Specyfika budynków pasywnych i wyzwania związane z ich budową

Autor: Roksana Jendrycha

Budynek pasywny to budynek najnowszej generacji, inteligentny i innowacyjny, będący owocem prac nieustannie prowadzonych początkowo nad udoskonaleniem budynku konwencjonalnego, a ostatecznie energooszczędnego. Jest obiektem o najwyższym komforcie cieplnym i równocześnie bardzo niskim zapotrzebowaniu na energię.

Nowoczesne budownictwo, jakim niewątpliwie jest budownictwo pasywne, to oszczędność pod względem ekologicznym, ale także ekonomicznym. To jednoczesne uzyskanie zadowalającej wydajności energetycznej i osiągnięcie wysokiego komfortu dla użytkowników. Budynek pasywny jest przyjazny dla środowiska, jest „lekarstwem” na smog i elementem niezbędnym dla inteligentnych miast nazywanych Smart Cities. To wyznacznik nowoczesnego standardu, który dzisiaj zyskuje uznanie na całym świecie.

Domy pasywne jako element Smart City

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie koncepcją inteligentnych miast, inaczej nazywanych Smart Cities. Inteligentne miasta to takie miasta, w których wykorzystano technologie komunikacyjno-informacyjne w celu podniesienia jakości ich funkcjonowania w wielu różnych aspektach: komunikacji oraz administracji miejskiej, ruchu drogowego, ochrony zdrowia, zużycia energii oraz optymalizacji tego zużycia, jakości wody oraz monitoringu zanieczyszczenia powietrza. Wszystkie działania podejmowane w tych aspektach prowadzą do powstawania zrównoważonych miast i poprawiają komfort życia jego mieszkańców.

Smart City to nowoczesne miasta, w których oprócz zastosowania systemów informatycznych we wcześniej wymienionych aspektach, otworzono nowe możliwości i poczyniono zmiany w standardach budownictwa. Głównym założeniem nowoczesnego budownictwa inteligentnych miast jest zmniejszenie zapotrzebowania na energię oraz minimalizacja wszelkich strat energetycznych. To założenie może być spełnione przez budynki stawiane w standardzie budownictwa pasywnego. Dom pasywny to budynek jak najbardziej przyjazny środowisku, czerpiący z niego energię i niewytwarzający gazów ani pyłów. Wszystko jest tu precyzyjnie zaplanowane i podobnie jak w założeniu inteligentnych miast – poszczególne systemy są ze sobą skomunikowane.

Dom pasywny to budynek najnowszej generacji o najwyższym komforcie cieplnym i bardzo niskim zapotrzebowaniu na energię cieplną, które wynosi 15 kWh/m²/rok, co odpowiada spaleniu 1,5 litra oleju opałowego lub 1,5 m³ gazu ziemnego na m² powierzchni budynku w skali roku. Komfort cieplny może być osiągnięty bez zastosowania dodatkowych aktywnych systemów grzewczych czy też klimatyzacji. Energia niezbędna do ogrzewania lub chłodzenia pochodzi od przebywających w budynku mieszkańców oraz od działających w domu urządzeń (pralki, lodówki), a także energii słonecznej. Na komfort cieplny wpływa także radykalne zmniejszenie strat ciepła, które związane jest z przenikaniem przez ściany – zastosowanie odzysku ciepła w systemie wentylacji. Taką definicję domu pasywnego wyznaczył w 1988 r. dr Wolfgang Feist – założyciel Instytutu Domów Pasywnych w Darmstadt.

Zużycie energii w domu pasywnym zależy jednak od warunków klimatycznych. Biorąc pod uwagę obecne zapotrzebowanie na energię dla warunków europejskich, Instytut Budownictwa Pasywnego określa dom pasywny jako budynek, którego zapotrzebowanie na energię jest mniejsze niż 15 kWh/m2 powierzchni mieszkalnej lub użytkowej na rok.

W standardzie pasywnym można budować zarówno domy jedno-, jak i wielorodzinne, ale również budynki przemysłowe, biurowce, szkoły, hotele czy hale sportowe.

Jednym z założeń nowoczesnych miast jest powiększanie obszarów przeznaczonych na parki, skwery czy zieleńce, których powierzchnia w budownictwie miejskim była zwykle znacznie ograniczona. Ponadto wszelka zieleń, drzewa czy krzewy są niezbędne do odpowiedniego funkcjonowania budynków pasywnych. Jest to istotny element inteligentnych miast i nowoczesnego budownictwa, który łączy koncepcję Smart City i budownictwo pasywne.

Budynki pasywne są niewątpliwie przyszłością inteligentnych miast, a nowo budowane obiekty w generacji Smart City muszą dążyć do spełnienia standardów budownictwa pasywnego.

