń świeże powietrze i drugi usuwający powietrze zanieczyszczone, oraz w wymiennik ciepła, w którym ciepło z wywiewanego powietrza jest przekazywane powietrzu świeżemu. Pozostałe elementy systemu to kanały, którymi transportowane jest powietrze do i z pomieszczeń, kratki wentylacyjne i urządzenie sterujące pracą rekuperatora. System wentylacji z odzyskiem ciepła to wydatek rzędu kilkunastu tysięcy złotych, ale korzyści z jego zastosowania są znaczne. Warto jednak zauważyć, że mówiąc o oszczędnościach wynikających z zastosowania rekuperatora, zawsze informuje się o oszczędnościach na kosztach ogrzewania, a zwykle pomija się to, że do napędu wentylatorów zużywa się naprawdę znaczną ilość energii elektrycznej.
System wentylacji z odzyskiem ciepła odgrywa bardzo istotną rolę, bo oprócz wymiany powietrza pełni także funkcję instalacji grzewczej. W kanale, którym transportowane jest powietrze nawiewane do pomieszczeń, montuje się nagrzewnicę, o której była już mowa na początku artykułu. To ona w domu pasywnym ma być jedynym konwencjonalnym źródłem ciepła. Biorąc pod uwagę jej niewielką moc (w granicach 10 W/m² ogrzewanej powierzchni), najrozsądniejsze wydaje się zasilanie jej energią elektryczną.
Aby nieco odciążyć nagrzewnicę, czyli zmniejszyć rachunki za energię, zaleca się wybudowanie gruntowego wymiennika ciepła, w którym świeże powietrze nawiewane do pomieszczeń będzie się wstępnie ogrzewać ciepłem zakumulowanym w gruncie. Jest to możliwe zimą, bowiem na głębokości 1,5 m temperatura gruntu wynosi wtedy przynajmniej 5°C, a na początku sezonu grzewczego jest nawet o kilka stopni wyższa.


Szczelność budynku

Jest bardzo ważna, bo wszystkie starania o niskie straty ciepła nie będą miały sensu, jeśli do pomieszczeń i tak będzie napływać zimne powietrze. Dlatego jedynym miejscem, którym zimą powietrze z zewnątrz może trafiać do domu pasywnego, jest czerpnia powietrza systemu wentylacyjnego. Wszelkie otwory muszą być zatkane, a szczeliny – na przykład w miejscu styku okien i drzwi ze ścianami – uszczelnione specjalnymi taśmami. W domu pasywnym nie ma miejsca na kominek, który potrzebowałby dopływu świeżego powietrza.
Jak już wspomniano, skrzydła okien do domów pasywnych wyposaża się w specjalne dodatkowe uszczelki.
Aby się przekonać, czy dom spełnia warunek szczelności (n50 < 0,6 h-1), wykonuje się specjalny test (Blower-Door Test). Polega on na zamontowaniu w drzwiach zewnętrznych wentylatora, który wytworzy wymaganą różnicę ciśnienia między wnętrzem domu i otoczeniem (50 Pa), oraz pomiarze w tych warunkach przepływającej objętości powietrza. Do wykonania tego testu niezbędny jest sprzęt, którym dysponują firmy specjalizujące się w pomiarach budowlanych.

Energia słoneczna

Oprócz bezpośrednich zysków ciepła od nasłonecznienia pomieszczeń wykorzystanie energii słonecznej w domach pasywnych polega na stosowaniu kolektorów słonecznych, które służą do podgrzewania wody użytkowej przez cały rok. W polskich warunkach ich efektywność zimą nie jest duża, więc nie można liczyć, że będą one jedynym źródłem ciepła do tego celu. W domu pasywnym, a więc bez konwencjonalnego źródła ciepła takiego jak kocioł, system przygotowania ciepłej wody najrozsądniej jest uzupełnić o elektryczne grzałki zamontowane w jej zasobniku. Kolektory słoneczne to niewątpliwie bardzo dobre źródło darmowej energii (nawet biorąc pod uwagę silne uzależnienie jego działania od kaprysów aury). Problemem pozostaje tylko cena kompletnej instalacji – trudno znaleźć firmę, która zaoferuje ją za mniej niż 10 tys. zł.


