Sam proces budowy domu może trwać dwa, trzy, może cztery lata. Planując zatem budowę „domu marzeń”, może warto zastanowić się nad zastosowaniem rozwiązań spełniających nie tylko obecne wymagania, ale również te, które zaczną obowiązywać za kilka lat. Już dziś wiadomo, że będą one o wiele bardziej rygorystyczne. W dyrektywie 2010/31/UE z 19 maja 2010 r. umieszczono nowe wymagania dotyczące charakterystyki energetycznej budynków. Zawarte w niej zapisy mówią, że Państwa członkowskie zobowiązują się, aby:
a) do dnia 31 grudnia 2020 r. wszystkie nowe budynki były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii;
oraz
b) po dniu 31 grudnia 2018 r. nowe budynki zajmowane przez władze publiczne oraz będące ich własnością były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii.
Uznać więc można, że budynki te mają spełniać wymagania budownictwa pasywnego, w których zapotrzebowanie na energię do ogrzania nie może przekraczać 15 kWh/m2·rok. Zakłada się, że w budynkach tego typy osiągnięcie komfortowej temperatury powietrza wewnętrznego zapewnione będzie bez wykorzystania tradycyjnych systemów grzewczych. Obecnie budowa takich domów jest niestety kosztowna. Wymaga bowiem, poza odpowiednim zaprojektowaniem budynku, zastosowania materiałów o najwyższych parametrach, a więc bardzo drogich, oraz niezwykłej precyzji wykonania, co również wpływa na zwiększenie kosztów budowy. Domy pasywne to w Polsce wciąż przyszłość, choć oczywiście powstają już one w naszym kraju. Jednak domy energooszczędne są jak najbardziej w zasięgu przeciętnego inwestora.
Zanim podejmiemy decyzję o budowie takiego domu warto odpowiedzieć sobie na pytanie: czym jest dom energooszczędny? Dom energooszczędny to dom wzniesiony według pewnych prostych założeń oraz przy zastosowaniu rozwiązań technicznych, technologicznych oraz materiałowych, które ograniczą do minimum straty energii zużywanej podczas eksploatacji domu. Ponieważ przepisy nie określają tego jednoznacznie przyjęło się, że zapotrzebowanie na energię niezbędną do ogrzania domu energooszczędnego mieści się w przedziale 30-60 kWh/m2 w ciągu rok. Mówimy więc o budynku, w którym „oszczędności” energii w stosunku do aktualnych wymagań prawnych wynoszą co najmniej 50%.
Proces budowy budynku energooszczędnego powinien rozpocząć się na etapie projektowania, a nawet jeszcze wcześniej, bo na etapie wyboru działki. Już tylko poprzez odpowiednie zaprojektowanie bryły budynku możemy uzyskać pierwsze oszczędności. Według różnych danych szacuje się, że przez ściany budynku „ucieka” ok. 20-30% ciepła. Im większa jest powierzchnia ścian zewnętrznych tym straty te będą większe. Należy zatem tak zaprojektować budynek, aby powierzchnia ścian zewnętrznych była jak najmniejsza przy zachowaniu założonej powierzchni i kubatury budynku. Najlepiej sprawdzają się tutaj budynki o prostych kształtach, na planie kwadratu lub prostokąta, a także budynki piętrowe o zwartej bryle. Zaprojektowanie takiego domu o ciekawej formie architektonicznej wymaga od projektanta dużej wiedzy nie tylko z zakresu architektury, co jest oczywiste, ale również z zakresu fizyki budowli. Nadmierne stosowanie elementów urozmaicających bryłę budynku, takich jak lukarny, wykusze czy uskoki ścian, powoduje zwiększenie powierzchni ścian zewnętrznych, czyli zwiększa straty energii. Jak uczy fizyka budowli narożniki budynków, płyty balkonowe itp. są miejscami, w których straty ciepła są największe.
