Definicje budynków niskoenergetycznych w krajach Północnoeuropejskich

Transkrypt

1 Definicje budynków niskoenergetycznych w krajach Północnoeuropejskich IEE/08/480/SI

2 2 ZastrzeŜenie Informacje podane w niniejszej publikacji nie są objęte gwarancją, jak równieŝ nie udziela się gwarancji, Ŝe informacje są odpowiednie do określonego celu. UŜytkownik dokumentu korzysta z informacji na jego wyłączne ryzyko i odpowiedzialność. Wyłączną odpowiedzialność za treść tej publikacji ponoszą autorzy. Treść publikacji nie musi odzwierciedlać opinii Komisji Europejskiej. Komisja Europejska nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek wykorzystanie informacji zawartych w publikacji.

3 3 WPROWADZENIE Niniejsza broszura jest jednym z opracowań powstałych w ramach projektu IEE, którego celem jest zwiększenie penetracji rynku przez budynki niskoenergetyczne w krajach Europy Północnej. Głównym obszarem zainteresowania projektu są budynki mieszkalne zarówno jedno- jak i wielorodzinne. Celem broszury jest udostępnienie informacji o moŝliwościach oszczędzania energii w sektorze budowlanym, związanych z tym aspektach technicznych oraz wykorzystaniu odnawialnych źródłem energii z uwzględnieniem warunków środowiska wewnętrznego. Broszura przeznaczona jest dla projektantów i producentów, a takŝe przyszłych i obecnych właścicieli budynków, którzy będą najprawdopodobniej domagać się bardziej ekologicznych budynków w przyszłości. Dodatkowe informacje o projekcie oraz opracowania powstałe w jego trakcie moŝna zleźć na stronie Akronim projektu: Tytuł projektu: Promotion of the Very Low-Energy House Concept to the North European Building Market Numer projektu IEE: 08/480/SI Czas trwania: 26/05/ /05/2012

4 SPIS TREŚCI 4 CO TO JEST BUDYNEK NISKOENERGETYCZNY W EUROPIE PÓŁNOCNEJ?... 5 Definicje i standardy... 5 Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania w Europie Północnej... 6 DLACZEGO BUDOWAĆ BUDYNKI NISKOENERGETYCZNE?... 8 Działania przeciwko zmianom klimatu i zmniejszenie zapotrzebowania na energię... 8 Zmniejszenie oddziaływania na środowisko naturalne... 8 NiŜsze Koszty w Cyklu śycia... 9 Spełnienie zobowiązań międzynarodowych Komfort i środowisko wewnętrzne w budynkach niskoenergetycznych Komfort cieplny Jakość powietrza wewnętrznego Klimat akustyczny Oświetlenie Jak zbudować budynek niskoenergetyczny w europie północnej Miejsce budowy i lokalizacja okien Bryła budynku Dobrze zaizolowana i szczelna powietrznie obudowa budynku Efektywny energetycznie system ogrzewania, wentylacji i przygotowania c.w.u Masa akumulacyjna i strefowanie temperaturowe Produkty dla budynków niskoenergetycznych Kluczowe wymagania Obudowa budynku Wentylacja Instalacja ogrzewania Odnawialne źródła energii Inne produkty Dostępność produktów Przykłady budynków niskoenergetycznych Dania Komforthusene Finland budynek pasywny Hyvinkää, Finland Szwecja budynek pasywny Värnamo Estonia Valga przedszkole «Kaseke» Łotwa Gaujas 13, Valmiera Litwa renowacja przy ulicy Žirmūnų w Wilnie Polska Lipińscy Dom Pasywny 1, Wrocław LITERATURA... 40

5 5 CO TO JEST BUDYNEK NISKOENERGETYCZNY W EUROPIE PÓŁNOCNEJ? Definicje i standardy Istnieje wiele róŝnych międzynarodowych i krajowych definicji oraz standardów budynków energooszczędnych i niskoenergetycznych. Niektóre z nich biorą pod uwagę produkcję energii ze źródeł odnawialnych dostępnych na miejscu. Wszystkie mają jednak wspólną cechę typową dla budynków niskoenergetycznych projekt i rozwiązania konstrukcyjne budynku powinny prowadzić do zmniejszenia zuŝycia energii: Bardzo dobrze zaizolowane przegrody w celu ograniczenia strat ciepła przez przenikanie. Zwarta bryła i brak mostków cieplnych w celu ograniczenia strat ciepła przez przenikanie. Energooszczędne okna skierowane na południe w celu wykorzystania zysków ciepła od słońca. PodwyŜszona szczelność powietrza i wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła w celu ograniczenia strat ciepła przez wentylację i uniknięcia problemów z wilgocią. Istnieje kilka systemów znakowania i certyfikacji budynków niskoenergetycznych i zrównowaŝonych Budynek energooszczędny Budynek o znaczenie niŝszym zapotrzebowaniu na energię w odniesieniu do budynku spełniającego obowiązujące wymagania. Zazwyczaj charakteryzuje się zapotrzebowaniem na energię mniejszym o 25-50%. Budynek pasywny

6 Zgodnie z definicją Passivhaus Institut: wskaźnik zapotrzebowania na energię uŝytkową do ogrzewania i wentylacji 15 kwh/m²/a, projektowe obciąŝenie cieplne 10 W/m², wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną 120 kwh/m²/a, szczelność powietrzna n 50 0,6 1/h, temperatura wewnętrzna wyŝsza od 25 ºC przez nie więcej niŝ 10% dni w roku. W Szwecji, Norwegii i Finlandii standard jest równieŝ zdefiniowany na szczeblu krajowym i charakteryzuje się innymi wymaganiami. Budynek aktywny Termin uŝywany w odniesieniu do budynków niskoenergetycznych, w których szczególny nacisk kładziony jest na wykorzystanie światła dziennego, naturalnej wentylacji i odnawialnych źródeł energii. Budynek zeroenergetyczny Termin uŝywany w odniesieniu do budynków niskoenergetycznych, wykorzystujących dostępne na miejscu źródła energii odnawialnych, ilość energii dostarczonej z OZE (odnawialnych źródeł energii) równa się w bilansie rocznym ilości energii zuŝytej. Budynek zeroemisyjny Termin uŝywany w odniesieniu do budynków wykorzystujących dostępne na miejscu źródła energii odnawialnych, które równowaŝą emisję spowodowaną przez zuŝywanie nieodnawialnych źródeł energii. Budynek dodatni energetycznie Termin uŝywany w odniesieniu do budynków niskoenergetycznych, wykorzystujących dostępne na miejscu źródła energii odnawialnych, ilość energii dostarczonej z OZE jest większa w bilansie rocznym od ilości energii zuŝytej. Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania w Europie Północnej Warunki klimatyczne panujące w Europie Północnej róŝnią się w znawczym stopniu i zmieniają od klimatu środkowoeuropejskiego na południu do klimatu arktycznego na północy. Warunki zmieniają się równieŝ w układzie równoleŝnikowym od klimatu morskiego z chłodną i deszczową pogodą do klimatu kontynentalnego z mroźnymi zimami i gorącym latem. Dlatego definiując budynek niskoenergetyczny dla róŝnych warunków trzeba przyjąć jedną z dwóch koncepcji: 1. określenie róŝnych granicznych wartości zapotrzebowania na energię do ogrzewania, 2. adaptacja konstrukcji budynku, np. zmniejszenie współczynników U, w celu uzyskania stałego zapotrzebowania na energię. PoniŜszy wykres przedstawia zapotrzebowanie na energię uŝytkową do ogrzewania i wentylacji dla budynku jednorodzinnego zgodnie z dwoma koncepcjami. 6

7 7 Space heating demand [kwh/m²a] Copenhagen Single family house Concept 1 Concept 2 Oslo Stockholm Warsaw Vilnius Tallinn Riga Jyväskylä Tromso Sodankylä Koncepcja 1: Budynek spełniający standard pasywny w Kopenhadze przeniesiono do innych krajów północnoeuropejskich Koncepcja 2: Zmodyfikowano współczynniki U przegród w ten sposób aby standard pasywny był spełniony dla kaŝdej lokalizacji. Otrzymany zakres współczynników U dla przegród wynosi 0,04 0,12 W/m²/K a dla okien 0,56-0,78 W/m²/K. Wartości te zostały obliczone dla zwartego budynku jednorodzinnego o powierzchni ogrzewanej A = 172 m².

