„JAK PROJEKTOWAĆ I BUDOWAĆ DOMY MIESZKALNE KTÓRYCH EKSPLOATACJA JEST DARMOWA A REALIZACJA NAJTAŃSZA”

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. z późniejszymi zmianami oraz założenia Europejskiego zielonego ładu zakładają że od 2030 r. wszystkie budynki mieszkalne muszą być niskoemisyjne.

Europejski zielony ład to pakiet inicjatyw politycznych, którego celem jest skierowanie UE na drogę transformacji ekologicznej a ostatecznie – osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 r. Jest to zestaw propozycji mających na celu zmianę ustawodawstwa w dziedzinie klimatu, energii i transportu oraz wprowadzenie nowych inicjatyw ustawodawczych, tak by dostosować unijne przepisy do celów klimatycznych UE. W projektowaniu i realizacji budynków od 2030 r. należy uwzględniać dyrektywy Unijne zgodnie z którymi budynki powinny być zeroemisyjne pod względem CO2 oraz samowystarczalne pod względem wykorzystania energii elektrycznej i cieplnej opartej o OZE. Wracając do kosztów budynku trzeba wziąć pod uwagę również Rozporządzenie Ministra inwestycji i rozwoju z dnia 11 lipca 2018 r. w sprawie metody kalkulacji kosztów cyklu życia budynków oraz sposobu przedstawiania informacji o tych kosztach. Zgodnie z którym przy projektowaniu budynku mieszkalnego kalkulację kosztów cyklu życia budynku oblicza się jako sumę kosztów nabycia, użytkowania oraz utrzymania budynku w 30-letnim okresie. Zgodnie z założeniami zapotrzebowanie na energię końcową dla budynku powinno wynosić 0 kWh/m2·rok lub być poniżej tej wartości. Dla projektanta istotne będzie osiągnięcie takich parametrów przy wyborze najtańszego rozwiązania w realizacji przy czym istotne są tu zastosowane materiały - powinny w jak największym stopniu podlegać recyklingowi lub odzyskowi.

W obecnym systemie Europejskim co roku sprzedawane są prawa do emisji CO2. W związku z tym, że kraje członkowskie Unii Europejskiej zobowiązane są do zmniejszania emisji dwutlenku węgla, rok do roku ilość tych akcji będzie ograniczana, czyli cena pojedynczej akcji będzie rosła, a to z kolei wiąże się ze wzrostem cen paliw i nośników energii które tą emisję powodują. Prosty wniosek z powyższego jest taki, że zarówno ogrzewanie jak i zasilanie domu w energię elektryczną będzie coraz droższe, natomiast posiadanie własnego źródła produkcji będzie coraz bardziej opłacalne. W przeciętnych warunkach emisja CO2 przy produkcji i 1 MWh energii wynosi aż 765 kg.

Przy projektowaniu budynku pasywnego należy uwzględnić szereg aspektów. Pierwszymi aspektami są jego bryła i usytuowanie na działce budowlanej. Bryła powinna być zwarta i jak najprostsza – eliminujemy wszelkie wykusze i balkony, budynki pasywne nie posiadają garaży lub są one oddylatowane od budynku. Projektanci muszą dążyć do tego, aby stosunek A do V (czyli stosunek powierzchni przegród zewnętrznych do kubatury) był jak najmniejszy. Usytuowanie budynku pasywnego powinno uwzględniać strony świata – od strony południowej, czyli tej najbardziej nasłonecznionej projektujemy najwięcej przeszkleń, aby wykorzystać zyski cieplne ze słońca. Od strony południowej montujemy panele fotowoltaiczne. Można wykorzystać naturalne ukształtowanie terenu lub roślinność (np. las, pagórek) aby osłonic budynek od strony nawietrznej. Od strony północnej ilość przeszkleń musi być ograniczona do minimum. Kolejnym istotnym aspektem przy projektowaniu i wykonawstwie jest posadowienie budynku pasywnego. Fundament musi być pozbawiony mostków termicznych, dobrze zaizolowany cieplnie, posiadać zdolność akumulacji ciepła i przy tym być jak najbardziej ekonomiczny. Wszystkie powyższe aspekty spełnia płyta fundamentowa, więc jest ona najczęściej stosowana w budownictwie pasywnym. Zgodnie ze standardami dla budynku pasywnego współczynnik przenikania ciepła przez fundament nie powinien przekraczać U=0,15 [W/m2*K] (a wręcz powinien wynosić U=0,10 [W/m2*K]). Aby taki standard osiągnąć konieczne jest zastosowanie odpowiedniej grubości izolacji termicznej minimum 25 cm styropianu z λ=0,036 [W/m*K] (EPS 036 GEOFUNDAMENT) Ponadto roboty ziemne przy wykonywaniu płyty fundamentowej nie są uciążliwe, płyta fundamentowa posadowiona jest stosunkowo płytko a po rozbiórce budynku płyta może służyć pod budowę następnego obiektu. Ściany zewnętrzne budynków pasywnych powinny spełniać warunek maksymalnej grubości 50 cm i uzyskiwać współczynnik przenikania ciepła U= 0,10 ÷ 0,12 [W/m2*K] przy czym warstwy wewnętrzne ściany muszą spełniać warunek nośności i akumulacji termicznej. Rozwiązaniem umożliwiającym osiągnięcie takich parametrów jest EKOBLOK.

