Budujesz lub modernizujesz dom? W te rozwiązania warto zainwestować w 2023!

2023-04-26 12:29

W co wyposażyć dom, żeby był domem na czasie, czyli domem, który nie generuje wysokich kosztów za energię. Na pewno w obecnych czasach warto zainwestować w fotowoltaikę, pompę ciepła, magazyn energii i ciepła oraz wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. Najlepiej więc postawić na energię elektryczną z własnej instalacji solarnej. Na co jeszcze?

Dom na czasie. Rozwiązania i urządzenia dla domu - w co warto zainwestować? — Autor: Andrzej Papliński Dom pasywny z własną instalacją fotowoltaiczną. Całkowicie samowystarczalny. To aktualna odpowiedź na pytanie, jaki ma być dom na czasie

Spis treści

Rewolucyjne wytyczne Unii
Projekt domu - stelaż dla instalacji fotowoltaicznej
Mała elektrownia, czyli dom producentem energii
Ogrzewanie niskotemperaturowe, czyli logika domu energooszczędnego
Wentylacja mechaniczna, czyli płuca domu
Gruntowy wymiennik ciepła powraca
Magazyny energii w domu, czyli samowystarczalność
A co z energią elektryczną wyprodukowaną przez panele fotowoltaiczne?
Dom inteligentny, czyli zarządzanie w aplikacji
Prawdziwe wyzwanie: jak schłodzić dom?

Przyszłość ma być… elektryczna. Wojna w Ukrainie oraz impas na rynku dostaw gazu i ropy naftowej z Rosji przyspieszyły procesy, które i tak już trwały. Efekt cieplarniany i degradacja środowiska to wystarczające powody, by jak najszybciej zakończyć erę paliw kopalnych. Teraz doszedł jeszcze cel strategiczny – rezygnacja z rosyjskiego gazu i ropy.

Rewolucyjne wytyczne Unii

Od 2029 ma obowiązywać zakaz sprzedaży kotłów gazowych, olejowych i węglowych. Od 2035 r. produkcja wyłącznie samochodów elektrycznych. W 2030 w ramach pakietu „Fit for 55” w bilansie produkcji energii w Europie 45% ma stanowić energia odnawialna. Neutralność klimatyczna planowana jest na rok 2050, ale i ta data może przyspieszyć.

Osiągnięcie celu będzie możliwe – rekomenduje Komisja Europejska – jeśli w ciągu trzech lat nastąpi podwojenie mocy instalacji fotowoltaicznych, a prawnym obowiązkiem będzie montaż instalacji solarnych na nowo budowanych budynkach publicznych i komercyjnych, a potem także mieszkalnych. Od elektrycznej ewolucji odwrotu więc raczej nie ma. To czas triumfu pomp ciepła jako urządzeń grzewczych, na które najbardziej stawia Unia Europejska. Kolejnym źródłem ciepła ma być produkcja energii z wodoru.

Takie jest tło, które warto brać pod uwagę, planując budowę domu. A być inwestorem nie jest dzisiaj łatwo. Media straszą kryzysem, a inflacja i drożyzna są już faktem, o czym wie każdy, kto kupował ostatnio materiały budowlane. W takich trudnych warunkach budować można rzeczywiście tylko dom na czasie. Oznacza to technologie i urządzenia, które nie stracą racji bytu za 10 czy nawet 20 lat. Taki stawiamy sobie cel.

Racjonalne kryteria, które sprawdzą się teraz i w czasie przyszłym, są cztery, wszystkie równorzędne:

niskie koszty użytkowania;
właściwy stosunek nakładów w trakcie budowy do oczekiwanych korzyści;
komfort życia w domu;
na ile się da - niezależność energetyczna.

Aby ułatwić podjęcie decyzji, przedstawiamy rozwiązania i urządzenia, które wydają się wytrzymać tę próbę czasu. Wyciągamy wnioski z planów, że przyszłość należy do urządzeń grzewczych zasilanych energią elektryczną. Co za tym idzie, zakładamy, że Unia stawia na fotowoltaikę, że prawo prosumentów będzie się korzystnie zmieniać, a sieć energetyczna będzie modernizowana tak, aby energia odnawialna płynęła do niej bez przeszkód.

Projekt domu - stelaż dla instalacji fotowoltaicznej

Przy wyborze projektu decydowały przede wszystkim względy estetyczne. Podobała się bryła domu, efektowny dach, imponowały wielkie przeszklenia czy fikuśne lukarny. W obecnej sytuacji takie kryteria schodzą na plan dalszy.