8 DLACZEGO BUDOWAĆ BUDYNKI NISKOENERGETYCZNE? 8 Istnieje wiele powodów, dla których warto budować budynki niskoenergetyczne między innymi: polityczne, ekonomiczne i ekologiczne. PoniŜej przedstawiono kilka argumentów, dlaczego powinniśmy jak społeczeństwo wznosić tego typu budynki: Aby podjąć działania przeciwko zmianom klimatu i zmniejszyć zapotrzebowanie na energię. Budynki niskoenergetyczne oddziaływają w mniejszym stopniu na środowisko naturalne [IVL]. Budynki niskoenergetyczne charakteryzują się mniejszym Kosztem w Cyklu śycia przy wysokich cenach energii [IVL]. Aby spełnić zobowiązania międzynarodowe. Działania przeciwko zmianom klimatu i zmniejszenie zapotrzebowania na energię Zwiększa się świadomość, Ŝe zmiany klimatu są spowodowane przez działania człowieka, np. produkcję energii z paliw kopalnych. Międzyrządowy Panel ONZ ds. Zmian Klimatu (IPCC) ocenia globalne badania nad zmianami klimatu. W czwartym sprawozdaniu z oceny IPCC [IPCC], opublikowanym w 2007 roku, stwierdzono, Ŝe globalne ocieplenie jest spowodowane głównie przez emisje gazów cieplarnianych wynikającą z działalności człowieka. Głównymi źródłami emisji są spalanie paliw kopalnych i zmiany uŝytkowania gruntów, np. wycinanie lasów. Aby zapobiec dalszemu ocieplaniu się klimatu naleŝy zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych. Produkcja energii jest w chwili obecnej w zbyt duŝym stopniu oparta na paliwach kopalnych [IEA]. Zmniejszenie zuŝycia energii, spowoduje mniejsze zapotrzebowanie na paliwa kopalne i doprowadzi do redukcji emisja gazów cieplarnianych. Innym powodem, dla którego warto zmniejszać zuŝycie energii jest fakt, Ŝe zasoby ropy naftowej i gazu ziemnego są ograniczone i trudniej dostępne. Zmniejszenie oddziaływania na środowisko naturalne Raport "Ekonomiczna i środowiskowa ocena oddziaływania budynków niskoenergetycznych w krajach Europy Północnej" 1 przedstawia wyniki Oceny Kosztów w Cyklu śycia, Oceny w Cyklu śycia i Analizy Kosztów i Korzyści dla 32 modelowych budynków jednorodzinnych i wielorodzinnych - zarówno standardowych jak i niskoenergetycznych, zlokalizowanych w Danii, Estonii, Finlandii, Łotwie, na Litwie, Norwegii, Polsce i Szwecji. Raport został sporządzony przez Szwedzki Instytutu Badawczy IVL i jest jedną z publikacji projektu. Wyniki Oceny w Cyklu śycia wskazują, Ŝe budynki niskoenergetyczne generalnie mają mniejszy wpływ na środowisko naturalne niŝ budynki tradycyjne - zuŝywają mniej energii pierwotnej i powodują mniejszą emisję gazów cieplarnianych w rozpatrywanym przedziale

9 czasowym 30 lat. Przykładowe wyniki przedstawiono na poniŝszym rysunku. Wykres przedstawia ocenę dwóch litewskich budynkach wielorodzinnych, ogrzewanych energią elektryczną i ciepłem z sieci ciepłowniczej. Jak widać na rysunku, potencjalny wkład w globalne ocieplenie [kg ekwiwalentnego CO 2 /m 2 ] jest większy dla tradycyjnego budynku wielorodzinnego niŝ dla budynku niskoenergetycznego. 9 Potencjalny wkład w globalne ocieplanie dla dwóch litewskich budynków wielorodzinnych, określony dla pierwszych 30 lat eksploatacji [kg ekwiwalentnego CO 2 /m 2 ] Wykonana analiza dowodzi, Ŝe emisja gzów cieplarnianych wynikająca z zuŝywania energii ma większe znaczenie niŝ emisja wynikającej z produkcji materiałów budowlanych. Z analizy wyniki, Ŝe waŝne jest nie tylko zmniejszanie zapotrzebowania na energię ale i stosowanie odnawialnych źródeł energii. NiŜsze Koszty w Cyklu śycia Budynki niskoenergetyczne charakteryzują się mniejszym zuŝyciem energii niŝ standardowe. Oznacza to jednocześnie zmniejszenie kosztów uŝytkowania budynków. Raport "Ekonomiczna i środowiskowa ocena oddziaływania budynków niskoenergetycznych w krajach Europy Północnej" 1 przedstawia wyniki Oceny Kosztów w Cyklu śycia wykonanej dla budynków standardowych i niskoenergetycznych. Bardzo istotnym elementem tego typu analizy jest przejęta cena energii i tępo jej wzrostu. Na potrzeby raportu (przygotowanego w ramach projektu ) wykonano obliczenia dla 30-letniego okresu Ŝycia budynku przyjmując róŝne scenariusze tempa wzrostu cen energii powolny i szybki.

10 10 Raport pokazuje, Ŝe budynki niskoenergetyczne charakteryzują się zasadniczo niŝszymi Kosztami w Cyklu śycia niŝ budynki standardowe dla scenariusza zakładającego szybkie tempo wzrostu cen energii. PoniŜszy wykres przedstawia przykład Oceny Kosztów w Cyklu śycia dla dwóch litewskich budynków wielorodzinnych. Jak widać na wykresie budynek niskoenergetyczny charakteryzuje się niŝszymi kosztami całkowitymi niŝ budynek standardowy dla okresu 30 latach. Prosty czas zwrotu poniesionych nakładów wynosi około 15 lat. Wykres Kosztów w Cyklu śycia dla dwóch litewskich budynków wielorodzinnych dla scenariusza zakładającego szybki wzrost cen energii, okres 30 lat Energy saving [%] Copenhagen Oslo Concept 1 Concept 2 Stockholm Single Family House Warsaw Vilnius Tallinn Riga Jyväskylä Tromso Sodankylä Zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania obliczone dla dwóch koncepcji budynków niskoenergetycznych wg w doniesieniu do budynku spełniającego wymagania na dzień 1 stycznia 2010 Koncepcja 1: Budynek spełniający standard pasywny w Kopenhadze przeniesiono do innych krajów północnoeuropejskich Koncepcja 2: Zmodyfikowano współczynniki U przegród w ten sposób aby standard pasywny był spełniony dla kaŝdej lokalizacji Uzyskane oszczędność w zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania wynoszą dla Koncepcji 1 od

11 11 30 do 90% w odniesieniu do budynku spełniającego wymagania a dla Koncepcji 2 od 60 do 93%. Spełnienie zobowiązań międzynarodowych Budynki zuŝywają około 40% energii w UE. Istnieje duŝy potencjał ograniczenia tego zuŝycia a tym samym redukcji emisji gazów cieplarnianych. Efektywny energetycznie sektor budowlanych oznacza mniejsze uzaleŝnienie kraju od importu energii. Istnieje wiele uregulowań prawnych na rzecz poprawy efektywności energetycznej i redukcji emisji gazów cieplarnianych, np. Dyrektywa EPBD.

