1. Dom pasywny - co trzeba wiedzieć?

1.1. Historia domu pasywnego

Początek koncepcji domu pasywnego sięga 1991 roku, kiedy to został on opracowany i po raz pierwszy zrealizowany przez profesorów Adamsona ze Szwajcarii i Feista z Niemiec w Instytucie Mieszkaniowym w Darmstadt. Ci dwaj badacze rozwinęli swoją koncepcję poprzez liczne projekty badawcze, monitorując i analizując obiekty eksperymentalne przez kilka lat, aby z całą pewnością potwierdzić, że pomysł działa w rzeczywistości i można go zrealizować za rozsądną cenę. Idea domu niezwykle energooszczędnego szybko zyskała zwolenników i stała się coraz bardziej popularna, rozprzestrzeniła się w Niemczech i Skandynawii, by w 1998 roku stać się standardem budowlanym. Pierwsi lokatorzy domów pasywnych określili swój pobyt w takich obiektach jako bardzo przyjemny i pozytywny. Jednak z jakiegoś powodu w Ameryce, odnośnie poza Europą Północną, domy pasywne prawie nie są akceptowane, niezależnie od wszystkich zalet i korzyści, jakie zapewniają.

1.2. Jaki dom jest domem pasywnym?

Słowo „dom pasywny” jest znane większości ludzi, ale mniej z nich wie, jak dokładnie wyjaśnić, co to pojęcie oznacza. Ten typ domu nazywany jest pasywnym, ponieważ zbudowany jest na zasadach maksymalnego wykorzystania energii słonecznej i innych odnawialnych źródeł i tak, aby straty ciepła były zminimalizowane, dzięki czemu praktycznie nie ma potrzeby chłodzenia i ogrzewania, czyli zużycia dodatkowej energii . Domy pasywne są zatem optymalnie ekonomiczne; Koszt ich budowy jest nieco wyższy, ale bardzo szybko się zwracają (szacunki to 7-10 lat), bo roczne koszty ogrzewania i chłodzenia zmniejszają się niewiarygodnie 10-krotnie! Ta redukcja kosztów wynika również z kompaktowej konstrukcji, która w zasadzie opiera się na integralności objętości. W szczególności im bardziej rozdrobniony budynek, tym więcej jest ścian zewnętrznych i tym więcej powierzchni, przez które traci się ciepło. Ponadto do ogrzewania i/lub chłodzenia takiego domu nie stosuje się paliw kopalnych, dzięki czemu unika się tzw. emisji dwutlenku węgla. Krótko mówiąc, jest to więc konstrukcja ekologiczna, do której wykorzystywane są wyłącznie naturalne materiały i odnawialne rodzaje energii, co nie tylko obniża koszty, ale także chroni  środowisko.

1.3. Zalety domu pasywnego

Wielką, być może największą zaletą jest najwyższy komfort, wygoda i jakość życia w zgodzie z naturą i naturalnymi materiałami. Budowa domów pasywnych przyczynia się do ochrony środowiska i zmniejszenia globalnego ocieplenia. Dodatkową zaletą domu pasywnego jest bardzo niski koszt utrzymania takiego poziomu komfortu zarówno latem jak i zimą. Domy pasywne wyglądają jak wszystkie inne, to znaczy mogą wyglądać tak samo, bo w sensie architektoniczno-budowlanym, a dokładniej projektowo-budowlanym, nie mają absolutnie żadnych ograniczeń ani specjalnych wymaganych warunków. Dba się jedynie o to, aby wszystkie elementy konstrukcyjne i pozostałe elementy domu były zgodne ze standardami domów pasywnych, a ich kubatura była jak najbardziej zwarta.

1.4. Słabe strony domu pasywnego

Domy pasywne praktycznie nie mają mankamentów, poza większą inwestycją początkową, która bardzo szybko się zwraca ze względu na wyjątkowo niskie koszty eksploatacji obiektu. Możesz również ubiegać się o dotacje państwowe, ponieważ większość krajów zachęca do budowy domów przyjaznych środowisku. Wadą może być jednak to, że dom pasywny nie może mieć balkonów, zadaszeń, nadbudówek lub dobudówek, piwnicy czy garażu. Wszystkie te elementy stanowią potencjalne źródła większych strat ciepła, dlatego nie jest możliwe zapewnienie wymaganego, czyli rocznego zużycia energii na ogrzewanie, które musi być mniejsze niż 15 kWh/m².

