1

Budynki

o

radykalnie

obniżonym

zapotrzebowaniu

na

energie

konwencjonalną

Tomasz Kisilewicz: Politechnika Krakowska

Termin budynek energooszczędny jest obecnie
bardzo chętnie używany, chociaż nie jest do końca
jasne co on naprawdę oznacza. Można podejrzewać,
ż

e właśnie ta niejasność jest dla niektórych

użytkowników tego określenia bardzo wygodna.
Wprowadzenie

wskaźnika

"E",

określającego

faktyczne

zapotrzebowanie

na

energię

dla

standardowego

sezonu

ogrzewczego,

powinno

usunąć wszelkie niejasności i zastąpić trudne do
weryfikacji deklaracje liczbami. Można oczekiwać,
ż

e jeśli dla użytkownika samochodu bardzo ważna

jest informacja "ile pali na setkę", to dla użytkownika budynku wartość wskaźnika E stanie
się tak samo ważna jak lokalizacja, sąsiedztwo, wyposażenie itp.

Warto w tym miejscu zauważyć, że bardzo szybko ulegają zmianie wymagania w tym
zakresie i ich społeczny odbiór. Oto przykłady.

Zdecydowana większość wzniesionych i użytkowanych w Polsce budynków to obiekty o
dużej energochłonności, spuścizna po latach beztroskiego gospodarowania energią. Wartość
wskaźnika E dla tych budynków może wynosić od 200 do 300 i więcej kWh/m2. W 1990
roku pisano w "Materiałach Budowlanych" [1], że w przodującej pod względem oszczędzania
energii Szwecji wskaźnik E wynosi "już tylko 120-I55 kWh/m2 , a w przyszłości realne może
być osiągnięcie 90-I00 kWh/m2".

Budynek energooszczędny w Krakowie

W krakowskich Bronowicach Wielkich zaprojektowano w (992 i ukończono w 1995 roku
doświadczalny budynek o radykalnie obniżonym zapotrzebowaniu na energię i z biernym
wykorzystaniem energii słonecznej. Niska energochłonnośc tego budynku zarówno na etapie
realizacji jak i eksploatacji (80 kWh/m2a) była jednym z głównych, ale nie nadrzędnym
celem tego przedsięwzięcia. Istotne bowiem również było utrzymanie walorów estetycznych
bryły i jej związku z krajobrazem, a także poprawnej funkcji wnętrza. Zamiarem autorów
było również zaprojektowanie budynku normalnego, to jest takiego, który byłby prosty pod
względem technicznym, tani i łatwy do zaakceptowania i naśladowania dla potencjalnych
inwestorów. Wszystkie decyzje projektowe były więc przedmiotem wielostronnej analizy i
czasami kompromisem między rozbieżnymi wymaganiami. Utrzymany został jednak
podstawowy charakter budynku energooszczędnego konsekwentnie realizowany od etapu
kształtowania rzutu i bryły, do eliminacji mostków cieplnych w detalach konstrukcyjnych.

Tymczasem już w 1998 roku nawet polskie, zwykle dość łagodne, przepisy wymagają dla
zwykłych, nowowznoszonych budynków wartości E poniżej l00 kWh/m2. Zaś w domach
zasługujących na miano energooszczędnych wskaźnik ten ma być niższy od 50 kWh/m2.

2

Program badawczy IEA

W tym samy czasie, w ramach programu badawczego IEA (International Energy Agency),
dotyczącego ogrzewania i chłodzenia słonecznego zrealizowanych zostało na całym świecie
15 budvnków doświadczalnych o drastycznie obniżonym zapotrzebowaniu na energię
ogrzewania i wykorzystujących w szerszym stopniu energię słoneczną. Udział w programie
wzięły następujące kraje: Austria, Belgia, Kanada, Dania, Finlandia, Niemcy (3 budynki),
Japonia, Holandia, Norwegia, Szwecja, Szwajcaria i USA (2 budynki).

