W~'i

Dr inż. Ryszard Wnuk

Budowa Domu Pasywnego w praktyce

M M K M S W

© Copyright by Ryszard Wnuk 2006 © Copyright for this edition by Przewodnik Budowlany 2006

Projekt okładki Ryszard Piotrowski

Redaktor prowadzący Ryszard Piotrowski

Redaktor techniczny Ryszard Piotrowski

Skład i łamanie STUDIO PB

Konsultacje mgr inż. Henryk Musiał

mgr inż. Tomasz Mielczyński mgr inż. Wiesław Dybał mgr inż. Maciej Mosiądz mgr inż. Paweł Dominiak mgr inż. Albert Krupiński

Wszystkie książki Wydawnictwa Przewodnik Budowlany można zamówić:

tel. (022) 616 11 05 www.przewodnik-budowlany.com.pl

email: prenumerata@przewodnik-budowlany.com.pl

ISBN 10 - 83-923394-0-1 ISBN 13 -978-83-923394-0-3

2

Budowa Domu Pasywnego w praktyce

Rynek budownictwa pasywnego podobnie jak na całym świecie owocuje dobrymi rozwiązaniami technicznymi i prawnymi, w ra­mach których właściciele nowo budowanych Domów Pasywnych ponoszą bardzo niskie koszty codziennej eksploatacji.

Ryszard Piotrowski, twórca polskiej szkoły pasywności, projektant koncepcji budynku eksperymentalnego

3

SPIS TREŚCI1. W STĘP....................................................................................................................... 611 TENDENCJE ROZWOJOWE W BUDOWNICTWIE..................................... 61 2 DEFINICJE BUDOWNICTWA PASYWNEGO....................................................121.3. WIADOMOŚCI OGÓLNE NA TEMAT ZUŻYCIA ENERGII

W BUDYNKACH......................................................................................................... 151.3.1. ZUŻYCIE ENERGII W SEKTORZE MIESZKALNICTWA........................... 171.3.2. OCHRONA CIEPLNA I STANDARD ENERGETYCZNY

BUDYNKU.....................................................................................................................191.3.3. ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO DO OGRZEWANIA................................221.4. BUDYNKI NORMOWE (BUDOWANE WG AKTUALNYCH

STANDARDÓW) ORAZ WZMIANKI NA TEMAT ZUŻYCIA ENERGII WG WCZEŚNIEJ OBOWIĄZUJĄCYCH NORMOCHRONY CIEPLNEJ............................................................................................... 23

1.5. SŁONECZNE DOMY PASYWNE - PRZYKŁAD.................................................241.6. DOM O ZEROWYM ZAPOTRZEBOWANIU NA ENERGIĘ

DO OGRZEWANIA............................................................................................... .1 242. PROJEKTOWANIE BUDYNKÓW PASYWNYCH.............................................27

' " PRACE PRAKIYCZNE PRZY BUDOWIEEKSPERYMENTALNEGO DOMU PASYWNEGO

i_____ „PRZEW0DNTKA_BUDJ3_WLANEG_0!!____________________________ 3 3 -6 4 12.1 ESTETYKA PRZY PROJEKTOWANIU BUDYNKÓW

ENERGOOSZCZĘDNYCH.......................................................................................66

3. MUROWANE ŚCIANY NOŚNE...............................................................................673.1. ŚCIANY KONSTRUKCYJNE EKSPERYMENTALNEGO

DOMU PASYWNEGO „PRZEWODNIKA BUDOWLANEGO”.........................683.2. MUROWANIE W WARUNKACH ZIMOWYCH................................................... 73

4. OGÓLNE ZASADY OCIEPLANIA PRZEGRÓD(ŚCIAN, STROPU ORAZ WIĘŹBY DACHOWEJ).............................................74

4.1. BUDOWAĆ ENERGOOSZCZĘDNIE I KOMFORTOWO...................................764.2. OCIEPLANIE ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH..............................................................774.3. OCIEPLENIE PODŁOGI NA GRUNCIE WEŁNĄ MINERALNĄ?......................814.4. DWUWARSTWOWE OCIEPLENIE PODDASZA

UŻYTKOWEGO.......................................................................................................... 824.5. ENERGOOSZCZĘDNE OCIEPLENIE PODDASZA

UŻYTKOWEGO.......................................................................................................... 84

5. OKNA W BUDYNKU PASYWNYM..........................................................................855.1. OKNA DACHOWE I KOLANKOWE........................................................................89

6. SZCZELNOŚĆ KONSTRUKCJI BUDYNKU...................................................... 96

4

6.1 INTELIGENTNE SYSTEMY USZCZELNIEŃ....................................................... 96

; PRACE PRAKTYCZNEPR/Y BUDOWIEEKSPERYMENTALNEGO DOMU PASYWNEGO„PRZEWODNIKA BUDOWIAN EGO” 97 - 120

6.2. PRÓBA CIŚNIENIOWA.......................................................................................... 123

7. BADANIE TERMOWIZYJNE BUDYNKU PASYWNEGO............................127

8 INSTALACJE W BUDYNKU.................................................................................1298 1. WENTYLACJA BUDYNKU PASYWNEGO......................................................... 1308.2. SYSTEMY WYKORZYSTUJĄCE ENERGIĘ

PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO................................................................1328 2.1. PRZYSTOSOWANIE BUDYNKU DO WYKORZYSTANIA

ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO........................................... 1328.2.2. DOSTĘPNOŚĆ ENERGII PROMIENIOWANIA

SŁONECZNEGO W POLSCE................................................................................1338.2.3. KONWERSJA FOTOWOLTAICZNA................................................................... 1378.2.4. PASYWNE SYSTEMY SŁONECZNE...................................................................138

9. AKTYWNE SYSTEMY SŁONECZNE................................................................1429.1. KOLEKTORY PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO.....................................1429.2. GRZEWCZE SYSTEMY SŁONECZNE Z

KOLEKTORAMI SŁONECZNYMI.........................................................................1479.2.1. POMPY CIEPŁA...................................................................................................... 1599.2.2. ZASADA DZIAŁANIA POMPY CIEPŁA..............................................................1599.2.3. DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA POMPY CIEPŁA..................................................... 1639.2.4. RODZAJE SYSTEMÓW GRZEWCZYCH

Z WYKORZYSTANIEM POMPY CIEPŁA............................................................165

10. ZUŻYCIE ENERGII I KOSZTY...........................................................................16610.1. PRZYKŁADOWI PRODUCENCI I DYSTRYBUTORZY

POMP CIEPŁA I SYSTEMÓW WSPÓŁPRACUJĄCYCHZ POMPAMI CIEPŁA................................................................................................167

10.2. KOTŁY NA BIOMASĘ..............................................................................................16810.3. EFEKTYWNOŚĆ KONWENCJONALNYCH SYSTEMÓW

GRZEWCZYCH..................................................................................................... 170

11. FUNKCJONOWANIE DOMU PASYWNEGO.................................................. 174

12. KOSZTY BUDYNKÓW PASYWNYCH............................................................... 175

5

1. W STĘP

1.1. TEN D EN C JE ROZW OJO W E W BUDOW NICTW IE

Rosnące ceny energii wymuszają jej oszczędność. Zmniejszanie zużycia energii i jej racjonalne wykorzystanie to również ochrona klimatu w skali świata, państw i lokalnego środowiska otaczającego nasze domy.

0 11950 11960 11970 11980 |l990

* Jednostką powszechnie stosowaną w bilansach międzynarodowych jest tona oleju ekwiwalentnego (toe), która stanowi równoważnik jednej metrycznej tony ropy naftowej o wartości opalowej równej 10 000 kCal/kg (1 toe = 41,868 • 109 J)

Struktura rosnącego zużycia energii pierwotnej na świecie

Zużyciu jednej jednostki energii zawartej w paliwie towarzyszy wydziele­nie szkodliwych gazów, w tym przede wszystkim dwutlenku węgla do at­mosfery. Gromadzenie się gazów w wyższych partiach atmosfery ograni­cza wypromieniowanie ciepła z Ziemi, co powoduje wzrost jej tempera­tury, a w konsekwencji zmiany klimatyczne i takie niekorzystne procesy, jak pustynnienie niektórych obszarów na wszystkich kontynentach oraz

6

topnienie lodów Antarktyki i Arktyki, co w przyszłości grozi zatapianiem zamieszkałych lądów.

