Projekt i budowa domu w standardzie Passive House Institute

Budownictwo pasywne to standard budynku niskoenergetycznego, który zużywa możliwie minimalną ilość energii do celów ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej. W polskim ustawodawstwie nie mamy definicji budynku pasywnego, ale jest on bliższy pod względem zużycia energii użytkowej budynkom zeroenergetycznym niż niemal zeroenergetycznym.

Prawdą jest, że rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] od 1 stycznia 2021 roku wymaga projektowania i budowy budynków energooszczędnych. Jednak architektów i pro­jektantów branżowych obliguje to wyłącznie do osiągnięcia wymaganego współczynnika przenikania ciepła przez przegrody zewnętrzne oraz do spełnienia kryterium nieprzekroczenia wskaźnika energii pierwotnej Ep (kWh/m² · rok).

Inwestorzy, chcący zbudować dom w standardzie o wiele wyższym niż wymagany przepisami, mogą posłużyć się wymaganiami stawianymi przez Niemiecki Instytut Budownictwa Pasywnego w Darmstadt oraz przystąpić do certyfikacji takiego budynku na zasadach Passive House Institute (PHI).

Czym jest budynek pasywny?

Budynki pasywne w ogólnym pojęciu charakteryzują się szczególnie wysokim komfortem cieplnym przy bardzo niskim zużyciu energii. Zastosowanie standardu budynku pasywnego w budynkach jest korzystne z uwagi na niskie koszty eksploatacyjne. Tego typu budynki wyróżniają się zapotrzebowaniem na energię użytkową nie większą niż 15 kWh/(m²·rok).

Kryterium krotności wymiany powietrza n50 podczas pomiaru ciśnieniowego szczelności powietrznej w takim budynku wynosi nie więcej niż 0,6 1/h. Ponadto takie budynki korzystają z energii odnawialnej, która w możliwie dużym stopniu zaspokaja potrzeby energetyczne do celów ogrzewania i przygotowania c.w.u. Im większy jest udział energii odnawialnej w budynku, tym lepsza klasa energetyczna – tutaj certyfikat PHI (Passive House Institute) przewiduje trzy klasy energetyczne, w zależności od zapotrzebowania i wytwarzania odnawialnej energii pierwotnej (PER) – Classic, Plus lub Premium.

Wszystkie pomieszczenia znajdujące się wewnątrz budynku pasywnego ze szczelną powłoką izolacyjną muszą być wentylowane przez instalację mechanicznej centrali odzyskującej ciepło z powietrza wywiewanego. Instalacja dostarcza wystarczający strumień objętości powietrza wentylacyjnego (schłodzonego lub podgrzanego w wymienniku centrali) do pomieszczeń i odbiera go.

Co więcej, w takich budynkach zwraca się uwagę na wilgotność względną powietrza wewnątrz – przebywanie w pomieszczeniach o zbyt niskiej wilgotności (poniżej 30%) negatywnie wpływa na naszą kondycję oraz zdrowie.

Z kolei zbyt duża wilgotność (powyżej 70%) sprzyja rozwojowi pleśni i grzybów. Dlatego rolą wentylacji mechanicznej w budynku pasywnym jest nie tylko właściwa wymiana powietrza, ale również utrzymywanie wilgotności na stałym, względnym poziomie – 40–60%.

Mostki cieplne w budynku pasywnym

W budynkach pasywnych dąży się do tego, aby nie występowały mostki cieplne. To newralgiczne miejsca w budynku, w których dochodzi do największej ucieczki ciepła na zewnątrz. Mostki cieplne powstają w wyniku wad projektowych, a zwłaszcza niestarannego wykonawstwa, dlatego wyróżnia się dwa rodzaje mostków cieplnych.

• Pierwsze z nich to geometryczne mostki cieplne – występują wszędzie tam, gdzie powierzchnia przegrody od strony zewnętrznej jest różna od powierzchni przegrody od strony wewnętrznej.
• Drugim rodzajem są konstrukcyjne mostki cieplne powstające w miejscach pocienienia lub przerwania warstwy izolacji oraz niejednorodności konstrukcji przegrody. Drugi typ mostków musi być bezwzględnie eliminowany z budynków pasywnych, jeśli zależy nam na utrzymaniu jak najwyższego standardu energetycznego.

W zależności od charakteru, mostki cieplne mogą przybierać kształt mostków liniowych lub punktowych. Przykładem mostka liniowego jest m.in. balkon z płytą stropową. W takim przypadku w miejscu, w którym balkon przecina izolację ściany zewnętrznej, powstaje podłużne pasmo, przez które łatwo ucieka ciepło.

