|
Koszty ogrzewania typowego, współcześnie budowanego domu stanowią około 2/3 kosztów jego utrzymania. Wielu inwestorów szuka więc rozwiązań, które powodowałyby zmniejszenie zużycia energii cieplnej niezbędnej do ogrzania budynku. Dążąc do ograniczenia ilości zużywanej w domu energii należy wiedzieć, od czego w największym stopniu zależą jej straty. Następnie powinno się określić granice opłacalności poszczególnych rozwiązań i możliwość ich realizacji. Dopiero wtedy decydujemy się na budowę domu o określonej formie, wyposażonego w przemyślane i uzasadnione ekonomicznie energooszczędne urządzenia.
Klimat
Żyjemy w strefie o zmiennych warunkach klimatycznych – zimą temperatura powietrza zewnętrznego może spaść poniżej -20°C (teoretycznie przez 2-3 miesiące, w rzeczywistości najwyżej kilka tygodni). Jednocześnie sezon grzewczy trwa u nas zwykle 220-250 dni w roku, dlatego że nawet przy dodatniej temperaturze powietrza zewnętrznego (5-10°C) konieczne jest ogrzewanie wnętrza budynku w celu zapewnienia komfortu cieplnego (+20°C). Trzeba więc zadbać o to, żeby zastosowane urządzenia powodowały jak najmniejsze zużycie energii cieplnej, a tym samym przyczyniały się do zmniejszenia kosztów eksploatacyjnych.
Jednak niska temperatura to nie jedyny czynnik klimatyczny, jaki należy brać pod uwagę przy budowie domu rys. 1. Równie istotna jest prędkość wiatru mogąca powodować jego znaczne wychłodzenie. Dotyczy to zwłaszcza budynków wznoszonych w pasie nadmorskim oraz w wyższych partiach gór.
Chcąc zbudować dom tani w eksploatacji powinno się zamówić indywidualny projekt, który będzie dostosowany do wymiarów działki budowlanej, warunków terenowych, gruntowo-wodnych, a także gustu i możliwości finansowych inwestora. Dokumentacja ta zwykle będzie nieco droższa od projektu katalogowego, ale trzeba pamiętać, że wszelkie przeróbki i modyfikacje też kosztują (czasami bardzo dużo), a nie zawsze przynoszą spodziewany efekt. Ważne natomiast, aby architekt miał odpowiednią wiedzę dotyczącą projektowania tego typu budynków. Doświadczenia trudno wymagać, ponieważ domów energooszczędnych i pasywnych buduje się u nas bardzo mało, głównie z powodu dość wysokich kosztów inwestycji. Na co zatem należy zwrócić uwagę? |
|
Zwarta bryła budynku
Zwłaszcza jego części ogrzewanej to podstawa sukcesu. To logiczne, ponieważ im mniejsza jest powierzchnia przegród zewnętrznych tym mniejsze będą straty ciepła. Ważne jest również, żeby kubatura domu była stosunkowo duża, bo wtedy powietrze w domu będzie wolniej się oziębiało.
Najlepszym rozwiązaniem byłby dom w kształcie kuli, ponieważ ta bryła ma najmniejszą powierzchnię w stosunku do swojej objętości. Jednak trudności związane z realizacją i urządzeniem takiego budynku raczej wykluczają ten pomysł. Tak więc pozostaje dom w kształcie sześcianu, ponieważ ta bryła ma najmniejszy stosunek powierzchni do objętości spośród wszystkich prostopadłościanów.
Wniosek jest taki, że kształt domu o niskich kosztach ogrzewania powinien być jak najprostszy (na planie kwadratu lub prostokąta), najlepiej z dachem płaskim lub o małym kącie nachylenia. Dom nie powinien mieć podcieni, wykuszy ani lukarn, które znacznie przyczyniają się do zwiększenia powierzchni przegród zewnętrznych. Przykładem domu o odpowiednim pod tym względem kształcie jest tradycyjne budownictwo wiejskie rys. 2 lub modernistyczny budynek w kształcie kostki rys. 3.
Termoizolacyjność przegród zewnętrznych
Nie chodzi tu tylko o racjonalne dobranie grubości warstw termoizolacyjnych, okien czy drzwi zewnętrznych, bo z tym poradzi sobie większość inwestorów czytających prasę branżową. Natomiast konieczne jest takie zaprojektowanie wszystkich przegród, a zwłaszcza połączeń pomiędzy nimi, żeby nie mogły powstać mostki termiczne ani niezamierzone nieszczelności (tab. 1). W zależności od konstrukcji budynku (żelbetowa, murowana, drewniana, stalowa) może się okazać, że jest to trudne zadanie wymagające od projektanta sporej wiedzy i doświadczenia. Na dodatek, jeśli inwestor zechce dostosować wygląd swojego domu do architektury regionalnej lub zastosować jakieś niekonwencjonalne rozwiązania to okaże się, że niewielu jest architektów, którym można by powierzyć takie zadanie.
