Energooszczędny dom, czyli jaki?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Czym jest standard energetyczny?
• Czy bryła domu ma wpływ na energooszczędność?
• Czym jest wskaźnik EP?
• Jak wykonać przegrody, by dom był energooszczędny?
• Jakie wykonać okna dla energooszczędnego domu?
• Jaką zastosować wentylację w energooszczędnym domu?
• Jakie wybrać ogrzewanie do energooszczędnego domu?
• Czy w domach energooszczędnych trzeba wykorzystywać OZE?

Budynek standardowy wzniesiony dziś będzie znacznie lepszy od takiego sprzed dekady. Bowiem przepisy bardzo zaostrzono. Z drugiej strony, żaden dom nie jest tak dobry, żeby nie dało się go jeszcze poprawić. Tylko czy warto? Czasem tak, czasem nie. W dążeniu do energooszczędności nie zapominajmy o rozsądku i rachunku ekonomicznym. Zwykle dysponujemy przecież ograniczonym budżetem. Dlatego w pierwszym rzędzie wybierajmy rozwiązania naprawdę efektywne, a przy tym niezbyt trudne do realizacji. Poza tym nie ma specjalnie sensu "upychanie" w jednym domu wszystkich energooszczędnych rozwiązań naraz.

Czym jest standard energetyczny?

Energooszczędność kojarzymy w pierwszym rzędzie z jak najniższymi stratami ciepła, a więc i izolacyjnością przegród zewnętrznych - ścian, dachu, podłogi, okien itd. Przepisowe wymagania określa w tym względzie tzw. rozporządzenie w sprawie warunków technicznych (WT). Co charakterystyczne, od 2014 r. zaczęto systematycznie, w 3 z góry zapowiedzianych krokach wprowadzać coraz surowsze wymagania. Mamy więc WT2014, WT2017 (obowiązujące) oraz WT2021 (z datą wprowadzenia przesuniętą ostatecznie na 31 XII 2020 r.).

Warto je porównać, bo wtedy od razu widzimy, że standard nieuchronnie się podnosi. Drugi wniosek jest taki, że już dziś lepiej budować, dążąc do poziomu wymagań na 2021 r. Inaczej nasz dom, zanim jeszcze go wykończymy, będzie nieco przestarzały. Warto też wiedzieć, że na razie nie zapowiada się na kolejne zaostrzanie przepisów. Pokazujemy też wymagania, które obowiązywały we wstrzymanym obecnie programie dopłat do domów energooszczędnych Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska. Nie jest on już realizowany, ale był to jak dotąd jedyny program zorganizowanej promocji energooszczędności, ponadto standard NF15 jest bardzo podobny do poziomu domów pasywnym.

Energooszczędny dom - prosta bryła

Jedną z podstawowych zasad energooszczędnego projektowania jest dbałość o to, żeby bryła budynku była możliwie prosta i zwarta. Oznacza to, że powierzchnia przegród, przez które ucieka ciepło, będzie mała, wykonawstwo będzie łatwiejsze, zmniejszy się ryzyko powstania mostków cieplnych, w miejscach, które trudno dobrze zaizolować. Dlatego w energooszczędnym budownictwie unika się skomplikowanych, wielopołaciowych dachów, wykuszy, balkonów itd.

Co istotne, prostota kształtu i konstrukcji oznacza przy tym, że koszty budowy są niższe. Oszczędzamy zarówno na etapie inwestycji, jak i eksploatacji. Nie znaczy to, że energooszczędne domy to monotonne "klocki" z płaskim dachem. Obecnie bardzo popularne są także dachy dwuspadowe, duże przeszklenia, elewacje urozmaicone dobrze przemyślanymi detalami, pomysłowo zestawionymi materiałami wykończeniowymi i kolorami. Generalnie, po samym wyglądzie trudno jest zgadnąć, że mamy do czynienia z domem energooszczędnym, czy nawet pasywnym (o skrajnie niskim zapotrzebowaniu na ciepło).

Liczba kondygnacji także nie jest przesądzona. W naszym kraju obecnie najchętniej wybierane są domy z jedną pełną kondygnacją i poddaszem użytkowym. Jednak z powodzeniem można wznieść także energooszczędny dom z pełnym piętrem lub parterowy. Przy tym pamiętajmy, że tak naprawdę ważne jest, żeby to ogrzewana część domu tworzyła tę zwartą przestrzeń, szczelnie otuloną izolacją, bez żadnych przerw.

Dlatego np. nieogrzewany strych nad ostatnią kondygnacją mieszkalną nie je jest żadnym problemem, jeżeli izolację ułożymy na stropie (lub w jego grubości). Efekt wcale nie będzie gorszy, niż gdybyśmy zdecydowali się na izolowany płaski dach. Tak naprawdę to zapotrzebowanie na ciepło może być nawet niższe, bo taki strych tworzy strefę buforową, utrudniającą jego ucieczkę. Podobną rolę osłony, czy też bufora może pełnić nieogrzewany garaż, dostawiony do normalnie izolowanej ściany budynku.