Kolejnym elementem wpływającym na energooszczędność jest dach, a konkretnie jego kształt i wielkość. Najprościej rzecz ujmując w domu energooszczędnym powinien on być prosty oraz o jak najmniejszej powierzchni. Najlepszym rozwiązaniem dla tego typu budynku jest dach jednospadowy lub dwuspadowy. Powinien on być również odpowiednio zorientowany względem stron świata. Dla dachu jednospadowego najkorzystniejszą orientacją będzie południowa, aby promienie słoneczne ogrzewały go jak najdłużej.
Nie oznacza to jednak, że dom energooszczędny to typowy sześcian: nudny i bez wyrazu. Ale w czasie jego projektowania architekt musi wykazać się sporymi umiejętnościami, a inwestor podjąć kluczowe decyzje, czy nie mógłby zrezygnować z niektórych elementów architektonicznych. Może udałoby się zrezygnować z balkonu lub jednej lukarny bez większego uszczerbku na atrakcyjności budynku, uzyskując za to całkiem spore oszczędności energii.
Następną niezwykle ważną kwestią jest prawidłowe rozmieszczenie pomieszczeń wewnątrz budynku. Opracowując projekt funkcjonalny domu energooszczędnego powinno się zwrócić uwagę na to, aby pomieszczenia o największych wymaganiach temperaturowych (pokój dzienny, salon, gabinet, łazienka, jadalnia) umieszczone były od strony południowej, najbardziej nasłonecznionej. Z kolei pomieszczenia, w których nie jest wymagana wysoka temperatura (wiatrołap, kotłownia, garaż) powinny znaleźć swoje miejsce po północnej stronie domu. Po pierwsze dlatego, że zakładana projektowana temperatura wewnętrzna w tych pomieszczeniach wynosi jedynie +16°C i nie będą one pochłaniały dużych ilości energii do ich ogrzania. Ale również dlatego, że będą pełniły one rolę pewnego rodzaju bufora pomiędzy pomieszczeniami o wysokiej temperaturze, a zimnym powietrzem zewnętrznym. Wschodnia i zachodnia orientacja wydaje się najbardziej odpowiednia dla sypialni, WC, korytarzy itp.
Właściwa lokalizacja pomieszczeń domu energooszczędnym powinna być rozpatrywana bezwarunkowo łącznie z właściwym zaprojektowaniem powierzchni okien na odpowiednich elewacjach. Największą powierzchnię przeszkleń powinno się projektować od południa i ewentualnie zachodu. Kierunki te charakteryzują się największym nasłonecznieniem, a więc zapewniać będą również maksymalne zyski ciepła, które są pożądane w okresie jesienno-zimowy. Jednak w lecie może to powodować nadmierny wzrost temperatury w pomieszczeniach, a tym samym skutkować wzrostem ilości energii potrzebnej do odpowiedniego ochłodzenia domu przez system klimatyzacji. To kolejny problem, z którym będzie musiał zmierzyć się projektant. Rozwiązań tego problemu jest kilka. Najprostszym będą markizy, które w okresie zimowym możemy złożyć lub wręcz zdemontować, a w lecie pozwolą nam one na odpowiednie zacienianie okiem. Najdroższym zaś będą chyba inteligentne okna. Opracowana w Stanach Zjednoczonych specjalna powłoka zatrzymuje promieniowanie NIR bez blokowania światła widzialnego. Dzięki temu wnętrze pomieszczenia jest dobrze oświetlone, ale nie nagrzewa się.
Można zatem wyciągnąć wniosek, że właściwie dobrana działka budowlana ułatwi nam powyższe zadania. Wejście do domu oraz wjazd do garażu umieszcza się zwykle od strony drogi dojazdowej. Z kolei salon połączony z tarasem lokalizujemy z reguły od strony ogrodu, a ten zwykle na tyłach domu, aby zapewnić sobie odrobinę prywatności. Byłoby dobrze gdyby działka miała orientację północno-południową, z drogą dojazdową po północnej jej stronie. To oczywiście rozwiązanie idealne, ale nie konieczne, abyśmy mogli myśleć o budowie domu energooszczędnego. Pamiętajmy jednak, że takie „drobne szczegóły” rzutują zawsze na efekt końcowy.
