Dom energooszczędny czy pasywny?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Skąd wywodzi się pojęcie "domu pasywnego"?
• Jakie są różnice między domem pasywnym a energooszczędnym?
• Jakie są wymagania dla budynku pasywnego według Instytutu Domów Pasywnych w Darmstadt?
• Jakie są limity zużycia energii obowiązujące w domu pasywnym?
• Jakie są wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród i energii pierwotnej wg, WT2017, WT2021 oraz standardu pasywnego dla domu jednorodzinnego?
• Jakie są elementy niezbędne do osiągnięcia standardu pasywnego?
• Jakie są koszty budowy i eksploatacji domów pasywnych?
• Jakie są korzyści z budowy domu pasywnego?

Idea budownictwa pasywnego wywodzi się z Niemiec, gdzie na początku lat dziewięćdziesiątych dwudziestego wieku zdefiniowano wymagania w stosunku do parametrów technicznych, jakie powinien mieć dom pasywny. Zbudowano też pierwsze pilotażowe budynki. Utworzono Instytut Domów Pasywnych w Darmstadt, który zajął się promowaniem budownictwa pasywnego i nadawaniem certyfikatów dla konkretnych budynków w różnych krajach.

Różnice między domem pasywnym i energooszczędnym

Idea domu pasywnego polega na maksymalnym wykorzystaniu zysków słonecznych i bytowych do ogrzewania budynku, przy ekstremalnie zminimalizowanym zapotrzebowaniu obiektu na energię. Wznosi się je w technologiach znanych i sprawdzonych (murowanych, drewnianych), ale kształt i usytuowanie względem stron świata budynku i poszczególnych pomieszczeń mają istotne znaczenie. Co niekoniecznie jest wymagane (choć zalecane) w domach energooszczędnych.

Optymalny projekt domu pasywnego powinien mieć jak najmniejszą powierzchnię ścian, podłogi na gruncie i dachu w stosunku do wymaganej przez inwestora powierzchni użytkowej oraz takie usytuowanie względem stron świata, aby pomieszczenia strefy dziennej znajdowały się od południa. Bryła takiego domu powinna być zwarta. Dlatego nie na każdej działce można zbudować budynek pasywny.

Domy pasywne muszą być super izolowane, bez mostków termicznych i idealnie szczelne. Dzięki czemu niewielkie ilości ciepła dostarczone np. przez nagrzewnicę powietrza współpracującą z systemem wentylacyjnym i uzupełnione przez zyski bytowe i słoneczne w pomieszczeniach wystarczająco ogrzeją mieszkańców, a nie uciekną na zewnątrz.

Bardzo dobra izolacyjność przegród zewnętrznych to warunek konieczny do osiągnięcia poziomu pasywnego. Jednak tylko jeden z wielu. (fot. Austrotherm)

Budynek pasywny, w przeciwieństwie do domu energooszczędnego, nie potrzebuje klasycznej instalacji grzewczej złożonej z grzejników, instalacji rozprowadzającej czynnik grzewczy i źródła ciepła. Mamy więc niewielkie zapotrzebowanie na energię, niskie koszty jej zakupu, oszczędności na etapie wykonywania instalacji, a równocześnie zapewniony komfort cieplny.

Dom pasywny jest często mylony z budynkiem niskoenergetycznym (energooszczędnym), który może zużywać stosunkowo mało energii na cele grzewcze. Tego typu budynki są w Polsce dość często budowane i potrafią zużyć rocznie tylko 30 kWh/m2, czyli 3 litry oleju opałowego na 1 m2 rocznie lub 3 m3 gazu ziemnego. W zasadzie tylko dom certyfikowany przez Instytut Domów Pasywnych można uznać za pasywny. Tylko wtedy mamy pewność, że faktycznie spełnia wszystkie wymogi. W Polsce odpowiednikiem domu pasywnego jest standard NF15 powstały w ramach, niestety zakończonego już przez NFOŚiGW, programu dofinansowania energooszczędnych budynków mieszkalnych.

Szczegółowe wymagania dla budynku pasywnego według Instytutu w Darmstadt podano w tabeli nr 1.

Tabela 1. Wymagania dla budynku pasywnego według Instytutu Domów Pasywnych w Darmstadt.