Zdjęcie 1 – Ściana murowana z EKOBLOKÓW

EKOBLOKI czyli wielkoblokowe elementy murowe (Krajowa Ocena Techniczna ITB-2020/1269) złożone są z czterech płyt ekostyrobetonowych, pomiędzy którymi są ułożone trzy płyty styropianowe EPS 032-100, w układzie pionowym. Płyty betonowe są łączone z płytami styropianowymi za pomocą kleju poliuretanowego. Przekrój pokazano na rysunku 1. Ściana z EKOBLOKÓW powstaje w szybkim tempie i pozwala uzyskać współczynnik przenikania ciepła U ≤ 0,10 [W/m2*K]. W związku z tym, że ściana nie ma spoin pionowych, nadaje się ona do recyklingu przy przecięciu spoiny poziomej brzeszczotem lub linką tnącą. Kolejnym istotnym elementem budynku są stropy. W pasywnych domach w Maruszy zastosowano stropy gęstożebrowe, gdzie elementem konstrukcyjnym są belki stropowe, a elementami wypełniającymi pomiędzy nimi są pustaki styropianowe. Jest to rozwiąznie firmy EKOBUD posiadające wzór wspólnotowy RCS-003383660-0001. Przekrój przez taki strop pokazano na rysunku 2.

Dzięki zastąpieniu betonowego (żużlobetonowego, ceramicznego itp.) pustaka styropianowym poprawiają się właściwości termiczne i akustyczne stropu, a także skraca się czas realizacji usprawniając montaż.

Rysunek 1- Przekrój i widok z boku EKOBLOK

Rysunek 2 – Przekrój przez strop gęstożebrowy EKOBUD

W budynku pasywnym biorąc pod uwagę upraszczanie bryły budynku i eliminację mostów termicznych dach budynku również powinien być prosty. Najlepszym i najbardziej powszechnym rozwiązaniem jest stropodach pełny. Może on bazować na rozwiązaniu stropu gęstożebrowego omówionego wyżej, na którym układa się dodatkowo izolację termiczną z odpowiednimi spadkami zapewniającymi odpływ wody oraz izolację przeciwwodną. Dach budynku pasywnego powinien mieć współczynnik przenikania ciepła na poziomie U= 0,10 ÷ 0,15 [W/m2*K]. Można zaprojektować również dach dwuspadowy lub czterospadowy (im prostszy tym lepiej), ale trzeba uwzględnić mostki termiczne, które przy bardziej skomplikowanej bryle są trudniejsze do wyeliminowania.

Zdjęcie 2 – Strop z wypełnieniem z pustaków styropianowych – technologia EKOBUD

W domu pasywnym bardzo istotna jest stolarka okienna i drzwiowa. Jak już wspomniano wyżej, istotne jest rozmieszczenie okien (ze wskazaniem na stronę południową) ze względu na pasywne pozyskiwanie ciepła słonecznego, ale również ich konstrukcja i montaż (osadzenie okna). Stolarka okienna i drzwiowa powinna mieć współczynnik przenikania ciepła U ≤ 0,80 [W/m2*K]. Uzyskanie takiego współczynnika dla drzwi nie jest problematyczne o ile zostaną odpowiednio zamontowane, w przypadku okna konstrukcja powinna być jak naprostsza – ramy okienne zawyżają współczynnik U dla okna (czyli im większe przeszklenie w stosunku do powierzchni okna tym lepiej). Ze względu na konieczność eliminacji mostków termicznych konieczne jest zastosowanie ciepłego montażu.