Kryteria domu pasywnego

Podczas projektowania domu pasywnego należy wziąć pod uwagę bardzo dużo różnych czynników, które w tradycyjnym budownictwie nie występują w ogóle lub do których w przypadku konwencjonalnego budownictwa nie przywiązuje się zbyt dużej wagi. Projekty w standardzie pasywnym wymagają od architektów szerokiej wiedzy oraz znajomości nowoczesnych materiałów i technologii dostępnych na rynku. Dlatego zadanie, z którym musi zmierzyć się architekt podczas tworzenia projektu domu pasywnego nie należy do najłatwiejszych. Jest to również spore wzywanie także dla konstruktorów.

Aby budynek mógł zostać nazwany domem pasywnym, muszą zostać spełnione następujące kryteria:

• zapotrzebowanie na energię potrzebną do ogrzania budynku: ≤ 15 kWh/m²/rok;
• maksymalne zapotrzebowanie na moc grzewczą: ≤ 10 W/m²;
• współczynnik przenikania ciepła przez przegrody zewnętrzne (dach, ściany, strop i podłoga): max 0,15 W/(m²K);
• współczynnik przenikania ciepła przez okna: ≤ 0,8 W/(m²K) przy współczynniku przepuszczalności energii słonecznej wynoszącym: 50% do 60%;
• zużycie energii do zaspokojenia wszystkich potrzeb energetycznych domowników: ≤ 120 kWh/(m²rok);
• szczelność powietrzna budynku n50: ≤ 0,6 l/h;
• sprawność rekuperatora przy poborze energii elektrycznej oraz dopuszczalnym poziomie hałasu: ≥ 80%.

Projekt budynku pasywnego musi być rozpoczęty od analizy konkretnej działki, występujących warunków geograficznych oraz klimatycznych. Należy zwrócić uwagę na ukształtowanie terenu, kierunki stron świata oraz nasłonecznienie i zacienienie działki.

Zapotrzebowanie budynku na energię grzewczą zmienia się w zależności od jego położenia względem stron świata. Najniższe zużycie energii budynek będzie wykazywał, gdy jego największe okna będą zwrócone dokładnie na południe. W przeciwnym wypadku budynek będzie potrzebował na ogrzanie znacznie więcej energii. Budynek chrakteryzujący się idealnymi parametrami dla budynku pasywnego i spełniający jego standardy, w momencie, gdy jest źle zlokalizowany na działce, nie jest budynkiem pasywnym.

Podejmując decyzję o lokalizacji domu pasywnego, należy uwzględnić istniejące już na działce inne obiekty, takie jak na przykład drzewa iglaste czy liściaste oraz budynki, które będą zacieniały budynek pasywny, a poprzez to ograniczą zyski ciepła pozyskiwanego ze słońca.

Projekt domu pasywnego musi zwracać uwagę na kwestię związaną z samą konstrukcją. Budynek pasywny musi mieć zwartą bryłę, aby stosunek kubatury do powierzchni przegród zewnętrznych umożliwiał uzyskanie jak najmniejszych strat ciepła. Im większy jest stosunek kubatury do powierzchni ścian zewnętrznych, tym lepiej. Dom pasywny może być budynkiem zarówno parterowym jak i piętrowym. Na efektywność energetyczną nie ma wpływu, który z ich zostanie wybrany. Ważne jest natomiast aby unikać wymyślnych fasad czy wykuszy zwiększających utratę ciepła.

Budynek pasywny wiąże się również z właściwym rozmieszczeniem pomieszczeń. Układ ten powinien być taki, aby pomieszczenia wymagające większego zapotrzebowania na energię znajdowały się wewnątrz budynku, na przykład łazienka, natomiast takie elementy domu jak klatka schodowa powinny mieścić się w północnej części, gdzie nie jest konieczne utrzymanie wysokich temperatur. Pomieszczenia o podobnej temperaturze powinny znaleźć się obok siebie. Działania te umożliwiają efektywne ogrzanie budynku oraz zniwelowanie strat ciepła.

W budownictwie pasywnym największe zyski ciepła pochodzą z promieniowania słonecznego, dlatego okna stanowią bardzo ważny element obiektu i powinny być umieszczone w południowej części elewacji. Cechą charakteryzującą je jest niski współczynnik przenikania ciepła oraz rama wykonana w specjalny dla budownictwa pasywnego sposób, którego cechą jest zastosowanie termicznej wkładki ograniczającej straty ciepła.

W oknach warto jest zamontować żaluzje lub rolety, które będą zapobiegały przegrzewaniu się pomieszczeń w lecie. Długość okapu okiennego również ma spore znaczenie związane z ogrzewaniem domu pasywnego. Okap ten powinien być tak dostosowany, aby zimą słońce miało dostęp do okien, w celu ogrzania domu światłem słonecznym, natomiast aby latem słońce nie dostawało się do okien, co zapobiegnie jego przegrzaniu.

W budynkach pasywnych unika się zbytniego przeszklenia ścian północnych. W tych częściach budynku lokalizowane są garaże oraz budynki gospodarcze, które są nieogrzewanymi i termicznie oddzielonymi pomieszczeniami, co zapobiega utracie ciepła z budynku.

