Nowe standardy budownictwa pasywnego

Dyrektywa EPBD 2024 – cele i założenia

28 maja 2024 r. weszła w życie nowa dyrektywa budynkowa (EPBD 2024), której celem jest poprawa charakterystyki energetycznej budynków oraz redukcja emisji gazów cieplarnianych. Dyrektywa ta jest częścią szerszego pakietu „Fit for 55” oraz inicjatywy „Europejski Zielony Ład”. Nowe przepisy wymagają od państw członkowskich, aby wszystkie nowe budynki były bezemisyjne, co oznacza bardzo wysoką efektywność energetyczną i minimalne zużycie energii pierwotnej pokrywanej ze źródeł odnawialnych.

Wdrażanie tych wymogów oznacza, że zarówno nowe budynki, jak i modernizacje istniejących muszą uwzględniać najnowsze technologie i ekologiczne rozwiązania – mówimy tutaj o rozwiązaniach izolacyjnych, instalacyjnych oraz systemach zarządzania energią, które monitorują i optymalizują jej zużycie w czasie rzeczywistym. Głównym założeniem jest, aby w 2050 r. sektor budowlany nie emitował dwutlenku węgla, lecz był neutralny pod względem emisji, co wymaga kompleksowego podejścia do projektowania i realizacji budynków pasywnych.

Poznaj: Wpływ termoizolacji na stabilność temperatury wewnątrz budynku

Czym jest budynek pasywny?

Budynki pasywne to obiekty zaprojektowane w sposób, który minimalizuje ich zapotrzebowanie na energię, zapewniając jednocześnie wysoki komfort termiczny i klimatyczny. Wykorzystują odnawialne źródła energii do produkcji ciepła i chłodu, w tym ciepło wydzielane przez urządzenia i mieszkańców oraz energię z odzysku ciepła z powietrza wentylacyjnego. Dzięki temu zużycie energii jest bardzo niskie, co prowadzi do obniżenia emisji gazów cieplarnianych i oszczędności finansowych dla użytkowników. Standard „Passivhaus”, wprowadzony w 1991 r. przez dr. Wolfganga Feista w Niemczech, jest uznawany za jedno z najbardziej zaawansowanych podejść do projektowania i budowy budynków o minimalnym zapotrzebowaniu na energię.

Budynki te zużywają nie więcej niż 15 kWh/m² rocznie na energię użytkową, a ich szczelność powietrzna nie przekracza 0,6 1/h. Im większy jest udział energii odnawialnej w budynku, tym lepsza klasa energetyczna budynku pasywnego – tutaj certyfikat PHI (Passive House Institute) przewiduje trzy klasy energetyczne, w zależności od zapotrzebowania i wytwarzania odnawialnej energii pierwotnej (PER) – Classic, Plus lub Premium.

Rola zacienienia i ochrony przed wiatrem

Rozpoczynając projektowanie budynku pasywnego, w pierwszej kolejności należy przeanalizować strefę klimatyczną, w jakiej budynek będzie realizowany, jego lokalizację względem stron świata, ochronę przed wiatrem oraz zacienienie obiektami istniejącymi na działce (budynki, drzewa iglaste). W Polsce, według normy PN-EN 12831, rejon kraju podzielono na różne strefy klimatyczne w zależności od pory roku. W okresie letnim Polskę podzielono na dwie strefy: strefa I obejmuje obszar nadmorski z temperaturą obliczeniową 28°C i wilgotnością na poziomie 52%, natomiast reszta kraju to strefa II z temperaturą powietrza 30°C i wilgotnością 45%. Zimą Polska została podzielona na pięć stref projektowych o temperaturze powietrza zewnętrznego od –16°C (tereny nadmorskie) do –24°C (tereny górskie i obszar Suwalszczyzny), przy wilgotności wynoszącej 100%.

Zacienienie obiektami istniejącymi, takimi jak budynki czy drzewa, jest równie ważnym czynnikiem przy projektowaniu budynków pasywnych, ponieważ może ograniczać zyski ciepła ze słońca przez cały rok. Ograniczenie bezpośredniego dostępu ciepła ze słońca skutkuje wzrostem zapotrzebowania na energię grzewczą. Ochrona przed wiatrem jest kluczowym parametrem dla budynków pasywnych. Budynki zlokalizowane na otwartej przestrzeni zużywają więcej energii na ogrzewanie niż te, które są osłonięte od wiatru. Analizy dotyczące lokalizacji budynków pasywnych względem stron świata są nieodzowną częścią projektowania obiektów w tym standardzie. Pozwalają one znaleźć najkorzystniejsze rozwiązania redukujące zużycie energii na cele grzewcze bez dodatkowych kosztów inwestycyjnych. Taki sposób podejścia do projektowania budynków staje się coraz bardziej powszechny i wkrótce będzie dominujący.