Limity zużycia energii obowiązujące w domu pasywnym

Jak widać w tabeli 1. zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania dla domu pasywnego wynosi do 15 kWh/m2 rocznie. Oznacza to, że na ogrzanie 1 m2 takiego budynku przez cały rok wystarczy 1,5 litra oleju opałowego lub 1,5 m3 gazu ziemnego. Dla domu o powierzchni 100 m2 będzie to więc zaledwie 150 litrów oleju opałowego lub 150 m3 gazu ziemnego rocznie. Dla domu jednorodzinnego wybudowanego według aktualnych przepisów (WT2017) ogrzewanego gazem będzie to około 4 m3/(m2·rok) tego paliwa. Czyli niemal 3 razy więcej.

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, aktualnie projektowany dom jednorodzinny powinien osiągnąć wartości wskaźnika EP (nieodnawialnej energii pierwotnej) na ogrzewanie, podgrzewanie powietrza wentylacyjnego i przygotowanie ciepłej wody użytkowej poniżej 95 kWh/(m2·rok).

Domy jednorodzinne budowane od 1 stycznia 2021 roku będą charakteryzowały się wskaźnikiem EP na 70 kWh/(m2·rok). Natomiast zgodnie z wymogami Instytutu Domów Pasywnych w Darmstadt w klasycznych budynkach pasywnych wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną na wszystkie potrzeby budynku nie powinien przekraczać: 120 kWh/m2 rocznie. Jednak obejmuje to również oświetlenie i pracę wszelkich urządzeń. Zaleca się więc stosowanie efektywnego energetycznie oświetlenia oraz sprzętu AGD, RTV, IT najlepszych klas energetycznych.

Budować dom energooszczędny czy pasywny?

Wymogi odnośnie izolacyjności przegród

Budynek pasywny jest obiektem bardzo dobrze izolowanym to znaczy ze współczynnik U (przenikania ciepła) powinien być mniejszy od 0,15 W/(m²·K) dla wszystkich nieprzezroczystych przegród zewnętrznych oraz ten sam współczynnik musi być mniejszy od 0,80 dla okien i drzwi. Jak już wspomniano, przegrody zewnętrzne powinny być szczelne oraz wolne od mostków termicznych.

Zgodnie z zaleceniami Instytutu Domów Pasywnych ściany budynków pasywnych powinny charakteryzować się dużą bezwładnością cieplną, która pozwala na stabilność temperatury we wnętrzu domu. Jednak ostatecznie nie jest istotne w jakiej technologii zbudowane są ściany budynku pasywnego. Ważna jest grubość i parametry cieplne izolacji.

Na przykład: aby osiągnąć wartości współczynnika przenikania ciepła przegrody o wartości do 0,15 W/(m2•K), grubości warstwy termoizolacyjnej z klasycznego materiału izolacyjnego (styropian, wełna mineralna) powinny być w granicach 30 cm. W tabeli 2 porównano wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród i wymagania dotyczące maksymalnego zapotrzebowania na energię pierwotną wg, WT2017, WT2021 oraz standardu pasywnego dla domu jednorodzinnego.

Tabela 2. Wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród i energii pierwotnej wg, WT2017, WT2021 oraz standardu pasywnego dla domu jednorodzinnego.

Elementy niezbędne do osiągnięcia standardu pasywnego

Aby zbudować dom pasywny należy zapewnić:

• dobrą jego lokalizację na niezacienionej działce, umożliwiającej zaprojektowanie budynku zorientowanego na południe, a osłoniętego od strony północnej naturalnymi wzniesieniami lub drzewami;
• bardzo dobrą izolację i szczelność wszystkich przegród zewnętrznych budynku w celu osiągnięcia dużych oszczędności energii cieplnej;
• elementy domu o wysokiej akumulacji ciepła, potrzebne w celu złagodzenia braku odpowiednich zysków ciepła w dni pochmurne i uniknięcia przegrzewania w okresach o dużym nasłonecznieniu;
• optymalne ze względu na zyski słoneczne oszklenie od strony południowej i praktyczny brak oszklenia od strony północnej;
• energooszczędne i szczelne okna zamontowane w warstwie izolacji cieplnej metodą ciepłego trójwarstwowego montażu, w celu minimalizacji mostków termicznych;
• praktyczny brak mostków termicznych, czyli np. rezygnacja lub zastosowanie specjalnego rozwiązania dla balkonów oraz zastosowanie elementów umożliwiających zachowanie ciągłości izolacji wszystkich przegród, szczególnie przy połączeniu izolacji termicznej płyty fundamentowej z izolacją ścian zewnętrznych;
• wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła o sprawności co najmniej 75%;
• efektywny energetycznie sposób przygotowania ciepłej wody użytkowej np. przy pomocy kolektorów słonecznych lub powietrznej pompy ciepła, która może być również wykorzystana jako źródło ciepła do ogrzania do odpowiedniej temperatury nawiewanego powietrza wentylacyjnego.