Na rysunku 1 przedstawiono, jak powinny być umieszczone okna budynku pasywnego względem słońca.

Dla odpowiedniego funkcjonowania budynku pasywnego, ogromne znacznie ma również właściwe zaprojektowanie i umiejscowienie zieleni wokół domu. Od strony południowej powinny być posadzone drzewa liściaste, które latem osłonią budynek przed słońcem, a zimą po stracie liści, pozwolą promieniom słonecznym na dotarcie do pomieszczeń. Strona północna powinna być obsadzona iglakami, których zadaniem będzie ochrona przed wiatrem. Poglądowy rysunek rozmieszczenia zieleni wokół domu pasywnego przedstawiono poniżej.

Należy jednak wspomnieć, że podane wyżej standardy budynku pasywnego zależą od warunków klimatycznych w jakich zlokalizowany będzie budynek. W każdej strefie klimatycznej istnieją zróżnicowane warunki pogodowe, dlatego ten sam budynek budowany w innych regionach będzie wymagał różnego zapotrzebowania na energię wykorzystywaną do celów grzewczych.

Rozwiązania konstrukcyjne w domu pasywnym

Podstawowe elementy konstrukcyjne wykorzystywane w budownictwie pasywnym cechują się charakterystycznymi zasadami ich budowy. Rozwiązania stosowane w budynkach pasywnych generują wyższe koszty budowy niż tradycyjnych domów, jednak budynki tworzone w tej technologii są bardziej efektywne energetycznie.

Do przegród domu pasywnego związanych z gruntem zalicza się podłogi na gruncie, płyty i ściany fundamentowe. Wszystkie wymienione przegrody muszą cechować się dużą twardością oraz wytrzymałością, dlatego że przenoszone są przez nie wszystkie obciążenia stałe, czyli ciężar całej konstrukcji jak i zmienne, takie jak ciężar ludzi, śniegu czy obciążenie wiatrem.

Domy pasywne to budynki, w których zazwyczaj nie buduje się piwnic, dlatego ściany fundamentowe są niewielkim elementem konstrukcyjnym. Wymiary ścian fundamentowych są zależne od poziomu posadowienia, liczby kondygnacji budynku oraz od rodzaju ścian parteru. Wysokość ścian fundamentowych zwykle wynosi od 50 do 150 cm. Ściany fundamentowe składają się z warstwy konstrukcyjnej, izolacji cieplnej oraz izolacji przeciwwilgociowej. Te trzy warstwy mają za zadanie sprostać wymaganiom cieplno-wilgotnościowym. Ściany te budowane są najczęściej z betonowych bloczków lub z pustaków zasypowych o grubości od 20 do 38 cm, rzadziej stosowany jest beton monolityczny. Elementy te ocieplane są warstwą polistyrenu ekspandowanego lub ekstrudowanego, którego grubość jest nie mniejsza niż 15 cm.

Budynek pasywny może być budowany na płycie fundamentowej, która ocieplana jest 25 do 30 centymetrową warstwą izolacji cieplnej, połączoną z podobnej grubości izolacją ścian fundamentowych. Ulokowanie budynku na takiej płycie jest rozwiązaniem ekonomicznym i efektywnym, przede wszystkim, gdy występują trudne warunki gruntowo wodne.

Podłoga na gruncie składa się z kilku warstw nałożonych jedna na drugą:

• podbudowy, której grubość mieści się między 15 do 30 cm, warstwę tą stanowi najczęściej zagęszczony mechanicznie gruby żwir;
• izolacji przeciwwilgociowej wykonywanej z folii o odpowiedniej grubości, którą można układać bezpośrednio na poprzednio zagęszczonym piasku. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest jednak wykonanie dodatkowej warstwy chudego betonu;
• podkładu podłogowego (jastrychu), który stanowi cementowa warstwa od 4 cm do 7 cm grubości lub grubsza, jeżeli wymaga tego dodatkowa funkcja pełniona przez ogrzewanie podłogowe, jaką jest akumulacja ciepła. Warstwa ta jest pokryta podkładami z płyt OSB;
• posadzki, która może być wykonywana z różnych materiałów, zależy to od wystroju wnętrza i od przeznaczenia, jednak najczęstszym materiałem wybieranym na pokrycie ogrzewania podłogowego są płytki ceramiczne lub kamienne.

Na rysunku 3 został przedstawiony proces tworzenia płyty fundamentowej domu pasywnego.

Ściany zewnętrze to elementy domu narażone na niekorzystne działanie warunków atmosferycznych (wiatr, deszcz, śnieg, promieniowanie UV itp.). Dlatego muszą być wykonane solidnie oraz być odpowiednio wytrzymałe na różne czynniki. Ponadto ściany budynków pasywnych powinny gwarantować stabilność temperatury wewnątrz pomieszczeń (bezwładność cieplną). Współczynnik przenikania ciepła ścian zewnętrznych nie powinien być większy niż 0,15 W/(m²∙K), a to odpowiada grubości 30 cm warstwy termoizolacji.