Czytaj także: Zmiany w Prawie budowlanym >>

Grzewcza płyta fundamentowa

Budynki pasywne coraz częściej wykonywane są na grzewczej płycie fundamentowej – innowacyjnym połączeniu tradycyjnej płyty fundamentowej z nowoczesnym systemem grzewczym. Rozwiązanie to eliminuje wilgoć w budynku, zapewnia stabilną temperaturę, komfort cieplny oraz niższe koszty eksploatacji. Tego typu fundament można stosować pod różnorodne budynki, od domów jednorodzinnych po hale przemysłowe. Grzewcza płyta fundamentowa działa na zasadzie ogrzewania podłogowego, gdzie przewody grzewcze, wbudowane bezpośrednio w płytę, przewodzą ciepło równomiernie rozprowadzane po całym budynku.

System grzewczy umieszczony w płycie fundamentowej wykorzystuje przewody wykonane zwykle z rur wielowarstwowych tworzywa sztucznego z wkładką antydyfuzyjną, przez które przepływa woda o temperaturze między 30–40°C. Ogrzane powietrze unosi się, a chłodniejsze opada, zapewniając odpowiednią cyrkulację i naturalny przebieg ciepła wewnątrz pomieszczeń. Grzewcza płyta fundamentowa działa również jako akumulator ciepła, magazynując je w ciągu dnia i oddając w nocy. Wykonanie grzewczej płyty fundamentowej obejmuje kilka etapów:

• przeprowadzenie badania geologicznego gruntu, usunięcie wierzchniej warstwy gleby,
• uzupełnienie wykopu zagęszczonymi warstwami podsypki żwirowo-piaskowej, ustawienie styropianowych elementów brzegowych tworzących cokół budynku,
• rozłożenie rur grzewczych i siatki zbrojeniowej,
• zalanie całości betonem.

Ze względu na konieczność pomieszczenia przewodów grzewczych oraz odpowiedniej grubości warstw izolacji termicznej, grzewcza płyta fundamentowa osiąga większą grubość niż tradycyjna, zwykle około 25–30 cm. Ciepła płyta fundamentowa ma wiele zalet, jak np. krótki czas budowy, minimalne roboty ziemne, możliwość budowy o każdej porze roku oraz zwiększona izolacja cieplna i przeciwwilgociowa. Niemniej jednak ma także wady, w tym wysokie koszty budowy, konieczność dokładnego planowania instalacji oraz brak możliwości podpiwniczenia budynku.

Mostki cieplne w budynku pasywnym

Mostki cieplne to newralgiczne miejsca w budynku, w których dochodzi do największej ucieczki ciepła na zewnątrz. Powstają one w wyniku wad projektowych lub niestarannego wykonawstwa i mogą przybierać kształt mostków liniowych lub punktowych. Przykładem mostka liniowego jest balkon z płytą stropową, natomiast mostkiem punktowym mogą być miejsca, gdzie elementy mocujące, takie jak stalowe kotwy, przecinają izolację. Aby walczyć z mostkami cieplnymi w budynku pasywnym, można zastosować szereg rozwiązań projektowych i wykonawczych, które ograniczą ich występowanie do minimum. Należy dążyć do tego, aby warstwa izolacji termicznej otaczała w sposób ciągły i nieprzerwany całą ogrzewaną część budynku, unikać przerw, pocienienia lub przebić w warstwie izolacji oraz stosować rozwiązania sprzyjające zachowaniu ciągłości izolacji, takie jak samonośne balkony i klatki schodowe oraz posadowienie na płycie fundamentowej.