12 KOMFORT I ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE W BUDYNKACH NISKOENERGETYCZNYCH 12 Budynki niskoenergetyczne oprócz oczywistej korzyści w postaci niskiego zuŝycia energii, cechują się lepszym komfortem uŝytkowania i wyŝszą jakością środowiska wewnętrznego. Korzyści te dotyczą komfortu cieplnego, akustycznego i jakości powietrza wewnętrznego. Jakość środowiska i komfort są parametrami, które uległy znaczne poprawie wraz rozwojem budownictwa niskoenergetycznego i są jednym z powodów, dla którego mieszkańcy wybierają tego typu budynki. Budynki niskoenergetyczne obrosły szeregiem mitów, z których większość jest nieprawdziwa. Powodem powstania mitów były pewne problemy w początkowej fazie wdraŝania nowej technologii, kiedy wszyscy od architektów poprzez, inŝynierów, producentów, wykonawców i mieszkańców zmuszeni byli nauczyć się jak projektować, analizować, produkować, budować i Ŝyć w budynkach niskoenergetycznych. Wraz z popularyzacją nowego standardu większość z tych problemów udało się wyeliminować ale mity ciągle są obecne wśród uczestników procesu budowlanego i uŝytkowników. Niektóre z mitów oraz fakty z nimi związane, zostały opisane w poniŝszym tekście obok zalet dotyczących komfortu i środowiska wewnętrznego w budynkach niskoenergetycznych. Komfort cieplny Poziom komfortu cieplnego zaleŝy od takich czynników jak temperatura i wilgotność względna powietrza wewnętrznego, prędkość ruchu powietrza, średnia temperatura promieniowania oraz aktywności i stopnia izolacyjności cieplnej odzieŝy mieszkańców. Jedną z podstawowych cech budynków niskoenergetycznych, dzięki której zuŝywają one mniej energii niŝ budynki tradycyjne jest bardzo wysoki poziom izolacyjności cieplnej i szczelności powietrznej przegród. PowyŜsze cechy wpływają w duŝym stopniu na poziom komfortu cieplnego, jaki zapewniany jest mieszkańcom. W budynkach niskoenergetycznych ściany, podłogi, stropy i okna dzięki niskim współczynnikom U i zachowaniu ciągłości izolacji mają ciepłe, jednorodne powierzchnie od strony wewnętrznej. W standardowych budynkach w wyniku występowania mostków cieplnych i nieszczelności powierzchnie przegród mogą być miejscami chłodne. Bardzo dobrze zaizolowane przegrody zmniejszają ryzyko rozwoju pleśni, np. za meblami dostawionymi do zimnej ściany. Energooszczędna stolarka okienna powoduje, Ŝe nie występuje uczucie chłodu w jej pobliŝu, dzięki czemu przestrzeń przy oknie moŝe być efektywnie wykorzystana. Jakość i wykonanie przegród zewnętrznych ma bardzo duŝy wpływ na komfort cieplny panujący w pomieszczeniach. Budynek uznaje się za niskoenergetyczny, jeŝeli jego obudowa spełni wymagania dotyczące szczelności powietrznej i izolacyjności cieplnej. Brak jest mostków cieplnych, które powodują dodatkowe straty ciepła i zwiększają ryzyko rozwoju pleśni a okna charakteryzują się niskimi współczynnikami U. W odniesieniu do komfortu oznacza to, Ŝe moŝna chodzić boso po podłodze przez cały rok bez uczucia zimna lub moŝna usiąść na krześle pod oknem i nie poczuć zimnego przeciągu na szyi. W budynkach niskoenergetycznych temperatura zewnętrzna nie ma takiego duŝego wpływu na temperaturę wewnętrzną jak w budynkach tradycyjnych. Dzięki wysokiej izolacyjności cieplnej przegród, elementom zacieniającym i szczelności powietrznej zmiany temperatur w

13 13 okresie dnia i roku są niewielkie. Dzieje się tak, poniewaŝ efektywność systemu wentylacji nie zaleŝy od zmieniających się warunków zewnętrznych a straty na wentylację i przez przenikanie są ograniczone do minimum. Dzięki niewielkim stratom, ciepło utrzymywane jest wewnątrz budynku w okresie zimy a w okresie lata do niego nie wnika. Mit: Budynki niskoenergetyczne przegrzewają się latem. Fakt: JeŜeli budynek niskoenergetyczny zostanie poprawnie zaprojektowany i zbudowany nie będzie problemów z przegrzewaniem w okresie lata. W ciągu kilku upalnych dni, budynki niskoenergetyczne mogą mieć problemy z utrzymaniem temperatury w strefie komfortu, bo szczelne i dobrze izolowane przegrody zewnętrzne nie będą oddawać ciepła tak szybko jak jest to konieczne. Taka sama sytuacja wystąpi w przypadku budynków tradycyjnych, w których temperatura wewnętrzna jest w większym stopniu zaleŝna od temperatury zewnętrznej. Budynki niskoenergetyczne będą lepiej chroniły przez przedostawaniem się ciepła do wewnątrz, dzięki bardzo dobrze zaizolowanym przegrodom zewnętrznym. Istnieją trzy główne przyczyny przegrzewania się budynków niskoenergetycznych. Pierwsza to brak elementów zacieniających na oknach skierowanych na wschód, zachód i południe. JeŜeli ciepło z promieniowaniem słonecznym dostanie się do budynku to cięŝko będzie go oddać na zewnątrz. WaŜne jest, aby na etapie projektowym przewidzieć odpowiednie elementy zacieniające, które ograniczą niepotrzebne w okresie lata zyski ciepła od słońca. DuŜo prostsze i tańsze jest zapobieganie przegrzewaniu niŝ późniejsze likwidowanie jego skutków. Drugim problemem, który naleŝy uwzględnić na etapie projektowym jest ryzyko wyeksponowania zbyt duŝej masy akumulacyjnej na działanie promieniowania słonecznego. Szybkie nagrzewanie się masy akumulacyjnej spowoduje, Ŝe nie będzie moŝna wykorzystać jej do stabilizacji temperatury w okresie lata. Zakumulowane ciepło będzie oddawane do pomieszczeń, co w połączeniu z małą wydajnością systemu wentylacji moŝe prowadzić do długotrwałego przegrzewania budynku i powstania problemów z jego wychłodzeniem. Uniknięcie powyŝszych problemów wymaga zastosowania odpowiednich rozwiązań na etapie projektowania budynku niskoenergetycznego. Jednak nawet dobry projekt nie zapewni odpowiednich warunków, jeŝeli mieszkańcy nie będą widzieli jak regulować i uŝytkować system ogrzewania/wentylacji oraz jak wpływa on na temperaturę wewnętrzną, np. praca systemu wentylacji z odzyskiem ciepła w okresie lata powoduje przegrzewanie budynku. Oznacza to, Ŝe na jakość środowiska wewnętrznego wpływa projekt budynku, regulacja instalacji i zachowanie uŝytkowników. JeŜeli wszystkie te aspekty działają prawidłowo problem przegrzewania nie będzie występował. Jakość powietrza wewnętrznego Jakość powietrza wewnętrznego zaleŝy od emisji zanieczyszczeń od ludzi, mebli, materiałów budowlanych i wykończeniowych (farby, dywany), dymu tytoniowego, środków czystości, kurzu, wilgoci, pleśni itp. oraz filtracji powietrza nawiewanego i krotności wymian powietrza. W budynkach niskoenergetycznych konieczne jest zastosowanie wentylacji mechanicznej w celu odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego, a tym samym osiągnięcia niskiego zapotrzebowanie energię i uzyskania moŝliwości kontrolowania jakości powietrza nawiewanego. W okresie letnim wentylacja mechaniczna moŝe być wspomagana przez wentylację naturalną (przewietrzanie), poniewaŝ nie ma konieczność odzyskiwania ciepła.