1.5. Domy niskoenergetyczne i pasywne

Różnica między tymi kategoriami wynika ze ściśle określonych standardów dla obu wariantów, gdzie dom pasywny może przekroczyć wartość 14,5 kWh/m², a dom niskoenergetyczny 15,5 kWh/m². Ta minimalna różnica sama w sobie jest dość dziwaczna i problematyczna, ponieważ w praktyce różnica 1 kWh/m² jest niewielka i niezauważalna. Oba domy muszą być zwarte, wykorzystywać wyłącznie odnawialne źródła energii, być odpowiednio ustawione, czyli zorientowane na działce i tym podobne. Różnice dotyczą głównie rodzaju, grubości i sposobu ocieplenia, ale także jednej bardzo ważnej rzeczy: mianowicie dom pasywny nie może być uzależniony od jakiegokolwiek zewnętrznego dopływu energii, musi być absolutnie samowystarczalny a nawet zarabiać, jeśli to możliwe (gdy nadwyżka energii elektrycznej, którą dom wytwarza, a nie zużywa, trafia do sieci elektrycznej), podczas gdy dom niskoenergetyczny spełnia wszystkie wymagane parametry, ale nie jest samowystarczalny.

2. Standard dla domów pasywnych

Istnieją surowe i ściśle określone standardy budowy domów pasywnych. Dopiero jeśli dom spełnia zadane warunki, można go zakwalifikować jako pasywny. Punkty normy są następujące:

- roczne zużycie na ogrzewanie nie może przekraczać 15 kWh/(m2a);

- izolacja przegród zewnętrznych musi mieć przenikalność cieplną elementów budynku mniejszą niż 0,15 W/m2K (w praktyce stosuje się przepuszczalność cieplną poniżej 0,10 W/m2K, bo łatwiej ją zapewnić);

- dom nie może mieć mostków termicznych (ψ ≤ 0,01 W/mK);

- szczelność musi być na najwyższym poziomie i jest kontrolowana próbą ciśnieniową (norma DIN EN 13829), a wartość n50 przy różnicy ciśnień 50 Pa nie może przekraczać 0,6 h -1;

- przeszklenie należy wykonać tak, aby Uw wynosiło 0,8 W/(m2·K) lub mniej (przy g≥50% wg DIN 67507), aby zapewnić zysk ciepła netto nawet zimą;

- ramy okienne muszą mieć wartość Uf 0,8 W/(m2K) lub mniejszą (DIN EN 10077);

- dopuszcza się bardzo małe straty ciepła podczas podgrzewania wody sanitarnej;

- efektywne wykorzystanie energii elektrycznej dla sprzętu AGD (aparaty i urządzenia A i A+);

- wentylacja z odzyskiem ciepła przy niskim zużyciu energii elektrycznej;

- roczne zużycie energii pierwotnej poniżej 70 kWh/(m2rok);

- roczne zużycie energii elektrycznej poniżej 18 kWh/(m2rok).

3. Projektowanie domu pasywnego

Jeśli chcesz mieć dom pasywny, samo złożenie tak wyczerpująco wymienionych elementów jako całości nie wystarczy. Aby osiągnąć standard, trzeba mieć kompleksowy plan architektoniczny, a także plan budowy, który łączy wszystkie elementy jako całość w sensowny i celowy sposób - ważne są szczegóły, fasada i tak dalej i tak dalej. Ponieważ domy pasywne mają tak specyficzne standardy, bez wiedzy, doświadczenia i umiejętności fachowców, prawie niemożliwe jest stworzenie harmonijnej i jednorodnej całości, a jednocześnie praktycznej i ekonomicznej, trwałej i wytrzymałej. Do tego typu budowy nie można podchodzić ad hoc ani na własną rękę.

3.1. Pasywne i aktywne podejście

Planowanie obejmuje podejście pasywne i aktywne.  Podejście pasywne to wykorzystanie naturalnych warunków środowiskowych takich jak np. ukształtowanie terenu i nasłonecznienie lokalizacji, czyli zacienienie i odpowiedni projekt architektoniczny, w którym nie zaniedbuje się zwartości bryły budynku, optymalna grubość warstw elewacyjnych, specjalna izolacja termiczna, montaż okien i drzwi o minimalnej przewodności cieplnej oraz wszystkie inne, nie mniej ważne elementy.

