Energooszczędne budownictwo jednorodzinne - praktyczne zasady realizacji
Energooszczędne budownictwo jednorodzinne – praktyczne zasady realizacji
Archeton
Polskie ustawodawstwo dotyczące budownictwa nie nadąża za postępem w dziedzinie materiałów i rozwiązań energooszczędnych, dlatego inwestorzy zmuszeni są samodzielnie zadbać o budowę domów cieplejszych, niż wymagają tego przepisy.
Zobacz także
mgr inż. Damian Czernik Energooszczędne i ekologiczne rozwiązania instalacyjne do budynków hotelarskich
Na etapie projektowania budynku usług hotelarskich architekci oraz projektanci branżowi poruszają wiele kwestii związanych z racjonalnym zużyciem energii. Dlatego z jednej strony wykorzystują rozwiązania...
Na etapie projektowania budynku usług hotelarskich architekci oraz projektanci branżowi poruszają wiele kwestii związanych z racjonalnym zużyciem energii. Dlatego z jednej strony wykorzystują rozwiązania architektoniczno-budowlane, które zmniejszają potrzeby cieplne budynku oraz likwidują mostki termiczne. Z drugiej, stosowane są systemy instalacyjne, które zapewniają odpowiedni komfort cieplny, przyczyniają się do obniżenia kosztów eksploatacyjnych budynku oraz podnoszą prestiż ekologiczny obiektu....
Czy w najbliższym czasie planujesz modernizację domu lub mieszkania?
inż. Konrad Tatoń Zastosowanie styropianu o obniżonej przewodności cieplnej w budownictwie i jego wpływ na detale konstrukcyjne
W każdej przegrodzie budowlanej można obserwować złożone formy transportu ciepła. Oprócz regularnych obszarów, w których przepływ ciepła jest jednowymiarowy i dobrze charakteryzowany przez wartość współczynnika...
W każdej przegrodzie budowlanej można obserwować złożone formy transportu ciepła. Oprócz regularnych obszarów, w których przepływ ciepła jest jednowymiarowy i dobrze charakteryzowany przez wartość współczynnika przenikania ciepła U, mamy zawsze do czynienia z miejscami, w których przepływ ciepła jest dwu- lub nawet trójwymiarowy. Związane z tym dodatkowe straty ciepła muszą być starannie obliczone i uwzględnione w charakterystyce cieplnej budynku w formie liniowych i punktowych współczynników przenikania...
Aby tego dokonać, należy kompleksowo zaplanować budowę oraz użytkowanie i wziąć pod uwagę wszelkie elementy składające się na efekt końcowy: ukształtowanie działki i jej orientację w terenie, bryłę domu, materiały ścienne, okna, izolacje, źródła energii i ogrzewania, rodzaj wentylacji, a nawet wymogi zainstalowanych sprzętów domowych. Dopiero całościowe podejście do tematu pozwoli na osiągnięcie celu, czyli niższe rachunki na ogrzewanie i energię.
Powszechnie wiadomo, że budowa domu w technologii energooszczędnej jest droższa niż w technologii tradycyjnej (koszt ten szacuje się na poziomie 10–15% wyższym), dlatego często pojawia się pytanie o opłacalność takiego projektu. Istotna jest też kwestia czasu, w jakim zwrócą się poniesione dodatkowe nakłady.
W artykule zaprezentujemy przykład projektu domu energooszczędnego, który dzięki zastosowaniu rozwiązań technologicznych i materiałowych pozwoli obniżyć koszty ogrzewania, a jednocześnie ochroni środowisko naturalne.
Projektowanie budynków energooszczędnych
Podczas projektowania domu o obniżonym zapotrzebowaniu na energię służącą do ogrzewania pomieszczeń oraz wody użytkowej należy uwzględnić uwagi dotyczące odpowiedniej orientacji pomieszczeń, bryły, orientacji elewacji, zasad strefowania, zastosowania odpowiednich materiałów czy okien. Zalecenia dotyczące projektowania zostaną przedstawione na podstawie poradnika „Dom energooszczędny” [1] oraz informacji zamieszczonych na stronach www.domy-energooszczedne.com.pl [2].
Orientacja pomieszczeń
W domu mieszkalnym najkorzystniej jest, gdy wejście jest usytuowane od północy lub wschodu, podobnie jest w przypadku garażu. Okna pokoju dziennego powinny wychodzić na zachód lub południe, wówczas można się cieszyć światłem naturalnym w ciągu dnia czy podczas popołudniowego wypoczynku.
Ponadto dobrze jest usytuować kuchnię od strony wschodniej, by nie była nadmiernie nasłoneczniona. Od tej samej strony powinno się zaprojektować sypialnię rodziców, natomiast pokoje dziecięce najlepiej lokalizować od strony zachodniej, gdzie dzieci będą mogły odrabiać lekcje przy naturalnym świetle.