Najlepszym rodzajem ścian budynków pasywnych są przegrody trójwarstwowe, składające się z następujących warstw:

• warstwy nośnej (18 – 25 cm grubości) – materiałem do jej wykonania najczęściej są pustaki bądź cegły ceramiczne, bloczki wapienno – piaskowe lub beton komórkowy. Warstwa ta odpowiada za wytrzymałość oraz szczelność, a także za izolacyjność akustyczną;
• warstwy termoizolacyjnej (ok. 20 cm grubości) – izolację może stanowić styropian lub wełna mineralna. Warstwa termoizolacyjna zapewnia izolacyjność cieplną przegrody i chroni przed powstawaniem mostków cieplnych;
• warstwy osłonowej (8 – 12 cm grubości) – warstwa tworzona z cegieł wapienno-piaskowych, betonowych, klinkierowych lub ceramicznych. Warstwa osłonowa gwarantuje dodatkową izolacyjność akustyczną, dodaje trwałości oraz wpływa na atrakcyjność wyglądu budynku.

Budowę ściany trójwarstwowej przedstawiono na rysunku 4.

Ściany trójwarstwowe oprócz tego, że zapewniają szczelność, wytrzymałość oraz izolacyjność cieplną i akustyczną mają jednak swoje wady, do których należy zaliczyć pracochłonność, a poprzez to wyższy koszt budowy oraz często gorszą jakość, a także brak możliwości poprawy jakichkolwiek wad w ułożeniu ocieplenia.

Drugim, obecnie chętniej stosowanym rozwiązaniem budowy ścian zewnętrznych domu pasywnego są ściany dwuwarstwowe. Są częściej wybieranym rozwiązaniem ze względu na niższą cenę i dosyć dobre parametry cieplne. Mają one jednak gorszą odporność ogniową oraz większą podatność na uszkodzenia mechaniczne. Rozwiązanie to zostało przedstawione na rysunku 5.

Kolejnym rozwiązaniem stosowanym w budownictwie pasywnym jest technologia bezspoinowego systemu ocieplania (BSO), która polega na przymocowaniu do ściany warstwy materiału termoizolacyjnego, następnie warstwy wzmacniającej system, a na końcu warstwy zewnętrznej. Materiał termoizolacyjny stanowią okładziny z płyt styropianu, wełny szklanej lub skalnej. Mogą to być również inne materiały, które będą posiadały odpowiednią grubość. Warstwę wzmacniającą system tworzą włókna szklane bądź tworzywa sztuczne, a warstwa zewnętrzna to cienka warstwa tynku i farba elewacyjna.

Dachy domów pasywnych są jednym z najważniejszych elementów z punktu widzenia strat ciepła. Przez konstrukcje dachu lub stropodachu w standardowych domach straty ciepła sięgają 25% całkowitych jego strat. Złe zaizolowanie dachu stanowi powód przegrzewania się pomieszczeń latem. Aby temu zapobiec i zachować standard domu pasywnego, dach lub stropodach powinien być skonstruowany w sposób umożliwiający zastosowanie standardowej izolacji cieplnej (styropianu albo wełny mineralnej), której grubość nie powinna być mniejsza niż 40 cm.

Należy również wiedzieć, że dach wraz ze ścianami powinien tworzyć ciągłą, nieprzepuszczalną dla ciepła powłokę budynku. Często miejsca połączeń dachu ze ścianami są miejscami na które należy zwrócić szczególną uwagę przy tworzeniu domu pasywnego, gdyż nieprawidłowe zaizolowanie tych miejsc powoduje bardzo duże straty ciepła. Wiąże się to ze zjawiskiem unoszenia się ciepłego powietrza w budynkach do najwyższego punktu obiektu. Dach i stropodach powinny mieć możliwie najniższy współczynnik przenikania ciepła, który dla budynków pasywnych nie przekracza 0,15 W/m². Izolacja dachu domu pasywnego powinna być wielowarstwowa, a materiałami wykorzystywanymi do ocieplania dachów tych obiektów są: styropian, wełna szklana lub mineralna oraz pianka poliuretanowa.

Powierzchnia dachu w domach pasywnych powinna być jak najbardziej ograniczona. Dobrym rozwiązaniem jest wysunięcie części dachu poza bryłę obiektu, co ograniczy przegrzewanie pomieszczeń latem wpadającymi promieniami słonecznymi przez okna.

Dach takich obiektów może być zarówno stropodachem (dach płaski), jak i dachem jednospadowym czy też dwuspadowym. Jednak preferowanym dachem dla budownictwa pasywnego jest dach prosty i płaski, dlatego że można wtedy łatwiej uniknąć niechcianych strat ciepła, a dodatkowo dachy stosowane są również jako powierzchnie, na których montuje się urządzania klimatyzacyjne oraz urządzania wytwarzające energię, na przykład panele słoneczne. Dlatego duże znaczenie będzie miał wtedy kształt dachu, gdzie w przypadku dachu spadowego musi on być skierowany na południe. W każdym jednak przypadku należy pamiętać, aby stosunek kubatury do powierzchni przegród zewnętrznych umożliwiał jak najmniejsze straty ciepła.