3.2. Usytuowanie na działce

Właściwa orientacja domu zapewnia efektywne wykorzystanie ciepła promieniowania słonecznego, zwłaszcza zimą. Oprócz orientacji okien ważna jest również znajomość specyfiki pór roku na danym terenie oraz codzienny ruch słońca. Ogólnie obowiązuje zasada, że ​​mniejsze okna montuje się na elewacjach północnych, a większe na południowych. Następne to elewacje wschodnia i zachodnia, które są nasłonecznione rano i po południu. Różnice w oświetleniu elewacji, zwłaszcza strony południowej, są bardzo widoczne w poszczególnych porach roku. Elewacja południowa nie jest najbardziej oświetloną i najcieplejszą przez cały rok, jak się zwykle uważa. Jest zimą, ale latem elewacje wschodnia i zachodnia są z pewnością bardziej wyeksponowane. Wszystko to powinno być bardzo ważne i wyraźnie widoczne na planie. Wpływa to również na wybór działek, ponieważ są takie, które ze względu na ich niekorzystną orientację nie pozwalają na prawidłowe postawienie domu lub jego budowę. Najważniejsze, aby pomieszczenia dzienne przestrzeni mieszkalnej były odpowiednio skierowane i miały duże okna „najbardziej wysunięte na południe”, ponieważ udział energii słonecznej w ogrzewaniu budynku wynosi nawet 40%.

3.3 Przeszkody na działce

Oprócz prawidłowej orientacji bardzo ważne jest, aby przed południową elewacją nie było żadnych przeszkód architektonicznych lub naturalnych, które blokowałyby przenikanie ciepła i światła słonecznego do okien. Dlatego  niepożądane są większe i gęste, wiecznie zielone drzewa lub krzewy bezpośrednio przed elewacją, ani nadbudówki, wszelkiego rodzaju przedłużenia i tym podobne. Jeśli chcesz już sadzić drzewa tuż obok domu, liściaste jest dobrym kompromisem, ponieważ zimą pozostaje bez liści, a tym samym nie zasłania słońca.

3.4. Magazynowanie energii słonecznej

Ciepło należy przechowywać w celu późniejszego wykorzystania. Jest to szczególnie ważne ze względu na ogniwa słoneczne, ponieważ kilka kolejnych dni bez słońca oznacza brak możliwości pozyskania energii. Gdy dni są słoneczne, nadwyżka wyprodukowanej energii jest magazynowana, a następnie dostępna w dni pochmurne i deszczowe, których zimą jest wiele. Energia gromadzona w ciągu dnia jest magazynowana w masywnych materiałach, a następnie w razie potrzeby może być przeniesiona do wnętrza budynku. Nadające się do tego materiały to glina, beton lub cegła, a woda jest najlepsza, ponieważ ma zdecydowanie najwyższe ciepło właściwe.

3.5. Dom pasywny ma kompaktową kubaturę

Każdy budynek traci najwięcej ciepła przez swoją elewację, czyli zewnętrzną powłokę. Straty te nazywane są stratami przesyłowymi. Im większe powierzchnie zewnętrzne, tym większe straty w transmisji. Dlatego przy projektowaniu domów pasywnych obowiązuje złota zasada prostej i zwartej kubatury, którą najczęściej w przybliżeniu jest sześcian lub kula. Taka konstrukcja pozwala na uzyskanie najmniejszej powierzchni zewnętrznej powłoki przy możliwie największej objętości obiektu. Współczynnik kształtu A/V, inaczej zwartość bryły, jest to stosunek pola powierzchni budynku do jej objętości. Im większy budynek tym wskaźnik A/V mniejszy. Wynika to z tego, że przyrost objętości budynku jest większy od przyrostu powierzchni jego powłoki. Standard pasywny można czasem zapewnić rozczłonkowując kubaturę budynku, ale oznacza to również znacznie więcej, nieracjonalnych kosztów budowy.