14 14 Stosowanie przewietrzania jest dobrowolne i jeśli mieszkańcy go nie wykorzystują za wymianę powietrza i utrzymanie odpowiedniej jakości powietrza wewnętrznego będzie odpowiedzialna wentylacja mechaniczna. Jakość powietrza, którym oddychamy, wpływa na komfort uŝytkowania budynku. System wentylacji mechanicznej ma wiele zalet w stosunku do wentylacji naturalnej. Przede wszystkim zapewnia stałą wymianę powietrza i dostarczenie świeŝego powietrza zewnętrznego tam gdzie jest ono potrzebne oraz usunięcie zanieczyszczeń powstających w wyniku uŝytkowania budynku. Po drugie filtry w układzie wentylacji powodują, Ŝe kurz, pyłki itd. nie przedostają się do powietrza w pomieszczeniach, co zmniejsza ryzyko alergii. Stała wymiana powietrza pozwala zachować wilgotność powietrza, poniŝej 45% co ogranicza rozmnaŝanie roztoczy zimą i generalnie powoduje, Ŝe środowisko, w którym Ŝyjemy jest zdrowsze. Połączenie systemu wentylacji mechanicznej z szczelnością powietrzną obudowy pozwala na dostosowanie wydajności wentylacji do aktualnych potrzeb niezaleŝnie od zaangaŝowania uŝytkownika i zewnętrznych warunków atmosferycznych. Oznacza to, Ŝe powietrze moŝe być wymieniane intensywniej, jeśli w budynku przebywa kilka osób lub minimalnie, jeŝeli w budynku przebywa tylko jedna osoba. Dostosowanie wydajności do potrzeb powoduje, Ŝe jakość powietrza wewnętrznego jest zawsze bardzo wysoka niezaleŝnie od sposobu uŝytkowania budynku. Kolejną zaletą systemu wentylacji mechanicznej oprócz zapewnienia wysokiej jakości powietrza wewnętrznego i komfortu jest moŝliwość zdefiniowania róŝnych krotności wymiana powietrza i temperatur dla kaŝdego pomieszczenia w budynku. W ten sposób warunki wewnętrzne mogą być dostosowane do konkretnego pomieszczenia oraz aktywności, co gwarantuje uzyskanie wysokiego komfortu zgodnego z naszymi potrzebami. Mit: Budynki niskoenergetyczne nie oddychają, poniewaŝ są zbyt szczelne, co prowadzi do pogorszenia jakości środowiska wewnętrznego. Fakt: To prawda, Ŝe jakość powietrza wewnętrznego w budynku, którym powietrze nie jest wymieniane (budynek nie oddycha) jest bardzo niska a budynki niskoenergetyczne są bardzo szczelne co oznacza Ŝe nie oddychają przez przegrody. Za wymianę powietrza w budynkach niskoenergetycznych odpowiada jednak system wentylacji mechanicznej. Zapewnia on stałe dostarczanie świeŝego powietrza zewnętrznego i usuwanie powstałych zanieczyszczeń, dzięki czemu jakość powietrza wewnętrznego jest bardzo wysoka. Odzysk ciepła z powietrza wywiewanego pozawala ograniczyć do minimum straty ciepła na wentylację. Mit: Bardzo niskie zuŝycie energii sprzyja pojawieniu się problemów z wilgocią. Fakt: Nieszczelności w obudowie budynku mogą doprowadzić do zawilgocenia i rozwoju pleśni w przegrodach (a tym samym pogorszenia jakości środowiska wewnętrznego). Przyczyną jest wykraplanie wilgoci z ciepłego, wilgotnego powietrza wydostającego się na zewnętrz przez nieszczelności w przegrodach. Wilgoć moŝe niszczyć konstrukcje, a tym samym zmniejszyć trwałości budynku. W budynkach szczelnych tego typu ryzyko nie występuje.

15 15 W szczelnych powietrznie budynkach niskoenergetycznych problemy z wilgocią mogą wystąpić, jeŝeli nie zapewnimy prawidłowej wentylacji. W przypadku braku odpowiedniej wymiany powietrza wilgoć emitowana wewnątrz nie jest usuwana na zewnątrz co moŝe prowadzić do nadmiernego wzrostu wilgotności powietrza wewnętrznego. Ciągła wymiana powietrza realizowana przez wentylację mechaniczną sterowaną popytem, zapewnia optymalną jakości powietrza w pomieszczeniach. Połączenie szczelnej powietrznie obudowy budynku z prawidłowo działającą wentylacją mechaniczną powoduje, Ŝe budynki niskoenergetyczne nie mają problemów z wilgocią lub pleśniami, zarówno w odniesieniu do przegród jak i pomieszczeń. System wentylacji naturalnej i niekontrolowana infiltracja oraz eksfiltracja powietrza w budynkach tradycyjnych nie dają takich gwarancji. Klimat akustyczny Klimat akustyczny w środowisku wewnętrznym zaleŝy do poziomu dźwięku i hałasu, czasu pogłosu oraz poziomu hałasu zewnętrznego przenoszonego przez elementy konstrukcji, system wentylacji i nieszczelności. Komfort akustyczny jest związany z wszystkim co moŝna usłyszeć w budynku a emitowane jest wewnątrz lub na zewnątrz. Klimat akustyczny w budynkach niskoenergetycznych jest generalnie lepszy niŝ w budynkach tradycyjnych z uwagi na duŝo lepiej zaizolowane przegrody zewnętrzne. Im lepiej zaizolowane przegrody (i bardziej szczelne) tym lepiej mogą one wytłumić hałas pochodzący z zewnątrz. Hałas pochodzący od ruchu ulicznego, sąsiadów lub innych źródeł zewnętrznych nie jest problem, poniewaŝ przegrody wytłumią i zaabsorbują go zanim dotrze do wnętrza budynku. Akustyka pomieszczeń nie zaleŝy od tego czy mieszkamy w budynku niskoenergetycznym czy standardowym tylko od aranŝacji pomieszczeń, mebli, materiałów wykończeniowych kryteria są takie same dla wszystkich budynków. Mit: System wentylacji mechanicznej jest hałaśliwy. Fakt: System wentylacji musi być tak zaprojektowany, aby oddzielić akustycznie środowisko wewnętrzne od zewnętrznego. System wentylacji moŝe być źródłem hałasu emitowanego przez wentylatory i zbyt szybki przepływ powietrza w kanałach i nawiewnikach. Jeśli nie wykonamy go prawidłowo spowoduje powstanie dodatkowego hałasu, podobnie jak w budynkach tradycyjnych wyposaŝonych z system wentylacji mechanicznej. Innym problemem moŝe być przedostawanie się dźwięków pomiędzy pomieszczeniami za pośrednictwem systemu wentylacji. Aby temu zapobiec naleŝy stosować tłumiki hałasu pomiędzy pomieszczeniami jak równieŝ montować je przed i za centralą. JeŜeli system wentylacji jest prawidłowo zaprojektowany odpowiednio doprane prędkości przepływu powietrza, tłumiki oraz prawidłowo wykonany odpowiednie mocowanie kanałów, centrali to nie będzie on źródłem dodatkowego hałasu w budynku. Mit: Budynki niskoenergetyczne są wyposaŝone w systemy, które są zbyt skomplikowane dla uŝytkowników Fakt: Technologie wykorzystywane w budynkach niskoenergetycznych są skomplikowane i trudne do zrozumienia dla zwykłego człowieka, ale obszary, które wymagają bezpośredniego