Dziś wybór działki, a następnie projektu domu powinny być zdeterminowane przez kryterium energetyczne: dom ma być producentem energii z instalacji fotowoltaicznej. Usytuowanie budynku, kształt połaci i kierunek ekspozycji dachu mają służyć jak najbardziej wydajnej pracy paneli fotowoltaicznych. Pod tym kątem wybieramy bryłę domu i sprawdzamy usytuowanie budynku na działce.

Wybór jest o tyle prosty, że na przykład Murator Projekty oferuje 195 projektów domów z panelami fotowoltaicznymi. Rynek jak zawsze wyprzedza oczekiwania inwestora. Dom na czasie ma prostą bryłę, urodę nowoczesnej stodoły – to wystarczy, by być ponadczasowym. Nie jest duży – przyjmijmy rozsądną wielkość do 150 m² powierzchni użytkowej.

Mała elektrownia, czyli dom producentem energii

Izolacyjność przegród zewnętrznych budynku wynika z Warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Zgodnie z wymogami WT 2021 należy budować dom niskoenergetyczny o zapotrzebowaniu na energię EP nie większym niż 70 kWh/(m².rok). Czy to wystarczy? Do niedawna może tak. Dziś, kiedy rachunek za ogrzewanie gazem czy prądem może przyprawić właściciela domu o zawał serca, dom niskoenergetyczny to za mało. Być albo nie być inwestora to dom pasywny – o zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania nieprzekraczającym 15 kWh/(m²·rok).

Budowanie domu pasywnego nie jest dziś wyzwaniem z kosmosu. Kiedyś było. Materiały ścienne, izolacyjne, okna i technologie służą inwestorowi; mają znakomite, wręcz wyśrubowane parametry, za które kiedyś trzeba było słono dodatkowo płacić. Tak naprawdę różnica między budową domu energooszczędnego a pasywnego polega teraz na dokładności wykonywanych prac i poziomie kontroli jakości (na końcu próby szczelności powietrznej budynku).

Trochę wyższe są koszty budowy domu pasywnego, tylko że te dodatkowe nakłady szybko się zwrócą. Nagroda? W domu pasywnym, z własną instalacją fotowoltaiczną, rachunki za energię do oświetlenia i ogrzewania domu wynoszą dwadzieścia kilka złotych miesięcznie, czyli są to wyłącznie opłaty stałe zakładu energetycznego. Dom ma być autonomiczny – kolejne słowo, które bez wątpienia zrobi karierę – jego właściciele nie obawiają się kosztów drożejącej energii, ponieważ produkują ją sami i to w nadmiarze.

Dom dodatnioenergetyczny to taki, w którym ilość wyprodukowanej energii przewyższa zapotrzebowanie. Nadmiar energii może dziś dziwić, ale już za chwilę zasilić trzeba będzie samochód elektryczny, zapewnić chłodzenie domu. Może też nastąpić zmiana przepisów i otworzy się wolny rynek handlu energią dla prosumentów.

Ogrzewanie niskotemperaturowe, czyli logika domu energooszczędnego

Ogrzewanie grzejnikowe pompą ciepła jest możliwe, woda w grzejnikach będzie miała 60-65°C, ale o wiele bardziej ekonomiczne będzie ogrzewanie podłogowe lub ścienne.

W najtęższe mrozy czynnik grzewczy w takiej instalacji ma na powrocie temperaturę około 30°C – to relacja jednego z zadowolonych użytkowników. Dlaczego temperatura czynnika grzewczego może być niższa niż w zwykłych grzejnikach? Ponieważ powierzchnia grzewcza (cała podłoga lub ściana) jest znacznie większa. To nie jest ognisko ciepła jak grzejnik przy ścianie, lecz raczej ciepły koc, który równomiernie ogrzewa całe ciało.

Stopy odczuwają temperaturę 22-23°C, a na wysokości głowy będzie pewnie tylko 19°C i to właśnie da odczucie komfortu cieplnego. Grzejnik powoduje cyrkulację ciepłego powietrza, tworzą się smugi na ścianach, co jest dowodem krążenia nie tylko ciepła, ale też kurzu.

Ogrzewanie podłogowe, dzięki niższej temperaturze powierzchni grzejnej, grzeje, jak powiedzieliśmy, równomiernie, bez prądów powietrznych. Ma jeszcze jedną ważną cechę – dużą bezwładność. Nie reaguje gwałtownym zużyciem energii na zmiany temperatury na zewnątrz. Nagrzany monolit, jakim jest podłoga, ściana czy sufit, zapewnia stabilną temperaturę we wnętrzach bez konieczności zmieniania temperatury wody zasilającej instalację

Wentylacja mechaniczna, czyli płuca domu

System wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła (rekuperacji) potrafi zmniejszyć koszty ogrzewania domu nawet o 45% w porównaniu z systemem wentylacji grawitacyjnej – dzięki odzyskiwaniu ciepła z powietrza wywiewanego.