Źródto: Kalksandstein. Die Passivhäuser. Fallbeispiele

0,4

0,2

0,0O2 "DCÖä -0,4 Q-E

- 0,64-4 1860 1880 1900 1920 1940 . 1960 1980 2000

lataWzrost temperatury Ziemi

W świecie istnieje dość powszechna świadomość konieczności ogranicze­nia emisji gazów cieplarnianych. Zagadnienia bezpieczeństwa energe­tycznego stają się również bardzo ważne we współczesnym świecie. Co­raz bardziej więc postrzegamy i oceniamy nasze domy poprzez ilość zu­żywanej w nich energii. A są to wielkości niemałe. Sektor mieszkalnictwa zużywa w Europie 27% całkowitej energii finalnej (2003 r.), a w Polsce 33%. Duże zużycie energii w naszych domach było i częściowo nadal jest spowodowane niewłaściwym usytuowaniem i kształtem budynków, duży­mi współczynnikami przenikania ciepła ścian, dachów i podłóg, występo­waniem mostków cieplnych, małą sprawnością systemów grzewczych oraz jeszcze często brakiem motywacji do oszczędzania na skutek przyję­tych zasad rozliczeń.Możliwości zmniejszenia zużycia energii w naszych mieszkaniach i do­mach są znaczne. Zwłaszcza w domach mieszkalnych, odpowiednio za­projektowanych, właściwie zbudowanych, a następnie eksploatowanych. Już kryzys paliwowy lat siedemdziesiątych wymusił konieczność oszczę­dzania energii oraz podjęcie badań i przedsięwzięć, zmierzających do ra­dykalnego obniżenia energochłonności w sektorze mieszkalnictwa. Pojawił się nowy rodzaj budownictwa określony mianem energooszczędnego,

7

o zmniejszonym zużyciu energii i wykorzystującym odnawialne źródła energii dla pokrywania potrzeb energetycznych. Dalszy postęp w zakresie budownictwa niskoenergetycznego wyraża się dążeniem do projektowania domów w jak największym stopniu samowystarczalnych energetycznie po­przez rozwiązania wykorzystujące w sposób zrównoważony zasoby szeroko rozumianego środowiska.

Uwamnkowania związane z koniecznością oszczędzania energii oraz ochrony środowiska, przy jednoczesnym dążeniu do polepszania komfortu użytkowania domów, wyłoniły kierunek rozwoju budownictwa zwany budownictwem bioklimatycznym, dostosowanym do lokalnych warunków, nie zanieczyszczającym środowiska, energooszczędnym w za­kresie inwestycji, eksploatacji i rozbiórki, w którym wykorzystuje się ma­teriały lokalne oraz surowce wtórne. Budownictwo bioklimatyczne, w od­różnieniu od tradycyjnego, traktuje budynek jako „żywy organizm”, od­dychający, odczuwający ciepło i chłód - współdziałający z otoczeniem.

Kategorią domów energooszczędnych wyłonioną w ramach n o - , woczesnego budownictwa są domy pasywne. Standardy domu pasywne­go w zakresie projektu i jego wznoszenia stają się wiodące w zakresie współczesnego budownictwa. W Europie zbudowano do tej pory ok.' 5000 domów pasywnych, a ich mieszkańcy potwierdzają radykalne zmniejszenie kosztów energii w warunkach wysokiego komfortu we­wnątrz domu (zapewnionego przez odpowiednią temperaturę pomiesz­czeń jak i wentylację). Kluczem uzyskania wysokiego komfortu cieplnego przy niskich kosztach eksploatacji jest zapewnienie tzw. efektywności energetycznej domu pasywnego. Tę efektywność energetyczną, czyli znaczne zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania w do­mu pasywnym gwarantuje bardzo dobra izolacja przegród, wysoka jakość okien oraz odzysk ciepła z powietrza usuwanego z domu przez system wentylacyjny.

Idea budownictwa pasywnego polega na kompleksowym podejściu do re­alizacji domu „zdrowego” (dla użytkownika i samego domu również) oraz efektywnego kosztowo. Co jest najważniejsze?

8

Dom typowy

1 0 0 W /m 2

Dom pasywny

10 W /m 2

System grzewczy: 10 kW Nagrzewnica powietrza: maks. 1kW

Porównanie maksymalnego zapotrzebowania na moc systemu do ogrzewania domu typowego i pasywnego w Niemczech

W tradycyjnym budynku, wszelkie nieszczelności umożliwiają infiltrację powietrza, dzięki której do pomieszczeń napływa świeże powietrze, czę­sto w niekontrolowanej ilości. Świeże powietrze wprowadzamy też oczy­wiście otwierając okna. Celem domu pasywnego jest zapewnienie zdro­wych warunków przebywania poprzez wysoką jakość powietrza wewnątrz domu. Realizowane to jest poprzez system mechanicznej wentylacji do­mu. System ten jest kluczowym elementem budynku pasywnego.

9

Źród

to:

ww

w.p

assi

vhau

s.co

m

Świeże powietrze musi zawsze napływać do budynku. W budynku pa­sywnym poprzez system odzysku ciepła z powietrza usuwanego jest ono wstępnie ogrzewane, co sprzyja zmniejszeniu zapotrzebowania na energię do ogrzewania. Z tym, że jest to możliwe tylko w domach bar­dzo dobrze zaizolowanych pod względem termicznym.

Rozwój budownictwa pasywnego jest przedmiotem projektów badaw­czych poszczególnych krajów europejskich lub wspólnie realizowanych przez grupę państw, jako projekty Komisji Europejskiej np. (CEPH EUS - Cost Efficient Passive Houses as European Standards - Efektywne kosztowo budynki pasywne jako standard europejski). Euro­pejski program CEPH EUS powstał w roku 1998, mial na celu wybudo­wanie w Europie 250 budynków o standardzie Domu Pasywnego. W efekcie standard ten został rozpowszechniony jako popularny i możliwy do osiągnięcia, przy użyciu dostępnych na rynku materiałów budowlanych, przy założeniu niewielkich kosztów dodatkowych jakie trzeba ponieść aby zrealizować taki budynek. W ramach projektu CEPH EUS zrealizowano w Niemczech, Austrii i Szwajcarii szereg pro­jektów pilotażowych i demonstracyjnych w wyniku, których rozwinął się w tych krajach rynek budownictwa energooszczędnego, poparty do­datkowo rozwiązaniami prawnymi, w ramach których właściciele nowo budowanych Domów Pasywnych mogą liczyć na preferencyjne kredyty.

W ramach projektu CEPHEUS zrealizowano, zgodnie ze standardami domów pasywnych 14 typów budynków w Niemczech, Szwecji, Austrii, Szwajcarii i Francji. Przede wszystkim wykazano praktyczną możliwość realizacji domów pasywnych i osiągania założonych parametrów je cha­rakteryzujących, przy racjonalnych kosztach i gwarancji wysokiego kom­fortu cieplnego dla użytkowników.

W prace nad budownictwem pasywnym szczególnie zaangażowane są Niemcy, gdzie powstał Instytut Budownictwa Pasywnego w Darmstadt (Passivhaus Institut). Ustala on standardy i przydziela certyfikaty domom pasywnym.

10

200

n - ilość zbudowanych budynków

Porównanie zużycia energii do ogrzewania w trzech rodzajach domów w Niemczech: tradycyjnych, niskoenergetycznych i pasywnych

Również w ramach programu Komisji Europejskiej TH ERM IE, przy współudziale szeregu instytucji i firm austriackich, zrealizowano w Au­strii (Gleisdorf) budynki w zabudowie szeregowej i biuro (zespól o na­zwie „SUNDAYS”), z prefabrykatów, przy normalnych kosztach, a zre­dukowanym zapotrzebowaniu na energię dzięki: wysokiej izolacyjności przegród zewnętrznych, zyskom energii ze słonecznych systemów pa­sywnych (z akumulacją ciepła w masywnych układach), pozyskaniu cie­pła (lub chłodu) z gruntowego wymiennika ciepła, z aktywnymi insta­lacjami z kolektorami słonecznymi, oraz z wykorzystaniem kotłów na biomasę (pelety) jako szczytowych źródeł ciepła. Zastosowano nisko­temperaturowe podłogowe lub ścienne instalacje grzewcze. Pomiary wykazały zapotrzebowanie energii do ogrzewania na poziomie 20 kWh/nr, przy zapotrzebowaniu teoretycznym: 26 kWh/m2 dla bu­dynków biurowych oraz 32 kWh/m2 dla budynków mieszkalnych w za­budowie szeregowej.

11

Źród

ło:

ww

w.p

assi

vhau

s.co

m

Idee dotyczące współczesnego budownictwa oraz możliwości no­woczesnych technologii, w tym wykorzystywania odnawialnych źródeł energii pozwalają na realizację, przy spełnieniu rygorystycznych wymagań dotyczących zużycia energii, domów funkcjonalnych, przyjaznych dla użytkowników i środowiska, czyli domów pasywnych.

1.2. D E FIN IC JE BUDOWNICTWA PASYWNEGO

Definicja Domu Pasywnego (1988 r.) wg dr Wolfganga Feista, założycie­la Instytutu Domu Pasywnego w Darmstadt:

„Dom Pasywny jest budynkiem o ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania wnętrza (15 kWh/m2/rok), w którym komfort termiczny zapewniony jest przez pasywne źródła ciepła (mieszkańcy, urządzenia elektryczne, ciepło „słoneczne”, ciepło odzyskane z wenty­lacji), oraz dogrzewanie powietrza wentylującego budynek. Tak, że nie potrzebuje on autonomicznego, aktywnego systemu ogrzewania”.