Mostkami punktowymi są na przykład miejsca, gdzie elementy mocujące, takie jak stalowe kotwy, przecinają izolację termiczną lub naruszają ją prowadzone przez przegrody zewnętrzne instalacje, zwłaszcza przewody wentylacyjne, freonowe, a nawet elektryczne, o ile nie są odpowiednio zabezpieczone, aby zapobiec nieszczelności i ucieczce ciepła z budynku.

Potencjalnymi mostkami cieplnymi w budynku są:

• połączenia balkonów ze stropem,
• wieńce i nadproża ścian zewnętrznych,
• boczne ościeża otworów okiennych i drzwi balkonowych,
• ściany piwnic i wieńce stropu nad piwnicą,
• okna i parapety.

Aby walczyć z mostkami cieplnymi w budynku pasywnym, możemy zastosować szereg rozwiązań projektowych i wykonawczych, które ograniczą ich występowanie do minimum:

• warstwa izolacji termicznej powinna otaczać w sposób ciągły i nieprzerwany całą ogrzewaną część budynku,
• wszędzie tam, gdzie jest to możliwe należy unikać przerw, pocienienia lub przebić w warstwie izolacji,
• jeżeli przebicie warstwy izolacji jest nie do uniknięcia, współczynnik przewodzenia ciepła materiału przebijającego w obszarze warstwy izolacji powinien być możliwie jak najniższy (np. izolacja PIR),
• połączenia przegród powinny być zaizolowane w sposób ciągły i nieprzerwany, a więc na przykład warstwa izolacji dachu powinna łączyć się na całej długości z izolacją ściany zewnętrznej,
• w projekcie budynku powinno się unikać ostrych krawędzi, gdyż są one trudne do zaizolowania, na przykład szczególnie trudno jest zachować ciągłość izolacji w okolicach lukarn,
• należy stosować rozwiązania sprzyjające zachowaniu ciągłości izolacji, na przykład samonośne balkony i klatki schodowe oraz posadowienie na płycie fundamentowej.

Szczelność budynku pasywnego – co warto wiedzieć?

Osiągnięcie przez budynek pasywny wysokiej szczelności powietrznej wymaga zastosowania szczególnych rozwiązań projektowych oraz wysokiej staranności prac budowlano-wykonawczych.

Zanim omówię te rozwiązania, poniżej prezentuję skróconą listę zawierającą materiały oraz połączenia szczelne i nieszczelne.

Materiały szczelne

• Tynk wewnętrzny na murze
• Folie paroszczelne
• Folia zbrojona
• Twarde płyty drewniane, OSB, sklejki
• Beton

Materiały nieszczelne

• Mury (fugi – zaprawa murarska)
• Płyty paździerzowe, supremo, wiórowe
• Folie perforowane, paroprzepuszczalne
• Styropian, wełna mineralna
• Deskowanie, np. na dachu

Połączenia szczelne

• Połączenie folii taśmą butylowo-kauczukową z dodatkową łatą dociskową
• Zastosowanie zgodnie z przeznaczeniem taśmy piankowej z łatą dociskową
• Przebicia zalane betonem o odpowiedniej konsystencji i zaszpachlowanie połączeń elementów betonowych
• Szczelna taśma akrylowa
• Dociskowe listwy uszczelniające

Połączenia nieszczelne

• Taśmy pakowe, papierowe
• Połączenia z betonem o nieodpowiedniej konsystencji
• Klejenie do nieoczyszczonych i nieprzygotowanych elementów konstrukcyjnych
• Pianka montażowa PU
• Fugi silikonowe

Szczelność budynku pasywnego mierzy się metodą bloower door. Efektem takiego badania jest określenie współczynnika n50, definiowanego jako krotność wymian powietrza znajdującego się w budynku w ciągu godziny przy różnicy ciśnień pomiędzy wnętrzem a otoczeniem obiektu równej 50 Pa (pomiaru dokonuje się najpierw dla nadciśnienia, a następnie dla podciśnienia).

Zgodnie z wytycznymi certyfikatu Passive House Institute, w budynku pasywnym wartość współczynnika n50 powinna wynosić nie więcej niż 0,6 1/h. Aby uzyskać wysoką szczelność budynku, w trakcie budowy należy korzystać z elementów uszczelniających powłokę budynku, tj. folii, taśm, kołnierzy. Ważne jest wykonanie bardzo ciepłej i dokładnej obróbki okien oraz drzwi, a także zastosowanie hermetycznych puszek w instalacji elektrycznej. Stolarkę okienną należy też wykonać w systemie ciepłego montażu, polegającego na wykonaniu profili montażowych w warstwie izolacji zewnętrznej.