Ważnym parametrem jest sprawność odzysku ciepła przez centralę wentylacyjną. Wysokiej klasy urządzenia mają sprawność aż do 95%. Wentylacja mechaniczna daje więc niesamowicie dużo oszczędności. Zapewnia też tak oczekiwany komfort – odpowiednią ilość powietrza w domu, bez alergenów, nadmiaru dwutlenku węgla, pary wodnej, kurzu, pyłów PM. Centrala wentylacyjna ma filtry skutecznie czyszczące powietrze.

Uwzględnienie wentylacji mechanicznej na etapie projektu pozwala na taką zabudowę instalacji, że pracujące urządzenie jest po prostu niesłyszalne. Rury powinny być zaizolowane, ponieważ dbamy o wszelkie straty ciepła. Są też tłumiki hałasu – warto je zastosować pomiędzy pomieszczeniami i na styku systemu wentylacji i centrali wentylacyjnej.

Świeże powietrze, wstępnie podgrzane w rekuperatorze, dostarczane jest bezpośrednio do pokoi i sypialni, a to „zużyte” usuwane z kuchni, łazienki i toalety.

Centrala wentylacyjna jest energooszczędna – jeśli ma klasę energetyczną minimum A. Dzięki zarządzaniu energią w ciągu dnia, ograniczaniu pracy wentylacji w czasie, kiedy domowników nie ma w domu, udaje się dodatkowo zredukować koszty energii potrzebnej do pracy urządzenia. Same korzyści aż po ideał wykorzystania wentylacji mechanicznej – do ogrzania domu wystarczy ciepło bytowe, zyski ciepła od słońca i odzysk ciepła z wentylacji. Ponoć niektóre domy tak mają…

Gruntowy wymiennik ciepła powraca

Chłód z głębi ziemi. Dlaczego nie skorzystać z możliwości, jakie daje GWC (gruntowy wymiennik ciepła)? Inwestycja na początku jest, owszem, kosztowna, ale później – już tylko korzyści. Przykład z domu pasywnego: złoże podziemne wymiennika to 40 ton żwiru o dużej frakcji. W warstwie żwiru ułożony jest system rur, przez które przepływa powietrze wprowadzane następnie do systemu wentylacji mechanicznej budynku. W największe upały, przy temperaturze na zewnątrz 30°C, do budynku wlatuje powietrze o temperaturze 19°C. Po całym dniu podziemne złoże jest nagrzane, powietrze płynące z GWC ma już temperaturę 27ºC. Dlatego złoże musi się nocą schłodzić, a w tym celu centralę wentylacyjną przełącza się na pobór powietrza z czerpni na ścianie domu. Za to następnego dnia znów można korzystać z podziemnej chłodni.

Zimą gruntowy wymiennik ciepła dostarcza powietrze o temperaturze około 0°C, nawet jeśli na dworze jest –15°C. To ogromny wkład w tańsze ogrzewanie domu!

Dobrze wykonany wymiennik gruntowy – rury z warstwą antybakteryjną, antygrzybiczną, antywirusową – jest bezpieczny w kwestii jakości powietrza. Zła sława GWC jako magazynu bakterii czy zalegających skroplin i stęchłego powietrza wzięła się z amatorskich początków tych instalacji. Samo ułożenie pod ziemią zwykłej rury PCW czasem kończy się tym, że w wymienniku zbiera się woda, gromadzi osad, powstaje pleśń. Nowoczesny gruntowy wymiennik ciepła wykonany przez wyspecjalizowaną firmę będzie wydajnym doładowaniem energooszczędnych rekordów domu na czasie.

Magazyny energii w domu, czyli samowystarczalność

Do czego może być potrzebny 1000-litrowy dobrze zaizolowany zbiornik akumulacyjny z wężownicą? Domowy zasobnik wody grzewczej w nowoczesnym domu ma pełnić rolę bufora magazynującego ciepło. W okresach przejściowych będzie gromadził gorącą wodę podgrzewaną dzięki instalacji solarnej; w rozwiązaniach, gdzie źródłem ciepła jest ogrzewanie energią elektryczną, będzie gromadził gorącą wodę podgrzewaną w drugiej tańszej taryfie, a później ogrzewał dom przez grzejniki lub ogrzewanie podłogowe.