Jedna z definicji budynkiem pasywnym nazywa obiekt nie wymagający dostarczenia żadnej energii do ogrzewania lub chłodzenia (Adamsom 1987 r.). W tym znaczeniu jest to tzw. budynek zero-energetyczny (zero­we zapotrzebowanie na energię do ogrzewania lub chłodzenia). Niezbęd­ną energię do ogrzewania lub chłodzenia wytwarzają przebywający w do­mu jego użytkownicy, zainstalowane urządzenia takie jak lodówki, pralki. Z tego powodu budynek taki może być określony przymiotnikiem pasyw­ny. Termin „pasywny” w tym rozumieniu określa stan nie dostarczania energii (konwencjonalnej) z zewnątrz lub raczej brak aktywności w jej do­starczaniu. W ogólności bardziej popularne jest odniesienie terminu pa­sywny do sposobu wykorzystania energii słonecznej (w ciepło użyteczne bez urządzeń mechanicznych). Ugruntowane w architekturze jest poję­cie słonecznych domów pasywnych. Terminowi pasywny towarzyszy w tym przypadku określenie źródła energii, czyli energii słonecznej. Standard zużycia energii w domu pasywnym zależy od lokalnych warun­ków klimatycznych. Obecnie, dla warunków europejskich, Instytut

12

Budownictwa Pasywnego (Passivhaus Institut, Darmstadt), definiuje dom pasywny jako budynek, „którego zapotrzebowania na energię do ogrzewania jest mniejsze od 15 kW h na metr kwadratowy powierzchni mieszkalnej w ciągu roku.W budynkach o bardzo małym zapotrzebowaniu na energię do ogrzewa­nia istotną rolę odgrywają zyski energetyczne pochodzące od źródeł we­wnętrznych. Dlatego powyższa ścisła definicja budynku pasywnego od­nosząca się tylko do zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania jest zbyt ograniczona. Przyjęto więc, że całkowite zużycie energii pierwotnej do ogrzewania, podgrzewania wody użytkowej, zasilania urządzeń elektrycz­nych domu pasywnego nie przekracza 120 kWh/m2 rocznie. Odniesienie zużycia energii w domu do energii pierwotnej, a więc np. węgla spalane­go w elektrowni wytwarzającej energię elektryczną wymaga dokonania stosownych obliczeń.

Próbowano zdefiniować też dom pasywny wykorzystując wielkość energii w nim zużywanej (Feist 1993):„Dom pasywny jest domem o całkowitym zużyciu energii do ogrzewa­nia, przygotowania ciepłej wody użytkowej i zasilania urządzeń elek­trycznych mniejszym niż 30 kWh/m2 rocznie”.Ta definicja nie jest obecnie powtarzana, wydaje się, że ze względu na zbytnią kategoryczność nałożonego wymagania i trudności jego praktycz­nej realizacji.

Definicje domu pasywnego nie określają jak ma on wyglądać czy jak konkretnie być zbudowany. Pojęcie to dotyczy jego cech, właściwości czy ogólnie zasad projektowania i funkcjonowania budynku. U podstaw sformułowania koncepcji domu pasywnego leży dążenie do zaprojekto­wania domu zgodnie z zasadami maksymalnej efektywności energetycz­nej. Zmniejszanie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania, poprzez zwiększanie izolacyjności przegród, doskonałe okna, zyski słoneczne itp. ma doprowadzić do sytuacji, w której konwencjonalny system grzewczy nie będzie już potrzebny (nawet w umiarkowanym lub chłodnym klima­cie). Przyjmuje się, że wartością graniczną szczytowego zapotrzebowania na moc do ogrzewania domu pasywnego jest 10 W/m2. Zapotrzebowanie

13

mniejsze od 10 W/m2, niezależnie od klimatu powoduje, że funkcje sys­temu grzewczego może przejąć system wentylacyjny (jako jedyny system grzewczy). Oddzielny, tradycyjny system grzewczy nie jest wtedy potrzeb­ny. Ważne jest zrozumienie, że nie jest konieczne osiągnięcie zerowego zapotrzebowania na energię do celów grzewczych, gdyż byłoby to obec­nie bardzo nieekonomiczne. Zestawiono poniżej, wynikające z przedsta­wionych przesłanek, kryteria jakie powinien spełniać dom pasywny. Będą one szczegółowo omówione w następnych rozdziałach.

1. Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania < 15 kWh/(m2 • rok)2. Maksymalne zapotrzebowanie na moc

do ogrzewania 10 W/m23. Współczynnik przenikania ciepła

(strat ciepła) przez przegrody zewnętrzne (ściany, dach, płyta podłogowa) 0,15 W/(m2 • K)

4. Współczynnik przenikania ciepła przez okna, < 0,8 W/(m2 • K)przy współczynniku przepuszczalności energii słonecznej > 50... 60 %

5. Szczelność budynku nso (definicja patrz rozdz. 6) 0,6 l/h

6. Sprawność rekuperatora (wymiennika ciepła do odzysku ciepła z powietrza usuwanego z budynku), > 75%przy poborze energii elektrycznej

7 7im/nio anomii nian.,nłn/.l< 0,45 Wh/m3

j - — o" i * * "“Mdo zaspokojenia wszystkich potrzeb energetycznych domu

Określone właściwości odnoszące się do przegród, szczelności domu i sprawności rekuperatora to niejedyne cechy domu pasywnego. Spełnienie kryteriów małego zużycia energii pierwotnej do ogrzewania i energii jest w ogóle ułatwione łub umożliwione, przy zastosowaniu technologii już obecnie stających się ekonomicznie opłacalnymi, poprzez:

14

o wykorzystanie energii promieniowania słonecznego do zaspokojenia za­potrzebowania na energię do celów grzewczych;

® ewentualne doprowadzenie świeżego powietrza poprzez gruntowy' wy­miennik ciepła (rura zakopana w ziemi). Dzięki temu wstępnemu pod­grzaniu, powietrze może osiągnąć temperaturę 5°C nawet w zimie;

® wykorzystanie kolektorów słonecznych lub pomp ciepła do podgrzewa­nia wody użytkowej;

■> zastosowanie energooszczędnych chłodziarek, zamrażarek, zmywarek, suszarek i innych urządzeń gospodarstwa domowego.

Konsekwencją takiego podejścia jest objęcie terminem „pasywności” nie tylko domu jako całego obiektu, ale poszczególnych jego elementów. Mó­wimy więc o „pasywnych” oknach, rekuperatorach, itp.

1.3 WIADOMOŚCI OGÓLNE NA TEM AT ZUŻYCIA ENERGII WBUDYNKACH

Za 100% przyjęto wartość energetyczną paliwa w elektrowni. Dodane ilości energii określają poziom jej zużycia w procesie wydobycia i przetwarzania oraz podczas transportu.

15

120i

100

80

60

40

ca 20'§>a>c nai 0

oNca

-OJ-----g £ a>5 o

-g -B "NN >, .2 S'0ST3'“S 2 c Di

U J a .

O N U %■M_o t J~

c3_3Ł_co0)N

ca'ET3A

co>»Q

TJa>BF * “

£ 2- f~£r~ cu a •o =-co c O cu _ e ~ c o _ _

uca w N o .

.2-S _jo"taaco

T8-’ocaac -O-TJc5

o-o —3uo

ccag .DiO)O

Wykorzystanie gazu do celów grzewczych

Źródło: „Racjonalizacja przetwarzania i użytkowania energii. Wskaźniki techniczno- ekonomiczne i środowiskowe. Poradnik dla użytkowników energii." Bałtycka Agencja Poszanowania Energii. Gdańsk 1999 r.

Zużywana energia w budynku jest energią występującą na końcu lańcu cha przemian i strat energii realizowanych podczas szeregu procesów, po cząwszy od zamiany energii chemicznej (pierwotnej) paliw na różne ro dzaje energii finalnej którymi są energia elektryczna lub ciepło. Spraw­ność przetwarzania energii zużywanej do ogrzewania budynków przedsta­wiono poniżej.

Sprawności przetwarzania energii w budynkach

Źródło: „Poradnik dla inwestora indywidualnego w zakresie energooszczędnego ogrzewania budynków jednorodzinnych" (praca zbiorowa pod redakcją mgr inź. Dariusza Koca). Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. Warszawa, 2001 r.

16

W przypadku ogrzewania sprawność całkowita obniżana jest przez straty przetwarzania energii chemicznej w energię użyteczną r)„,, straty przesy­łu r)p, straty związane z niepoprawnym funkcjonowaniem lub brakiem układów regulacji instalacji wewnętrznej iąr oraz straty wykorzystania spo­wodowane nierównomiernym rozkładem temperatury w pomieszcze­niach i niewłaściwym usytuowaniem grzejników rp.Wszystkie powyższe straty występują jednocześnie i dopiero ciepło Q0, które jest na samym końcu łańcucha przemian i strat, jest tym cie­płem, które ucieka przez przegrody budynku oraz odprowadzane jest z powietrzem wentylacyjnym. Tak więc każde zmniejszenie ilości zuży­wanego ciepła Q 0 przekłada się na wielokrotne zmniejszenie ilości zu­

żywanych paliw.