Dach domu pasywnego może być pokryty zarówno dachówką ceramiczną, cementową czy nawet blachą. Pokrycie dachu w takich obiektach nie ma wpływu na jego funkcjonowanie. Budowę dachu płaskiego dla budynku pasywnego przedstawiono na rysunku 6.

Okna w domu pasywnym odgrywają niewątpliwie bardzo ważną rolę, bo to właśnie poprzez wpadające przez nie promienie słoneczne ogrzewają pomieszczenia, a dzięki uzyskanej energii słonecznej pokrywane są straty ciepła. Ważniejsze jest jednak, aby utrzymywać stałe oraz minimalne zapotrzebowanie na energię cieplną niż pozyskiwać energię słoneczną.

Okna są miejscem narażonym na powstawanie mostków cieplnych, dlatego należy zadbać o ich prawidłowy montaż. Powinny być osadzane w warstwie izolacji w odpowiednich rusztowaniach przy zastosowaniu techniki ciepłego montażu, która pozwala na znaczne ograniczenie utraty ciepła.

W budownictwie pasywnym szklenia okien oraz drzwi wymagają specjalnej konstrukcji. Szyba składa się z zespołu trzech szyb, a przestrzenie znajdujące się pomiędzy nimi wypełnione są argonem, ksenonem lub innym gazem szlachetnym. Powierzchnia każdej z szyb może być pokryta niskoemisyjną powłoką, której zadaniem jest poprawa właściwości termoizolacyjnych. Odpowiednio wysokie wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej dotyczą również ram. Profile wykorzystywane w budownictwie pasywnym są znacznie szersze niż te stosowane w tradycyjnych domach oraz ocieplane są dodatkową warstwą izolacji. Na rysunku 7 przedstawiono budowę okna przeznaczonego specjalnie do budowy w standardzie pasywnym.

Wyzwania stawiane stolarce okiennej oraz drzwiowej w budownictwie pasywnym wynikają również z konieczności utrzymania wysokiej jakości środowiska wewnątrz domu. Dom pasywny charakteryzuje się brakiem grzejników, dlatego drzwi oraz okna muszą być dobrze zaizolowane. Prawidłowe zamontowanie okien oraz drzwi jest bardzo ważne, dlatego że wadliwe wykonanie tej pracy prowadzi do powstawania mostków cieplnych, a poprzez to do strat ciepła oraz do pogorszenia szczelności budynku. Aby okna oraz drzwi były odpowiednio zamontowane, sosowany jest system montażowy przeznaczony specjalnie dla budynków budowanych w standardzie pasywnym, którego zadaniem jest zapewnienie trwałych połączeń drzwi i okien ze ścianami oraz eliminacja mostków cieplnych. Przed powstawaniem mostków cieplnych chroni zamontowanie okna w przeznaczonych do tego kotwach w warstwie izolacji. Przy otworze okiennym lub drzwiowym wykonywany jest węgarek, czyli pionowy element otrzymywany w momencie wysunięcia izolacji cieplnej albo cegieł ścian murowanych. Taki zabieg pozwala na stworzenie oparcia dla ościeżnicy, a także uszczelnienie połączenia między ościeżnicą i murem.

Szczelne połączenie pomiędzy oknem lub drzwiami a ścianą jest zagwarantowane poprzez zastosowanie systemu trójwarstwowego, składającego się z taśmy, która chroni przed zewnętrznymi warunkami atmosferycznymi oraz piany montażowej (łączy termicznie izolację z oknem) i taśmy paroszczelnej (odpowiada za połączenie okna ze ścianą). Na rysunku 8 zostało zaprezentowane osadzanie okna w warstwie termoizolacji przy użyciu specjalnych kotew i wsporników.

Aby ograniczyć ilość strat ciepła, w budynkach pasywnych stosowane są okiennice oraz rolety zewnętrzne, a latem stosuje się osłony słoneczne, które pomagają ochronić pomieszczenia przed przegrzaniem i utrzymać odpowiedni komfort życia mieszkańców.

Mostki cieplne to miejsca w zewnętrznych przegrodach budynku, które charakteryzują się słabą izolacyjnością budynku i przez które ucieka ciepło z wnętrza domu. Mostek termiczny to przerwanie ciągłości izolacji budynku. Istnienie mostów cieplnych może znacznie podnosić zapotrzebowanie domu na ciepło, a poprzez to prowadzić do wzrostu kosztów ogrzewania. Główną przyczyną powstawania mostków cieplnych są najczęściej błędy popełniane podczas projektowania oraz błędy wykonawcze. Mostki cieplne powodują punktowe wychładzanie przegród budowlanych, czego skutkiem jest gromadzenie się skroplonej pary wodnej. Zostają zawilgocone materiały konstrukcyjne i izolacyjne oraz sprzyja to powstawaniu grzybów i pleśni na ścianach.

Najczęstszym miejscem występowania mostków cieplnych są połączenia balkonu ze stropem, łączenia ścian i stropów, miejsca przy źle obsadzonych oknach i drzwiach, w niezaizolowanych ścianach piwnic, a także w nadprożach.

Rysunek 9 przedstawia miejsca najbardziej narażone na występowanie mostków cieplnych.

Na powstawanie mostków cieplnych może wpływać między innymi bryła budynku, niewłaściwe wykonanie elementów budynku, rodzaj konstrukcji czy połączenia materiałów. Jest wiele więcej różnych powodów powstawania mostków cieplnych i zlikwidowane wszystkich mostków cieplnych jest praktycznie niemożliwe. Można jedynie zmierzać w kierunku ograniczenia ich wystąpienia. W większości przypadków rozpatrywane jest to indywidualnie dla każdego budynku.

Na każdym etapie realizacji budynku pasywnego powinno się dbać o zmniejszenie występowania mostków cieplnych, gdyż tylko te działania pozwolą uniknąć mostków i otrzymać oczekiwane rezultaty.

Instalacje w domu pasywnym

Dla właściwego funkcjonowania domu pasywnego ogromne znaczenie mają instalacje, a w szczególności instalacja grzewcza oraz wentylacja. Ważną rolę odgrywa tutaj również jakość użytych do ich budowy materiałów, szczególnie materiałów ociepleniowych.

W budynkach pasywnych systemy służące ogrzewaniu są znacznie uproszczone i nie wymagają stosowania urządzeń o dużej mocy grzewczej, takich jak pompy ciepła czy kotły gazowe. Niewielkie potrzeby energetyczne pozwalają na rezygnację ze standardowych instalacji grzewczych wykorzystywanych w tradycyjnym budownictwie na rzecz systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, gdzie świeżo nawiewane powietrze jest podgrzewane ciepłem powietrza wywiewanego. Prowadzi to do zużycia nie więcej niż 15 kWh/(m²/rok) energii.

Urządzeniem grzewczym stosowanym w budynkach pasywnych jest też kompaktowe urządzenie grzewcze. Jego praca pozwala na pokrycie zapotrzebowania na ciepło do ogrzania pomieszczeń oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Urządzenie składa się z pompy ciepła o niewielkiej mocy (około 1500W), która pobiera ciepło z powietrza usuwanego z budynku.

Zadaniem wentylacji jest zagwarantowanie ciągłego dostarczania właściwej jakości powietrza. W tradycyjnym domu wentylatory wywiewne usuwają zużyte powietrze, a świeże powietrze przedostaje się do domu przez otwarte okna, drzwi lub nieszczelności. Ciągłe usuwanie ciepłego powietrza z budynku powoduje jednak duże straty ciepła. Aby temu zapobiec, w domach pasywnych montowana jest wentylacja mechaniczna z rekuperatorem, czyli z odzyskiem ciepła. Urządzania te odzyskują ciepło z powietrza wywiewanego, aby oddać je powietrzu nawiewanemu i pomimo ujemnej temperatury zewnętrznej, do pomieszczeń domu nawiewane jest cieplejsze powietrze. Układ wentylacyjny stosowany w budownictwie pasywnym odpowiada za dopływ świeżego powietrza do budynku, a także usuwanie zużytego powietrza, działa niezależnie od panujących warunków pogodowych oraz reguluje ilość, jakość jak i czystość powietrza, a w lecie w porze nocnej pomieszczenia są wychładzane. System ten musi charakteryzować się niewielkim poborem energii elektrycznej, około 8-15 razy mniejszym niż ilość energii odzyskiwanej przez rekuperator.

Zwiększenie efektywności nawiewno-wywiewnych układów wentylacji mechanicznej stosowanych w budownictwie pasywnym uzyskuje się stosując Gruntowe Wymienniki Ciepła (GWC), które odpowiadają za wstępne ogrzewanie powietrza nawiewanego w zimie oraz schładzanie latem. Na rysunku 10 pokazano zasadę działania wentylacji w domu pasywnym z zastosowaniem GWC.

Szczególną uwagę przywiązuje się do ograniczania strat ciepła w systemie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), dlatego że zapotrzebowanie na energię do przygotowania ciepłej wody użytkowej w bilansie energetycznym budynków pasywnych jest na dosyć wysokim poziomie. W budynkach pasywnych do ogrzewania ciepłej wody użytkowej używane są najczęściej systemy solarne oraz pompy ciepła, które wykorzystują odpadowe ciepło z systemów wentylacyjnych oraz ściekowych. Straty ciepła ograniczane są poprzez odpowiednią izolację rur, których zadaniem jest doprowadzanie ciepłej wody. Oszczędności uzyskuje się również poprzez odpowiednie sterowanie pompami cyrkulacyjnymi używając programatorów czasowych oraz szczelną armaturę posiadającą regulację termostatyczną. Straty ciepła mogą być również eliminowane w instalacjach wody zimnej, której temperatura w chwili wpływania do budynku zwykle nie przewyższa 10oC. Następnie ogrzewa się ona w rurach oraz innych elementach instalacji znajdujących się w budynku, na przykład w komorze spłuczki toaletowej, co powoduje straty energii. Dlatego, aby zapobiegać tym stratom szczególną uwagę zwraca się na znaczne skracanie długości instalacji dla wody zimnej oraz jej dobrą izolację. W budownictwie pasywnym do ograniczania strat ciepła w systemie c.w.u. stosuje się urządzenie, które wykorzystuje wodę ściekową, wytworzoną podczas zwykłych prac domowych, takich jak na przykład mycie naczyń, pranie czy kąpiel. Woda ta jest wodą zabrudzoną, ale wolną od wszelkich fekaliów i w ograniczonym stopniu nadaje się do ponownego wykorzystania.

Do sposobów w jaki zużywana jest energia elektryczna w domach zalicza się: oświetlenie, zasilanie urządzeń gospodarstwa domowego, ogrzewanie oraz przygotowywanie ciepłej wody użytkowej. Dlatego ważną kwestią staje się wyposażenie domu pasywnego w energooszczędne oświetlenie, sprzęty gospodarstwa domowego (RTV i AGD), napędy pomp i inne podobne urządzenia wykorzystujące energię elektryczną.

Problemy i wyzwania związane z budową i projektowaniem budynku pasywnego

Realizacja budynków pasywnych wiąże się ze spełnieniem wielu warunków, co stawia przed projektantami i konstruktorami niemałe wyzwanie. W projekcie musi być uwzględnionych wiele czynników, które nie odgrywają znaczącej roli w tradycyjnym budownictwie. Projektując budynek, architekt musi zwrócić uwagę na funkcjonalność, rodzaj materiałów i wyrobów budowlanych dopasowanych do klimatu, w którym ma powstać budynek. Dom pasywny musi także spełniać wymagania związane z zapotrzebowaniem budynku na energię. Ponadto ważna jest estetyka obiektu, a w miastach pożądane jest, aby wpasowywał się on w otoczenie architektoniczne. Zadania te nie są łatwe do spełnienia i wymagają dużego doświadczenia i wiedzy zarówno projektantów, jak i wykonawców.

Problemem pojawiającym się przy realizacji domów pasywnych są koszty, które są wyższe niż przy realizacji domów metodami tradycyjnymi. Budownictwo pasywne generuje wyższe koszty, co wiąże się z szukaniem tańszych rozwiązań w zakresie materiałów, konstrukcji i urządzeń wykorzystywanych w tego rodzaju budownictwie.

Kolejnym rodzajem utrudnień, których nie brano pod uwagę tworząc standardowe domy, są utrudnienia związane z wymaganiami lokalizacyjnymi. Jest to aspekt, na który projektant powinien zwrócić szczególną uwagę podczas tworzenia planu zagospodarowania przestrzennego.

Elementy na które należy zwrócić szczególną uwagę przy projektowaniu i realizacji budynku pasywnego to:

• ustalenie odpowiednich kryteriów budynku, zwracając uwagę na klimat w jakim będzie realizowany;
• odpowiednie usytuowanie budynku na działce, zwracając uwagę na nasłonecznienie, rzeźbę ternu oraz inne obiekty;
• charakterystyczna dla budynków pasywnych prosta konstrukcja architektoniczna i stosunek powierzchni do kubatury;
• właściwy układ pomieszczeń;
• odpowiedni dobór, rozmieszczenie i sposób montażu okien i drzwi;
• wysoce sprawny system wentylacji wyposażonej w rekuperator o jak najwyższej efektywności;
• odpowiednio zaprojektowana i wykonana instalacja do przygotowywania i rozprowadzania ciepłej wody użytkowej;
• szczelność konstrukcji budynku;
• energooszczędne oświetlenie i urządzenia.

Standard budownictwa pasywnego jest możliwy do osiągnięcia dopiero po uwzględnieniu wszystkich elementów i wymogów stawianych tym budynkom.

Podczas tworzenia domu pasywnego, niezwykle ważne jest też zapobieganie powstawania mostków cieplnych. Całkowite ich wyeliminowanie nie jest możliwe, jednak można ograniczać ich ilość zaczynając już od poprawnie i starannie wykonanego projektu, a kończąc na wykonaniu budynku na odpowiednim poziomie. W budownictwie pasywnym zwraca się uwagę na wszelkie detale, które w budownictwie tradycyjnym są pomijanymi elementami.

---

Źródła:

• Bronk, K., 2017. Inteligentne miasta (Smart Cities) na progu technologii 5G, Instytut Łączności.
• Figielek, A., Królczyk, B. red., 2015. Od budownictwa pasywnego do budownictwa powszechnego, Budma’16, Publikacja konferencyjna, Poznań.
• Piotrowski, R., 2009. Domy pasywne: najlepsze obiekty oraz technologie niskoenergetyczne i pasywne w Polsce, Wydawnictwo Przewodnik budowlany, Warszawa.
• Płaziak, M., 2013. Domy energooszczędne i pasywne jako nieunikniona przyszłość budownictwa w Polsce, Prace Komisji Geografii Przemysłu Polskiego Towarzystwa Geograficznego, s. 21, 174 – 188.
• Węglarz, A. i Stępień, R., 2011, Dom pasywny, Z energetyką przyjazną środowisku za pan brat, Fundacja Instytut na rzecz Ekorozwoju, Warszawa.
• Buczyńska, E., 2017. Ogrzewanie w domu pasywnym – potrzebne czy nie? [przeglądany 26.02.2020]. Dostępny w: https://swiatoze.pl/ogrzewanie-domu-pasywnym-potrzebne/
• Firląg, Sz., Wprowadzenie do budownictwa pasywnego [przeglądany 22.01.2020]. Dostępny w: https://nape.pl/upload/File/biblioteka_ibp/Wprowadzenie_do_budynkw_pasywnych1.pdf
• Hanszke, E., 2014. Budowa domu pasywnego. Które rozwiązania warto stosować. [przeglądany 28.02.2020]. Dostępny w: http://regiodom.pl/portal/instalacje/wentylacja-klimatyzacja/budowa-domu-pasywnego-ktore-rozwiazania-warto-stosowac
• https://budowlaneabc.gov.pl/charakterystyka-energetyczna-budynkow/informacje-poradnik/okreslenie-oplacalnych-sposobow-poprawy-efektywnosci-energetycznej-wlasciwych-dla-typow-budynkow/budynki-pasywne/ [przeglądany 20.01.2020].
• https://budujemydom.pl/budowlane-abc/domy-energooszczedne-i-pasywne/a/8010-zasady-projektowania-domu-energooszczednego [przeglądany 24.01.2020].
• https://budujemydom.pl/budowlane-abc/domy-energooszczedne-i-pasywne/a/8152-przegrody-w-budynku-energooszczednym [przeglądany 19.02.2020].
• http://styronet.pl/cotojest-mostek-termiczny.html [przeglądany 20.02.2020].
• https://swiatoze.pl/kryteria-musi-spelnic-dom-pasywny/ [przeglądany 23.01.2020].
• https://www.cdc24.pl/ogrzewanie-porada/91265/jak-ogrzewac-dom-pasywny [przeglądany 20.02.2020].
• http://www.e-dach.pl/a/dach-w-domu-energooszczednym-7664.html [przeglądany 13.02.2020].
• http://www.instalacjebudowlane.pl/5124-26-90-co-to-jest-dom-pasywny.html [przeglądany 28.02.2020].
• https://www.ogrzewnictwo.pl/artykuly/budownictwo-pasywne-i-energooszczedne/domy-pasywne-i-energooszczedne/jak-ksztaltuje-sie-architektura-budynku-pasywnego [przeglądany 27.01.2020].
• https://www.pasywny-budynek.pl/dom/budowa/dachy/dachy-ogolnie/dach-sciany-okna-i-wentylacja-w-domu-pasywnym-cz-ii [przeglądany 13.02.2020].
• https://www.pasywny-budynek.pl/dom/budowa/sciany-i-przegrody/podstawowe-informacje-o-scianach/mostki-termiczne [przeglądany 29.02.2020].
• http://www.tadeks.pl/technologia/przekroje-konstrukcji/attachment/stropodach [przeglądany 13.02.2020].
• Kamiński, J., 2018. Pompa ciepła do domu pasywnego [przeglądany 28.02.2020]. Dostępny w: https://www.instalator.pl/2018/04/pompa-ciepla-do-domu-pasywnego-nilan/
• Karaś, A., 2015. Domy pasywne – oszczędność i ekologia [przeglądany 28.01.2020]. Dostępny w: https://www.nieruchomosci-online.pl/porady/domy-pasywne-oszczednosc-ekologia-874.html
• Smurzyńska – Łukasik, A., 2019. Budownictwo w stylu smart [przeglądany 24.01.2020]. Dostępny w: https://rynek-ciepla.cire.pl/pokaz-pdf-%252Fpliki%252F2%252F2019%252Fbud_styl_sma.pdf
• Węglarz, A., Skłodowski, M. i Ciechowicz P., Mostki termiczne [przeglądany 20.02.2020]. Dostępny w: https://www.pasywny-budynek.pl/dom/budowa/sciany-i-przegrody/podstawowe-informacje-o-scianach/mostki-termiczne

---

Powyższy tekst stanowi fragment pracy: Obierak, Roksana, 2020. ,,Zarządzanie procesem projektowania i budowy budynku pasywnego”, Politechnika Świętokrzyska WZiMK, Kielce.

---

Treści zawarte na stronie internetowej proinvest-portal.com oraz na profilach ProInvest Portal w mediach społecznościowych nie są poradami inwestycyjnymi.

---