Nie należy lekceważyć kolektorów słonecznych, które ustąpiły modzie na instalacje fotowoltaiczne. Kolektor słoneczny może ogrzewać dom przez taki bufor w okresach przejściowych i stale zapewniać ciepłą wodę użytkową latem. Nierówność naszego klimatu sprawia, że okres przejściowy trwa już trzy czwarte roku, a i latem zdarzają się ochłodzenia, gdy warto choć na chwilę włączyć ogrzewanie.

Zasobnik wody umożliwia zasilanie grzejników ciepłem pochodzącym z kilku niezależnych źródeł. Stabilizuje też pracę urządzeń grzewczych, na przykład pompy ciepła – urządzenie pracuje w optymalnych parametrach, nie musi gwałtownie reagować na zmiany temperatury albo żądanie podniesienia temperatury w domu. Dzięki buforowi nie dochodzi do sytuacji, że pompa ciepła czy też kocioł włącza się wielokrotnie i po krótkiej pracy zostaje wyłączany przez czujnik temperatury.

Jeśli pobór ciepła jest niewielki, na przykład do mycia rąk, wystarczy gorąca woda zgromadzona w zasobniku (a dokładnie mówiąc, woda z wodociągu przepływająca w wężownicy przez zbiornik ciepła). Taktowanie urządzeń, czyli częste włączanie i wyłączanie, szybciej je zużywa. Bufor ciepła przyda się właścicielom instalacji fotowoltaicznych montowanych po marcu 2022 r., od kiedy zmieniły się przepisy prosumenckie. To bardzo przydatny akumulator energii elektrycznej zamienionej na energię cieplną. Woda w zbiorniku akumulacyjnym może być podgrzewana elektryczną grzałką nawet do 90°C.

Jeśli jest miejsce w kotłowni, a z rachunku kosztów i zysków wychodzi, że to się opłaci, zbiornik może być jeszcze większy. W pewnej duńskiej gminie wspólnota mieszkańców zainwestowała najpierw w małą farmę fotowoltaiczną, a potem w złoże: gorący czynnik grzewczy krąży w skalnym podłożu farmy. Gorące podziemne skały to bufor ciepła wykorzystywany później do ogrzewania domów pompami ciepła.

A co z energią elektryczną wyprodukowaną przez panele fotowoltaiczne?

Coraz więcej jest doniesień, szczególnie w mediach społecznościowych, że off-grid, czyli dom odłączony od sieci energetycznej, staje się i modny, i możliwy. Często magazynem energii są akumulatory z samochodów elektrycznych i hybrydowych. Motoryzacja inspiruje właścicieli domów do odłączania się od sieci. Jeśli skoda Enyaq przejedzie „na prąd” 534 km, BMW 590 km, a elektryczna Tesla S Long Range 620 km, to dlaczego dom nie ma mieć osiągów pozwalających na bezproblemowe korzystanie wyłącznie z własnej energii elektrycznej?

Dom inteligentny, czyli zarządzanie w aplikacji

Dziś nieodłącznym elementem kotła, centrali wentylacyjnej czy falownika jest aplikacja w telefonie komórkowym. Mnogość możliwości zdalnego sterowania sprawia, że kluczowe stało się inteligentne zarządzanie budynkiem. Łatwo je teraz zoptymalizować, skoro można wykorzystać możliwości programowania pracy wielu urządzeń i mieć dostęp do szczegółowej statystyki ich działania. Dzięki aplikacji można utrzymywać optymalną temperaturę w domu, dzieląc czas na aktywność domowników i ich nieobecność.

Dużo funkcji powinno działać automatycznie. Na przykład sterowanie roletami – bez udziału ludzi, dzięki zastosowaniu czujników nasłonecznienia, które wykrywają kierunek padania promieni słonecznych, ustawiają rolety optymalnie i zapewniają maksymalną ochronę przed przegrzaniem wnętrza. Jeżeli otworzymy okno, automatyka odłączy grzejnik, żeby ograniczyć straty energii; czujnik zalania zaalarmuje o problemie w łazience – coraz więcej optymalizujących funkcji powinno działać po prostu w tle.

Dom inteligentny to także podgląd na kamery, jaki jest stan domu – a więc sprzężenie z ochroną, z systemem alarmowym. Gdy ktoś naciśnie dzwonek domofonu, można zdalnie odbyć rozmowę na przykład z kurierem. W środowisku inteligentnych urządzeń sterowanych on-line dom inteligentny staje się jak najbardziej rozsądnym wyborem – pod warunkiem że spełnia postulat: zarządzanie proste i intuicyjne.