1.3.1 Z U ŻY C IE E N E R G II W SEK TO R Z E M IESZKALNICTW A

Tendencje zmian w strukturze zużycia energii w sektorze mieszkalnictwa:

gotowanie 6,6% oświetlenie 2,3% urządzenia elektryczne/ domoweao 4.5%

Struktura zużycia energii w gospodarstwach domowych w Polsce według kierunków użytkowania w roku 2002 (Agencja Rynku Energii)

17

Zużycie energii budownictwa mieszkaniowego, kraje UE-15,1998

c.w.u. 27%

44 kWh/nfurządzenia elektryczne 38%

Standardy wypracowywane w ramach zadania „13” (Międzynarodowej Agencji Energii International Energy Agency) - „Słoneczne” budynki o małym zapotrzebowaniu na energię.

18

litf^

Sposoby zużywania energii w budynku jednorodzinnym można podzielić na cztery zasadnicze grupy:» eksploatację urządzeń gospodarstwa domowego (AGD, gotowanie),• oświetlenie,• ogrzewanie,o przygotowanie cieplej wody użytkowej (c. w. u.).Czynniki powodujące zużywanie energii, a więc ogrzewanie pomieszczeń, przygotowanie cieplej wody użytkowej, oświetlenie i zasilanie urządzeń gospodarstwa domowego nabierają coraz bardziej równorzędnego znacze­nia. Na skutek zmniejszenia jednostkowego zużycia energii do ogrzewa­nia, rośnie znaczenie pozostałych elementów zużycia energii. Zmniejsze­nie całkowitego zużycia energii domu pasywnego do 30 kWh/m2 rocznie, wobec założenia racjonalności kosztów budowy domu, jest bardzo trud­nym wyzwaniem. Konieczna jest realizacja obiektów pilotażowych, do­świadczalnych i ich monitoringu. Taką funkcję spełnia budynek ekspery­mentalny wybudowany z inicjatywy pisma „Przewodnik Budowlany”.

1.3.2. OCHRONA CIEPLN A I STANDARD EN ERG ETYCZN Y BUDYNKU

Miernikiem standardu energetycznego budynku jest wskaźnik nazywany sezonowym zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania E, który określa ilość ciepła odniesioną do powierzchni lub kubatur)' budynku potrzebne­go do jego ogrzania w ciągu roku. Wyrażony jest on w kWh/(m2 0 rok) lub w kWh/(m3 • rok).

Wyróżniamy dwa rodzaje wskaźników E:

1. Wskaźnik E0 opisuje ilość ciepła konieczną do ogrzania jednostkowej powierzchni pomieszczeń w budynku. Wskaźnik ten określa jakość i standard energetyczny budynku (przegród zewnętrznych).

2. Wskaźnik Es opisuje ilość ciepła zawartego w paliwie, konieczną do do­starczenia do źródła ciepła budynku, a uwzględnia straty wynikające z jakości i poprawności pracy instalacji grzewczej w budynku.

19

Wskaźnik ten pozwala na dokonanie oceny standardu energetycznego ca­łego budynku, w tym również instalacji grzewczej.

Współczynniki te można obliczyć na podstawie:° obliczeń cieplnych budynku oraz oceny jakości istniejącej instalacji

grzewczej lub0 pomiarów rzeczywistego zużycia energii w budynku.

Zagadnienia efektywnego wykorzystania energii nabierają od lat coraz większego znaczenia. Odzwierciedleniem tej tendencji są zmiany wymo­gów w zakresie izolacyjności cieplnej przegród w budynkach, przedsta­wione w tabeli poniżej.

Rodzajprzegrody Uo max [W/mz • K]

- PN-57 PN-64 PN-74 PN-82 PN-91 ObecnieŚcianyzewnętrzne

1,16 1,16 1,16 0,75 0,55-0,7 0,30-0,50

Stropodach 0,87 0,87 0,7 0,45 0,3 0,3Poddasze 1,05 1,16 0,93 0,4 0,3 0,3Okna (dla róż­nych stref kli­matycznych)

2,0 IV, V 2,6 I, II, III

2,0 IV, V 2,6 I, II, III

2,0 IV, V 2,6 I, II, III

Wartość współczynnika przenikania ciepła U0 [W/ m2K] wg normy PN**/B 02020 w zależności od okresu obowiązywania kolejnych norm i dla obecnie obowiązujących przepisów

Źródło: „Poradnik dla inwestora indywidualnego w zakresie energooszczędnego ogrzewania budynków jednorodzinnych" (praca zbiorowa pod redakcją mgrinż. Dariusza Koca). Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. Warszawa, 2001 r.

Przepisem, który obecnie w Polsce określa wymagania w zakresie ochrony cieplnej budynków jest rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzen­nej i Budownictwa z dnia 14 grudnia 1994 r. w sprawie warunków tech­nicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 1995 r. Nr 10, poz. 46 wraz z późniejszymi zmianami, tekst jednolity w Dz. U. Nr 15, poz. 140 z dnia 4 lutego 1999 r.). Rozporządzenie to, po­za granicznymi wielkościami współczynników przenikania ciepła U„,

20

określa również dla budynków mieszkalnych graniczne wielkości wskaźni­ka sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku E0 wy­rażającego ilość ciepła potrzebnego do ogrzania 1 m3 kubatury w ciągu ro­ku w zależności od współczynnika kształtu budynku A/V Wymogi doty­czące wielkości wskaźnika E0 nie są obowiązujące dla budynków jednoro­dzinnych. Stanowić mogą one jednak dla nich odniesienie przy analizie i ocenie standardu energetycznego. Ilości poszczególnych rodzajów paliw odpowiadające zużyciu ciepła wg wymagań normowych zamieszczono w kolejnej tabeli.

Normatywne wartości wskaźnika E0

Współczyn­nik kształtu budynku A/V*

GranicznawartośćwspółczynnikaEo

Typ ogrzewania

Elektryczne Gazowe Olejowe Węglowe

--- kWh/(m3 • rok) kWh/(nf • rok) m3/(m3 • rok) l/(m3 • rok) kg/(m3 • rok)A/V<0,2 29,0 29,0 3,1 3,0 3,7iV

1V04d 26.6+12 AN 29,0 - 37,4 3.1 - 4 .0 3 .0 -3 .9 3 .7 -4 ,8

A/V>0,9 37,4 37,4 4,0 3,9 4,8

Źródio: „Poradnik dla inwestora indywidualnego w zakresie energooszczędnego ogrzewania budynków jednorodzinnych" (praca zbiorowa pod redakcją mgr inż. Dariusza Koca). Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. Warszawa, 2001 r.

A - suma pól powierzchni wszystkich ścian zewnętrznych (wraz z okna­mi i drzwiami balkonowymi), dachów i stropodachów, podłóg na gruncie lub stropów na piwnicą nieogrzewaną, stropów nad przejaz­dami, oddzielających część ogrzewaną budynku od powietrza ze­wnętrznego, liczonych po obrysie zewnętrznym,

V -kubatura ogrzewanej części budynku, obliczona zgodnie z Polską Normą dotyczącą zasad obliczania kubatury budynków, powiększona o kubaturę ogrzewanych pomieszczeń na poddaszu użytkowym lub w piwnicy i pomniejszona o kubaturę wydzielonych klatek schodo­wych, szybów wind, otwartych wnęk, loggii i galerii.

21

1.3.3. ZAPOTRZEBOW ANIE NA C IEPŁO DO OGRZEWANIA

Poniższy rysunek ilustruje przybliżoną zależność zapotrzebowania na energię do ogrzewania w zależności od podstawowych parametrów ciepl. nych domu (130 m2, Niemcy)

Zapotrzebowanie na energię pierwotną na cele grzewczeWg normy EnEV 2002

grubość ściany 30 cm współczynnik przewodzenia depta 0,1 W/(mK)

grubość ściany 36,5 cm współczynnik przewodzenia ciepła 0,09 U//(mK)

0,16

Współczynnik ;; przenikania

ciepła Uo

grubość ściany 48 cm współczynnik przewodzenia ciepła 0,08 W/(mK)

0,35 0,30 0,20

o/t. 60 kWh/m2 710 /itrów oleju opałowego

ok. 40 kWh/m2 470 litrów oleju opałowego

ok. 90 kWh/m2 1070 litrów oleju opalowego

Straty ciepta przez przenikanie

Z przeliczenia zapotrzebowania na energię na ilość potrzebnego do jego pokrycia oleju opałowego wynika spotykane nazewnictwo. Dom 3 litrowy zużywa 3 1 oleju opałowego na 1 m2 powierzchni mieszkalnej w ciągu ro­ku co odpowiada zużyciu ok. 30 kWh/m2 (dokładnie 28,9 kWh/m2 przy wartości opalowej oleju 43 400 KJ/kg).

1.4. BUDYNKI NORM OW E (BUDOWANE W G AKTUALNYCH STANDARDÓW) ORAZ ZU ŻYCIE EN ERG II WG W CZEŚN IEJ OBOWIĄZUJĄCYCH NORM OCHRONY CIEPLN EJ

Standardy innych krajów europejskich o zbliżonym do polskiego klimacie stawiają większe niż obowiązujące w Polsce wymagania w zakresie ochro­ny cieplnej budynków.