Niewielka pompa ciepła tylko do c.w.u znakomicie rozwiązuje problem przygotowania ciepłej wody w domu bez tradycyjnej instalacji grzewczej. (fot. Immergas)

Ponadto pod względem architektonicznym budynek energooszczędny i pasywny nieco różnią się od tradycyjnego. Takie konstrukcje charakteryzuje prosta bryła, bez wykuszy, lukarn i balkonów, gdyż takie miejsca zwiększają powierzchnie wymiany ciepła między budynkiem i otoczeniem oraz są trudne do prawidłowego ocieplenia i uszczelnienia. Generalnie unika się umieszczania garaży w bryle budynku. Ale jeśli inwestorowi szczególnie na tym zależy to miejsce na samochód powinno być zlokalizowane w przybudówce oddzielonej konstrukcyjnie od reszty budynku.

Duże przeszklenia, niezbędne do pozyskiwania energii promieniowania słonecznego w domach pasywnych, mogą też powodować straty ciepła w dni niesłoneczne i w nocy oraz przegrzewanie budynku w upalne lato. Konieczne więc jest wyposażenie takich okien w osłony, które będą chroniły przed tymi niekorzystnymi zjawiskami. Mogą to być, na przykład żaluzje, rolety, ekrany i poziome lub pionowe elementy zacieniające. Osłony mogą być wykonane z drewna, metali, materiałów tekstylnych lub z tworzyw sztucznych. Przykładowo zastosowanie rolet pozwala na uzyskanie około 20% oszczędności energii. Jeżeli istnieje taka możliwość, to najlepiej w ogóle zrezygnować z przeszkleń od strony północnej.

Duże przeszklenia na nasłonecznionej elewacji to podstawa. Bez nich nie będzie zysków ciepła od słońca. (fot. Roto)

Elementem niezbędnym w domu pasywnym jest wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła, a więc rekuperatorem o wydajności powyżej 75%. Jako element systemu wentylacyjnego w budynkach pasywnych wykorzystuje się często gruntowe wymienniki ciepła do wstępnego ogrzewania powietrza wentylacyjnego w zimie i schłodzenia w lecie.

Budynek pasywny musi mieć wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. Określona jest też wymagana sprawność rekuperatora. (fot. Pro-Vent)

W domu pasywnym podstawowym założeniem jest ograniczenie zapotrzebowania na ciepło do jego ogrzewania do tego stopnia, by wystarczało odpowiednie podgrzanie powietrza wentylacyjnego. W najprostszym wariancie stosuje się do tego wodną lub elektryczną nagrzewnicę powietrza umieszczoną w głównym kanale nawiewnym. Nagrzewnica wodna może być zasilana przez pompę ciepła. Niewielka moc cieplna około 10 W/m² sprawia, że opłacalne jest korzystanie z energii elektrycznej, najlepiej wyprodukowanej na miejscu.

Zwarta bryła budynku nie oznacza, że dom pasywny musi być brzydki. Decydują o tym detale i dodatkowe elementy. Można zdecydować się na przybudówki szklane: oszklone werandy, ogrody zimowe, oranżerie i hole. Powinny być one umieszczone od strony południowej budynku, gdzie zyski ciepła z promieniowania słonecznego przewyższają wszelkie straty spowodowane zwiększoną ilością przezroczystych przegród. W lecie odpowiednio wentylowane przybudówki stanowią strefę buforowa chroniącą przed przegrzewaniem budynku.

Należy pamiętać, że urządzenia techniczne w postaci wentylacji mechanicznej zapewniającej odzysk ciepła, pompy ciepła, gruntowych wymienników ciepła, instalacji grzewczej, solarnej, itd. powinny być uwzględniane już w założeniach projektowych.

