Architektura budynku pasywnego

Architektura budynku pasywnego
Budynki pasywne charakteryzują się dużo mniejszym zapotrzebowaniem na energię, w tym
szczególnie na ciepło, przez co ich architektura zwykle odbiega od tradycyjnych rozwiązań
stosowanych w budynkach standardowych. Aby zapewnić zużycie energii na odpowiednio niskim
poziomie należy stosować do jego budowy materiały o odpowiednich parametrach oraz systemy nie
zawsze obecne w budynkach standardowych (np. wentylacja mechaniczna). Innymi słowy budynek
taki musi spełnić odpowiednie wytyczne.
Najogólniejsze wytyczne dotyczące budynku pasywnego zestawiono w Tabeli 1 [1]:
Tabela 1. Wytyczne dotyczące budynku pasywnego [1]
Projekt architektoniczny
Strona południowa jest otwarta, na cele maksymalnego
pozyskania ciepła od słońca.
Izolacyjność przegród
budowlanych
Wartość współczynnika przenikania ciepła przegród
zewnętrznych budynku musi być mniejsza od 0,15 W/m2K.
Należy także dążyć do maksymalnej eliminacji mostków
termicznych.
Przegrody przeźroczyste
Wartość współczynnika przenikania ciepła dla całych okien
(szyba plus ramy) nie powinna przekraczać 0,8 W/m2K, a
współczynnika „g” szyby wynosić nie mniej niż 0,5.
Szczelność budynku
Niekontrolowana infiltracja powietrza zewnętrznego przez
nieszczelności dla różnicy ciśnień 50 Pa musi wynosić poniżej
0,6 kubatury budynku na godzinę.
Wentylacja
nawiewno-wywiewna z
odzyskiem ciepła
Centrala wentylacyjna powinna charakteryzować się
sprawnością odzysku ciepła powyżej 80 % i niskim zużyciem
energii elektrycznej (<0,45 W/m3)
Gruntowy wymiennik ciepła
Powietrze zewnętrzne może być doprowadzane do budynku
poprzez wymiennik gruntowy, w którym nawet dla
najzimniejszych dni może się ono ogrzać do temperatury
powyżej 0 oC
Przygotowanie c.w.u. z
wykorzystaniem odnawialnych
źródeł energii
Wykorzystanie kolektorów słonecznych, lub pompy ciepła do
podgrzewania c.w.u.
Zastosowanie
energooszczędnych
urządzeń
Energooszczędne wyposażenie AGD oraz oświetlenie jako
nieodłączny element wyposażenia budynku pasywnego.
Poniżej, w Tabeli 2, zestawiono charakterystyczne wielkości dotyczące porównania budynku
pasywnego ze standardowym („WT 2008”).
Tabela 2. Porównanie charakterystycznych wielkości współczynnika przenikania ciepła budynku
pasywnego i standardowego.
Współczynnik przenikania ciepła U [W/m2K]
Lp.
Rodzaj przegrody budowlanej
Budynek pasywny W/(m2K)
WT 2008
W/(m2K)
1
Ściany zewnętrzne
0,1
0,3
2
Okna.
Wartość współczynnika „g” szyby
1,0 do - 0,5
1,8
3
Drzwi zewnętrzne wejściowe
1,0
2,6
4
Stropodach
0,11
0,25
5
Współczynnik kształtu
A/Ve = 0,4
-
6
Zalecana krotność wymian powietrza
infiltrującego
0,6 h-1 należy dążyć do
osiągnięcia jak najniższych
wartości
Jak wynika z tabeli 2, budynki pasywne muszą charakteryzować się znacznie mniejszymi
współczynnikami przenikania ciepła. Łatwo przewidzieć, że skutkiem tego będzie lepsze zatrzymanie
ciepła wewnątrz bryły budynku, a więc zmniejszenie strat (bardzo obrazowe jest porównanie domu
pasywnego do termosa, ponieważ zatrzymanie ciepła odbywa się na podobnej zasadzie). Wszystko to
przełoży się oczywiście na zmniejszenie zapotrzebowania budynku na ciepło.