Z analizy tabeli 1 wielu inwestorów mogłoby wysnuć wniosek, że ich dom lub projekt spełniają kryteria budynku energooszczędnego, przynajmniej w zakresie termoizolacyjności przegród zewnętrznych. Dostępne są bowiem technologie umożliwiające wybudowanie ścian nawet jednowarstwowych o współczynniku U<0,20 W/(m2K), a w najczęściej wybieranych ścianach warstwowych to żaden problem – wystarczy zastosować izolację termiczną grubości 15-18 cm. Umieszczanie w dachu lub na stropie warstwy wełny mineralnej grubości 20, a nawet 25 cm, to niemal norma. Podobnie jest z podłogą na gruncie, która często zawiera warstwę styropianu grubości 10 cm. Nieco gorzej jest z dostępnością okien (a nie tylko szyb) o współczynniku U<1, 00 W/(m2K). Jednak należy pamiętać, że każde nadproże, wieniec, krokiew, parapet czy żelbetowa płyta balkonowa mogą stanowić liniowe mostki termiczne. A ich negatywny wpływ na izolacyjność przegród zewnętrznych zwykle jest na tyle duży, że nie pozwala zakwalifikować domu jako energooszczędnego. |
Wentylacja
Budując dom energooszczędny inwestuje się spore pieniądze w „super” okna, ogrody zimowe, dodatkową izolację przegród zewnętrznych, a wszystko po to, żeby zminimalizować koszty jego eksploatacji, zwłaszcza związane z ogrzewaniem. Jednak cały ten wysiłek może być pozbawiony sensu, jeśli nie zadba się o odpowiednio sprawną wentylację. Najczęściej bowiem, wraz ze wzrostem termoizolacyjności budynku, wzrasta jego szczelność (w domach pasywnych jest to jeden z wymogów). Żeby więc nie otwierać bez przerwy okien, a wilgotność powietrza wewnętrznego utrzymać na optymalnym dla naszego zdrowia poziomie trzeba zainwestować w wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła rys. 5 lub klimatyzację (szerzej o wentylacji w domu energooszczędnym piszemy w artykule p.t. Enerooszczędna wentylacja na str. 88). Dzięki zabiegom ograniczającym straty energii cieplnej system ogrzewania domu może być mocno zredukowany. Może się okazać, że od tradycyjnych systemów wodnych bardziej opłacalne są systemy powietrzne, które najczęściej wykorzystują energię elektryczną. Wtedy jednak powstaje problem ekonomicznego przygotowania ciepłej wody użytkowej. Dalej dążąc do energooszczędności powinno się zastosować rozwiązania z kolektorami słonecznymi, które przynajmniej od wiosny do jesieni zapewnią prawie darmowe podgrzewanie wody użytkowej (patrz Niedroga ciepła woda, str. 120).
Budynek energooszczędny
Ogólnie można powiedzieć, że to taki dom, który zużywa relatywnie mało energii potrzebnej do jego eksploatacji, a zwłaszcza do ogrzewania pomieszczeń. Jak można to oszacować?
Do tego celu służy obliczeniowy wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na energię cieplną E (kWh/m3/rok), który w domu uznanym za energooszczędny powinien stanowić około 70% normowej wartości granicznej E0. Na wartość wskaźnika E ma wpływ:
- izolacyjność termiczna wszystkich przegród zewnętrznych (ścian, okien, drzwi, dachu, podłogi na gruncie itp.), czyli współczynniki przenikania ciepła U
W/(m2K)] oraz wielkość ich powierzchni, bo od tego zależą straty ciepła przenikającego przez te przegrody;
- sposób wentylowania pomieszczeń (grawitacyjny, mechaniczny, z odzyskiem ciepła, klimatyzacja), czyli straty ciepła ponoszone na ogrzanie powietrza wentylacyjnego;
- wielkość powierzchni przeszklonych i ich usytuowanie względem stron świata, czyli zyski ciepła od promieniowania słonecznego;
- ilość osób zamieszkujących w domu, czyli zyski ciepła tzw. bytowego.