Rolę osłony zmniejszającej straty ciepła mogą pełnić także ogrody zimowe czy przeszklone ganki. Co więcej, odpowiednio zaprojektowane są też sposobem na tzw. pasywne wykorzystanie energii słonecznej.

Przegrody w domu energooszczędnym

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, jaka jest właściwa izolacyjność ścian czy dachu. Na pewno warto osiągnąć standard WT2021, co w przypadku ścian zewnętrznych będzie wymagało zastosowania izolacji o grubości do 20 cm, w dachu 25-30 cm. Przypomnijmy, że ma to dać współczynnik U odpowiednio 0,20 oraz 0,15 W/(m2·K). Mocowanie takiej izolacji nie stwarza problemów technicznych, nie wymaga zmiany sposobu budowy. Ponadto różnica kosztów w porównaniu z i tak obligatoryjnym obecnie poziomem WT2017 (0,23 i 0,18) jest bardzo mała. Wyniesie poniżej 10 zł/m2 przegrody. W średniej wielkości domu jednorodzinnym będzie to ostatecznie mniej niż 2000 zł. Pamiętajmy, że koszt ocieplenia nie zmienia się wiele, bo składa się na niego nie tylko cena styropianu czy wełny, ale także robocizny, klejów, tynków itd.

Dobra izolacja przegród to ważny, ale nie jedyny warunek osiągnięcia niskiego zapotrzebowania na energię. Nawet poziom wymagany obecnie przepisami jest już całkiem niezły. (fot. Rockwool)

Znacznie trudniej będzie dalej poprawiać izolacyjności takich ścian, osiągnąć U = 0,10. A to jest poziom domów pasywnych i promowanego przed kilku laty przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej standardu NF15. Tradycyjnie wykonaną ścianę dwuwarstwową należałoby wówczas obłożyć izolacją o grubości ok. 35 cm. To już o wiele większy wzrost kosztów materiału, ale i problemy techniczne z mocowaniem i stabilnością takiego ocieplenia. Dlatego budynki o tak wyśrubowanych parametrach wznosi się często w technologii innej, niż tradycyjna murowana. Może to być np. ściana szkieletowa, bo w niej izolacja wypełnia niemal całą grubość przekroju.

Ponadto jest jeszcze czynnik ekonomiczny. Jeżeli mamy 150 m2 ścian zewnętrznych (typowa powierzchnia w domu średniej wielkości), to obniżenie współczynnika U z 0,20 do 0,10 W/(m2·K) przy ogrzewaniu gazem ziemnym (0,25 zł/kWh) da nam oszczędność około 270 zł rocznie. Czy w naszym przypadku to atrakcyjna perspektywa, musimy odpowiedzieć sobie sami.

Alternatywne technologie budowy pozwalają uzyskać izolacyjność ścian nawet na poziomie budynków pasywnych, przy zachowaniu ich rozsądnej grubości. (fot. Izodom2000 Polska)

Okna w domu energooszczędnym

Nawet jeżeli przeszklenia są spore, to ich łączna powierzchnia jest zwykle wielokrotnie mniejsza, niż powierzchnia ścian. Ale z drugiej strony, nawet najlepsze okno ma kilka razy gorszą izolacyjność niż zupełnie przeciętna ściana. Przypomnijmy, że zgodnie z WT2017 jest to odpowiednio 0,23 oraz 1,1. Czyli różnica jest prawie 5-krotna. Dlatego nie powinien dziwić fakt, że w energooszczędnym budownictwie dużą wagę przywiązuje się do parametrów okien.

Jeżeli założymy, że ich łączna powierzchnia to 30 m2, zaś izolacyjność wynosi U = 0,9 (standard WT2021), okaże się, że ucieka przez nie niemal tyle samo ciepła co przez ściany z poprzedniego przykładu (U = 0,2). Niestety, znacznie trudniej poprawić niż izolacyjność okien niż ścian. Są wprawdzie nawet okna o U obniżonym do 0,6 W/(m2·K), lecz są bardzo drogie. A przypomnijmy, że podobnie jak w przypadku ścian nawet obniżenie strat ciepła o połowę nie przekłada się już na wielkie oszczędności eksploatacyjne.

Lecz jest bardzo istotna różnica pomiędzy ścianami i oknami. Te drugie są też źródłem zysków ciepła pochodzącego od słońca. Mogą one pokryć, a nawet przeważyć straty. Wykorzystanie tego rodzaju zysków jest bardzo ważne w energooszczędnym budownictwie. Dlatego charakterystycznym elementem są duże przeszklenia na nasłonecznionych elewacjach (najlepiej od południa), a rezygnacja z nich bądź przynajmniej ograniczenie powierzchni po stronie północnej i w miejscach zacienionych. Tam zawsze straty są większe niż zyski.