Porównanie standardów energetycznych budynków w Polsce i innych krajach

Kraj Okres W artość E„ kW h/(m 2 • rok)

POLSKA Budynki z lat 1967 - 85 240 -r 290Budynki z lat 1985 - 93 160 -s- 200Budynki po 1993 r. 120 160Obecnie 90 -s- 120

NIEMCY Budynki zgodnie z przepisami obowiązującymi od 1995 roku

50 -r 100

Planowane

or*.•I*oco

SZWAJCARIA Dom energooszczędny Budynki aktualnie

55

wznoszone 55 -i- 85

Źródło: „Poradnik dla inwestora indywidualnego w zakresie energooszczędnego ogrzewania budynków jednorodzinnych" (praca zbiorowa pod redakcją mgr inż. Dariusza Koca). Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. Warszawa, 2001 r.

Przytoczone dane dotyczą ciepła dostarczonego do pomieszczeń i przeni­kającego na zewnątrz budynku przez przegrody zewnętrzne i wentylację. Po uwzględnieniu sprawności systemu grzewczego, ilość ciepła koniecz­nego do dostarczenia do budynku w postaci paliwa lub do węzła cieplne­go musi być oczywiście większa. Przy obecnych wysokich cenach energii w Polsce opłaca się wznosić i projektować budynki o znacznie większej izolacyjności cieplnej niż wymaga tego norma. Zwiększenie kosztów bu­dowy jest szybko rekompensowane niższymi kosztami opłat za energię.

22 23

w

1.5. SŁO N ECZN E DOM Y PASYWNE - PRZYKŁAD

Przykład domu o „zerowym” zapotrzebowaniu na energię konwencjonalną do ogrzewa-

Goteborg, Szwecja.ma

Dom o zabudowie szeregowej posiada doskonałą izolację cieplną ścian i dachu. Zapo­trzebowanie na ciepło pokry­wane jest przez system odzy­sku ciepła z układu wentylacji wymuszonej. Okna strony po­łudniowej zwiększają zyski sło­neczne, a zamknięcie budynku od strony północnej (dobu­dówka - wiatrołap) minimali­zuje straty ciepła również przy wchodzeniu i wychodzeniu z domu. Kolektory promienio­wania słonecznego (ok. 6 m2 na każde mieszkanie) podgrze­wają ciepłą wodę użytkową.

Fasada południowa

Fasada północna

1.6. DOM O ZEROW YM ZAPOTRZEBOWANIU NA EN ERG IĘ DO OGRZEWANIA - PRZYKŁAD

Na świecie spotyka się już eksperymentalne budynki jednorodzinne, tzw. zero-energetyczne w odniesieniu do zapotrzebowania na energię w ogóle (do ogrzewania, zasilania urządzeń, oświetlenia, gotowania). Nie wyma­gają one dostarczania z zewnątrz energii w żadnej postaci i zapewniają utrzymanie odpowiedniego komfortu cieplnego.

24

Na zmniejszenie zużycia energii w budynku wpływają:

• dobre własności cieplne przegród budowlanych:- współczynnik przenikania ciepła U„ zewnętrznych przegród budowla­

nych < 0,2 W/(m2 * K), ściana północna jest izolowana 24 centyme­trową warstwą celulozy będącą materiałem z odzysku,

-współczynnik przenikania ciepła dla okien U0 = 0,6 W/(m2 0 K),• zoptymalizowany system wentylacji mechanicznej z odzyskiem

ciepła oraz wstępnym podgrzaniem w gruncie powietrza świeżego,. SyStem bierny pozyskiwania energii promieniowania słonecznego.Podstawowe elementy zintegrowanych instalacji grzewczych budynku(cecha nowoczesnych rozwiązań) są następujące:• ogniwa fotowoltaiczne

o powierzchni 36 m2 z akumulatorem krótko­terminowym 20 kWh,

• cieczowe kolektory pro­mieniowania słoneczne­go o powierzchni 14 m2 (specjalnej konstrukcji z izolacją transparentną) do produkcji cieplej wo­dy użytkowej,

• elektrolizer wody wyko­rzystujący energię elek­tryczną z ogniw fotowol-taicznych, którego zadaniem jest produkcja wodoru i tlenu w okresie letnim, a więc przy nadmiarze produkowanej w stosunku do potrzeb przez ogniwa fotowoltaiczne energii elektrycznej. Wodór i tlen są na­stępnie sezonowo magazynowane,

• magazyn wodoru,• ogniwo paliwowe (o mocy 1 kW i sprawności całkowitej 80%), w któ­

rym wodór jest spalany katalitycznie w celu produkcji energii elektrycz­nej i ciepła do ogrzewania pomieszczeń.

Przykład nowoczesnego budynku - samowystarczalny energetycznie „słonecz­ny” dom we Freiburgu - dom przyszłości.

25

Schemat ideowy systemów energetycznych przykładowego „samowystarczalnego energetycznie” domu we Freiburgu.

zyski bezpośrednie przez okno

z żaluzjami

zyski pośrednie jako efekt izolacji

transparentnej

pou/ietrzne ogrzewanie pomieszczeń

-cdzysk energii mpuwi$ ~

gruntowy wymiennik ciepła

ogniwa PV

kolektory staneczne dwustronnie opromieniowane

gazowy podgrzewacz pomocniczy

energiaelektryczna

powietrze

światło dzienne

woda

mieszanka niezamarzająca

energia elektryczna

i - i wodór/tlen

26

Opisany budynek zasadniczo różni się od koncepcji domu pasywnego. W domach pasywnych, jak zaznaczono poprzednio, rezygnujemy z osią­gnięcia zerowego zapotrzebowania na energię do ogrzewania co jest moż­liwe dzięki zastosowaniu bardzo nowoczesnych, kosztownych rozwiązań technologicznych. Dom pasywny ma być domem „dostępnym” cenowo, co można uzyskać upraszczając systemy energetyczne. Minimalizacja kosztów domu pasywnego jest warunkiem szerokiego rozpowszechnienia tej idei.

2. PROJEKTOWANIE BUDYNKÓW PASYWNYCH

Aby energooszczędny budynek funkcjonował poprawnie, należy znaleźć mu odpowiednią działkę. Najlepsza będzie taka, na której będzie można zbudo­wać dom zorientowany na południe, ale nie należy się przejmować odchyle­niami od tego kiemnku sięgającymi kilkunastu stopni. Dobrze, gdyby szero­kość działki pozwoliła na takie zaprojektowanie budynku, aby wszystkim po­mieszczeniom mieszkalnym dostarczyć południowego światła.

Idea „otwarcia” budynku od strony południowej na oddziaływanie promieniowania słonecznego.

27

TEMAT PROJEKTUrealizacja budynku energooszczędnego

ANALIZA DANYCH WEJŚCIOWYCH

1

funkcja obiektu, dziatka, budżet, standard energetyczny

KONCEPCJA ARCHITEKTONICZNAzawiera koncepcję

energetyczną budynku

PROJEKT TECHNOLOGICZNY _________wybór technologii i materiałów o

standardach odpowiednich dla przyjętej koncepcji energetycznej z uwzględnieniem

budżetu

AUDYT ENERGETYCZNYsprawdzenie spełnienia koncepcji energetycznej

' i

PROJEKT BUDOWLANYodpowiednie rozwiązanie

detali budowlanych’ f

BUDYNEK ENERGOOSZCZĘDNYnadzór nad realizacją

Schemat etapów w projektowaniu budynku energooszczędnego

28

Budynek powinien być tak wytyczony, aby minimalizować długość ścian, okrywających żądaną powierzchnię, ale jednocześnie jak największą po­wierzchnię elewacji wystawić na południe.Część kubatury'oddzielona termicznie od zewnętrza powinna być jak naj­bardziej zwarta, nie tylko dlatego, że każde załamanie muru jest potencjal­nym miejscem wystąpienia mostka termicznego, ale także ze względów ekonomicznych; każdy metr kwadratowy izolacji takiego budynku kosztu­je, więc należy oszczędzać na powierzchni, którą trzeba zaizolować! Nie znaczy to, że każdy z takich domów musi przypominać kostkę!

Chodzi o to, aby kubatura oddzielona termicznie była jak najbardziej kompaktowa. Stopień zwartości bryły architektonicznej wyraża się współ­czynnikiem A/V, czyli stosunkiem zewnętrznej powierzchni przegród ze­wnętrznych do ogrzewanej kubatury. Im mniejszy jest ten współczynnik,

Idea „szczelnego zamknięcia” budynku od strony północnej.