Istotnym elementem wyposażenia budynku pasywnego jest wentylacja mechaniczna z rekuperacją spełniająca podstawowe warunki takie jak np. dla budynku jednorodzinnego którego objętość nie przekracza 500 m3 centrala wentylacyjna o wydajności 300 ÷ 600 [m3/h] i odzysku ciepła powyżej 90%. Przy zastosowaniu takiej centrali oraz gruntowego wymiennika ciepła o wydajności 300 ÷ 600 [m3/h] uzyskamy parametry: w okresie letnim gdy temperatura powietrza nawiewanego do GWC wynosi od 20 ÷ 350C z wymiennika uzyskamy temperaturę 16 ÷ 200C, natomiast w okresie zimowym przy temperaturze zewnętrznej 10 ÷ -10 0C z GWC otrzymamy 11 ÷ 160C. Wymiana termiczna w GWC oraz rekuperatorze gwarantuje niewielkie zużycie energii do podgrzania w okresie zimowym, a w okresie upałów odpowiednie schłodzenie budynków nierzadko do temperatury 220C bez stosowania drogiej klimatyzacji. W naszej formie zaprojektowany został gruntowy wymiennik ciepła w układzie grzebieniowym, który spełnia w/w wymagania a jego schemat przedstawiono na rysunku 3.

Rysunek 3 – Schemat grzebieniowego gruntowego wymiennika ciepła

Kolejnym standardem wyposażenia budynku pasywnego jest instalacja fotowoltaiczna o mocy (instalowanej) znamionowej około 10 kWe. Taka instalacja spełnia warunek konieczny wytworzenia energii elektrycznej w wysokości 8,4 kWh która to zapewnia energię na cele socjalne i grzewcze budynku, jak również pozwala na uruchomienie punktu ładowania własnego samochodu z napędem elektrycznym.

Budynek pasywny nie posiada kotłowni, a ogrzewanie odbywa się za pomocą folii grzewczej, systemu wentylacji z odzyskiem ciepła i odzysku ciepła z otoczenia (pasywne pozyskanie energii). Budynki pasywne na osiedlu Zielona Marusza wyposażono w folie grzewcze. Wykorzystują one promieniowanie podczerwone aby zapewnić komfort temperaturowy w całej objętości budynku. Folie są całkowicie niezauważalne, gdyż zamontowano je w suficie i zabudowano płytą gk. Ciepła woda użytkowa w naszych budynkach przygotowywana jest za pomocą objętościowego podgrzewacza elektrycznego.

Podsumowując korzyści wynikające z realizacji domu pasywnego:

1. duża ilość materiałów z rozbiórki domu do odzysku
2. oszczędności finansowe wynikające z budowy domu pasywnego:
- nie wymagają głębokich wykopów (oszczędność 5 tys. zł)
- nie wymagają budowy kominów wentylacyjnych i spalinowych (oszczędność 7 tys. zł)
- nie ma potrzeby wydzielania kotłowni (np. z instalacją gazową na cele grzewcze i c.w.u. (oszczędność 20 ÷ 35 tys. zł)
- brak w budynku grzejnikowej instalacji do ogrzewania (oszczędność 12 ÷ 16 tys. zł)
3. krótki okres realizacji ze względu na łatwą i prostą konstrukcję ścian i stropów

Wszystkie w/w są to korzyści jednorazowe, natomiast korzyści długofalowe płynące z eksploatacji domu pasywnego to:

• bardzo niskie zapotrzebowanie na energię cieplną w porównaniu do budynku tradycyjnego (nawet 8,5 tys. zł oszczędności rocznie)
• okres grzewczy krótszy o 4 tygodnie w roku
• akumulacja ciepła (zastosowane przegrody zewnętrzne – ściany, płyta fundamentowa akumulują ciepło i stopniowo je oddają w sytuacji, gdy wnętrza domu zaczynają się wychładzać)
• możliwość ładowania samochodu z napędem elektrycznym (zabezpieczone około 2000 kWh czyli 25 ładowań samochodu z napędem elektrycznym za darmo)
• oszczędności na zużyciu wody (dzięki zbiornikowi na wodę deszczową – nawet 3360 zł rocznie, gdy używamy ją do podlewania ogródka, a nawet więcej gdy wykorzystamy ją do spłukiwania toalet – brak opłat za odprowadzenie ścieków)

Choć Unijne Dyrektywy zakładają systematyczne zmniejszanie emisji gazów cieplarnianych – do 2030 roku o 55 %, a do 2050 r. zmniejszenie emisji do zera my już dzisiaj budujemy domy przyszłości, które są przyjazne dla środowiska i naszego zdrowia.

Już dziś pomyśl o przyszłości, przyjdź do nas, a my zaprojektujemy i wykonamy dla Ciebie wymarzony dom. Jeśli zdecydujesz się na realizację z nami projekt masz za pół ceny.

Autorzy:

- 1. mgr inż. Jerzy Janicki
- 2. mgr inż. Sylwia Poświata

Literatura:

- 1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.
- 2. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej.
- 3. Obwieszczenie Ministra Rozwoju i Technologii z dnia 15 kwietnia 2022 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie