Zeroenergetyczny dom pasywny w standardzie passive house plus

DOMZOGRODEMZIMOWYMWe wrześniu 2015 r. rozpoczęła się w okolicach Warszawy budowa jednorodzinnego zeroenergetycznego domu pasywnego w standardzie Passive House Plus. Ponieważ jest to jeden z pierwszych tego typu budynków w Polsce, który uzyskał pozytywną weryfikację w programie NF15 NFOŚiGW i jest w trakcie certyfi kacji przez Passive House Instytut w Darmstadt chcielibyśmy przybliżyć czytelnikom Profi okno zarówno założenia projektowe, jak też opisać zastosowane w tym domu technologie.

 

Rozpoczynając projektowanie budynku pasywnego, w pierwszej kolejności na-leży rozważyć, strefę klimatyczną, w jakiej budynek będzie realizowany, lokalizację budynku względem stron świata, ochronę przed wiatrem oraz zacienienie obiektami istniejącymi na działce (budynki, drzewa iglaste).W trakcie prac projektowych, wykonaliśmy szereg analiz, pokazujących wpływ lokalizacji budynku względem stron świata, na jego zapotrzebowanie na energię do ogrzewania.

ZALEŻNOŚĆ OD STREF KLIMATYCZNYCH

Obraz1Pierwsza analiza (Fot. 1.) pokazuje, jak zmienia się zapotrzebowanie budynku pasywnego na ogrzewanie w różnych strefach klimatycznych. W Polsce jest 5 stref klimatycznych, w każdej z nich panują inne warunki pogodowe, w związku z czym, ten sam budynek wybudowany w różnych regionach, będzie miał inne zapotrzebowanie na energię do celów grzewczych. W  pierwszej strefie wynosi ono 8,9 kWh/m2a (kilowatogodzin na metr kwadratowy rocznie), w drugiej 10 kWh/m2a, a w trzeciej 12,9 kWh/m2a. W ostatniej wymienionej strefie, ten sam budynek, o bardzo dobrych parametrach (współczynniki przenikania ciepła U < 0,1 W/m2K) będzie miał największe zapotrzebowanie na energię do celów grzewczych.

POŁOŻENIE  WZGLĘDEM STRON ŚWIATA

W drugiej analizie (Fot. 2. i 3.) przedstawiono jak zmienia się zapotrzebowanie budynku na energię grzewczą, gdy zaczniemy go obracać na działce względem stron świata. Budynek ten będzie miał najniższe zużycie energii gdy jego największe okna będą skierowane dokładnie na południe – 12,6 kWh/m2a. W momencie gdy budynek zostanie obrócony o 180 stopni i największe okna znajdą się po stronie północnej, zapotrzebowanie budynku na energię grzewczą wyniesie już 25,7 kWh/m2a, czyli dwa razy więcej. Budynek z doskonałymi parametrami, spełniający zasady standardu pasywnego, źle zlokalizowany na działce, nie jest już budynkiem pasywnym, dlatego tak ważne jest przemyślane lokalizowanie budynków pasywnych względem stron świata.
     Obraz_zeroenergooszczedny2            zeroenergooszczedny_aluplast

ZACIENIENIE I OCHRONA PRZED WIATREM

zeroenergetyczny_aluplastRównie ważnym czynnikiem przy podjęciu decyzji o  lokalizacji budynku na działce, jest zacienienie obiektami istniejącymi (Fot. 4.)  (m.in. budynki, drzewa iglaste), czyli obiektami, które ograniczają zyski ciepła ze słońca przez cały rok. Na schemacie pokazano, jak zmieni się bilans energetyczny dla tego samego budynku, w momencie wybudowania oddalonego przed fasadą południową o 6 metrów obiektu (wysokiego na 8 metrów). Ograniczenie bezpośredniego dostępu ciepła ze słońca do budynku, skutkuje wzrostem zapotrzebowania budynku na energię grzewczą o 12,2 kWh/m2a (12,6 kWh/m2a – bez obiektu zacieniającego; 24,8 kWh/m2a z  obiektem zacieniającym). Oddalając nasz budynek od obiektu, który zacienia elewację południową z przeszkleniami, zyskujemy wiele korzystniejsze parametry zapotrzebowania na energię (dla 15 metrów – 16,7 kWh/m2a). Analiza zacienienia obiektami istniejącymi na działce, jak również sąsiadującymi z nią, jest często kluczowa dla budynków pasywnych.

Znaczącym parametrem dla budynków pasywnych jest ochrona przed wiatrem (Fot. 5.). Inaczej będzie zachowywał się budynek zlokalizowany na otwartej przestrzeni – polu, inaczej w zabudowie miejskiej, czy w zabudowie zwartej. Oddziaływanie wiatru ma również wpływ na to ile budynek ostatecznie będzie zużywał energii do ogrzewania.

Analizy dotyczące lokalizacji budynków pasywnych względem stron świata, są nieoderwalną częścią projektowania obiektów w  tym standardzie. Pozwalają one znaleźć najkorzystniejsze rozwiązania redukujące zużycie energii na cele grzewcze, bez dodatkowych kosztów inwestycyjnych. Taki sposób podejścia do projektowania budynków staje coraz bardziej powszechny, a wkrótce będzie dominujący.

            zeroenergoszczedny_aluplast2                zeroenergooszczedny_aluplast3

ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE

Dzięki korzystnym usytuowaniu działki względem stron świata, zlokalizowaliśmy na niej budynek w sposób idealny. Pozyskuje on przez okna południowe maksymalną ilość ciepła ze słońca w okresie zimowym.

Wyzwaniem w tej realizacji był dla nas ogród zimowy połączony bezpośrednio z salonem, o którym marzyli inwestorzy. Ogrody zimowe są rozwiązaniem zwykle nie-spotykanym w budynkach pasywnych. Jest to związane z dużymi powierzchniami przeszkleń, które z jednej strony powodują znaczne straty ciepła zimą, a z drugiej mogą powodować przegrzewanie się budynku latem. Dobór odpowiedniej jakości komponentów okazał się kluczowy w uzyskaniu standardu pasywnego.

PROJEKT - PROCES PROJEKTOWANIA

Autorem wstępnej koncepcji budynku jest pani Agnieszka Kapłańska. Inwestor zwrócił się do pracowni Pasywny M2 w  celu takiego zaprojektowania budynku by spełniał wymogi standardu pasywnego. W pierwszej kolejności zostały wykonane obliczenia zapotrzebowania budynku na energię do celów grzewczych. By sprostać wymogom standardu pasywnego zostały wprowadzone zmiany do projektu: zmiana wielkości stolarki okiennej, dobór prawidłowych przegród zewnętrznych oraz grubość izolacji, dobór odpowiednich urządzeń do budynku (centrala wentylacyjna, pompa ciepła). Po zakończeniu fazy koncepcyjnej przystąpiliśmy do projektów budowlanych, następnie wykonawczych.

DOMZOGRODEMZIMOWYM2

TECHNOLOGIA BUDOWY

Posadowienie budynku wykonane zostało na płycie fundamentowej zaizolowanej styrodurem z systemem grzewczym zasilanym z powietrznej pompy ciepła. Grubość styroduru pod płytą to 30 cm, co daje współczynnik przenikania ciepła U=0,11 W/m2K. Konstrukcja ścian i dachu wykonana została z drewna (belka dwu-teowa) wy-pełniona materiałem izolacyjnym, w tym przypadku wełną drzewną. Całkowita grubość ściany wynosi 57,6 cm, na którą składa się pół metrowej szerokości belka dwu-teowa, wypełniona materiałem izolacyjnym oraz warstwy wykończeniowe. Współczynnik U  ściany wynosi 0,076 W/m2K. Dach wykonany został również z pół metrowej szerokości belki dwu-teowej, wypełnionej izolacją. Współczynnik U dachu wynosi 0,076 W/m2K. Tak wykonane ściany i dach w odpowiednich grubościach charakteryzują się doskonałymi parametrami izolacyjnymi. Szczelność budynku zapewnią płyty OSB, sklejone na łączeniach. Wynik budowlanego testu szczelności to 0,26 1/h, przy wymogu 0,6 1/h dla budynków pasywnych. Wyzwaniem dla każdego budynku pasywnego jest przegrzewanie się go latem. W tym projekcie zacienienie jest zapewnione zarówno drzewami liściastymi, jak również żaluzjami na elewacji południowej i  markizą nad ogrodem zimowym. Technologia drewniana pozwala na instalację żaluzji bez dodatkowych strat ciepła w miejscach ich montażu (uniknięcie mostków termicznych).