Wielkość domu
Najlepszym sposobem na zmniejszenie ilości energii potrzebnej do ogrzania jest ograniczenie powierzchni domu. Mniejszy dom jest tańszy w budowie oraz w eksploatacji.
Bryła – kształt domu
Budynek energooszczędny powinien charakteryzować się zwartą bryłą, nieudoskonalaną wieloma wykuszami, lukarnami czy załamaniami dachu. Należy z nich maksymalnie zrezygnować, gdyż zwiększają powierzchnię przegród zewnętrznych oraz powodują powstawanie mostków termicznych w załamaniach czy narożnikach.
Teoretycznie najkorzystniejszym rozwiązaniem byłoby przyjęcie kształtu sześcianu lub kuli, ponieważ wykazują się one zminimalizowanym stosunkiem powierzchni przegród zewnętrznych do swojej kubatury. Bryłą, w której nietrudno jest mieszkać, a wykazuje się najlepszą relacją przegrody zewnętrzne – powierzchnia, jest dom z poddaszem użytkowym. Dodatkowo zaleca się, by kondygnacje były możliwie najniższe, ale zgodne z normami. Nie ma wtedy potrzeby ogrzewania zbędnej kubatury.
Orientacja elewacji
Największą oraz najbardziej przeszkloną elewację należy usytuować od południa. Odchylenie o 15° nie wpływa znacząco na odbiór ilości ciepła słonecznego dochodzącego do domu. W polskich warunkach największe odchylenie od osi wschód – zachód, przy którym promieniowanie słoneczne jest jeszcze korzystne, to 20° w kierunku północnym i 35° w południowym.
Żadne z okien, nawet te najnowszej generacji, nie są tak szczelne jak ściany i przepuszczają znacznie więcej uciekającego ciepła. Mają jednak inną cechę – umożliwiają dotarcie do wnętrza domu promieni słonecznych.
Usytuowanie okien od strony południowej pozwala na uzyskanie zysków ciepła, natomiast od strony wschodniej lub zachodniej zezwala jedynie na zbilansowanie uciekającego oraz przychodzącego ciepła. Dlatego ważne to, by sytuować największe przeszklenia właśnie od strony południowej. Należy ograniczyć do minimum powierzchnię okien od północy, ponieważ tam nigdy nie zostaną zbilansowane straty ciepła.
Koniecznie trzeba też pamiętać, by nie zacieniać niepotrzebnie i w miarę możliwości okien, które mają przynieść wartość po dodatniej stronie bilansu cieplnego. Nie należy sadzić wysokich drzew w bezpośredniej bliskości domu ani projektować zbyt szerokich okapów. W przeszłości były one stosowane m.in. w tym celu, by ograniczać ciepło słoneczne w gorące, letnie dni. Obecnie można się przed nim bronić przy użyciu żaluzji lub demontowanych na zimę markiz.
Podział wnętrza
Nie należy niepotrzebnie dzielić przestrzeni na małe pomieszczenia. Przy takich podziałach wyraźne stają się różnice między temperaturami pokoi usytuowanych od południa oraz tych od północy. Istnieje ryzyko przegrzania tych pierwszych, a także konieczność zwiększonego ogrzewania tych drugich. Podziały są oczywiście nieuchronnym elementem powierzchni mieszkalnej, dlatego należy stosować cztery następujące zasady rozlokowywania pomieszczeń: zasadę strefowania, grupowania, orientacji oraz buforowania.
Zasada strefowania
W budynku powinny być wydzielone trzy strefy temperaturowe:
- ≤ 16°C – pomieszczenia gospodarcze, garaż,
- 18–20°C – kuchnia, jadalnia, sypialnie,
- 22°C – pokój dzienny, łazienki.
Zasada grupowania
Pomieszczenia należące do jednej strefy temperaturowej powinny ze sobą sąsiadować lub znajdować się jedno nad drugim.
Zasada orientacji
Należy rozlokować pomieszczenia odpowiednio do stron świata, tzn. te, które należą do najwyższej strefy temperaturowej, powinny znajdować się od południa lub w środku domu. Natomiast te, w których nie jest wymagana aż tak wysoka temperatura, trzeba umieścić od strony północnej.
Zasada buforowania
Od strony północnej powinny znaleźć się pomieszczenia ze strefy poniżej 16°C lub te, które nie wymagają w ogóle ogrzewania (schowek, skład opału, spiżarnia), a nawet kuchnia, która ma duże zyski ciepła. Stworzą one bufor, który będzie chronił pozostałe strefy przed zbyt szybkim wychłodzeniem. Natomiast od strony południowej można zastosować ogród zimowy, który spełni odwrotną funkcję. Pozwoli na magazynowanie zimą energii słonecznej i oddanie jej do wnętrza.