Jednak trzeba od razu uprzedzić, że określenie rzeczywistego poziomu zysków słonecznych jest bardzo trudne. Używane modele obliczeniowe dają bardzo rozbieżne wyniki (szczególnie w przypadku chłodniejszych stref klimatycznych Polski). Realne wykorzystanie zysków ciepła zależy też w bardzo dużym stopniu od zdolności elementów budynku do akumulacji (nagrzane w słoneczny dzień oddają później nagromadzone ciepło). Dobre zaprojektowanie budynku pod tym względem wymaga naprawdę dużej wiedzy i doświadczenia.

Tym bardziej, że wiele - z założenia bardzo energooszczędnych, a nawet pasywnych budynków - cierpi na problem przegrzania w okresie letnim. A wtedy okazuje się, że nie daje się tam wytrzymać bez klimatyzacji. Dlatego podstawową zasadą jest zapewnienie dobrego zacienienia okien na nasłonecznionych ścianach. Pamiętajmy przede wszystkim, że osłony zewnętrzne są tu znacznie skuteczniejsze niż wewnętrzne. Mogą to być rolety lub markizy, ale też szerokie okapy dachu czy drzewa liściaste (po utracie liści nie blokują dostępu słońca).

W sezonie letnim duże okna trzeba chronić przed nadmiarem słońca. Osłony wewnętrzne są znacznie mniej skuteczne od zewnętrznych. (rys. Fakro)

Wentylacja w domu energooszczędnym

W nowych domach jednorodzinnych tradycyjna wentylacja grawitacyjna może generować ponad 30% wszystkich strat ciepła. W budynkach o lepszej izolacji ścian i okien sięgnęłoby to ponad 50%. Dlatego wentylacja z odzyskiem ciepła jest standardem w domach energooszczędnych. Powinniśmy o niej pamiętać już na najwcześniejszym etapie tworzenia lub wyboru gotowego projektu. Wówczas unikniemy stawiania niepotrzebnych kominów wentylacyjnych, kłopotów z rozprowadzeniem kanałów, czy znalezieniem miejsca na centralę.

Podstawową zasadą powinno być zawsze wykonanie projektu wentylacji. Specjalista musi wyznaczyć niezbędną wielkość wymiany powietrza w poszczególnych pomieszczeniach, zaprojektować przebieg kanałów, obliczyć jakie będą powodować opory przepływu i dopiero wówczas dobrać centralę o odpowiednich parametrach. W razie potrzeby przewidzi też elementy tłumiące hałas. To właśnie instalacje zrobione bez projektu i bez wystarczającej wiedzy wykonawców, psują opinię wentylacji z rekuperatorem. Bo nic dziwnego, że źle zrobiony system jest np. zbyt mało wydajny i głośny.

Wybierając wentylację mechaniczną z rekuperatorem, trzeba pamiętać o jednej podstawowej kwestii - budynek musi być szczelny. Bo jaki sens ma doprowadzanie kanałów nawiewnych i wyciągowych, równoważenie przepływu powietrza itd., jeżeli będzie ono i tak przenikać z i do budynku, omijając centralę?

Decydując się na wentylację z rekuperatorem, trzeba się liczyć z wydatkiem rzędu 10 000 zł. To dużo, nawet jeżeli uwzględnić, że nieco zaoszczędzimy, nie budując kominów wentylacyjnych i nie kupując nawiewników okiennych. Co do oszczędności, to nie należy spodziewać się, że będą one aż tak duże, jak deklarowana przez producentów sprawność odzysku ciepła samej centrali. Średnioroczna sprawność w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych będzie niższa - 70% to dobry wynik.

Jednak wentylacja mechaniczna to nie tylko zysk w postaci niższych kosztów eksploatacyjnych. Tego rodzaju wentylacja jest w pełni kontrolowana i zawsze działa skutecznie, zapewniając właściwą wymianę powietrza. Ponadto filtry umożliwiają jego wstępne oczyszczenie, co szczególnie docenią osoby uczulone na pyłki roślin.

Odzysk ciepła z wentylacji to standard w budynkach energooszczędnych. Bez niego wymiana powietrza mogłaby powodować nawet połowę wszystkich strat ciepła. (fot. Karino)

Ogrzewanie domu energooszczędnego

Wybierając ogrzewanie do energooszczędnego domu, zwykle kierujemy się zupełnie innymi kryteriami niż robiono to w starszych budynkach. I nic w tym dziwnego, skoro taki dom potrzebuje np. 4, a nie 24 kW mocy grzewczej. Im mniej ciepła potrzebujemy, tym mniejszą wagę będziemy przykładać do jego ceny. Przecież rachunki i tak będą niskie. Za to ważna staje się wygoda obsługi i możliwość dobrego sterowania.

