Budynki pasywne

Kategorie budynków ze względu na
zapotrzebowanie i zużycie energii
• Budynki można dzielić na różne kategorie.
Jedną z nich jest zapotrzebowanie na energię.
• Zgodnie z klasyfikacją zaproponowaną przez Prof. L.
Laskowskiego (podaną w publikacji pt. „Ochrona cieplna
i charakterystyka energetyczna budynku”, Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005) można
wyróżnić się, z punktu widzenia zapotrzebowania na
energię, następujące kategorie budynków:
Kategorie budynków ze względu na
zapotrzebowanie i zużycie energii
-
budynek standardowy - obiekt charakteryzujący się sezonowym
zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania na poziomie określonym
w aktualnych przepisach budowlanych
- budynek niskoenergochłonny - obiekt o względnie małych potrzebach
energetycznych na wszystkich ww. etapach
- budynek o racjonalnej charakterystyce termoenergetycznej - obiekt
charakteryzujący się sezonowym zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania na
poziomie niższym niż określony w aktualnych przepisach budowlanych, który
osiąga się przy zwiększonych kosztach, lecz akceptowanych przez przeciętnie
zamożnych inwestorów (z czasem budynki tej kategorii stają się budynkami
standardowymi)
- budynek o zminimalizowanych potrzebach cieplnych - obiekt charakteryzujący się
możliwie niskim zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania, który osiąga się
przy znacznych kosztach
Kategorie budynków ze względu na
zużycie energii
• budynki superizolowane - obiekty charakteryzujące się możliwie dużą
izolacyjnością cieplną i szczelnością obudowy („bunkry cieplne”)
•
- budynki helioaktywne - obiekty przystosowane do wykorzystywania
docierającej do budynku energii słonecznej
•
- budynki bez ogrzewania - obiekty, w których konwencjonalne ogrzewanie
jest uruchamiane tylko w czasie występowania najniższych wartości
temperatury na zewnątrz budynku
•
- budynki autarkiczne - obiekty samowystarczalne w zakresie zaopatrzenia
w ciepło, nie korzystające z konwencjonalnych nieodnawialnych źródeł energii
• - budynki substandardowe - obiekty charakteryzujące się sezonowym
zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania na poziomie wyższym niż
aktualnie przyjęty w przepisach budowlanych (potencjalnie wymagające
termomodernizacji).
Kategorie budynków ze względu na
zużycie energii
• Szczególną kategorię stanowią obiekty określane, mającą charakter
handlowy, nazwą budynku pasywnego, od lat promowaną przez
niemiecki Passivhaus Institut.
Obiekty te charakteryzują się:
- zminimalizowanymi potrzebami cieplnymi dzięki bardzo dużej
izolacyjności cieplnej i szczelności obudowy, przystosowaniu do
wykorzystywania docierającej do budynku energii słonecznej,
energooszczędnym sposobom zapewnienia ogrzewania i wentylacji
•
•
- racjonalnym kosztem wzniesienia, na poziomie dostępnym bardziej
wymagającym inwestorom.
Zgodnie z ww. klasyfikacją budynki pasywne mają cechy budynków
superizolowanych, helioaktywnych i budynków bez ogrzewania.
Porównanie wskaźników energetycznych
budynków
WSchVO - niemieckie rozporządzenie w sprawie ochrony cieplnej
SBN - szwedzka norma budowlana
Standardy i kategorie budynków „energooszczędnych”
Zapotrzebowanie budynku na energię obejmuje:
- ciepło do ogrzewania pomieszczeń i podgrzania wody,
- energię elektryczną niezbędną do zapewnienia wentylacji, oświetlenia pomieszczeń oraz zużywaną przez
instalację ogrzewania i ewentualnego chłodzenia.
Wyróżnić można następujące kategorie budynków „energooszczędnych”:
1) charakteryzujące się bardzo niskim zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania, zużywającym energię
elektryczną uzyskaną ze źródeł nieodnawialnych,
2) pokrywające ze źródeł odnawialnych zapotrzebowanie budynku,
3) produkujące energię ponad zapotrzebowanie budynku.
Budynki określane mianem pasywnych można zaliczyć do pierwszej z ww kategorii. Kolejne wymagają określonej
„aktywności energetycznej”.
Ponieważ największym składnikiem charakterystyki energetycznej większości budynków w Polsce i w krajach
o zbliżonych warunkach klimatycznych jest energia zużywana do ogrzewania pomieszczeń podstawowym
parametrem energooszczędności jest wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło. W budynkach
energooszczędnych udziały poszczególnych składników są bardziej wyrównane, w związku z czym bardziej
miarodajnym jest wskaźnik całkowitego zapotrzebowanie na energię dostarczaną do budynku na ogrzewanie,
ewentualne chłodzenie, wentylację i oświetlenie pomieszczeń.
Budynki z tradycyjnymi rozwiązaniami technicznymi obudowy i instalacji, w przeciętnych polskich
warunkach klimatycznych, mogą osiągać sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania
około 40-50 kWh/(m2*rok). Budynki pasywne, wg kryterium Passivhaus Institut Darmstadt, nie
mogą przekraczać granicznego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania równego 15
kWh/(m2*rok), przy całkowitym zapotrzebowaniu na energię około 120 kWh/(m2*rok).