16 16 zaangaŝowania mieszkańców nie są skomplikowane. Zanim zaczniemy Ŝyć w budynku niskoenergetycznym musimy poświęcić trochę czasu na naukę obsługi nowych systemów, np. wentylacji mechanicznej. JeŜeli otrzymamy odpowiednie wytyczne i instrukcje nauka ta nie potrwa długo a obsługa nie będzie nastręczała problemów. WaŜne jest aby poinformować mieszkańców jak ich zachowanie wpływa na zuŝycie energii oraz jakość środowiska wewnętrznego. NiepoŜądane zachowania, np. otwieranie okien w okresie zimy, nastawienie zbyt wysokiej temperatury wewnętrznej, mogą przyczynić się do wzrostu zuŝycia energii, dlatego waŝne jest nie tylko jak regulować systemy ale równieŝ jakie ustawienia są optymalne. Mit nie jest więc całkowicie fałszywy, poniewaŝ technologia jest skomplikowana i nowa, dlatego trzeba się do niej przyzwyczaić i wyrobić nowe nawyki. Nie są one skomplikowane, a zasady łatwe do przyswojenia co oznacza, Ŝe wszyscy powinni być w stanie nauczyć się ich w krótkim czasie i Ŝyć zupełnie normalne w budynkach niskoenergetycznych. Oświetlenie Zasadniczo oświetlenie w budynku niskoenergetycznym musi spełniać te same wymagania co w budynku tradycyjnych, powinno charakteryzować się jednak jak najmniejszym zuŝyciem energii. Do zmniejszenia zuŝycia energii i podwyŝszenia efektywności oświetlenia moŝna wykorzystać, np. wysokiej jakości oprawy oświetleniowe (z aluminiowymi powłokami refleksyjnymi), efektywne energetycznie źródła światła (np. świetlówki energooszczędne lub diody LED), energooszczędne stateczniki (elektroniczne) i róŝne rodzaje systemów automatycznego sterowania zapewniające niezbędny poziom oświetlenia. Ściemnianie pozwala na optymalizację wykorzystania światła dziennego i zmniejszenie zuŝycia energii elektrycznej. Problemem w przypadku diod LED jest kolor emitowanego światła, który nie nadaje się do normalnego czytania. Prace rozwojowe ciągle trwają i problem ten ma być rozwiązany w najbliŝszej przyszłości. Następujące cechy budynków niskoenergetycznych mogą utrudnić wykorzystanie światła dziennego: NiŜsza wartość współczynnika U szyby oznacza mniejszą przepuszczalność światła widzialnego. Grubsze ściany (większa warstwa izolacji) oznaczają większe zacienienie okien i utrudnioną penetrację światła dziennego. Prawdziwym wyzwaniem jest opracowanie rozwiązań w zakresie wykorzystania świtała dziennego i zacienienia, które zapewnią zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania, chłodzenia i oświetlenia oraz zagwarantują odpowiednią jakość środowiska wewnętrznego [Arnesen]. Białe lub jasne powierzchnie ścian zmniejszają zapotrzebowanie na oświetlenie [Kienzlen].

17 17 Budynek spółdzielczy Løvåshagen, Bergen. Pierwszy wielorodzinny budynek pasywny w Norwegii. Architekci: ABO Plan og Arkitektur

18 18 JAK ZBUDOWAĆ BUDYNEK NISKOENERGETYCZNY W EUROPIE PÓŁNOCNEJ Wyzwaniem dla budynków niskoenergetycznych w Europie Północnej jest mroźna zima i niewielka ilość promieniowania słonecznego w sezonie grzewczym w porównaniu do warunków w Europie Środkowej. Zasady projektowania i wznoszenia budynków niskoenergetycznych w Europie Północnej moŝna zdefiniować następująco naleŝy maksymalnie ograniczyć straty ciepła a pozostałą ich część pokryć za pomocą zysków ciepła. Osiąga się to przez optymalizację lokalizacji, projektu architektonicznego, konstrukcji przegród oraz instalacji. W celu ograniczenia zuŝycia energii w nowych budynkach zaleca się stosowanie pięciostopniowej strategii projektowania budynków niskoenergetycznych opracowanej w ramach projektu Efektywny kosztowo budynek energooszczędny (Dokka 2006): 1. Zmniejszenie strat ciepła (i potrzeby chłodzenia) 2. Zmniejszenie zuŝycia energii elektrycznej 3. Wykorzystanie energii słońca, naturalnego oświetlenia 4. Kontrola i monitoring zuŝycia energii 5. Wybór źródła ciepła, wykorzystanie w jak największym stopniu energii ze źródeł odnawialnych Pięciostopniowa strategia projektowania moŝe być wykorzystana do wszystkich budynków niskoenergetycznych. Proces projektowania ma do pewnego stopnia charakter iteracyjny. 5 Wybór źródła ciepła 4 Regulacja i monitoring zuŝycia energii 3 Wykorzystanie energii odnawialnych 2 Zmniejszenie zuŝycia energii el. 1 Zmniejszenie strat ciepła Punktem wyjścia strategii projektowania budynków niskoenergetycznych jest zastosowanie efektywnych rozwiązań pozwalających na zmniejszenie zapotrzebowania na energię. Pozostała część zapotrzebowania powinna pokryta w jak największym stopniu ze źródeł odnawialnych.

19 19 Miejsce budowy i lokalizacja okien JeŜeli to moŝliwe budynki mieszkalne powinny być lokalizowane na słonecznych południowych stokach w celu wykorzystania energii promieniowania słonecznego w sposób pasywny i aktywny. Drzewa liściaste i nasadzenia przed budynkiem mogą pomóc w ograniczeniu ryzyka przegrzewania w lecie. WaŜne jest aby zoptymalizować odległości miedzy budynkami w taki sposób aby nie zacieniały siebie nawzajem. Główne okna powinny być zorientowane na kierunki od południowo-wschodniego do południowo-zachodniego w celu wykorzystania zysków ciepła od słońca w okresie zimy. Typ szyb oraz ich rozmiar powinien być dostosowany do klimatu, miejsca i orientacji. DuŜe okna skierowane na południe, wschód, zachód zwiększają ryzyko przegrzewania, dlatego muszą być wyposaŝone w nastawne elementy zacieniające. Rolę elementów zacieniających mogą pełnić okapy, balkony i elementy dachu. Wybór optymalnej lokalizacji ułatwia budowę budynku niskoenergetycznego Źródło: IEE PEP-project Bryła budynku Zawartość bryły jest jedną z głównych cech budynków niskoenergetycznych. Zwartość bryły określa się za pomocą: Stosunku powierzchni obudowy budynku do kubatury ogrzewanej, A/V [m²/m 3 ] lub Stosunku powierzchni obudowy budynku do powierzchni ogrzewanej, A/A [m²/m²]. Im bardziej zwarta bryła budynku tym mniejsza powierzchnia przegród powoduje straty ciepła przez przenikanie. Co więcej zwarta bryła oznacza mniejszą powierzchnię przegród, które muszą być zaizolowane i utrzymywane w przyszłości. Bardziej zwarty budynek oznacza równieŝ mniejszą liczbę mostków cieplnych