3.6. Izolacja cieplna

Warstwa termiczna to linia rozgraniczająca wnętrze domu od otoczenia. Tworzą go ściany zewnętrzne i wewnętrzne skierowane na zewnątrz, w zasadzie nieogrzewane części budynku, a także podłogi, drzwi dachowe i elewacyjne, dach, okna i drzwi zewnętrzne. Zgodnie z normą dla domów pasywnych warstwa termiczna musi mieć naprawdę lepsze właściwości termoizolacyjne: elementy budynku muszą mieć U≤0,15 W/(m2K), a w praktyce przepuszczalność cieplna jest często jeszcze niższa (U≤0,10 W/( m2 K) Grubość izolacji termicznej zdeterminowana jest składem elewacji i zwykle waha się od 25 do 40 cm.

3.7. Powierzchnie szklane i drzwi

Prawidłowo zamontowane okna dostarczają zimą dużo dodatkowej energii słonecznej, pod warunkiem, że są odpowiednio zorientowane (pomieszczenia mieszkalne z dużymi oknami muszą być skierowane na południe). W przypadku domów pasywnych istnieją okna o specjalnych właściwościach termoizolacyjnych, czyli trójwarstwowe oszklenie izolacyjne (Ug=0,5W/m2K-0,7W/m2K maksymalnie), co pociąga za sobą jeszcze lepsze właściwości. Zimą oddają do pomieszczenia więcej energii niż odwrotnie, a ze względu na wysokie temperatury  szklanych powierzchni nie dochodzi do kondensacji. Dodatkową rzeczą, która zapewnia spełnienie standardów domu pasywnego, są powłoki niskoemisyjne na wewnętrznej stronie szkła, które ograniczają przenoszenie ciepła z wewnątrz na zewnątrz. Należy pamiętać, że domy pasywne zgodnie z normą muszą charakteryzować się wysoką przepuszczalnością energii słonecznej do przestrzeni (g ≥ 50% wg DIN 67507). W praktyce często w domu stosuje się okna tego samego typu i rodzaju, ale o różnych wartościach „g” w zależności od strony świata, w którą są zwrócone.

3.8. Nieprzepuszczalność bez mostków termicznych

Ta sama zasada dotyczy zarówno domów pasywnych, jak i niskoenergetycznych, że muszą mieć nieprzepuszczalną osłonę termiczną bez żadnych przerw. W tym sensie nie wystarczy odpowiednia przewodność cieplna wszystkich poszczególnych elementów budynku. Straty ciepła minimalizowane są jedynie dzięki odpowiednio skonstruowanym pasom i łączeniom elewacyjnym bez mostków termicznych. Mostki termiczne to miejsca na powierzchni budynku, w których ciepło jest przekazywane na zewnątrz szybciej niż gdzie indziej. Jednak straty ciepła są prawie nieuniknione w przypadku tak zwanych przerw w elewacji, takich jak drzwi i okna. Zgodnie z przepisami przepuszczalność cieplna okien musi wynosić 0,85 W/m²K lub mniej, a mostki termiczne nie mogą przekraczać 0,01 W/mK dla budynków pasywnych lub 0,05 W/mK dla budynków niskoenergetycznych. W celu uniknięcia mostków termicznych najlepiej sprawdzać przewodność cieplną i przepuszczalność cieplną już na etapie projektowania, a później w trakcie budowy regularnie je testować.

Szczelność sprawdzana jest testem „Blover Door”. Na przykład w przypadku masywnych budynków osiąga się to dzięki ciągłym, nieprzerwanym warstwom tynku od wewnątrz i starannemu wykonaniu instalacji. W przypadku konstrukcji drewnianych od wewnątrz montuje się więc folie paroizolacyjne, które pełnią rolę szczelnej powierzchni. W celu zapewnienia nieprzepuszczalności połączeń poszczególnych elementów i materiałów stosuje się głównie taśmy uszczelniające i klejące.