Budynki pasywne
• Dom pasywny to budynek, w którym komfortowy mikroklimat może być
utrzymywany bez oddzielnego aktywnego systemu ogrzewania, czy też
klimatyzacji (Adamson 1987 i Feist 1988). Dom sam się ogrzewa i chłodzi,
stąd nazwa "pasywny".
• W przypadku budynków pasywnych w strefie klimatu umiarkowanego,
wstępnym warunkiem uzyskania takiego stanu jest to, by roczne
zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania wynoszące mniej niż 15
kWh/(m2a), nie było osiągnięte kosztem wzrostu zużycia energii dla innych
celów (np. elektryczności). Poza tym, w przypadku europejskiego domu
pasywnego, wskaźnik zapotrzebowania energii pierwotnej dla sumy
wszystkich celów bytowych (ogrzewanie, przygotowywanie c.w.u., energia
elektryczna w gospodarstwie domowym) nie może przekraczać 120
kWh/(m2a).
• Traktując to jako punkt wyjścia, dodatkowe zapotrzebowanie energetyczne
może być pokryte całkowicie przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł
energii.
Budynki pasywne
Budynki pasywne są najnowszą generacją budynków
energooszczędnych. To obiekty o najwyższym komforcie cieplnym
i ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu na energię cieplną
wynoszącą maksimum 15 kWh/m2/rok), czyli mniej niż 1,5 litra
oleju opałowego lub 1,5 m3 gazu ziemnego na m2 na rok.
Przykładowo - ogrzewanie w ciągu całego roku takiego budynku
o powierzchni mieszkalnej 150m2 kosztuje mniej niż 300 zł. za
cały rok (dane 2006 rok)
Co więcej budynki pasywne są najtańszym rozwiązaniem jeżeli
policzy się łącznie miesięczne koszty spłaty inwestycji, koszty
eksploatacyjne i koszty utrzymania budynku jako jedno
obciążenie miesięczne
Obliczeniowy bilans energii
straty (po lewej) muszą być pokryte zyskami (po prawej). Jeżeli energia słoneczna (żółty
słupek) i wewnętrzne źródła ciepła bytowego (pomarańczowy słupek) nie wystarczają, musi
je wesprzeć ogrzewanie (czerwony słupek). W rezultacie obliczeń dla domów szeregowych w
Hanowerze Kronsbergu otrzymuje się wartość 13,5 kWh/(m2a).
Aspekty techniczne instalacji
bazujących na energii odnawialnej
Sercem każdej instalacji ogrzewania jest źródło ciepła. O jego wyborze na
ogół przesądza dostęp na danym terenie do konkretnego paliwa lub
źródła energii.
W odniesieniu do energii odnawialnej istotne znaczenia mają:
- odpowiednie nasłonecznienie (kolektory słoneczne, ogniwa
fotowoltaiczne),
- właściwości i warunki temperaturowe gruntu, wód gruntowych,
temperatury powietrza (w przypadku pomp ciepła)
- częstości występowania wiatrów o określonej prędkości (w przypadku
siłowni wiatrowych).
Dla inwestora ważne są również stopień zautomatyzowania, potrzeba
i częstość regulacji, serwisowania, uzupełniania paliwa, usuwania
popiołu w przypadku paliw stałych (biopaliwa).
Potencjał oszczędności energetycznych
Podstawowe cechy charakteryzujące
standard budynków pasywnych
Zwarta bryła budynku i
dobra izolacja cieplna:
Wszystkie elementy zewnętrznych przegród budynku są
izolowane termicznie w takim stopniu, aby współczynnik U
nie przekraczał 0,15 W/(m2.K).
Południowa orientacja i
Pasywne wykorzystanie energii słonecznej jest znaczącym
uwzględnienie problematyki
czynnikiem przy projektowaniu budynku pasywnego.
zacieniania:
Okna (oszklenie i ramy) powinny mieć współczynniki U
Energooszczędne oszklenie i
nieprzekraczające 0,80 W/(m2.K), przy czym współczynniki g
ramy okienne:
okien powinny wynosić około 50%.
Szczelność powietrzna
przegród zewnętrznych
budynku:
Przeciek powietrza przez nieszczelności połączeń musi być
mniejszy od 0,6 objętości budynku na godzinę.
Podstawowe cechy charakteryzujące
standard budynków pasywnych
Pasywne podgrzewanie
wstępne powietrza
świeżego:
Świeże powietrze może być doprowadzane do budynku przez
podziemne kanały, w których dochodzi do wymiany ciepła z
gruntem. Powoduje to wstępne podgrzanie powietrza
świeżego do temperatury powyżej 5°C, nawet w trakcie
zimnych dni sezonu zimowego.
Wysoce efektywny odzysk
ciepła z powietrza
Większość ciepła obecnego w powietrzu usuwanym jest
usuwanego przy
przekazywana do napływającego powietrza świeżego
wykorzystaniu wymiennika (sprawność odzysku ciepła powyżej 80%).
ciepła powietrze-powietrze:
Zaopatrzenie w ciepłą wodę
Energię do przygotowania ciepłej wody użytkowej
użytkową wykorzystujące
dostarczają kolektory słoneczne lub pompy ciepła.
odnawialne źródła energii:
Energooszczędny sprzęt
gospodarstwa domowego:
W domu pasywnym nieodzowne są urządzenia o niskim
zużyciu energii (lodówki, kuchenki, zamrażarki, lampy, pralki,
suszarki itd.).
Schemat obiegu powietrza w budynku pasywnym