20 20 Wysoka wartość współczynnika A/V musi być skompensowana zastosowaniem grubszych warstw izolacji lub lepszymi oknami albo wyŝszą sprawnością odzysku ciepła. Dobrze zaizolowana i szczelna powietrznie obudowa budynku Budynki niskoenergetyczne w zimnym klimacie wymagają wysokiego poziomu izolacyjności cieplej przegród. Budynki mogą być wykonane w róŝnych typach konstrukcji i nie ma tu specjalnych wymagań. Grube warstwy izolacji wymagają zwrócenia szczególnej uwagi na etapie wykonawczym. Ochrona przed przemarzaniem fundamentów, ochrona przeciwwilgociowa, unikanie mostków cieplnych, a takŝe właściwe wykonanie połączeń szczelnych to aspekty, które naleŝy wziąć pod uwagę. Budowa budynków niskoenergetycznych wymaga dokładnej wiedzy z zakresu fizyki budowli. Wpływ mostków cieplnych na zuŝycie energii jest większy w przypadku budynków niskoenergetycznych niŝ tradycyjnych, poniewaŝ względny wpływ mostków cieplnych na starty energii zwiększa się wraz z zwiększaniem oporu cieplnego konstrukcji. Wpływ mostków cieplnych naleŝy uwzględnić podczas określania strat ciepła przez przenikanie przez obudowę budynku. Obliczenia powinny zostać wykonane w sposób dokładny a nie uproszczony, dotyczy to w szczególności określania wartości współczynnika Ψ (liniowej straty ciepła przez przenikanie mostka cieplnego) i U. Podane poniŝej wymagania dotyczące minimalnych wartości współczynników U przegród mogą pomóc w projektowaniu budynków niskoenergetycznych. ściana 0.12 W/m 2 K podłoga 0.12 W/m 2 K dach 0.12 W/m 2 K okno 0.8 W/m 2 K drzwi zewnętrzne 1.0 W/m 2 K Przykłady konstrukcji przegród w budynkach niskoenergetycznych

21 21 Szczelność powietrza obudowy budynku a w szczególności połączeń pomiędzy róŝnymi przegrodami (ościeŝnica-ościeŝe) ma bardzo duŝy wpływ na zuŝycie energii, przenikanie wilgoci i kondensację międzywarstwową. Szczelność powietrzną budynku dla róŝnicy ciśnienia 50 Pa (wartość n 50 ) naleŝy określić za pomocą testu szczelności. Wymagany poziom szczelności dla budynków niskoenergetycznych to n 50 0,6 1/h (krotność wymian powietrza przy róŝnicy ciśnienia 50 Pa) Efektywny energetycznie system ogrzewania, wentylacji i przygotowania c.w.u. Oprócz dobrze zaizolowanej obudowy budynku waŝne jest aby maksymalnie ograniczyć zapotrzebowanie ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego, przygotowanie ciepłej wody uŝytkowej oraz straty w systemie dystrybucji. Krotność wymian powietrza musi zapewnić dobrą jakość powietrza wewnętrznego i wynika zazwyczaj z wymagań podanych w regulacjach prawnych. Typowa krotność wymian powietrza to koło n = 0,5 h -1. PoniewaŜ nie zaleca się zmniejszania intensywności wentylacji jedynym sposobem ograniczenia strat ciepła jest zastosowanie odzysku ciepła z powietrza wywiewanego. Ze względu na bardzo szczelną obudowę a co za tym idzie małe strumienie powietrza infiltrującego i eksfiltrującego, intensywność wentylacji i wielkość strat ciepła daje się kontrolować. Stratą na wentylację jest, zatem to ciepło zawarte w powietrzu wywiewanym, którego nie da się odzyskać w wymienniku centrali wentylacyjnej. Podstawowe cechy efektywnych energetycznie instalacji w budynkach niskoenergetycznych to: wysoka sprawność odzysku ciepła z powietrza wywiewanego, krótkie i proste instalacje dystrybucyjne, dobrze zaizolowane rury, kanały, pompy i zawory, instalacje niskotemperaturowe, systemy charakteryzujące się małym zuŝyciem pomocniczej energii elektrycznej. Przekrój ostatniego piętra budynku spółdzielczego Løvåshagen w Bergen. Kolektory słoneczne na dachu. Prosty grzejnik o mocy W umieszczony jest w holu otwartym na pokój dzienny. Ogrzewanie podłogowe w łazience.

22 22 Masa akumulacyjna i strefowanie temperaturowe Połączenie masy akumulacyjnej budynku z ruchomą nastawą temperaturową instalacji grzewczej pomaga wykorzystać pasywne zyski ciepła. Temperatura wewnętrzna moŝe się zmieniać swobodnie w zakresie ruchomej skali a masa akumulacyjna magazynować lub oddawać ciepło w zaleŝności od temperatury wewnętrznej. Wymagana ilość masy akumulacyjnej nie jest zbyt wysoka: wystarczy masywna podłoga w budynku o lekkiej konstrukcji drewnianej. Wpływ masy akumulacyjnej na charakterystykę energetyczną budynku nie jest znaczący. Projektując rozplanowanie budynku dobrze jest umieścić pomieszczenia, w których emitowane jest ciepło, np. kuchnie daleko od pomieszczeń, w których będą występowały zyski od słońca. Pomieszczenia o wyŝszych wymaganiach temperaturowych powinny znajdować się wewnątrz budynku lub od południa a o niŝszych na zewnętrz lub od północy.

23 PRODUKTY DLA BUDYNKÓW NISKOENERGETYCZNYCH 23 Efektywne energetycznie projektowanie musi zawsze charakteryzować się dobrą izolacyjnością cieplną i komfortem wizualny. Aby zmniejszyć zapotrzebowanie na ciepło i chłód naleŝy wziąć pod uwagę następujące aspekty: Orientację i geometrię budynku. Izolacyjność obudowy. Zacienienie. Szczelność powietrzną. Wentylację. Ogrzewanie. Osiągnięcie zakładanych oszczędności w zuŝyciu energii zaleŝy w duŝej mierze od jakości zastosowanych produktów. Kluczowe wymagania Aby zaprojektować a następnie zbudować budynek niskoenergetyczny trzeba zastosować większość lub wszystkie z poniŝszych produktów: Elementy obudowy zmniejszające zapotrzebowanie na ciepło i chłód: Materiały izolacyjne o współczynniku przewodzenia ciepła < 0.05 W/m K, Wysokiej jakości produkty uszczelniające i powłoki szczelne, Okna o współczynniki U w dla całego okna 0.8 W/m²K, Szyby, dla których wartość g > 0.4 (aby zapewnić zyski ciepła od słońca), T > 0.5 (aby zmniejszyć zuŝycie energii elektrycznej potrzebnej do oświetlenia). Wartości te zaleŝą od rodzaju szyby i są odniesione do powierzchni szyby i/lub podłogi. Elementy zacieniające, Drzwi zewnętrzne o współczynniku U 1.0 W/m²K, Rozwiązania przegród i detali konstrukcyjnych wolne do mostków cieplnych.

24 24 Przykład lekkiej, drewnianej konstrukcji ściany zewnętrznej, porównanie wpływu tradycyjnej belki i belki dwuteowej na straty ciepła. Źródło: Masonite Beams AB Elementy systemu wentylacji pozwalające na ograniczenie strat ciepła i zmniejszenie zuŝycia pomocniczej energii elektrycznej: Centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne z wentylatorami charakteryzującymi się poborem mocy mniejszym niŝ 1.0 kw/(m³/s). Pobór mocy zaleŝy oczywiście od projektu całego systemu wentylacji, dlatego przyjęte rozwiązania powinny pozwalać minimalizację strat ciśnienia w instalacji. Centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła o sprawności wyŝszej niŝ 80 %. Elementy systemu grzewczego pozwalające na kontrolę i monitoring zuŝywanej energii: Gruntowe pompy ciepła o średniosezonowym współczynniku efektywności COP > 3 Systemy dystrybucji i przekazywania ciepła, np. ogrzewanie powietrzne, odpowiednie dla budynków niskoenergetycznych Wydajne pompy obiegowe o efektywności > 40 % Podgrzewacze i zasobniki c.w.u. o małych stratach postojowych Wodooszczędne zawory czerpalne Inne elementy powodujące zmniejszenie zuŝycia energii elektrycznej: WyposaŜenie AGD i RTV o małym zuŝyciu energii (klas A lub wyŝsza) Elementy pozwalające na wykorzystanie odnawialnych źródeł energii: Kolektory słoneczne Ogniwa fotowoltaiczne Kotły na biomasę Obudowa budynku Materiały termoizolacyjne Do najczęściej stosowanych w budynkach niskoenergetycznych materiałów termoizolacyjnych naleŝą wełna mineralnej, szklana i celulozowa. Wszystkie materiały