OKNA PASYWNE

ultra_3szyby_aluplast

Niezwykle ważnym elementem wpływającym w dużym stopniu na zapotrzebowanie budynku na energię grzewczą był wybór odpowiednich okien, które zapewniłyby maksymalną izolacyjność termiczną, szczelność i zyski cieplne na zakładanym poziomie. Zdecydowano się na wybór pasywnych okien Passiv Line ULTRA opartych o system energeto® 8000. W tym systemie zastosowano rozwiązanie techniczne polegające na wklejeniu szyb, natomiast w profilach zamiast wzmocnień stalowych zastosowano termoplastyczne wkładki wzmocnione włóknem szklanym z tworzywa o nazwie Ultradur High Speed firmy BASF oraz wypełnienie komór pianą poliuretanową. To pozwoliło na uzyskanie współ-czynnika przenikania ciepła dla profili na poziomie Uf= 0,73 W/m2K. Wszystkie okna charakteryzowały się współczynnikiem przenikania ciepła poniżej 0,8 W/m2K, przy czym okna od strony północnej, wschodniej i zachodniej wyposażone były w szyby o współczynniku Ug= 0,5 W/m2K, a okna od strony południowej Ug= 0,6 W/m2K i tzw. ciepłą ramkę Swisspacer. Dzięki technologii szkieletowej, w jakiej budowany był dom, okien nie trzeba było wysuwać poza lico ścian, ale zostały one zamontowane w warstwie izolacji za pomocą kotew. Okna montowane do płyty fundamentowej zostały natomiast zamocowane na specjalnych konsolach, które następnie zostały obudowane styrodurem i odpowiednio za-izolowane. O doskonałych właściwościach zastosowanej stolarki, jak również jej montażu świadczy m.in. doskonały wynik testu szczelności.

INSTALACJE

Budynek wyposażony jest w system wentylacji mechanicznej z rekuperacją, zaprojektowaną w przemyślany sposób by nie wpływać na wnętrza w budynku. Wszystkie instalacje mają bardzo wysokie wskaźniki efektywności, jak również certyfikaty. Przed podjęciem ostatecznej decyzji, odnośnie ogrzewania budynku i zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową braliśmy pod uwagę kilka wariantów. Dobór źródła ciepła analizowaliśmy pod kątem kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. W  analizie porównaliśmy zarówno ogrzewanie gazem, jak również pompę ciepła powietrze-woda i woda-woda. W związku z małą ilością ciepła potrzebnego do ogrzania budynku, najkorzystniejszym rozwiązaniem, okazała się pompa ciepła powietrze-woda. W  budynku zainstalowano również panele fotowoltaiczne o  łącznej mocy 10 kW. Dzięki tej instalacji budynek będzie dodatnio energetyczny – czyli będzie produkował więcej energii, niż sam potrzebuje.

REALIZACJA

zeroenergetyczny_aluplastRealizacja budynku rozpoczęła się we wrześniu 2015 roku, od wykonania płyty fundamentowej z systemem grzewczym. Kolejnym etapem budowy była prefabrykacja budynku i montaż na działce inwestora. Koleje etapy to montaż stolarki okiennej i zapewnienie szczelności powietrznej budynku. Jakość materiałów, komponentów i wykonania prac,  jak również rzetelność wykonawcy, zostały potwierdzone w trakcie pierwszego – budowlanego testu szczelności na poziomie n50 = 0,26 1/h (próba szczelności n50, określa ilość wymian powietrza w budynku w ciągu godziny). Dla budynków pasywnych granicznym kryterium n50 jest wyniki 0,6 1/h.  

 

Znajdź producenta okien