Natomiast wskaźnik E0 zależy od stosunku A/V, czyli powierzchni wszystkich przegród oddzielających część ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego, gruntu oraz pomieszczeń nieogrzewanych, do kubatury ogrzewanej części domu i przyjmuje wartości:
E0=29,0 kWh/m3rok, jeśli A/V≤0,2;
E0=(26,6
12A/V) kWh/m3rok, jeśli 0,2ŁA/V≤0,9;
E0=37,4 kWh/m3rok, jeśli A/V≥0,9.
Do obliczeń wykorzystuje się odpowiednie programy komputerowe, ale możliwe jest również policzenie ich „na piechotę”, choć jest to zadanie raczej żmudne i w pewnym stopniu skomplikowane.
O wiele łatwiej zapamiętać i posługiwać się wskaźnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło przeliczonym na 1 m2 powierzchni domu przy założeniu, że wysokość pomieszczeń nie przekracza 2,9 m. Wtedy domy, w których:
E≥140 kWh/m2rok , można uznać za niezbyt energooszczędne;
E≈110 kWh/m2rok, to domy standardowe;
E≤70 kWh/m2rok, to domy energooszczędne (zgodnie z przepisami obowiązującymi w Niemczech);
E≤15 kWh/m2rok, to tzw. domy pasywne, które mogą funkcjonować w sposób bierny, czyli bez aktywnych systemów ogrzewania i wentylowania powietrza.
Tadeusz Lipski
|
Wykorzystanie energii słonecznej
Chodzi tu o bierne pozyskiwanie ciepła zwłaszcza zimą. Takie rozwiązania mogą bowiem w znacznym stopniu przyczynić się do zmniejszenia kosztów ogrzewania, a w głównej mierze zależą od umiejętności i wiedzy architektów. Ważne są właściwie dwa elementy:
Oznacza to, że budynek zwykle będzie zaprojektowany na planie prostokąta, a jego dłuższy bok zwrócony na południe z maksymalnym odchyleniem od osi o 30°. W ścianie południowej będzie dużo okien, drzwi balkonowych, a czasami nawet cała zostanie przeszklona lub zabudowana ogrodem zimowym. Dzięki temu ilość możliwej do wykorzystania energii słonecznej będzie bardzo duża, pod warunkiem, że się ją zakumuluje. W tym celu wskazane jest wykonanie w pomieszczeniu niskiego muru lub równoległej ściany w odległości nie większej niż 3 m od okien. Przegrody te powinny być zbudowane z materiałów ciężkich (np. cegła pełna, klinkier, beton), mieć matową i szorstką powierzchnię oraz ciemny kolor. Te cechy zapewniają bowiem największą akumulację ciepła. Można także zastosować posadzkę z płyt kamiennych czy terakoty, ale w zimie promienie słoneczne padają na podłogę pod znacznie mniejszym kątem niż na ścianę, więc efektywność takiego rozwiązania jest dużo mniejsza.
Wykorzystanie warunków naturalnych
To niemal świadectwo umiejętności i pomysłowości architekta. Od niego bowiem zależy, czy np. drzewa rosnące na działce (szczególnie liściaste) będą sprzyjały oszczędzaniu energii czy nie – latem chronią dom przed przegrzaniem, a zimą, gdy stracą liście, umożliwią pozyskanie ciepła z promieni słonecznych rys. 4.
Zagłębienia terenu można zwykle wykorzystać do budowy piwnicy, czy pomieszczenia technicznego. Naturalna skarpa zaś niemal idealnie nadaje się do osłonięcia i jednocześnie ukrycia północnej ściany – najczęściej nieatrakcyjnej, bo pozbawionej okien i drzwi. Oczywiście, to tylko kilka standardowych rozwiązań, bo możliwości racjonalnego (energooszczędnego) wykorzystania terenu jest prawie tak dużo, jak działek budowlanych. Najważniejsze są wtedy inwencja projektanta i... możliwości finansowe inwestora.
Organizacja przestrzeni wewnętrznej
To podział domu na poszczególne pomieszczenia. W domu energooszczędnym należy dążyć do tego, żeby był on podzielony na strefy buforowe dodatkowo zmniejszające straty energii cieplnej.
Warto trzymać się zasady, żeby różnica temperatury pomiędzy sąsiadującymi pomieszczeniami nie przekraczała 8°C; także nie w każdym pomieszczeniu musi być 20°C. Wtedy ściany działowe będą tanie i stosunkowo cienkie, ponieważ nie trzeba będzie ich docieplać. |