25 25 spełniają zalecenia dotyczące współczynnika przewodności cieplnej < 0,05 W/mK i są wykorzystywane w celu zmniejszenia strat ciepła. Stosuje się równieŝ wełnę granulowaną do wypełniania izolowanych przestrzeni. W budynkach niskich często wykorzystuje się płyty styropianowe i ekstradowane do izolowania podłóg i ścian zewnętrznych. Transparentne materiały izolacyjne są stosowane rzadko. W obiektach podawanych renowacji testuje się wykorzystanie próŝniowych paneli izolacyjnych o bardzo niskiej przewodności cieplnej. Panele te mają tą zaletę, Ŝe posiadają bardzo niskie współczynnik przewodzenia ciepła, co powoduje, Ŝe ściany są cieńsze. Grubość ściany jest bardzo istotna, poniewaŝ im grubsze ściany tym mniejsza powierzchnia uŝytkowa lub większa powierzchnia zabudowy. Izolacyjność cieplna paneli próŝniowych o grubości 2-3 cm jest równowaŝna cm wełny mineralnej. Panele są jednak w chwili obecnej dość drogie. Inny materiał izolacyjny o niskiej przewodności cieplnej ale wyŝszej cenie to PIR (pianka poliizocyjanurowa). Szczelność powietrzna Rozwiązania i produkty gwarantujące osiągnięcie wymaganej szczelności powietrznej muszą być zastosowane w przypadku wykonywania powłok powietrznie- i paroszczelnych, montaŝu okien i drzwi, połączeń powłok powietrznie- i paroszczelnych, progów i fundamentów, parapetów i ścian, konstrukcji podłogi, rury przechodzących przez beton, gniazdek elektrycznych, punktów oświetleniowych, rur w peszlach, kanałów wentylacyjnych, kotłów, kominków i innych połączeń przegród. Produkty te są potrzebne, aby zapewnić odpowiednią szczelności przegród zewnętrznych i w konsekwencji uniknąć problemów z wilgocią i zagwarantować, Ŝe całe powietrze wentylacyjne przepływa przez centralę z odzyskiem ciepła. Niedawno przeprowadzono badanie celem określenia dostępności produktów [Johansson 2010]. Stwierdzono, Ŝe w kaŝdym kraju dostępnych jest pewna gama produktów i rozwiązań, ale mogą być trudne do znalezienia. Na rynku dostępne są stare i nowe produkty. Nowe produkty pozwalają często na osiągnięcie wyŝszej szczelności ale ich niezawodność i trwałość nie zawsze jest znana. Jakość wykonania jest bardzo istotna z punktu widzenia ostatecznego wyniku, dlatego szczelne powietrznie rozwiązania detali konstrukcyjnych muszą być łatwe do zastosowania w praktyce.

26 26 Przykład wielowarstwowej konstrukcji przegród w budynku niskoenergetycznym Źródło: efem arkitektkontor Miejsca występowania nieszczelności w budynku o konstrukcji drewnianej. Źródło: Okna Popularyzacja standardu pasywnego spowodowała, Ŝe dostępność wysoko energooszczędnych okien (współczynnik U w mniejszy równy 0.8 W/m²K) wzrosła. Okna muszą zagwarantować małe straty ciepła przez przenikanie i odpowiedni komfort cieplny nawet w przypadku braku grzejników. Dostępne są okna poczwórnie-szklone o współczynniku U = 0.6 W/m²K, wartości g = 0.45 i współczynniku przepuszczalności światła dziennego Okna potrójnie-szklone o współczynniku U = 0.7 W/m²K, wartości g = 0.50 i współczynniku przepuszczalności światła dziennego 0.71 są równieŝ dostępne. W niskoenergetycznych budynkach mieszkalnych szklenie poczwórne jest rzadko stosowane, większość okien jest szklonych potrójnie. Elementy zacieniające W celu zabezpieczenia budynku przed ryzykiem przegrzewania w okresie wiosny, lata i jesieni naleŝy stosować elementy zacieniające na oknach skierowanych na wschód, zachód i południe. Do zacieniania moŝna wykorzystać, np. Ŝaluzje mocowane na zewnątrz, wewnątrz lub między szybami. Efektywność elementów zacieniających mocowanych od zewnątrz jest znacznie wyŝsza niŝ tych znajdujących się wewnątrz. W niektórych budynkach niskoenergetycznych rolę elementów zacieniających odgrywają wysunięte okapy lub/i szklenie przeciwsłoneczne.

27 27 Wysoko energooszczędne okno Przykład okapów I balkonów pełniących jednocześnie rolę elementów zacieniających. Źródło: efem arkitektkontor Drzwi W celu ograniczenia strat ciepła przez drzwi ich współczynnik U powinien być 1.0 W/m²K. Niektórzy producenci oferują drzwi o jeszcze lepszych parametrach U 0.9 W/m²K. Tego typu drzwi są zazwyczaj stosowane w budynkach niskoenergetycznych. Kolejne produkty to elementy i rozwiązania konstrukcyjne sprzyjające ograniczeniu strat ciepła przez mostki cieplne, które pozwalają na osiągnięcie przez przegrody załoŝonej izolacyjności cieplnej. Do stosowanych rozwiązań moŝna zaliczyć róŝnego rodzaju przekładki izolacyjne wykonane z szkła piankowego, prenitu, drewna, belki dwuteowe wykorzystywane w lekkich konstrukcjach drewnianych. Innym typowym rozwiązaniem jest stosowaniem przegród wielowarstwowych. Wentylacja Centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła W celu ograniczenia strat ciepła przez wentylację sprawność odzysku ciepła centrali powinna być wyŝsza niŝ 80%. Tak wysoką sprawność gwarantują wymienniki przeciwprądowe powietrze-powietrze stosowane zazwyczaj w budynkach niskoenergetycznych. W budynkach wielorodzinnych stosuje się czasami centrale z wymiennikiem rotacyjnym. Brak odzysku ciepła z powietrza wywiewanego moŝe spowodować duŝe straty energii i uniemoŝliwić osiągnięcie standardu niskoenergetycznego. Centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne, wentylatory

28 28 Stosowane centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne powinny być wyposaŝone w wentylatory charakteryzujące się poborem mocy mniejszym niŝ 1.0 kw na m³/s powietrza wentylacyjnego, w celu ograniczenia zuŝycia pomocniczej energii elektrycznej. Pobór mocy zaleŝy oczywiście od projektu całego systemu wentylacji, dlatego przyjęte rozwiązania powinny pozwalać minimalizację strat ciśnienia w instalacji. Najlepsze wentylatory mają oznaczenie DC-EC. EC oznacza Elektronicznie Komutowany natomiast DC prąd stały. Taki rodzaj wentylatorów łączy zalety prądu stałego i zmiennego: silnik pracuje na napięcie stałe, ale jest zasilany prądem zmiennym. Silniki DC charakteryzują się niskim zuŝyciem energii, ale aby zasilić je prądem zmiennym trzeba zastosować nieporęczne, nieefektywne transformatory. Silnik EC są wyposaŝone w wewnętrzny transformator napięcia, dzięki czemu są bardziej efektywne. Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła I wymiennikiem przeciwprądowym. Źródło: REC Indovent AB Instalacja ogrzewania Pompy ciepła Pompy ciepła powinny charakteryzować się średniosezonowym współczynnikiem efektywności COP wyŝszym niŝ 3,0. MoŜna stsować pompy woda-woda, glikol-woda, powietrze-woda, powietrze-powietrze. Zadaniem pop woda-woda, glikol-woda, powietrze-

