Czym się różni dom pasywny od domu energooszczędnego? Z czego się buduje, jakie okna, kształt i ogrzewanie

Wizja płacenia jak najniższych rachunków za ogrzewanie domu jest kusząca, ale warto dokładnie przeanalizować konsekwencje wyboru – dom energooszczędny czy pasywny. Różnice są znaczne. Ważny punkt stanowią odpowiednie okna. Czym się różni dom pasywny od domu energooszczędnego?

Spis treści

1. Czym budynki pasywne i energooszczędne różnią się od innych?
2. Projekt domu energooszczędnego i pasywnego
3. Z czego budować dom pasywny i energooszczędny?
4. Okna do domów pasywnych i energooszczędnych
5. Czym ogrzewać domy niskoenergetyczne
6. Testy szczelności

Czym budynki pasywne i energooszczędne różnią się od innych?

Najprościej powiedzieć, że za pasywny uznaje się taki dom, którego roczne zapotrzebowanie na energię pierwotną do ogrzewania nie przekracza 15 kWh/m². Dla porównania domy budowane od 2021 r., uważane za energooszczędne, potrzebują do ogrzewania nie więcej niż 70 kWh/(m²·rok). Przeciętne budynki budowane nieco wcześniej potrzebują mniej więcej 120 kWh/(m²·rok), a słabo ocieplone i budowa jeszcze wcześniej - nawet 180 i więcej kWh/(m²·rok). Domy pasywne muszą być świetnie zaizolowane i prawie stuprocentowo szczelne. Dzięki temu te niewielkie porcje ciepła wytworzone w ich pomieszczeniach ogrzeją mieszkańców, a nie przenikną na zewnątrz przez niedocieplone płaszczyzny.

Projekt domu energooszczędnego i pasywnego

Pod względem architektonicznym budynek energooszczędny i pasywny znacznie różni się od tradycyjnego. Takie konstrukcje charakteryzuje prosta bryła, bez wykuszy, lukarenek i balkonów – są to bowiem miejsca bardzo trudne do poprawnego ocieplenia i uszczelnienia. Nie wszystkie domy energooszczędne muszą być jednak zbudowane na rzucie prostokąta i mieć jedno- lub dwuspadowy dach (tak jak domy pasywne). Trzeba pamiętać tylko, że zawsze najlepszy dla energooszczędności będzie jak najmniejszy współczynnik A/V określający stosunek przegród zewnętrznych do kubatury domu (tak właśnie jest w domach mających zwartą bryłę).

Strefę dzienną lokuje się oczywiście od strony nasłonecznionej (południowej). Im większe okna tam wstawimy, tym większe będą zyski z promieniowania słonecznego. W domu pasywnym zalecane jest nawet całkowite przeszklenie strony południowej. Jednocześnie konieczne jest ograniczenie przeszkleń od strony północnej, a w domu pasywnym najlepiej całkowite jej „zamknięcie”. Od północy projektuje się pomieszczenia techniczne, sanitariaty, kuchnie i ciągi komunikacyjne.

Unika się umieszczania garaży w bryle budynku. Jeśli już, niech będą zlokalizowane w przybudówce oddzielonej konstrukcyjnie od reszty albo stanowią oddzielny budynek. Elementem, który musi być brany pod uwagę podczas projektowania, są natomiast ruchome osłony okienne. Wielkie okna do pozyskiwania promieni słonecznych przydają się zimą, latem mogą zamienić dom w cieplarnię.

Z czego budować dom pasywny i energooszczędny?

Nieważne, z czego budujemy ściany lub dach. Każdy budynek może spełnić wymagania na dom energooszczędny lub pasywny. Ważniejsze od budulca są izolacja termiczna i materiały uszczelniające. To od grubości materiału izolacyjnego zależy, jak ciepłe będą nasze przegrody. Moda na energooszczędność z pewnością cieszy producentów materiałów termoizolacyjnych, ponieważ zużywa się ich do budowy więcej niż kiedyś, a jeśli jest to taka sama ilość co zwykle, to są to materiały najlepszej jakości, o najniższym możliwym współczynniku przewodzenia ciepła λ.

Izolacyjność murów poprawia się, stosując dość grubą warstwę termoizolacji. Gdybyśmy do ocieplenia domu pasywnego użyli zwykłego styropianu, grubość warstwy osiągnęłaby 35-40 cm. W przypadku styropianu grafitowego o najniższym współczynniku λ (wynoszącym nawet 0,031 W/(m·K)) grubość wyniesie około 25 cm. Aby przegrody zewnętrzne spełniały standard domu pasywnego, powinny mieć współczynnik przenikania ciepła U o wartości nie większej niż 0,15 W/(m²·K). Dla domu energooszczędnego jest to 0,20 W/(m²·K).