29

_ _ _ F

tym lepiej. Dla budynków jednorodzinnych dobrze kiedy kształtuje się on na poziomie 0,8-1. Dla porównania: w budynkach wysokościowych wyno­si on około 0,3, dla jednorodzinnych budynków parterowych - około 1,2, Elewacja południowa w koncepcji Domów Pasywnych i energooszczędnych jest właściwie autonomicznym systemem, którego zadaniem jest, z jednej strony, zapewnienie zacienienia w okresie letnim, z drugiej wpuszczenie maksymalnej ilości światła słonecznego do budynku w miesiącach zimowych, w zależności od sezonowych potrzeb. Spełnienie tych dwóch wy­kluczających się pozornie postulatów, niesie ze sobą kilka problemów natu­ry projektowej: trzeba zadbać o odpowiednie umocowanie, na przykład ele­mentów zacieniających, nie konstruując przy tym mostków termicznych, problematyczne jest też mocowanie jakichkolwiek elementów do ściany: z grubą warstwą izolacji. Poza przeszkleniami, systemem zacienień i izola­cji, pojawiają się na dachu kolektory słoneczne, czy baterie fotowoltaiczne. !

Świadome zaplanowanie ilości, wielkości i kierunku przeszkleń

Kolejnym etapem, będącym konsekwentnym rozwinięciem idei syste­mu fasady południowej, jest wybudowanie „strefy buforowej” dla bu­dynku - dodatkowej, nie ogrzewanej kubatury, rozciągającej de facto grubość przegrody termicznej, jaką jest ściana południowa do wartości nawet kilku metrów. Taką strefą buforową może być lekka, przeszklona,

30

Rozwiązanie konstrukcyjne prowadzenia komina zewnętrznego (el. zewnętrzny)

wentylowana konstrukcja szkieletowa, którą można porównać do rozbu­dowanego ogrodu zimowego, obejmującego swą przestrzenią całą fasa­

dę południową.Wytyczne do projektowania Domów Pasywnych mówią przede wszyst­kim o świadomym wykorzystaniu - już na etapie projektu koncepcyjnego - technologii, nie odnoszą się one zatem do estetyki. Chyba, że z zalece­niem maksymalnej ekonomiki bryły! Z punktu widzenia oszczędności energetycznych ważne jest, aby kubatura izolowana termicznie była jak najbardziej kompaktowa, a budynek osłonięty był od niekorzystnych zja­

wisk atmosferycznych.Dom Pasywny znamionuje kompleksowość koncepcji odnosząca się do całości obiektu, jego elementów, jego funkcjonowania i oddziaływania na

środowisko.

W projektowaniu domu pasywnego, w zakresie rozwiązań konstrukcyjno-eksploatacyjnych, niezbędne stają się:• energooszczędna architektura sprzyjająca ochronie cieplnej budynku,

z włączeniem pasywnych systemów grzewczych,• wysoka izolacyjność przegród zewnętrznych, w tym okien,

31

Parter budynku pasywnego wybudowanego przez „Przewodnik Budowlany”

Poddasze użytkowe budynku pasywnego wybudowanego przez „Przewodnik Budowlany”

32

Prace praktyczne przy budowie budynku eksperymentalnego pasywnego Wydawnictwa

„Przewodnik Budowlany”. Obiekt zlokalizowany w Nieporęcie koło Warszawy

Plan energetyczny odniesiony do m2 powierzchni mieszkalnej1. Zapotrzebowanie energii do ogrzewanie2. Maksymalne zapotrzebowanie na moc

do ogrzewania3. Współczynnik przenikania ciepła

(strat ciepła) przez przegrody zewnętrzne (ściany, dach, płyta podłogowa)

4. Współczynnik przenikania ciepła przez oknaprzy współczynniku przepuszczalności energii słonecznej

5. Szczelność budynku n50 (definicja patrz str. 96)

6. Sprawność rekuperatora (wymiennikado odzysku ciepła z powietrza usuwanego z budynku),przy poborze energii elektrycznej (patrz str. 130)

7. Zużycie energii pierwotnej do zaspokojenia wszystkich potrzeb energetycznych domu

Po wytyczeniu geodezyjnym miejsca posadowienia budynku wywieźliśmy humus oraz zagęściliśmy grunt.

< 15 kWh/(m2 • rok)

< 10 W/m2

< 0,151 W/(m2 • K)

< 0,8 W/(m2 • K)

> 50... 60%

< 0,6 l/h

> 75 %< 0,45 Wh/m3

Po nawiezieniu kilku samochodów ciężarowych pospófki podnieśliśmy teren o 40 cm.

33

w

Po podniesieniu terenu pod płytą budynku przeprowadzone zostały wszystkie przyłącza i instalacje. Widoczne na zdjęciu rury służą do zasilania budynku w wodę. Posadowienie wszystkich instalacji pod płytą budynku pozwala na nienaruszanie konstrukcji płyty a co za tym idzie utrzymanie założonego oporu cieplnego płyty.

Wszystkie przyłącza zostały umieszczone w podbudowie. Ekipa budowlana wykonała szalunki pod płytę budynku.

34

Układanie folii kubełkowej na gruncie. Bardzo ważnym elementem tych prac jest wykonanie zakładek. Wykorzystana folia musi spełniać parametry wysokiej odporności mechanicznej oraz 100% odporności na gnicie. Przed jej położe­niem powierzchnia zagęszczonej po- spótki musi być pozbawiona drobnych kamyków oraz zanieczyszczeń budow­lanych. Każdy pozostawiony kamień, gwóźdź lub inny element może nam uszkodzić folię co doprowadzi do pod­ciągania wody. Folia kubełkowa jest używana do ścian fundamentowych w klasycznych konstrukcjach budynków, jako ochrona izolacji właściwej, umożliwiająca przewietrzanie. W przy­padku płyty budynku pełni funkcję przewietrzającą, stanowiąc jednocześnie dodatkową ochronę przeciwwodną dla izolacji.

Widoczna z boku folia wywinięta na ławy jest dodatkową izolacją pły­ty. Trwają prace przy układaniu pierwszej warstwy izolacji ter­micznej płyty. Do tego celu użyliśmy produktu firmy lsover o nazwie Gruntoterm. Widoczne miejsca pomiędzy pły­tami nie będą wypeł­nione izolacją ze wzglę­du na to, że zostanie tam ułożone zbrojenie. Wełna jest w pełni wo­doodporna i posiada gęstość pozwalającą na użycie jej w płycie naszego budynku.

Całkowita grubość izolacji to 20 cm, układane w warstwach po 10 cm z odpowiednim przesunięciem tak aby nie powstawały mostki termiczne.

Na całą powierzchnię ułożonej termoizolacji położyliśmy folię firmy Gutta o grubości 2 mm. Folia jest w jednym kawałku co gwarantuje nam, że materiał termoizolacyjny nie za­moknie w trakcie prac budowlanych.

36

Zaprojektowana płyta budynku posiada bardzo gęste zbrojenie z prętów o średnicy 12 mm.

Przygotowane zostało miejsce gdzie wymurowany zostanę komin firmy Leier.

Bardzo istotnym elementem jest dokładne przygotowanie zbrojenia ponieważ cały cię­żar konstrukcji budynku będzie przenoszony na płytę. Zaniedbania lub oszczędności na tym etapie są niedopuszczalne.

W zbrojeniu przeprowadzili­śmy kanalizację ściekową budynku. Takie rozwiązanie powoduje, że nie naruszamy izolacji płyty. Zastosowane rury muszą mieć zwiększoną wytrzymałość mechaniczną. Nie możemy do tego celu używać szarych rur. Widocz­ny peszel w kolorze niebie­skim przeprowadza do bu­dynku przewody elektryczne.

37

m '“ krasTeb2SinkU CZ*ery 9° d2iny' "°ść be,onu ^ “ ¿ “ "W «> »

Prace przy wznoszeniu ścian w technologii Ytong przebiegały bardzo szybko. Czteroosobowa ekipa w ciągu pięciu dni postawiła ściany i przystąpiła do szalowania elementów wieńca.

38

Po wzniesieniu ścian nośnych bardzo ważnym elementem prac budowlanych jest poprawne wykonanie wieńców. W naszym przypadku skomplikowaną częścią było poprawne połączenie wieńca pod okna kolankowe z wieńcem głównym.

Pierwszy etap prac przy montażu dwuteowych belek stropowych firmy Kronopol. Drewno belki czołowej musi być suche i oddzielone od konstrukcji murowej folią izolacyjną. Na belce tej zostaną zamocowane zawiesia, na którychumieszczone będą belki dwuteowe.

Po zamontowaniu belek dwuteowych ekipa przystąpiła do montażu

płyt OSB. Montaż na tym etapie prac polega na łą­

czeniu płyt na pióro i wpust, przyklejanie ich za pomocą poliuretano­

wego kleju przenoszące­go naprężenie przy eks­ploatacji stropu. Na ko­

niec przybijane są gwoź­dzie usztywniające

powierzchnię.

39

- ■ - - - - - . —- ... -. .....Następnym etapem prac jest wykonanie konstrukcji dwuspadowego dachu.W konstrukcji dachu użyliśmy belki dwuteowej wysokości 24 cm firmy Kronopol.

Usztywnienie konstrukcji dachu za pomocą piyty dachowej OSB.

Pod koniec grudnia konstrukcja bu­dynku byta skończona. Zdążyliśmy przed falą śniegów i mrozów. Konstrukcję dachową zabezpieczyli­śmy folią budowlaną o grubości 1,5 mm. W marcu rozpoczęliśmy pracę przy pokryciu dachowym od demon­tażu tej folii. Uchroniliśmy w ten sposób płytę OSB przed wpływem warunków atmosferycznych.