3.9. Wentylacja

Domy pasywne posiadają obowiązkowy system wentylacji kontrolowanej, a właściwie wentylacji z rekuperacją. Oznacza to, że ciepło z powietrza wywiewanego jest zwracane do przestrzeni. Świeże powietrze dostaje się przez kratkę na elewacji lub dachu, a następnie przez starannie izolowane rury do urządzenia wentylacyjnego lub rekuperatora. To świeże powietrze ogrzewane jest ciepłem zużytego, które jest zasysane z wnętrza budynku. Z rekuperatora świeże powietrze trafia do poszczególnych pomieszczeń (sypialnia i salon, jadalnia, gabinet, pokoje dziecięce...). Zużyte powietrze jest jednocześnie zasysane i usuwane z „brudnych” pomieszczeń (łazienki, kuchnie, toalety itp.). Domy pasywne mają standard, który wymaga sprawności cieplnej co najmniej 85%, a nowoczesne urządzenia sięgają 90% i więcej. Dzięki systemowi rekuperacji powietrze w domu jest zawsze świeże. Teoretycznie więc otwieranie okien nie jest konieczne, co jest szczególnie pożądane zimą, kiedy przez otwarte okna wychodziłoby dużo ciepła, lub latem, kiedy ciepło przenikałoby z zewnątrz. Nie oznacza to jednak, że otwieranie okien jest niedozwolone lub niemożliwe, ponieważ większość ludzi lubi wietrzyć pomieszczenia, w których przebywają, kiedy jest ładna pogoda, wykorzystując „przeciąg” lub po prostu ciesząc się otwartymi oknami.

3.10. Ogrzewanie

Dom pasywny jest zaprojektowany i zbudowany w taki sposób, że potrzebuje minimum dodatkowego ciepła do ogrzewania. Według danych projektu jest to faktycznie potrzebne tylko przy temperaturach zewnętrznych poniżej zera, co w naszym regionie oznacza tylko trzy najzimniejsze miesiące zimy. W zimie dom jest ogrzewany pasywnie, wykorzystując energię słoneczną. Wiele domów pasywnych ma wbudowane ogniwa słoneczne lub pompy ciepła, a oba systemy są odnawialnymi źródłami energii. Oprócz ogrzewania pomieszczenia konieczne jest oczywiście również podgrzanie wody sanitarnej. Udział w tym w domach normalnych wynosi około 10-13%, ale w domach pasywnych sytuacja jest zupełnie inna; Do podgrzewania wody sanitarnej zużywa się dwukrotnie więcej energii. Ponadto dom jest ogrzewany tylko zimą, a ciepła woda jest potrzebna przez cały czas i przez cały rok. W domach pasywnych najczęściej stosuje się pompy ciepła do ogrzewania powietrza (pomieszczenia) w połączeniu z ogniwami słonecznymi, czyli kompletnym systemem do wykorzystania energii słonecznej, który dostarcza 40-60% energii potrzebnej do podgrzania ciepłej wody użytkowej dla gospodarstwa domowego .

3.11. Wykonanie szczegółów

Detale to te, które ostatecznie zapewnią, że dom pasywny nie będzie miał mostków termicznych. Dlatego staranne planowanie i jakościowe wykonanie wszystkich poszczególnych prac jest bardzo ważne dla osiągnięcia energooszczędności przegród zewnętrznych. Szczególnie ważne są spoiny w strefie fundamentowej, gdzie płyta fundamentowa jest zwykle umieszczana na warstwie izolacji termicznej (odpornej na wilgoć np. XPS). Kluczowe szczegóły to również montaż okien i drzwi. Nawet jeśli wybierzesz stolarkę najwyższej jakości o niskiej przewodności cieplnej, to nie wystarczy, jeśli obliczenia zostały wykonane błędnie, lub stolarka została źle zamontowana.

4. Koszt budowy domu pasywnego

Cena domu pasywnego zależy głównie od oferenta, kształtu i podstawy, jego wielkości, materiałów, konstrukcji, ale także rodzaju domu i innych podobnych czynników. Średnio cena takiego domu jest o 20% wyższa w porównaniu z domem niskoenergetycznym. Koszty zwiększają grubsze ocieplenie ścian zewnętrznych, montaż droższej stolarki i droższych systemów wentylacyjnych, a także specjalne elementy  nieprzepuszczalnej konstrukcji. Obliczyliśmy, że średnia cena standardowego domu wyniosłaby około 420 000 PLN , podczas gdy ten sam, ale pasywny, kosztowałby około 644 000 PLN. Okazuje się, że dom pasywny jednorodzinny, maksymalnie ocieplony i z pewnymi elementami konstrukcji według standardu dla domu pasywnego to od 4000 do 5000 PLN/m2.