Zobacz też:

• Projekty domów pasywnych i energooszczędnych z Kolekcji Muratora >>>

Okna do domów pasywnych i energooszczędnych

Okna w domach mających małe zapotrzebowanie na energię powinny pozyskiwać tę energię z promieniowania słonecznego, ale też powodować jak najmniejsze straty ciepła. Odpowiednie usytuowanie okien – choć bardzo istotne – nie gwarantuje jeszcze sukcesu. Konieczne jest zastosowanie stolarki okiennej o podwyższonych parametrach termicznych.

Od 1 stycznia 2021 roku obowiązują warunki techniczne, na mocy których współczynnik przenikania ciepła U_w dla całego okna nie może być wyższy niż 0,9 W/(m^2.K). Założenia warunków technicznych obowiązujących od  2021 r. są takie, że wszystkie nowo wznoszone domy powinny być energooszczędne. Natomiast dla okien do domów pasywnych współczynnik przenikania ciepła U_w  nie może być wyższy niż 0,8 W/(m^2.K).

Aby osiągnąć odpowiednią izolacyjność całego okna, należy zastosować ciepłe pakiety dwukomorowe, czyli złożone z trzech szyb, o współczynniku Ug = 0,5 W/(m2.K). Ramy, zwykle zawierające wkładki termiczbe powinny mieć wówczas co najmniej 70 mm. Producenci najcieplejszych okien łączą ze sobą ciepłe profile z pakietami trzyszybowymi.

Na rynku są profile klasy A i B. Te pierwsze mają ścianki zewnętrzne o grubości co najmniej 2,8 mm. Zbudowane z nich okno będzie wytrzymalsze i sztywniejsze. Może być to istotne przy wielkich przeszkleniach. Nieco mniejszą grubość mają zewnętrzne ścianki tańszych profili klasy B. Wielu specjalistów z branży uważa, że nie należy bać się profili z tej klasy, bo o trwałości ram decyduje też na przykład jakość spawów i wzmocnienia. Współczynnik przenikania ciepła profili jest najbardziej istotny w przypadku okien o niedużych rozmiarach, bo w takim przypadku mają one znaczący udział w powierzchni okna. To samo dotyczy okien dwuskrzydłowych, zwłaszcza w porównaniu z oknami jednoskrzydłowymi o takim samym rozmiarze, bo jeśli zsumujemy powierzchnię wszystkich ram, może okazać się, że jest bardzo duża.

Najpopularniejsze są dwukomorowe pakiety szybowe o współczynniku przenikania ciepła U_g = 0,5 W/(m^2.K). W oknach montuje się szyby o grubości 4 mm. W pakiecie trzyszybowym dwie szyby mają powłoki niskoemisyjne. Pakiety o niskiej wartości współczynnika Ug pozwalają budować większe okna o dobrej izolacyjności cieplnej. Zapewniają także wysoką przepuszczalność światła, dobre doświetlenie wnętrz i zyski ciepła z energii słonecznej.

Czasem o tym, czy okno będzie spełniać obowiązujące obecnie wymogi, może decydować zastosowanie ciepłej ramki dystansowej z tworzyw sztucznych zamiast zwykłej – aluminiowej. Jest to bardziej istotne w oknach dwuskrzydłowych, bo tam jest więcej ram, a po obwodzie pakiet szybowy musi być rozparty elementem dystansującym. Standardowa ramka dystansowa z aluminium ma liniowy współczynnik przenikania ciepła Ψ = 0,07 W/(m^2.K). Ciepłe ramki z tworzyw sztucznych mają współczynnik ψ = 0,04, a najcieplejsze osiągają φ na poziomie 0,031.W oknach energooszczędnych można sobie jeszcze pozwolić na ramki  dystansowe o nieco wyższym współczynniku ψ. W oknach pasywnych powinien być on jak najniższy, ponieważ ważne jest uniknięcie liniowych mostków termicznych również w oknach.

Dobierając okna, czasem wystarczy tylko zmiana konfiguracji szklenia i ramek dystansowych, żeby osiągnąć wymagany poziom izolacyjności termicznej. Żeby okno osiągnęło wymaganą izolacyjność, można zastosować wiele wariantów konstrukcji profili oraz pakietów szybowych.