Zapewne szybko zaczniemy oswajać się z kolejnymi etapami rozwoju inteligencji budynku. Za chwilę czeka nas internet rzeczy. Sklep zaopatrujący nas przez aplikację będzie otrzymywał z lodówki informację, że kończy się zapas podstawowych produktów – dostawa trafi niezwłocznie (kurier, a może dron?). Z kolei serwis da znać, że nadszedł czas przeglądu urządzenia grzewczego, albo zasygnalizuje konieczność regulacji, ponieważ ma podgląd na parametry urządzenia.

Dom inteligentny to także rozwiązania bezprzewodowe, dzięki którym inteligencja domu może być cechą nie wrodzoną, lecz nabytą (w wyniku modernizacji). Można stopniowo wraz z nowym kotłem czy pompą ciepła nasycać dom urządzeniami, które komunikują się z właścicielem za pomocą aplikacji.

Prawdziwe wyzwanie: jak schłodzić dom?

Przyzwyczailiśmy się przez lata, że największym wyzwaniem jest jak najlepsza izolacyjność cieplna budynku. Niepostrzeżenie, wraz ze zmianami klimatu, wyrósł nam o wiele trudniejszy temat – nieznośny uporczywy upał.

Żaden dom nie jest odporny na wielodniowe grillowane w słońcu! Może już czas zastanowić się, czy architektura domu w Polsce nie utknęła w ślepej uliczce – wielkie przeszklenia narażają mieszkańców na spiekotę niczym w terrarium. Być może architektura domów powinna być już bardziej śródziemnomorska?

Otwieranie przeszkleniami salonów i sypialń, by pozyskiwać światło i ciepło zimą, może okazać się największą pomyłką architektoniczną dekady. Powód jest bardzo prosty – nawet zimą w nowoczesnym domu słońce potrafi nagrzać wnętrze do temperatury 30°C. Latem trudno się obyć w takim domu bez chłodzenia. Już w zamyśle twórcy projektu architektonicznego powinny się znaleźć elementy chroniące wnętrza przed przegrzewaniem – zadaszenia, zacienienia, pergole.

Najbardziej siłowe chłodzenie to oczywiście klimatyzacja. Rozwiązanie jak najbardziej na miejscu w domu, który produkuje sam energię elektryczną. Klimatyzator przenośny? Dopuszczalny, ale hałaśliwy, wymagający wystawiania rury za okno. Lepiej wykorzystać możliwości dostępne i wynikające z wcześniejszych wyborów.

Pompa ciepła powietrze-powietrze ma tryb chłodzenia – zaczyna działać jak lodówka wyrzucająca ciepło na zewnątrz. Zimą odwrotnie – grzeje wnętrze domu. Pompa ciepła z wymiennikiem gruntowym pozwala skorzystać z chłodu dolnego źródła, gdzie panuje przyjemna temperatura 12-15°C. Jest z tego podwójna korzyść – efekt chłodzenia niemal jak przy zastosowaniu klimatyzatora, a dodatkowo ciepło z wymiennika nagrzewa dolne źródło, co przełoży się na wyższą efektywność pracy pompy ciepła w okresie grzewczym.

Co sprawdzi się w walce z przegrzewaniem? Na pewno wszelkie dodane zacienienia okien – żagle, zasłony, markizy i żaluzje. A także rolety zewnętrzne – tu można polecić szczególnie refleksole umożliwiające dopływ naturalnego światła do wnętrza. Ponieważ rolety muszą być opuszczone przez wiele dni, ta cecha jest bardzo pożądana, bo zyskujemy i ochronę przed słońcem, i wystarczająco dużo światła, by nie spędzać lata przy sztucznym świetle. Niewyobrażalnie łatwo nagrzewa się wnętrze domu pasywnego, trzeba więc brać pod uwagę, że nadmiar rozwiązań umożliwiających pasywne ogrzewanie wnętrza energią słoneczną może spowodować, że bardzo często będzie w nim zdecydowanie za gorąco.

W co warto zainwestować? Staraliśmy się przedstawić najbardziej prawdopodobną wizję rozwoju domu, w którym zastosowanie znajdzie to, co najlepsze, czyli urządzenia oszczędzające energię i służące komfortowi. Świat coraz bardziej potrzebuje czystej energii i coraz mocniej w realizację tego celu będzie włączał domy jednorodzinne – małe elektrownie słoneczne. Inwestor budujący dom może na tym tylko skorzystać.