Materiały
Materiały termoizolacyjne
Dom energooszczędny musi być starannie ocieplony. Dotyczy to zarówno ścian zewnętrznych, jak i dachu oraz podłogi. Istotnym elementem jest sposób i jakość układania izolacji. Należy maksymalnie eliminować mostki termiczne (np. wieńce czy nadproża). Projekt powinien zawierać stosowne wytyczne dotyczące układania izolacji w miejscach newralgicznych. O tym elemencie należy także pamiętać na etapie wyboru wykonawcy. Najlepiej, jeśli będzie to doświadczona i zarekomendowana ekipa. Dopiero wtedy można mówić o kompleksowym zabezpieczeniu i skuteczności termoizolacji.
Materiały akumulujące ciepło
Ważne jest, by dom akumulował ciepło uzyskane w ciągu słonecznego dnia i oddawał je do wnętrza przy zachmurzeniu czy po zachodzie słońca. W domu murowanym takim magazynem są ściany, podłoga i strop.
By w pełni móc wykorzystać energię słoneczną, trzeba wykonać ściany z materiału akumulującego to ciepło, czyli cegły pełnej, kamienia i betonu. Należy zwrócić szczególną uwagę, by taką rolę spełniała ściana południowa – najbardziej wyeksponowana na działanie słońca. Wówczas po zachodzie ten element konstrukcyjny będzie pełnić rolę grzejnika, oczywiście jeśli się go nie zakryje. Pochłanianie energii świetlnej można zwiększyć dzięki pomalowaniu tej ściany na ciemny kolor. Absorpcja zwiększy się wówczas do 75% w porównaniu z jasną elewacją. Wnętrze natomiast powinno być jak najjaśniejsze, by rozpraszało i odbijało światło naturalne. To zapewni poczucie komfortu dla mieszkańców oraz zmniejszy zapotrzebowanie na energię zewnętrzną.
Balkony
W domu energooszczędnym należy unikać projektowania balkonów wspornikowych, szczególnie z płyt betonowych. Tworzą one mostki termiczne bardzo trudne do zaizolowania. Jeśli inwestorowi bardzo zależy na balkonie, można zastosować dodatkową konstrukcję wsporczą, np. zastrzały lub słupy.
Wentylacja
W domu energooszczędnym zaleca się stosować wentylację mechaniczną z rekuperatorem, czyli odzyskiem ciepłego powietrza. Jeśli bryła domu, usytuowanie, materiały ścienne, izolacja czy okna będą spełniały wyżej wymienione warunki, największe straty ciepła będą następowały w obiekcie właśnie przez wentylację. Szacuje się, że w standardowym domu straty te sięgają nawet 40%, dlatego warto zainwestować w instalację pozwalającą na odzysk ciepła wywiewanego.
Okna
Nawet najcieplejsze okna zawsze będą powodowały większe straty wśród uciekającego ciepła niż każdy z materiałów ściennych. W ostatnim czasie pogoń za oszczędzaniem energii potrzebnej do ogrzania domu zmusiła producentów do innowacyjnych rozwiązań. Na rynku polskim pojawiły się okna aktywne, czyli ulepszone okna energooszczędne. Ich zadaniem jest ochrona przed ucieczką ciepła z wnętrza domu przy jednoczesnym przepuszczaniu energii słonecznej do jego wnętrza. Przy wyborze okna należy zwrócić uwagę na dwa współczynniki: współczynnik przenikania ciepła U powinien być jak najniższy i wynosić mniej niż 0,9 W/(m²·K), natomiast współczynnik przepuszczalności energii słonecznej g nie może być niższy niż 45%. Założeniem tych nowoczesnych okien jest odbiór, a nie odbijanie jak największej ilości energii słonecznej, i wykorzystanie jej w procesie ogrzewania. Może to być ciepło, które bezpośrednio przenika do wnętrza, ale także to, które jest absorbowane i oddawane przez dłuższy czas.
Energooszczędny dom jednorodzinny - przykładowy projekt
Zgodnie z przedstawionymi zasadami zaprojektowano dom jednorodzinny z poddaszem użytkowym, niepodpiwniczony. Wybrany kształt ma mniejszą powierzchnię przegród zewnętrznych niż dom parterowy o tej samej powierzchni użytkowej, a co za tym idzie mniej możliwości utraty ciepła. Budynek charakteryzuje się zwartą bryłą, co pozwala wyeliminować do minimum liczbę mostków termicznych utworzonych z narożników zewnętrznych i wewnętrznych. Zrezygnowano także ze zbyt wielu lukarn, załamań dachu czy wykuszy w ścianach oraz balkonów. To właśnie balkony połączone ze stropem tworzą jedne z największych mostków termicznych. W projektowanym domu zaproponowano w miejsce balkonów okna do podłogi zabezpieczone barierką zewnętrzną, pozwalające na ograniczenie strat ciepła z pomieszczeń. Zrezygnowano także z niepotrzebnego podziału przestrzeni użytkowej na małe wnętrza. Takie pomieszczenia jak jadalnia czy pokój dzienny zostały pozbawione części przegród, by powietrze mogło swobodnie przepływać między nimi a holem. Pozwoli to uniknąć nadmiernego przegrzania tych części domu, które znajdują się od najbardziej nasłonecznionych stron świata.