Należy pamiętać, że duże przeszklenia, niezbędne do pozyskiwania energii w domach energooszczędnych i pasywnych, mogą też powodować straty ciepła w dni niesłoneczne. Dlatego konieczne jest wyposażenie takich okien w osłony, które będą chroniły przed ucieczką ciepła, na przykład żaluzje, rolety, ekrany. Osłony mogą być wykonane z drewna, materiałów tekstylnych lub z tworzyw sztucznych, aluminium. Zysk z wprowadzenia takich rozwiązań jest wymierny. Przykładowo rolety zewnętrzne mogą zmniejszyć współczynnik przenikania ciepła okien o 15% przy profilach nieocieplonych, a nawet o 30%, gdy ich profile są ocieplone.

Czym ogrzewać domy niskoenergetyczne

Instalacja grzewcza w domu energooszczędnym różni się znacząco od tej w domu pasywnym. W domu energooszczędnym potrzebna jest zwyczajna instalacja grzewcza, tyle że moc zastosowanych urządzeń może być mniejsza niż w domu standardowym. Dobrze, by źródłem ciepła był ekonomiczny kocioł kondensacyjny albo pompa ciepła wykorzystująca energię czerpaną z gruntu, powietrza, a nawet wody. Grzejniki powinny mieć małą pojemność wodną, aby instalacja szybko reagowała na zmieniające się zapotrzebowanie na ciepło. Rury powinny być zaizolowane, by nie tracić ciepła i mieć nad nim pełną kontrolę. Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe.

W domu pasywnym instalacji grzewczej właściwie nie ma... Podstawowym założeniem koncepcji domu pasywnego jest ograniczenie zapotrzebowania na ciepło do jego ogrzewania do tego stopnia, by potrzebną ilość ciepła można było dostarczyć przez odpowiednie podgrzanie powietrza wentylacyjnego. Instalacja wentylacyjna przejmuje wtedy rolę instalacji grzewczej. Wtedy niewielką ilość ciepła (moc grzewcza jedynie 10 W/m²) dostarcza się, podgrzewając nawiewane do pomieszczeń powietrze. W najprostszym wariancie stosuje się do tego nagrzewnicę powietrza umieszczoną w głównym kanale nawiewnym. Może ona być zasilana przez pompę ciepła. Jest ona jednocześnie wykorzystywana do przygotowywania ciepłej wody użytkowej.

Testy szczelności

Jak stwierdzić, czy zbudowany już dom może być zaliczony do grona pasywnych lub energooszczędnych? Musi to między innymi potwierdzić test szczelności, czyli Blower Door Test. Pomiar taki informuje o rzeczywistych parametrach budynku. Warto go wykonać, zwłaszcza że wyjawi prawdę o dokładności wykonania przegród domu, a przy tym nie jest na tyle kosztowny, aby rozważać jego pominięcie. Udział ceny takiego badania to ułamek procentu wszystkich kosztów poniesionych na budowę domu.

Standardowo test jest przeprowadzany dwukrotnie - zanim budynek zostanie wykończony i po całkowitym zakończeniu budowy. Urządzeniem, bez którego pomiary nie mogłyby się odbyć, jest specjalny wentylator. Umieszcza się go przeważnie w drzwiach wejściowych do budynku w taki sposób, żeby jego konstrukcja montażowa szczelnie wypełniła otwór. Wentylator, zasysając powietrze z pomieszczeń, wytwarza podciśnienie, a później, wtłaczając je - nadciśnienie. Pozwala to ustalić, którędy i w jakim stopniu, mimo zamkniętych szczelnie okien i drzwi, powietrze w niekontrolowany sposób dostaje się do budynku i wydostaje z niego.

Stopień szczelności domu jest określany współczynnikiem n50. Informuje nas o tym, ile razy w ciągu jednej godziny zostanie całkowicie wymienione powietrze między budynkiem a jego otoczeniem, przy różnicy ciśnień wynoszącej 50 Pa (co odpowiada sile wiatru równej 5 w skali Beauforta). W budynku pasywnym wartość współczynnika n50 nie powinna być większa niż 0,6 [1/h], a często osiąga nawet poniżej 0,3 [1/h]. W budynku energooszczędnym wartość n50 nie może być wyższa niż 1,0 [1/h]. Po teście inwestor otrzymuje protokół, a gdy badanie przyniesie pomyślne wyniki – także certyfikat szczelności.

A co jeżeli w rezultacie przeprowadzenia testu wyjdą na jaw nieszczelności? Nic straconego. Zwykle można je wyeliminować i powtórzyć badanie. Wyniki testu szczelności mogą być wykorzystane do obliczeń prowadzonych w celu określenia charakterystyki energetycznej budynku.

Partnerzy

Anna Okołowska

Piotr Laskowski