W dużym łatwiej

Istotna, a zwykle niedostatecznie wyraźnie wyeksponowana w materiałach propagujących budownictwo pasywne wydaje się kwestia kształtu budynku. Osiągnięcie niskiego wskaźnika zużycia energii jest zdecydowanie łatwiejsze w domach o korzystnym współczynniku kształtu, będącym ilorazem pola powierzchni przegród zewnętrznych i kubatury budynku.
Jest on korzystniejszy w dużych domach wielorodzinnych – blokach i segmentach – i na ogół właśnie takimi są wybudowane już domy pasywne, w których badania wykazują faktyczne zużycie energii na zakładanym poziomie. Mały dom jednorodzinny musi mieć zdecydowanie lepiej zaizolowane przegrody zewnętrzne niż duży budynek wielokondygnacyjny, aby uzyskać ten sam wskaźnik zapotrzebowania na ciepło. Zatem wybudowanie pasywnego domu jednorodzinnego jest mniej opłacalne.

Koszty

Z informacji publikowanych na temat domów pasywnych można się dowiedzieć, że w Europie Zachodniej wybudowanie domu pasywnego kosztuje o 8-15% więcej niż budowa domu typowego, a w Polsce różnica ta szacowana jest na 15-30%. Warto policzyć, ile to pieniędzy. Gdy założymy, że wybudowanie i wykończenie skromnego domu kosztuje 300 tys. zł, to wyjdzie nam, że dodatkowe nakłady finansowe na doprowadzenie do tego, by był on pasywny, wyniosą od 45 do 90 tys. zł. Co otrzymamy w zamian? Poza bardzo ważną korzyścią, jaką jest zdecydowanie mniejsza uciążliwość naszego domu dla środowiska naturalnego, oszczędności na kosztach ogrzewania na poziomie 2-7 tys. zł rocznie, w zależności od tego, czym nasz dom miałby być ogrzewany. W przypadku taniego ogrzewania (kotły na węgiel, drewno, a nawet na gaz ziemny) opłacalność takiej inwestycji z ekonomicznego punktu widzenia jest w tej chwili dyskusyjna, bo poniesione nakłady zwrócą się dopiero po kilkudziesięciu latach. Natomiast osoby skazane na drogie nośniki energii (gaz płynny, olej opałowy, energia elektryczna)powinny rozważyć, czy nie lepiej wydać na początek kilkadziesiąt tysięcy złotych więcej, by oszczędzać rocznie przynajmniej 5 tys. zł na ogrzewaniu.
Można mieć wątpliwości, czy dom, do budowy którego trzeba zużyć trzykrotnie więcej materiałów termoizolacyjnych niż do domu standardowego, w którym muszą się znaleźć drogie okna i drzwi, kosztowna instalacja wentylacji z odzyskiem ciepła, równie drogie kolektory słoneczne, wymagający indywidualnego projektu wykonanego przez specjalistę, może być droższy od przeciętnego domu bez tych wszystkich udogodnień tylko o kilkadziesiąt tysięcy złotych. Po przeanalizowaniu cen poszczególnych rozwiązań dochodzi się jednak do wniosku, że jest to możliwe. Trzeba zwrócić uwagę na to, że w domu pasywnym nie ma typowej instalacji grzewczej, która również jest bardzo kosztowna.

Budować? Oczywiście tak!

Nie chcielibyśmy tym artykułem zniechęcać nikogo do budowy domu pasywnego. Zależy nam na tym, aby powstające domy były jak najmniej uciążliwe dla środowiska, a więc bylibyśmy zachwyceni, gdyby do ich ogrzewania nie trzeba było w ogóle zużywać konwencjonalnej energii. Chcielibyśmy tylko zwrócić uwagę na pewne pułapki stosowane przez specjalistów od marketingu. Wydaje nam się nieuczciwe namawianie do budowy domów pasywnych pod hasłami, że jest to budownictwo zdrowe, zapewniające idealny dla człowieka mikroklimat, o najwyższym komforcie cieplnym, bowiem są to cechy, które nie wynikają z tego, czy dom jest zbudowany zgodnie z ideą domu pasywnego, czy nie. Określenie domu pasywnego inteligentnym jest już całkowicie pozbawione sensu.
Przeciętnemu inwestorowi, który musi liczyć każdą wydaną złotówkę, radzimy przeprowadzić szczegółowy rachunek ekonomiczny, bowiem nie wszystkie zalecane rozwiązania są w naszych warunkach opłacalne. Namawiamy do budowania domów energooszczędnych, które wprawdzie mają większe zapotrzebowanie na energię niż domy pasywne, ale są tańsze i prostsze w budowie. Wybudowanie domu wymagającego 50-70 kWh/(m²·rok) będzie bardziej opłacalne. Natomiast tych, którzy mają pieniądze i zastanawiają się, na co je wydać, gorąco namawiamy do budowania domów pasywnych, a nawet zeroenergetycznych.

Popularne posty z tego bloga

Drewniany balkon

Jak zrobić .Czapka kominowa.

Polskie chałupy. O tradycji architektonicznej wsi