Oczywiście, proporcje pomiędzy tymi czynnikami będą zależeć od stopnia energochłonności budynku, ale i osobistych przekonań i możliwości finansowych inwestora. Dotyczy to także wydatków inwestycyjnych. Przykładowo, nie każdy będzie skłonny wydać jednorazowo przynajmniej kilkanaście tysięcy na pompę ciepła. A jeżeli korzystamy przy tym z kredytu, pojawia się dodatkowy czynnik wpływający na opłacalność.

Dlatego wybór sposobu ogrzewania i wykonania całej instalacji grzewczej zawsze powinien być przedmiotem indywidualnej analizy. Trzeba przy tym patrzeć na budynek i założone w nim instalacje jako na pewną całość. Przykładowo, dzięki rekuperacji możemy zmniejszyć zapotrzebowanie domu na ciepło. Co oznacza, że wystarczy do niego mniejsza i wyraźnie tańsza pompa ciepła. Najlepiej to widać w przypadku urządzeń grunt/woda, bo wówczas mniej wydajemy również na instalację po stronie tzw. dolnego źródła (np. robimy mniej odwiertów). Z kolei kupując kocioł gazowy o mniejszej mocy, zapłacimy za niego tyle samo, nie zmieni się też koszt przyłącza. Za to jeżeli zechcemy kupić kocioł na pelety, a więc odnawialne paliwo, to trzeba uwzględnić fakt, że wymaga on wydzielonej kotłowni, dodatkowego pomieszczenia z wentylacją grawitacyjną.

A zajęta przestrzeń budynku to przestrzeń budynku to przecież też pieniądze. Dlatego coraz wyraźniej widać tendencję do integrowania różnych urządzeń. Choćby w postaci urządzeń z niewielką pompą ciepła do ogrzewania i przygotowywania c.w.u. oraz centralą wentylacyjną. Ostatecznie zamiast kilku sprzętów i dodatkowo jeszcze zasobnika wody mamy jeden, wielkości dużej lodówki.

Wykorzystanie OZE w domu energooszczędnym

Energia odnawialna jest w modzie, i bardzo dobrze, bo jej dobre wykorzystanie jest działaniem nie tylko przyjaznym dla środowiska, ale i dającym oszczędności. Dobre, czyli przede wszystkim przemyślane. W pierwszym rzędzie powinniśmy odpowiedzieć sobie na pytanie czego oczekujemy, co chcemy osiągnąć. Niestety, w wielu projektach ewidentnie widać, że rozwiązania OZE pojawiają się bez specjalnego pomysłu. Służy to tylko obniżeniu zapotrzebowania na energię pierwotną (EP), tak aby zmieścić się w wyznaczonym przez prawo limicie.

Wystarczy przecież dodać 2 kolektory słoneczne i już zapotrzebowanie na energię do przygotowywania c.w.u. spada o połowę. Jednak najbardziej to widać, gdy projektant zaczyna ujmować kominek w projektowanej charakterystyce energetycznej budynku. Wtedy zakłada, że kominek pokryje np. 25% rocznego zapotrzebowania na ciepło. A drewno to przecież odnawialna biomasa (bardzo niski współczynnik nakładu równy 0,2), tak więc wskaźnik EP wyraźnie spada.

Nie znaczy to, że kolektory czy biomasa to złe rozwiązania! Jednak w dobrze przemyślanym projekcie będzie np. przewidziane miejsce na kolektory na dobrze nasłonecznionej połaci dachu, tak aby nie zacieniał ich komin lub lukarna, a zbiornik c.w.u. będzie gdzieś blisko, tak aby uniknąć wychładzania się po drodze płynu solarnego. Natomiast jeżeli faktycznie ktoś myśli o wykorzystaniu biomasy, to raczej zaprojektuje system grzewczy z kotłem na pelety. Przecież w praktyce może się okazać, że kominek nie ma praktycznie wpływu na bilans energetyczny, bo rozpala się w nim 3 razy do roku.

Możliwości wykorzystania energii odnawialnej jest bardzo wiele. Ale nie każde rozwiązanie będzie uzasadnione. Jeżeli mamy dobrą pompę ciepła, założenie kolektorów może nie mieć ekonomicznego sensu. Lecz jeżeli priorytetem jest efekt ekologiczny, warto się na nie zdecydować. Uzupełnieniem może być system fotowoltaiczny (PV). Przy niewielkiej mocy pompy ciepła, energii pozyskanej ze słońca może być dość, żeby w skali roku pokryć jej zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Panele PV to coraz popularniejsze rozwiązanie. W budynku o niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło może mogą wystarczyć, żeby w skali roku zaspokoić zapotrzebowanie na energię. (fot. Ruukki)

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Karsten Würth on Unsplash