29 29 woda moŝe być ogrzewanie budynku i podgrzewanie c.w.u.. Popy powietrze-powietrze nadają się tylko do ogrzewania. Moc pompy ciepła musi być dobrana bardzo dokładnie i nie powinna być przewymiarowana. Pompy ciepła wykorzystujące jako źródło powietrze zewnętrzne mogą być mało efektywne w zimnym klimacie Europy Północnej, poniewaŝ ilość ciepła zawartego w powietrzu jest niewielka. System dystrybucji i przekazywania ciepła System dystrybucji i przekazywania ciepła powinien być odpowiedni dla niskoenergetycznych budynków mieszkalnych, czyli dostosowany do niewielkiego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. Wiele budynków pasywnych jest ogrzewanych powietrzem nawiewanym, co oznacza, Ŝe powietrze wentylacyjnych jest jednocześnie nośnikiem ciepła. Niektóre mieszkania w budynkach niskoenergetycznych są ogrzewane tylko przez jeden lub dwa grzejniki. Zastosowane pompy obiegowe powinny zuŝywać mało energii elektrycznej. Dotyczy to w szczególności budynków wielorodzinnych z wewnętrzną niskotemperaturową siecią cieplną. Efektywność pomp obiegowych stosowanych w budynkach jednorodzinnych powinna być lepsza od minimum 25% a w budynkach wielorodzinnych o minimum 50% od rozwiązań standardowych. Podgrzewacze i zasobniki c.w.u. w budynkach niskoenergetycznych powinny charakteryzować się niskimi stratami postojowymi. Zyski ciepła od zasobników i podgrzewaczy są szczególnie niepoŝądane w okresie letnim, poniewaŝ nie moŝna ich wykorzystać do ogrzewania budynku. Układy regulacji powinny być odpowiednie dla niskoenergetycznych budynków mieszkalnych, czyli pozwalać na kontrolowanie instalacji grzewczych o bardzo małych mocach obliczeniowych i precyzyjnie dystrybuować ciepło po budynku. Kolejny wymóg to efektywne wykorzystanie ciepła i zapewnienie odpowiedniego poziomu komfortu cieplnego. Układ regulacji powinien być jednocześnie przyjazny dla uŝytkownika. Wykorzystywane w budynku zawory czerpalne powinny sprzyjać ograniczeniu zuŝycia c.w.u.. Odpowiednie rozwiązania są dostępne na rynku od kilku lat, np. baterie termostatyczne. Odnawialne źródła energii Wybierając źródło ciepła dla budynku naleŝy wziąć pod uwagę emisję gazów cieplarnianych i zuŝycie energii pierwotnej. Z tego względu warto rozwaŝyć wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. Budynki niskoenergetyczne charakteryzują się bardzo niskim zapotrzebowaniem na energię uŝytkową do ogrzewania. W bilansie energetycznym budynku rośnie, zatem udział zapotrzebowania na energię do przygotowania c.w.u., która powinna być podgrzewana przy wykorzystaniu energii promieniowania słonecznego (kolektory słoneczne). W krajach Europy Północnej przynajmniej 50% zapotrzebowania na energię moŝe być pokryte przez energię słoneczną pozyskaną z kolektorów zainstalowanych na dachu. Istnieje szereg produktów, które moŝna wykorzystać w instalacji centralnego ogrzewania lub elektrycznej, np. kotły na biomasę, ogniwa fotowoltaiczne w celu zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii.

30 30 Inne produkty WyposaŜenie budynku, sprzęty AGD, oświetlenie, RTV itp. powinno posiadać jak najwyŝszą klasę energetyczną w celu ograniczenia zuŝycia energii elektrycznej oraz zysków ciepła w okresie lata. Dostępność produktów Większość produktów potrzebnych do wznoszenia budynków niskoenergetycznych, czyli materiały termoizolacyjne i uszczelniające, okna, drzwi, elementy zacieniające, elementy konstrukcyjne, systemy wentylacji z odzyskiem ciepła, pompy ciepła, systemy dystrybucji ciepła, pompy, układy regulacji, wyposaŝenie AGD i RTV, wodooszczędne zawory czerpalne, kotły na biomasę, kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne jest dostępnych na rynku krajów biorących udział w projekcie. W krajach bałtyckich trudnodostępne są produkty uszczelniające. Brakuje równieŝ wiedzy wśród wykonawców i projektantów o dostępności niektórych produktów. o Wykonywanie budynku pod namiotem sprzyja utrzymaniu materiałów i konstrukcji suchej oraz polepsza warunki pracy. Dotyczy to w szczególności lekkich konstrukcji drewnianych lub procesu prefabrykacji takich konstrukcji. Zdjęcie przedstawia budynek spółdzielczy w Ranheimsveien 149, Trondheim, Norwegia. Architekt: HSO Architects (połączony z biurem VIS-A-VIS w 2010).

31 31 PRZYKŁADY BUDYNKÓW NISKOENERGETYCZNYCH Dania Komforthusene W Skibet niedaleko Vejle, Isover zbudował 10 budynków niskoenergetycznych we współpracy z Zetra invested i Middelfart Bank. Celem było osiągnięcie standardu pasywnego zgodnie z wymaganiami PHI w Darmstadt, Niemcy oraz zagwarantowanie wysokiej jakości środowiska wewnętrznego. Jeden z budynków została zaprojektowany przez architekta Jordan Steenberg, zbudowany przez Lunderskov Nybyg a/s a Cenergia była konsultantem energetycznym. Dane techniczne Budynki jednokondygnacyjne o tradycyjnej konstrukcji murowanej i powierzchni uŝytkowej 163 m 2. Grubość warstw izolacji to odpowiednio 40 cm ściany zewnętrzne, 50 cm dachy i 55 cm styropianu w podłodze. Mostki cieplne na połączeniach zostały ograniczone do minimum, szczelności powietrza n 50 = 0.5 1/h. Budynki wyposaŝone w system ogrzewania podłogowego i powietrznego zasilany z pompy ciepła wykorzystującej jako dolne źródło powietrze wywiewane i grunt. Mechaniczna wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła i wstępnym podgrzewaniem powietrza wentylacyjnego w GWC. Zapotrzebowanie na energię Zmierzone zuŝycie energii po jednym roku pomiarów potwierdziło spełnienie wymagań dla standardu pasywnego. Koszty Budynki są w standardowej ofercie wykonawcy i sprzedawane mniej więcej w tej samej cenie co normalne domy. Budynek moŝe pasować do wielu róŝnych osiedli. Pierwsze szacunki wykazały o 40% wyŝsze koszty instalacji niŝ w standardowym budynku, o 6% wyŝsze nakłady na oszczędzanie energii i o 6% wyŝsze koszty projektowania. Gotowe budynki są sprzedawane na zwykłych warunkach rynkowych. Uwagi końcowe Wybrano prostą bryłę budynku, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia mostków cieplnych. Jednospadowy, nachylony dach nadaje architekturze nowoczesny wygląd i sprzyja pozyskiwaniu energii promieniowania słonecznego od południa. Budynki zostały wykonane z wysokiej jakości materiałów i odznaczają się atrakcyjną architekturą. Osiągnięcie standardu pasywnego nie wymagało aktywnego wykorzystania ciepła słonecznego (kolektorów słonecznych).