Kolejną ważną kwestią jest zastosowanie stolarki okiennej i drzwiowej o odpowiednio niskim współczynniku przenikania ciepła U. Pozwoli to na ograniczenie strat ciepła przez te elementy. Wielu inwestorów zastanawia się na kwestią jakie okna wybrać, drewniane czy z PCV. Dostępna dziś technologia powoduje, że różnice we właściwościach cieplnych tych okien w zasadzie nie istnieją. Absolutnym minimum dla budynków energooszczędnych wydaje się dziś stosowanie okien o współczynniku U nie przekraczającym 1 W/m2·K z potrójną szybą. Jeśli nie ogranicza nas budżet bez problemu znajdziemy okna o współczynniku U poniżej 0,7 W/m2·K. Należy jednak pamiętać, aby brać pod uwagę współczynnik U dla całego okna, a nie tylko szyby. Wielu producentów podaje właśnie tą wartość jako bardziej korzystną dla swojego wyrobu. Oferta producentów w tym zakresie jest bardzo szeroka od specjalnie klejonych ram drewnianych po 7-mio, a nawet 9-cio, komorowe ramy z profili PCV. Najlepsze z nich posiadają certyfikat Instytutu Domów Pasywnych. Podobnie wygląda kwestia doboru drzwi zewnętrznych. Rozsądnym będzie wybór drzwi o współczynniku przenikania ciepła poniżej 1 W/m2·K. Bezwzględnie nie należy stosować drzwi i ościeżnic metalowych. Nawet drzwi o najlepszych parametrach cieplnych zamontowane na stalowej ościeżnicy nie sprawdzą się w domu energooszczędnym.
Bardzo ważnym elementem domu energooszczędnego jest również izolacja termiczna. Musi ona charakteryzować się odpowiednią grubością oraz szczelnością. Izolacja ścian powinna być ułożona nieprzerwanie od fundamentu aż po dach. Grubość izolacji ścian każdorazowo określić musi na podstawie obliczeń cieplnych projektant. Szczególną uwagę należy zwrócić na miejsca, w których powstawać mogą mostki termiczne. Tworzą się one w miejscach gdzie izolacyjność przegrody jest obniżona w stosunku do jej pozostałej części np.: wieńce, balkony. Poprzez zastosowanie odpowiedniej grubości izolacji termicznej (cofnięcie wieńca) lub specjalnych wkładek termicznych (balkony) można je jednak bez większych problemów wyeliminować. Ten sam warunek dotyczy dachu i elementów z nim związanych, tj. lukarn i kominów.
Wentylacja w domu energooszczędnym powinna być również odpowiednio zaprojektowana. Tradycyjna wentylacji grawitacyjna oparta o typowe kanały wywiewne nie jest rozwiązaniem właściwym. Autorzy wielu pracy poświęconych symulacji zużyciu energii cieplnej w budynkach podają, że wentylacja grawitacyjna pochłania ok. 20-25 % energii potrzebnej do ogrzania budynku. W okresie zimowym powietrze napływające do pomieszczeń przez nawiewniki i nieszczelności w przegrodach ma przecież temperaturę równą temperaturze powietrza zewnętrznego. Musi ono zatem być ogrzane do temperatury pokojowej przez system centralnego ogrzewania. Natomiast powietrze zanieczyszczone wywiewane kanałami wentylacyjnymi ma temperaturę pokojową. W ten sposób pozbywamy się ciepłego powietrza czyli tracimy energię. Tymczasem zastosowanie rekuperatora pozwala na wstępne podgrzanie zimnego powietrza nawiewanego, zanim trafi ono do pomieszczeń, ciepłym powietrzem usuwanym.
Ostatnim, ale chyba najważniejszym, elementem projektowania budynku energooszczędnego są specjalne technologie czerpiące energię ze źródeł odnawialnych. Mowa tutaj o pompach ciepła, wymiennikach ciepła i kolektorach słonecznych.
dr inż. Marek Telejko - Politechnika Świętokrzyska