Po wykonaniu systemu dociepleniowego mogliśmy przystąpić do wykonania obróbek szczytowych z blachy powlekanej.

i . / . .3■' . 4

- , .^1

Montaż orynnowania oraz obró­bek blacharskich. Na pierwszym planie widzimy kasetę z roletą do okien kolankowych.

W skład obróbek okapowych wchodzi pas podrynnowy, w naszym przypadku0 szerokości 20 cm oraz pas nadrynnowy widoczny pod pokryciem z dachówki. Blacha oraz orynnowanie jest wykonane z blachy szwedzkiej powlekanej kilkoma warstwami powłok antykorozyjnych1 farbą odporną na działanie promienio­wania UV. Wszystkie obróbki są wykony­wane w zakładzie produkcyjnym i trafiają na plac budowy gotowe.

41

Więźbę dachową ociepliliśmy dwoma warstwami wełny mineralnej. Pierwsza to Uni Mata firmy lsover o grubości 20 cm. Warstwa tzw. zamykająca ma 10 cm.

uszczelnieniowym z klejem oraz Montaż harmonijkowych drzwi 'samoprzylepnymi taśmami. tarasowych w naszym budynku.

Drzwi mają wymiary: 2,30 m wysokość oraz 4,50 m szerokość.

42

Zabudowa poddasza z wykorzystaniem płyt gipsowo-kartonowych. W skład zabudowy wchodzi płyta o grubości 12,5 mm z programem mas szpachlo­wych firmy Rigips o nazwach Vario oraz ProFin Mix. System ten opiera się na stelażach. Całość prac była prowadzona pod nadzorem specjalistów z firmy Rigips.

Pomieszczenia nabierają ostatecznego wyglądu, po zagruntowaniu powierzchni płyt przystąpiliśmy do tapetowania. Użyliśmy tapet firmy Legocol. Widoczne na zdjęciu prace to elementy wykończeniowe.

Dom Pasywny od strony południowej jest najbardziej nastawiony na promienio­wanie słoneczne. Budynek od tej strony został pomalowany absorbcyjną farbą wykorzystującą promieniowanie słoneczne. Według najnowszych trendów w bu­downictwie pasywnym latem od tej strony usytuwane są drzewa liściaste, które w czasie upałów chronią duże przeszklenia przed nadmiernym nagrzewaniem. Natomiast zimą brak liści powoduje pełny dostęp słońca do budynku.

Prace nad budynkiem pa­sywnym trwały osiem mie­sięcy z przerwą zimową (styczeń, luty i marzec).Po wykonaniu wszystkich prac koszt wybudowania obiektu (powierzchnia mieszkalna 170 m2) wy­niosła wraz z działką, ogrodzeniem oraz media­mi 500 tys. zł. Zainstalo­wane technologie oraz urządzenia powodują, że miesięczny bilans rachunków w budynku to 170 zł!

44

Zasady wznoszenia ścian nośnych w technologii Ytong:

Odmiana bloczka komórkowego: 0,40 G ę s to ś ć nominalna kg/m3: 400W a rto ś ć obliczeniowa współczynnika X: W/m K = 0,11

Bloczek, który został użyty jako kon­strukcja ścian nośnych budynku pa­sywnego musi spełniać kilka kryte­riów technicznych. Najważniejszy to bardzo dobry współczynnik przenika­nia ciepła.

Pierwsze prace przy wznoszeniu ściany to izolacja płyty fundamen­towej izolacją w pełni odporną na gnicie oraz spełniającą wymogi odporności na ściskanie.

zdjęcie producenta

IT0NGi-s-l ® 1 1 1 m

45

Każdy wmurowany bloczek wymaga wypoziomowania, jego ułożenie regu­lujemy za pomocą gumowego młotka.

Po wymurowaniu każdej warstwy bloczków szlifujemy ich górną po­wierzchnię. Używamy do tego pacy lub strugu YTONG. Przed nałożeniem zaprawy usuwamy szczotką drobne zanieczyszczenia powstałe w trakcie szlifowania.

Zaprawa YTONG dostarczana jest na budowę w postaci gotowej mieszanki do zarobienia wodą. Zgodnie z in­strukcją na opakowaniu wsypujemy do wiaderka plastikowego odpowied­nią ilość zaprawy. Za pomocą wolno­obrotowej wiertarki z mieszadłem przygotowujemy zaprawę, aż do uzy­skania konsystencji gęstej śmietany.

Murowanie zaczynamy od narożni­ków. Pomiędzy ułożonymi w narożni­kach bloczkami rozciągamy sznurek murarski, który ułatwi murowanie. Ustawienie bloczków korygujemy młotkiem gumowym.

Kielnią YTONG nanosimy zaprawę na górną powierzchnię dwóch-trzech bloczków. Dzięki kielni warstwa za­prawy jest równa, a to gwarantuje dobrą jakość połączenia bloczków.

Bloczki profilowane na pióro-wpust układamy na styk, bez spoiny pionowej. Zapobiega to powstawanie mostków termicznych, bardzo ważne jest dokładne dosunięcie bloczka. Uchwyty montażowe, ułatwiające przenoszenie i murowa­nie bloczków pozostawiamy niewypełnione.

nr

V " -

•' 1 ' j ■ MZ- g

! li nił■ M i

Jeżeli odległość między narożnikami nie jest całkowitą wielokrotnością dłu­gości bloczka, warstwę uzupełniamy odpowiednio przyciętym (piłą ręczną lub elektryczną) fragmentem bloczka. Konieczne jest wykonanie w tym miejscu spoiny pionowej

Po dwóch tygodniach konstrukcja budynku jest na ukończeniu. Szybkość prac ma duży wpływ na cykl inwestycyjny w budynku. Na zdjęciu widać ostatni etap murowania ścian szczyto­wych. Przeprowadzone wznoszenie ścian wykonane zostało w grudniu. Dzięki techno­logii zaprawy zimowej przeprowadzenie tych prac w temperaturze -2°C było możliwe.

Wznoszenie ścian działowych Siika na podstawie budynku eksperymentalnego Przewodnika Budowlanego:

Bloki SILKA E standardowo produkuje się w bardzo wysokich klasach wytrzymało­ści -1 5 i 20 MPa. Tak wysoka wytrzymałość na ściskanie powoduje, że murując ściany konstrukcyjne budynku z SILKI E o grubości 24 cm możemy wznosić nawet 12-piętrowe budynki bez dodatkowej konstrukcji szkieletowej. Duża masa SILKI E wpływa na jej doskonałą izolacyjność akustyczną. Mur z SILKI E24 o grubości 24 cm otynkowany obustronnie tynkiem mineralnym o grubości 10 mm ma zdolność pochłaniania dźwięku na poziomie Rw = 56 dB. Natomiast ścianki działowe o grubości 8 cm zdolność tą mają na poziomie Rw = 45 dB.

Murowanie ścian z bloków wapienno-piasko­wych SILKA E wykonuje się z użyciem zapraw do cienkich spoin SILKA FIX. W szczególnych przypadkach do murowania ścian z bloków SILKA E stosuje się zaprawy zwykłe. Tak dzieje się zwłaszcza podczas murowania pierwszej warstwy, którą należy wypoziomować. Do tego celu używa się bloków wyrównawczych SILKA WQ10 lub bloki podstawowe SILKA E.

50

Przy wykonywaniu prac murarskich na budowie zaleca się stosować podane ni­żej narzędzia i akcesoria SILKA:• Gilotyna - do przycinania bloków do żądanego wymiaru,• Piła stołowa - do cięcia bloków sposo­bem mechanicznym,• Dozowniki do zapraw cienkospoino- wych - szerokość dostosowana do gru­bości bloków: 24 lub 18 cm,• Kielnie do zapraw cienkospoinowych - szerokość dostosowana do grubości bloków: 24,18,15,12 lub 8 cm,

SILKA F IX 1 0zaprawa cfenkospofnowa

t wyiJjnabwo wzaslasowanlu

:T torSza p tu tyczna :i- rffa Arodov

g._ 2 5 kg

i i

ClfAPXeiia

Specjalistyczne, gotowe zaprawy do silikatów o podwyższonej retencyj- ności wody. Zaprawa SILKA FIX 10 ma średnią wytrzymałość po 28 dniach o wartości 10 MPa. Produko­wana jest również zaprawa w wersji zimowej - SILKA FIX 15 Z. Pozwala ona na prowadzenie robót murar­skich już od temperatury 0°C. Pro­ces wiązania zaprawy przebiega bez zakłóceń nawet po spadku tempera­tury otoczenia do -5°C.

51

System budowlany SILKA ma kilka ważnych cech. Jest on produkowany w oparciu o modut wyso­kości - 20 cm oraz produ­kowany z wysoką dokład­nością wymiarową (toleran­cja ± 1mm).

Na wytyczonej linii kładzie­my warstwę zaprawy ce­mentowej.

W wilgotnych pomieszcze­niach na zaprawie kładzie­my pas folii izolacyjnej.