Paradoksalnie jednak, związek warunków klimatycznych z zapotrzebowaniem na energię
ogrzewania jest słaby . Dom fiński, zlokalizowany w najtrudniejszych warunkach
klimatycznych, należy do grupy budynków najoszczędniejszych ze względu na dostarczaną z
zewnątrz energię ogrzewania, a wynika to częściowo z jego wysokiej izolacyjności cieplnej i
przede wszystkim z zaawansowanego wyposażenia technicznego. Bardzo niskie, dzięki
wysokiej izolacyjności i odzyskowi ciepła z wentylacji, faktyczne potrzeby energetyczne
budynków w tym programie, są dodatkowo pomniejszane dzięki aktywnemu wykorzystaniu
energii słonecznej, pompom cieplnym, fotoogniwom lub sezonowemu magazynowaniu
energii słonecznej. Średnia wartość zapotrzebowania na energię ogrzewania dostarczaną z
zewnątrz została więc w ten sposób obniżona do 15 kWh/m2 . Natomiast skrajny wynik
uzyskano w przypadku budynku w Berlinie (D-2), który jest obiektem o zerowym
zapotrzebowaniu na ciepło dostarczane z zewnątrz.

Budynki pasywne - europejski program CEPHEUS

W ramach programu, którego realizacje rozpoczęto w 1998 roku, ma powstać w sumie 250
domów pasywnych. Kilkadziesiąt budynków, spełniających wymogi programu, wzniesiono
już w Niemczech.Dom Pasywny zapewnia komfort termiczny we wnętrzu tylko przy tzw.
uzupełniającym systemie ogrzewania konwencjonalnego, używanym w najchłodniejszych
jedynie okresach roku.

Jest to możliwe poprzez:

•

radykalne ograniczenie strat cieplnych

•

maksymalizację pasywnych (biernych) zysków słonecznych.

3

Cele programu:

1.

Wykazanie technicznej wykonalności budynków o krańcowo niskim zapotrzebowaniu
na energię konwencjonalną

2.

Niski koszt dodatkowy ma być w budynku pasywnym szybko kompensowany
oszczędnościami przy eksploatacji.

3.

Badanie zachowania i akceptacji użytkowników takich budynków

4.

Wprowadzenie na rynek europejski Domu Pasywnego jako poszukiwanego towaru
handlowego.

5.

Dom Pasywny musi stać się ważnym elementem zrównoważonego rozwoju
technicznego i ochrony środowiska naturalnego.

Podstawowe cechy techniczne budynków pasywnych:

•

Bierne zyski słoneczne

Optymalne oszklenie południowe (ą30°)
Zyski słoneczne stanowią ok. 40% zapotrzebowania

•

Superizolujące oszklenie

Nisko-emisyjne oszklenie 3-szybowe, U =< 0.75 W/(m2K)
Przepuszczalność promieniowania słonecznego powyżej 50%

•

Superizolujące ramy

Miejscowy współczynnik przenikania ram poniżej 0.8 W/(m2K)

•

Powłoka budynku

Superizolacja przegród nieprzeźroczystych, U =< 0.1 W/(m2K)

•

Mostki termiczne

Konstrukcja wolna praktycznie od mostków termicznych Y mniejsze od 0.01 W/(mK)

•

Szczelność infiltracyjna

Szczelna powłoka zewnętrzna budynku.
Wymiana powietrza przy badaniu różnicą ciśnień 50Pa: mniej niż 0.6 1/h

•

Wentylacja

Wentylacja wymuszona, usuwanie powietrza z pomieszczeń wilgotnych.
Wymiana powietrza na poziomie 30m3 na osobę

•

Odzysk ciepła z powietrza wentylacyjnego

Przeciwprądowy wymiennik ciepła
Sprawność wymiany ciepła h >= 80%

•

Odzysk ciepła utajonego z powietrza wentylacyjnego

Kompaktowa pompa cieplna, max. Obciążenie 10 W/m3.

