Przedstawiamy streszczenie naszej analizy możliwości domów pasywnych i energooszczędnych, którą prezentowaliśmy na konferencji IEO2020 w 2013 roku. Przedstawia ona kompleksowe podejście do projektowania takich budynków od strony architektonicznej, którą można uzupełnić technologiami wykorzystującymi odnawialne źródła energii (baterie słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła itp). Mamy nadzieję, że przybliży to państwu złożony proces jakim jest projektowanie budynków energooszczędnych i pokaże szerokie możliwości jakimi dysponują. Budynki wznoszone w technologii tradycyjnej narażone są na znaczne straty ciepła, które wiążą się z kolei z dużymi kosztami ich utrzymania, dlatego podejście energooszczędne coraz bardziej zyskuje na popularności.

Aby zobrazować różnicę możemy przyjąć, że średnio energia zużyta do ogrzania jednego domu wykonanego w technologii tradycyjnej wystarczy do zapewnienia ogrzewania dla ośmiu domów pasywnych. W przypadku domów zeroenergetycznych zyski są jeszcze większe, ponieważ nominalnie taki budynek nie zużywa w ogóle energii z zewnętrznych źródeł.

Przyjrzyjmy się zasadzie działania domów wzniesionych w technologii tradycyjnej czyli większości domów, które możemy spotkać w naszym otoczeniu. Aby je ogrzać dostarczamy energii od środka poprzez piec lub ewentualnie ogrzewanie z sieci miejskiej. Następnie ciepło jest stopniowo wypromieniowywane poprzez ściany i wentylację co obniża temperaturę wewnątrz. Wtedy potrzebna dostarczamy kolejną porcję paliwa i cykl się powtarza. Jak wiadomo, im niższa będzie temperatura na zewnątrz tym większej ilości paliwa potrzebujemy, a co za tym idzie większe są nasze koszty.

Dom energooszczędny lub pasywny działa na innej zasadzie, która jest w pewnym sensie przeciwieństwem wcześniejszego modelu. Większość ciepła nie jest dostarczana od wewnątrz, ale z zewnętrznych odnawialnych źródeł, wśród których główną rolę pełni energia słoneczna. Następnie poprzez odpowiednio dobrane rozwiązania projektowe dom utrzymuje zakumulowane ciepło, a ewentualne straty wyrównywane są poprzez kolejne zyski energii ze źródeł odnawialnych. Jak widać taki system może działać bez dostarczania energii ze spalania paliwa, a nawet może produkować nadwyżkę.

Ze względu na to, że system zwykle w dużej mierze opiera się na energii słonecznej istotnym zagadnieniem jest odpowiednie usytuowanie budynku względem stron świata. Istotne jest, aby w pełni wykorzystać słońce w godzinach kiedy równomienrnie ogrzewa ono pomieszczenia, a unikać promieni z kierunków, które prowadzą do przegrzewania jak również generujących bardzo małe zyski cieplne a duże straty. Należy dostosować planowane zyski ciepła do rodzaju pomieszczeń, w których będą występować, na przykład wykorzystanie pełnego nasłonecznienia w sypialni nie byłoby korzystne ponieważ dla zachowania odpowiedniego komfortu powinna tam panować niższa temperatura niż w innych pomieszczeniach.

Duży wpływ na eregrooszczędność ma także kształt budynku. Rozbudowane przestrzennie formy z powodu większej powierzchni wypromieniowywania ciepła dają o wiele większe straty w porównaniu do form prostych. Dzieje się tak również, ze względu na problematyczne połączenia przegród i elementów, które występują w większej ilości w budynkach orozczłonkowanych formach i przez to uwalniają więcej ciepła do otoczenia.

Przy ograniczaniu strat ciepła ważnym czynnikiem jest wykorzystanie energii powietrza uwalnianego poprzez system wentylacji. Możemy to osiągnąć za pomocą różnych typów rekuperatorów aktywnych lub pasywnych połączonych z siecią przewodów wentylacyjnych. W zależności od zastosowanego typu urządzeń możemy odzyskać różną ilość ciepła.

Zwykle niemożliwe jest utrzymanie dodatniego bilansu cieplnego w każdym pomieszczeniu projektowanego domu. Próbując wykorzystać energię słoneczną w pomieszczeniach gorzej usytuowanych możemy wręcz powiększyć straty ciepła, nie warto więc tworzyć zbyt dużych przeszkleń w tych częściach domu. Jednak możemy wykorzystać je do stworzenia strefy buforowej, która pomoże nam skuteczniej utrzymać pożądaną temperaturę we wnętrzu. Do takich celów dobrze nadają się pomieszczenia, w których spędzamy stosunkowo niewiele czasu.

Nie ma wątpliwości, że pozytywną rzeczą jest dodatkowa porcja energii słonecznej w okresie jesienno-zimowym, kiedy raczej nie grożą nam upały. Jednak w sezonie letnim, takie dodatkowe ogrzewanie może doprowadzić do skrajnego przegrzewania pomieszczeń do tego stopnia, że nie będzie możliwe dalsze w nich przebywanie. Dlatego bardzo ważne jest odpowiednie ukształtowanie formy budynku ze względu na pozycję słońca o danej porze roku, które zapewni pełne wykorzystanie ciepła w zimie, a o wiele mniejsze latem.

Najważniejszym elementem zapobiegającym utracie ciepła jest odpowiednia izolacja termiczna wszystkich przegród oraz stolarki. Na podstawie obliczeń możemy wybrać optymalny rodzaj i grubość izolacji termicznej proporcjonalnie do zastosowanych przeszkleń.

Dotatkowo należy także zadbać o szczelność całego systemu, aby maksymalnie ograniczyć ruchy powietrza w warstwie izolacji, które są odpowiedzialne za wychładzanie.

W porównaniu do tradycyjnych domów o wiele istotniejsze jest także zapobieganie powstawaniu mostków termicznych, ponieważ system w dużej mierze opiera się na właściwej izolacji. Wszystkie detale, w których istnieje ryzyko powstania mostków termicznych powinny być szczegółowo zaprojektowane i wykonane z najwyższą precyzją. Niestety często jest to wykonane nieprawidłowo, przez co nawet dobrze obliczony system nie działa jak należy.

Projekt otoczenia powinien stanowić uzupełnienie projektu samego budynku. Odpowiednio dobrana roślinność i stałe elementy architektoniczne wspomagają działanie wykorzystanych systemów, natomiast nieprawidłowy ich dobór może zmarnować wypracowane zyski. Roślinność jest elementem zmieniającym się w zależności od pory roku, może więc dostosowywać się do potrzeb odpowiednio zacieniając w lecie nagrzewane części budynku i odsłaniając je w zimie. Ważną jej funkcją jest także ochrona przed podmuchami wiatru, które są odpowiedzialne za duże straty ciepła w sezonie zimowym. Analogicznie stanowi ona dodatkową termoizolację w sezonie letnim.