Ważne są nie tylko najlepsze materiały, ale i jakość pracy prawdziwych fachowców. Przykładowo, szkoda kupować bardzo dobre okna, jeżeli nie będą zamontowane w sposób zapobiegający powstawaniu mostków cieplnych (fot. Oknoplast)

Jaki jest klucz do budowy domu pasywnego? Najważniejsza podpowiedź...

Koszty budowy i eksploatacji

Jeszcze do nie dawna koszty budowy domów pasywnych w Polsce były o 20 do 30% wyższe od domów budowanych według obowiązujących przepisów. Jednak zmiany przepisów dotyczące wymagań cieplno-wilgotnościowych obowiązujące od stycznia 2017 nieco zmniejszyły te relacje.

Aby budynek spełniający wymagania dotyczące warunków technicznych obowiązujące od stycznia 2017 roku stał się budynkiem pasywnym należy:

• zastosować zamiast wentylacji naturalnej wentylację nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła i podwyższyć szczelność budynku do poziomu n50=0,6 1/h, to koszt około 30 000 zł;
• zastosować okna o bardzo wysokiej izolacyjność całych okien (Uw) U = 0,80 W/(m2·K) i ocieplić przegrody zewnętrzne do poziomu U = 0,15 W/(m2·K) i ograniczyć mostki cieplne, co będzie kosztować 10 000-15 000 zł.

W przypadku domu z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła nie trzeba budować kominów wentylacyjnych co przyniesie oszczędności rzędu 3-4 tysięcy złotych. W przypadku domu pasywnego nie istnieje konieczność budowy klasycznej instalacji grzewczej co daje oszczędności rzędu od 5 do 10 tysięcy złotych w zależności od tego czy zainstalujemy ogrzewanie elektryczne akumulacyjne czy elektryczną nagrzewnicę powietrza wentylacyjnego.

W stosunku do wariantu bazowego WT 2017 koszty wzrosną o około 35 tys. zł, co daje wzrost kosztów budowy na poziomie 9%. Zastanówmy się jakie uzyskamy roczne oszczędności kosztów energii budując dom pasywny zamiast domu spełniającego wymogi WT 2017.

Przyjmijmy, że oba domy będą ogrzewane przy pomocy kotła gazowego o takiej samej sprawności. Koszt wytworzenia 1 kWh energii w takim kotle wyniesie 0,25 zł. Roczne oszczędności energii dla domu o powierzchni 138 m2 wyniosą: 7912 kWh, co w przeliczeniu na koszty energii wyniesie: 1978 zł/rok. Więc poniesione nakłady inwestycyjne zwrócą się po 17,6 latach. Jeśli oba domy ogrzewalibyśmy urządzeniami zasilanymi energią elektryczną w cenie 0,60 zł/kWh to roczne oszczędności kosztów zakupu energii wyniosły by 3560 zł, a nakłady inwestycyjne na dom pasywny zwróciły by się po niecałych 10 latach.

Mieszkam w domu pasywnym - 3 lata doświadczeń!

Budowa domów pasywnych w Polsce - podsumowanie

Liczba budynków pasywnych w Polsce jest obecnie niewielka, lecz wciąż pojawiają się nowe oferty deweloperów i producentów komponentów do ich budowy. Co daje nadzieję, że to się wkrótce zmieni. Ponadto z jednej strony wzrasta świadomość inwestorów, a z drugiej wymogi stawiane nowym budynkom są coraz ostrzejsze, więc budownictwo pasywne będzie tanieć i miejmy nadzieję rozwijać się w większym tempie.

A korzyści dla użytkowników takich budynków są znaczne. Przede wszystkim takie obiekty dają duże możliwości sterowania komfortem cieplnym, szczególnie jeśli dodatkowo zastosujemy inteligentne systemy zarządzania energią. Znaczenie ma też kwestia możliwości znacznej redukcji codziennych wydatków związanych z użytkowaniem domu. Ich wadą jest wyższy koszt budowy, w porównaniu do domu realizowanego w technologii tradycyjnej. Domy pasywne pozwalają uzyskać naprawdę spore oszczędności i korzyści, dlatego warto zainteresować się tą technologią.

dr inż. Arkadiusz Węglarz
fot. otwierająca: Ruukki