•

Gruntowy wymiennik ciepła

Wstępne podgrzewanie powietrza zewnętrznego poprzez zasysanie przez wężownicę
w gruncie, temperatura świeżego powietrza powyżej +8°C.

•

Ogrzewanie konwencjonalne

System zredukowany do minimum, np. nadmuch ciepłego powietrza połączony z
wentylacją mechanicznąZapotrzebowanie na konwencjonalną energię ogrzewania
=< 15 kWh/(m2a)

•

Energooszczędne wyposażenie domu

Całkowite zużycie energii na ogrzewanie, ciepłą wodę i gospodarstwo domowe
poniżej 42 kWh/(m3a)

4

Wnioski ogólne dla budownictwa polskiego

Podwyższanie izolacyjności nieprzeźroczystych przegród zewnętrznych jest działaniem dość
naturalnym i w przypadku budynków nowoprojektowanych względnie tanim. Grubości
warstw izolacyjnych powyżej 30 czy nawet 40 cm, prawdopodobnie w ciągu niewielu lat,
będą rozpowszechnione nie tylko dla stropów ale i dla ścian. Spotykane czasami wątpliwości
na temat "nadmiernego zaizolowania i uszczelnienia przegród" nie mają żadnych podstaw
merytorycznych, a realizacje wielu już obiektów o takich cechach tę opinię potwierdzają
Granicą ciągle powiększanej izolacyjności wydaje się być nie tyle nawet wartość
ekonomicznie uzasadniona, co raczej osiągnięcie mało znaczącego poziomu w bilansie
ogólnym strat cieplnych przez te przegrody.

We współczesnych budynkach o podwyższonej izolacyjności ogromne znaczenie mają
natomiast straty ciepła przez otwory przeszklone, a co za tym idzie kwestia wielkości
przeszklenia. Podwyższenie izolacyjności cieplnej oszklenia, wpływa nie tylko na radykalne
ograniczenie całości strat cieplnych z budynku, ale jest także kluczowym warunkiem
wykorzystania energii słonecznej

Programy badawcze potwierdzają, że poprzez stosowanie układów kilku szyb i powłok
niskoemisyjnych oraz izolacyjnych przekładek dystansowych można realnie zmniejszyć
przenikanie ciepła przez oszklenie nawet do wartości 0.5 W/m2K. Podobny efekt izolacyjny
można uzyskać również stosując izolację półprzepuszczalną. Tak niskie współczynniki
przenikania ciepła dla oszklenia umożliwiają zmianę pozycji biernych zysków słonecznych w
bilansie budynku z marginalnej nawet na. dominującą.

Programy badawcze po raz kolejny potwierdziły również konieczność wznoszenia szczelnych
budynków, wyposażonych w system wentylacji mechanicznej i bezwzględnie wymiennik
ciepła. Ilościowa redukcja wymiany powietrza poniżej minimum higienicznego nie jest
możliwa. Stosowanie materiałów o małej paroprzepuszczalności dodatkowo podwyższa
wymagania wentylacyjne. Odzysk ciepła z powietrza usuwanego jest więc jednym z
podstawowych

rozwiązań

budownictwa

energooszczędnego.

Centralna

wentylacja

mechaniczna umożliwia zastosowanie również bardzo prostego pod względem technicznym
gruntowego wymiennika ciepła, szerzej stosowanego dotąd tylko w Niemczech. Wydaje się,
ż

e może on być bardzo praktyczną alternatywą dla. zaawansowanych technicznie urządzeń.

Nadaje się on do samodzielnej, niefachowej realizacji, nie wymaga dużych ilości energii z
zewnątrz, nie ma. problemów związanych ze szronieniem i kondensacji nie powoduje
zapewne nadmiernego wychłodzenia gruntu, a wreszcie jego koszt jest niski.

Tomasz Kisilewicz