Warto dodać, że nawet najcieplejsze i najlepsze okna oraz drzwi nie będą w stanie sprostać wymaganiom standardu Passive House, jeśli nie zostaną zamontowane we właściwy sposób.

W przypadku budynku pasywnego jakiekolwiek nieszczelności mogą być przyczyną niekontrolowanej wymiany powietrza. W dłuższej perspektywie może to prowadzić do wychładzania się pomieszczeń, ale też do zawilgocenia ścian zewnętrznych budynku.

W przypadku budownictwa szkieletowego, uzyskanie szczelności wymaga większego nakładu pracy (i kosztów) – wełna mineralna po zawilgoceniu może stracić część swoich właściwości termoizolacyjnych. Dlatego na etapie montażu okien wszelkie połączenia z ościeżami wymagają bardzo dokładnego uszczelnienia dwuetapowego – z wykorzystaniem pianki poliuretanowej oraz technologicznych taśm uszczelniających.

W przypadku takiego budownictwa ważną rolę odgrywa ciągłość warstwy paroizolacyjnej od strony wewnętrznej. Każde jej przecięcie może być przyczyną rozszczelnienia takiego poszycia. Dlatego na etapie prac instalacyjnych, zwłaszcza podczas montażu punktów ciepłej i zimnej wody oraz odpływów, konieczne jest przycięcie folii.

W budownictwie murowanym do takich celów wykonuje się bruzdy ścienne, ubytki następnie uzupełnia się tynkiem. Dlatego w szkieletowym budownictwie pasywnym wymaga się dokładnego sprawdzenia wszystkich przejść instalacyjnych i zaklejenia uszkodzeń warstwy paroizolacyjnej. Alternatywnie można wykonać przedściankę instalacyjną, w której będą prowadzone piony i przewody wodociągowe, kanalizacji sanitarnej i centralnego ogrzewania.

Instalacje w budynku pasywnym

Budownictwo pasywne z uwagi na niskie zapotrzebowanie na ciepło wymaga szczególnego podejścia do kwestii ogrzewania. W takim budynku można skłaniać się ku niskotemperaturowym źródłom ciepła opartym na sprężarkowych pompach ciepła. Uzupełnienie tych systemów może stanowić domowa instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii (opcja).

Źródła ciepła oparte o pompy ciepła z definicji nazywamy niskotemperaturowymi źródłami ciepła z uwagi na fakt, że przeznaczone są do współpracy z temperaturą wody grzewczej o temp. zasilania nieprzekraczającej 55°C. W praktyce mówimy o systemach ogrzewania podłogowego i ściennego, gdzie temperatura wody grzewczej wynosi średnio 35–39°C.

Do ogrzewania budynków energooszczędnych wykorzystuje się również systemy elektrycznego ogrzewania podłogowego, np. z wykorzystaniem przewodów, mat czy folii grzewczych. Tego typu systemy montuje się bezpośrednio pod warstwą wykończeniową podłogi (system suchy) lub w wylewce akumulacyjnej (system mokry).

Dobierając odpowiedni system grzewczy, należy przeanalizować w pierwszej kolejności charakterystykę energetyczną, w której znajdziemy wysokość projektowanego obciążenia cieplnego budynku.

Systemem instalacyjnym jest również wentylacja mechaniczna z rur polietylenowych PeHD o średnicy zewnętrznej 75 mm, gdzie do odzysku ciepła wykorzystuje się rekuperator z wymiennikiem entalpicznym, krzyżowym, przeciwprądowym etc.

Dużym zainteresowaniem w budownictwie pasywnym cieszą się systemy ogrzewania powietrznego, z wykorzystaniem klimatyzatora kanałowego. W takim rozwiązaniu klimatyzator, czyli pompa ciepła typu powietrze/powietrze, wykorzystuje się zarówno do ogrzewania pomieszczeń w okresie letnim, jak również do chłodzenia ich latem. A ponieważ nośnikiem ciepła jest ogrzane powietrze, w ciągu kilku minut możemy podnieść temperaturę w pomieszczeniu do takiej, jaka została zaprogramowana.

Aby rozprowadzać ciepłe powietrze do pomieszczeń, potrzebny jest sufit podwieszany, który należy uwzględnić na etapie projektowania budynku.

Autorzy projektu domu pasywnego: Kreator Architekci, www.kreatorarchitekci.pl

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2019 r. poz. 1065 z późn. zm.).