Szczelność budynku pasywnego

Osiągnięcie przez budynek pasywny wysokiej szczelności powietrznej wymaga zastosowania szczególnych rozwiązań projektowych oraz wysokiej staranności prac budowlano-wykonawczych. Szczelność budynku pasywnego mierzy się metodą blower door, która określa współczynnik n50. W budynku pasywnym wartość współczynnika n50 powinna wynosić nie więcej niż 0,6 1/h. Aby uzyskać wysoką szczelność budynków, należy korzystać z elementów uszczelniających powłokę budynku, takich jak folie, taśmy, kołnierze oraz dokładna obróbka okien i drzwi. Stolarkę okienną można również wykonać w systemie ciepłego montażu, polegającym na montażu profili w warstwie izolacji zewnętrznej.

Warto wspomnieć, że nawet najcieplejsze i najlepsze okna i drzwi nie będą w stanie sprostać wymaganiom standardu Passive House, jeśli nie zostaną zamontowane we właściwy sposób. W przypadku budownictwa szkieletowego uzyskanie szczelności wymaga większego nakładu pracy i kosztów, ponieważ 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 i technologicznych taśm uszczelniających. W budownictwie szkieletowym ważną rolę odgrywa ciągłość warstwy paroizolacyjnej od strony wewnętrznej, a każde jej przecięcie może być przyczyną rozszczelnienia poszycia.

Rola okien w budynkach pasywnych

Okna odgrywają kluczową rolę w budynkach pasywnych, wpływając na ich izolacyjność termiczną i szczelność. Wybór odpowiednich okien pozwoli zapewnić maksymalne zyski cieplne i zminimalizować straty energii. Najważniejszym parametrem, na który warto zwrócić uwagę, kupując okna pasywne, jest współczynnik przenikania ciepła dla całego okna (U_w), pakietów szybowych (U_g) i profili (U_f). W klimacie umiarkowanym chłodnym wartości te wynoszą kolejno: 0,8 W/(m²·K), 0,7 W/(m²·K) oraz 0,8 W/(m²·K). Budując dom pasywny, warto również uwzględnić takie parametry okien pasywnych, jak wskaźnik strat cieplnych na mostkach termicznych (0,7 W/(m²·K)) oraz przepuszczalność promieniowania słonecznego na poziomie 50–65%.

Okna w domu pasywnym montuje się w warstwie izolacji termicznej ścian, minimalizując wpływ tzw. liniowych mostków cieplnych w miejscach styku ramy okna ze ścianą. Do takiego montażu wykorzystuje się specjalne systemy umożliwiające montowanie okien w płaszczyźnie termoizolacji. Najczęściej wybierane są systemy, w których wykorzystuje się wzmacniane kotwy, listwy, kątowniki, konsole czy tzw. ciepłe belki montażowe.

Instalacje w budynku pasywnym

Budownictwo pasywne wymaga szczególnego podejścia do kwestii ogrzewania. W takim budynku należy skłaniać się ku niskotemperaturowym źródłom ciepła, takim jak pompy ciepła. Uzupełnieniem tych systemów może być domowa instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii. Źródła ciepła oparte na pompach ciepła z definicji nazywamy niskotemperaturowymi, ponieważ przeznaczone są do współpracy z systemami ogrzewania podłogowego i ściennego. Do ogrzewania budynków energooszczędnych wykorzystuje się również systemy elektrycznego ogrzewania podłogowego, np. z wykorzystaniem przewodów, mat czy folii grzewczych. Dobierając odpowiedni system grzewczy, należy przeanalizować charakterystykę energetyczną budynku (tzw. OZC), w której znajdziemy wartość projektowego obciążenia cieplnego.

Innym równie ważnym systemem instalacyjnym jest wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, wykonana z rur spiro lub polietylenowych PeHD o średnicy zewnętrznej 50–75 mm, w której do odzysku ciepła wykorzystuje się rekuperator z wymiennikiem entalpicznym, krzyżowym lub przeciwprą­dowym.

Dużym zainteresowaniem w budownictwie pasywnym cieszą się systemy ogrzewania powietrznego z wykorzystaniem klimatyzatora kanałowego. W takim rozwiązaniu klimatyzator, czyli pompę typu ciepła typu powietrze/powietrze, wykorzystuje się zarówno do ogrzewania pomieszczeń w okresie zimowym, jak i do ich chłodzenia latem. Ponieważ nośnikiem ciepła jest ogrzane powietrze, w ciągu kilku minut można podnieść temperaturę w pomieszczeniu do zaprogramowanej wartości. Aby rozprowadzać ciepłe powietrze do pomieszczeń, potrzebny jest sufit podwieszany, który należy uwzględnić na etapie projektowania budynku pasywnego.