Pierwszym z parametrów, który został wzięty pod uwagę podczas projektowania tego budynku, była jego lokalizacja względem stron świata. Zaprojektowano wejście główne oraz wjazd do garażu od strony wschodniej, a taras umiejscowiono w południowo -zachodnim narożniku. Bardzo istotną rolę odegrało ulokowanie poszczególnych pomieszczeń w zależności od funkcji i wymaganego doświetlenia. Kotłownia oraz pomieszczenie gospodarcze znajdują się od wschodu, gdyż nie wymagają one zbyt dużego doświetlenia – nie są to pomieszczenia przeznaczone na stały pobyt ludzi. Podobnie jest w przypadku garażu ulokowanego od strony północnej. Nie jest on ogrze wany – tworzy jedynie bufor cieplny dla części głównej, ale i tak zrezygnowano w nim z okien, aby nie przyczyniały się do powiększania strat ciepła.
Pokój dzienny połączony z jadalnią oraz z wyjściem na taras umieszczono w południowo- zachodniej części domu, by po południu można było do woli korzystać ze słońca. Tam także zaproponowano największe przeszklenia, które pozwolą na zwiększenie zysków ciepła właśnie ze względu na ich orientację względem stron świata. Pokoje dziecięce na poddaszu umieszczono nad częścią dzienną szczególnie po to, by mali domownicy mogli długo cieszyć się światłem naturalnym podczas zabawy oraz odrabiania lekcji. Wiatrołap, do którego wchodzi się drzwiami głównymi, ma za zadanie pełnić funkcję śluzy powietrznej niepozwalającej na bezpośrednią ucieczkę ogrzanego powietrza na zewnątrz. Dlatego bardzo ważną rolę pełnią tu kolejne drzwi wewnętrzne – muszą być zamknięte podczas otwierania drzwi wejściowych.
Kolejnym istotnym parametrem, który został wzięty pod uwagę podczas projektowania domu energooszczędnego, jest termoizolacja przegród zewnętrznych. Stropodach został ocieplony dwiema warstwami wełny mineralnej (24 + 8 cm), podłoga na gruncie polistyrenem ekstrudowanym (15 cm), a ściany warstwą wełny mineralnej (20 cm). Taką samą warstwę izolacji zastosowano na ścianie pomiędzy częścią główną budynku a nieogrzewanym garażem.
Następnie zwrócono uwagę na izolację mostków termicznych. Jak już wcześniej wspomniano, w projekcie zrezygnowano z balkonów, które przynoszą bardzo duże straty w bilansie cieplnym. Należy natomiast pamiętać o liniowych mostkach termicznych utworzonych wokół ram okiennych i drzwiowych. Zaprojektowano każdorazowe wyprowadzenie izolacji termicznej o długości 4 cm na ościeżnice okienne i drzwiowe. Ponadto w projekcie przyjęto okna aktywne.
W projektowanym domu energooszczędnym zaproponowano rozwiązanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z rekuperatorem. Pozwoli to na odzysk ciepła z ogrzanego powietrza wywiewanego i zatrzymanie go wewnątrz pomieszczenia.
Także podczas rozmieszczania okien kierowano się zasadami energooszczędnego projektowania. Największą oraz najbardziej przeszkloną elewację usytuowano od południa. Odchylenie o 15° nie wpływa znacząco na odbiór ilości ciepła słonecznego dochodzącego do domu.
Wnioski
Przedstawione rozwiązania ukazują, iż budownictwo energooszczędne zaczyna się na etapie planowania. Większość z zaprezentowanych zasad nie wymaga nakładu finansowego, ale jedynie gruntownego przemyślenia układu pomieszczeń, orientacji względem stron świata, niepotrzebnego podziału przestrzeni czy też lokalizacji przeszkleń.
Literatura
- Poradnik „Dom energooszczędny. Informator rynkowy budownictwa jednorodzinnego”, Wydawnictwo AVT, 2010.
- Strony internetowe: www.domy-energooszczedne.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 ze zm.).
- K. Żarski, „Charakterystyka energetyczna budynków”, Ośrodek Informacji Technika Instalacyjna w Budownictwie, Warszawa 2010.