Ciekawym spostrzeżeniem wydaje się być również fakt, że zaleca się projektowanie budynków
pasywnych jako stropodachy. Wynika to z kilku przyczyn. Przede wszystkim na płaskim dachu
występuje pełna dowolność zwrócenia kolektorów , a więc można je wszystkie skierować na stronę
południową, niezależnie od orientacji budynku względem stron świata. Maksymalne skierowanie
połaci dachowej w kierunku południowym niestety, także nie jest optymalnym rozwiązaniem,
ponieważ skutkuje z jednej strony maksymalnym wykorzystaniem pasywnych zysków słonecznych od
strony południowej, a z drugiej zaś strony powoduje iż strona skierowana na północ jest zbyt mocno
zacieniona, zatem następuje nieefektywne wykorzystanie promieni słonecznych. Warto do tego,
dodać, iż panele fotowoltaiczne PV, znakomicie nadają się również do wkomponowania ich w
struktury architektoniczną budynku, dzięki czemu nie są ograniczone do kształtu oraz powierzchni
dachu lub stropodachu.
Kolejnym istotnym elementem z punktu widzenia budowlanego jest właściwe zaizolowanie przegród
zewnętrznych oraz wewnętrznych bryły budynku, celem maksymalnego ograniczenia przenikania
ciepła przez przegrody budowlanego, czyli strat ciepła przez przenikanie. Budynki pasywne powinny
charakteryzować się odpowiednio grubą warstwą ocieplanie izolacyjnego obiektu, dachy, ściany
zewnętrzne, podłogi oraz stropy muszą być zaizolowane tak, aby wartość współczynnika przenikania
ciepła nie przekraczała 0,15 W/m2K. Warunek ten wymusza zastosowanie warstwy izolacyjnej o
grubości 30, 35 cm, co jest możliwe w przypadku większości konstrukcji przegród zewnętrznych.
Powszechnie wiadomym wydaje się być fakt, iż zwiększanie warstwy izolacyjnej budynku przyczynia
się w znaczącym stopniu do ograniczania strat ciepła przez przenikanie. Można by zatem sądzić, że
zastosowanie bardzo grubej warstwy izolacyjnej jest dobrym pomysłem na całkowite organicznie
takich strat. Należy jednak pamiętać, chociażby z kursu fizyki, iż powyżej granicznej wartości
grubości izolacji dalsze ocieplenie staje się nie celowe.
Z punktu widzenia architektoniczno – konstrukcyjnego, bardzo ważnym jest także właściwe
połączenie elementów budowlanych. Miejsca ich łączenia generują dodatkowe straty ciepła, są to
tzw. mostki ciepła, a więc należy ich unikać, przy czym należy dodać, że ten sposób ograniczenia
mostków cieplnych należy przewidzieć już na etapie koncepcji i projektu architektonicznego.
Elementy wyżej omówione, w których ograniczeni strat ciepła przez przenikanie zbliża się do
wartości granicznej, powoduje, iż tego typu obiekt staje się bardzo szczelny. Łatwo domyśleć się,
więc że wentylacja grawitacyjna, która jest nadal powszechnie stosowana w standardowych
budynkach nie spełni swojego zadania w budynku pasywnym. Wobec tego w tego typu obiektach
musi być stosowana wentylacja z wymuszonym obiegiem powietrza (mechaniczna). Fakt
zastosowania takiej wentylacji może również przyczynić się do dodatkowych oszczędności energii
poprzez zastosowanie odzysku ciepła z wywiewanego powietrza, tzw. rekuperacji, czyli
wykorzystanie ciepła odpadowego.
Następnym istotnym elementem w przypadku budynków pasywnych jest redukcja kosztów poprzez
korzystny współczynnik kształtu budynku A/V.
Jest to iloraz sumy pól wszystkich ścian zewnętrznych, dachu i podłogi dotykającej gruntu budynku
(A) wyrażonej w m2 do kubatury powierzchni ogrzewanej budynku (V) wyrażonej w m3.
Literatura podaje, że najkorzystniejszy kształt jest wówczas, kiedy spełnione zostaje równanie:
A/V ≤ 0,7 m2/m3
Ogólnie można przyjąć zasadę, że powinna wystąpić minimalizacja współczynnika kształtu: A/V.
Opracowanie: mgr inż. Joanna Kopica, mgr inż. Radosław Turski.
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.
KONTAKT
Biuro Obsługi Klienta
E-mail: [email protected]
WWW: www.pasywny-budynek.pl
Tel: 42 653-57-03
Adres:
Morgowa 4
90-950 Łódź