Pierwszą warstwę bloczków ustawia­my bardzo dokładnie, sprawdzając ich położenie poziomnicą. Pozwala to na zastosowanie w kolejnych war­stwach spoiny z zaprawy do cienkich spoin o grubości maksymalnie 2 mm.

3 4Na murze, do którego przyszła ściana ma przylegać, kładziemy do wysokości 25 cm cienką warstwę zaprawy do cien­kich spoin.

53

Analiza termowizyjna eksperymentalnego Domu Pasywnego

Badanie wykonało P. R H. U. TECHMADEX Sp. z o. o., Laboratorium Badań Termowizyjnych w Warszawie.

Zespół roboczy:• operator kamery - Dariusz Kawka• pomocnik operatora i autor opracowania - Marcin Sztenke• kierownik laboratorium - Marek PrzybylskiCelem badania miało być wskazanie ewentualnych mostków cieplnych oraz miejsc występowania ucieczek ciepła. W dniu wykonywania pomiarów trwały prace wykończeniowe. Temperatura wewnątrz pomieszczeń wahała się od 14 do 18°C. Dla uproszczenia przyjęto wartość średnią.

Strona frontowa - zdjęcie

Strona frontowa - złożenie termogramów

S t r o n a frontowa - okno tarasowe - zdjęcie

Strona frontowa - okno tarasowe - złożenie termogramów

55

Strona frontowa - okno dachowe prawe - złożenie termogramów

Strona frontowa - okno dachowe lewe - złożenie termogramów

56

Tył budynku - złożenie termogramów

57

Prawa strona budynku - zdjęcie

Prawa strona budynku -złożenie termogramów

58

Tył budynku - drzwi - zdjęcie - złożenie termogramów 9,0°C

Okno w sypialni po lewej stronie. Naroże.

59

Okno w sypialni po prawej stronie. Naroże

'N«'rNiższa temperatura w narożach jest zjawiskiem naturalnym. Należy zwrócić uwagę, że obszar niższej temperatury w narożach jest znacznie mniejszy niż w

Drzwi tarasowe, najczęściej otwierane okno

Dolna krawędź jest znacznie gorzej zaizolowana w chwili badania, ale w dniu wykonania pomiaru nie była jeszcze położona podłoga. Pozostałe krawędzie mają dobrą izolację.

Drzwi od strony prawej, wyjście w kierunku ogrodu

Dolna krawędź jest znacznie gorzej zaizolowana w chwili badania, ale w dniu wykonania pomiaru nie była jeszcze położona podłoga. Pozostałe krawędzie mają dobrą izolację.

Izolacja cieplna ściany, sypialnia prawa

Wyraźnie widoczne elementy konstrukcji słabiej zaizolowane niż reszta ściany. Różnica temperatur wynosi jednak tylko ok. 2°C

61

Izolacja cieplna ściany, sypialnia lewa17,9 °c

T '

Wyraźnie widoczne elementy konstrukcji słabiej zaizolowane. Przyczyna różnic temperatury jest nieznana. Różnica temperatur wynosi ok. 2°C

Izolacja cieplna ściany, sypialnia lewa

Wyraźnie widoczne elementy konstrukcji słabiej zaizolowane niż reszta ściany. Różnica temperatur wynosi jednak tylko ok. 2°C

Szczegółowy opis na stronie 127

62

Wybierz„¡3"- system montażu okien

zdrowy dla Ciebie i Twojej rodziny oraz gwarantujqcy oszczędność energii

\

¡3by'illbruck

CS° illb r u c kTremoo illbruck Sp. z o.o. ul. Kuźnicy Koflątajowskiej 13 31-234 Kraków, Polska Telefon: 012-665 33 08 Telefax: 012-665 33 09 e-mail: Wo-systemy@illbruck.com.pl www.tremco-ilIbmck.com

NAJWIĘKSZY WYBÓR PUBLIKACJI O BUDOWNICTWIE PASYWNYM I ENERGOOSZCZĘDNYM

Dr fnŁ. Ryszard Wnuk V'.,

BudowaDomu Pasywnego w praktyce

l-^oSsr^

Budowa Dom sPasyw ne^ow j f o k p o K i ®

Dr łni. Rycard Wnuk

Instalacje w Domu Pasywnym,

i Energooszczędnym

dwumiesięczniki

Fachowiec r na Budowie

Publikacje można zamawiać p o p r z e z :-> stronę internetową www.przewodnik-budowiany-com-pl

telefonicznie pod numerem QEH Ł1Ł li OS w. 104 -> pocztę mailową pod adresem: prenumerataaprzewodnik-budowlany.com.pl -> hipermarkety budowlane Castorama i Leroy Merlin

Katalog można również nabyć u salonach prasowych na terenie całego kraju oraz w wybranych księgarniach technicznych

(wykaz na stronie www-przewodnik-budowlany-com.pl).

■> wentylacja z systemem odzysku ciepła,• kompleksowość systemów regulacyjnych, wysoka sprawność zautoma­

tyzowanych, elektronicznie sterowanych systemów grzewczych,• energooszczędne odbiorniki energii i oszczędne użytkowanie wody, Dom pasywny wdraża również innowacyjne technologie jak np.:• super izolacje,• wysokiej jakości okna,• system odzysku ciepła wentylacyjnego,• systemy fotowoltaiczne,• automatyka domowa,• aktywne systemy słoneczne,• zintegrowane systemy mechaniczne,• przestrzenie słoneczne,• magazynowanie ciepła,• efektywne energetycznie oświetlenie i urządzenia AGD.

v ^ położenie słońca latem

Wpływ okapu na dostęp promieniowania słonecznego do pomieszczeń domu pasywnego

65

2.1 ESTETYKA PRZY PROJEKTOWANIU BUDYNKÓW EN ERG O O SZCZĘD N YCH .

Rozwiązania dla budynków energooszczędnych, a w szczególności dla bu- dynków o standardzie Domów Pasywnych, nie mówią nic o kanonach es­tetycznych według jakich zbudowany ma być taki budynek. Wytyczne do energooszczędności mają wpływ na bryłę budynku, ale niewielki na jej wykończenie.

Dziś jesteśmy świadkami kolejnejnie tylko na wprowadzaniu rewolucyjnych materiałów i technologii, ale także na wprowadzeniu do procesu projektowego nowych wytycznych a zatem nowych ograniczeń. Wymaga się od projektu, aby świadomie traktował zagadnienia fizyki budowli, zagadnienia energooszczędności, czy wykorzystywania naturalnych zasobów energetycznych. Coraz więk­szą rolę w projektowaniu odgrywają procesy symulacji, nie tylko symula­cji trzeciego wymiaru, czy symulacji układów statycznych, ale także sy­mulacji środowiska wewnętrznego budynku. Ostateczny projekt jest dzi­siaj wartością wypadkową pomiędzy wizją architekta, a wymaganiami fi­zyki albo raczej wynikiem wielowymiarowych studiów, w którym każde z rozwiązań poparte jest symulacjami, kalkulacjami, równaniami. Trzeba odwrócić odwieczny porządek! Estetyką współczesnej architektury jest harmonia technologii!

Estetyką współczesnej architektury jest współistnienie przestrzeni i technologii. Architekt ma zatem zadanie coraz trudniejsze: złożyć w jedną całość wiele różnorakich komponentów, pogodzić przy jednym stole specjalistów od konstrukcji, instalacji, bilansu energetycznego, za­rządzania budynkiem; specjalistów od ekologii, ekonomii i opłacalno­ści, przedstawicieli firm produkujących elementy budowlane - z ich ograniczeniami masowej produkcji. Proces projektowy zaczyna przypo­minać raczej zadanie z zakresu teorii zarządzania niż zadanie tworzenia subiektywnej estetyki.

i w architekturze, polegającej

66

Cieple, szczelne ściany są pierwszym ogniwem łańcucha technologiczne­go podstawą koncepcji Domu Pasywnego jest oszczędność energii ciepl­nej, którą najłatwiej realizować przez dobrze dobrany materiał konstruk­cyjny oraz świetnie zaizolowane ściany zewnętrzne budynku. Współczyn­nik przenikania ciepła U dla takiej ściany powinien być mniejszy od 0,15 W/(m2* K). Wykonanie tak rygorystycznej, pod względem wymagań ter­micznych konstrukcji, opiera się o nowe standardy projektowania. Na no­wo zostaje zdefiniowane pojęcie mostka termicznego w konstrukcji bu­dynku, nie jest to już po prostu powierzchnia nie zaizolowana, ale każdy element konstrukcji, który może doprowadzić do ucieczki ciepła z wnę­trza budynku. Szczególną uwagę przy projektowaniu i wykonywaniu ta­kich ścian, przykłada się do newralgicznych miejsc ściany, takich jak ościeża okien, nadproża, izolacje wieńca itd. Wszystko po to, aby nie po­szły na marne materiały i środki użyte na doprowadzenie budowli do po­żądanego standardu.

Porównanie wybranych rodzajów ścian

Właściwości przegrody

Budowa Drzegrody- bloki YTONG PP2/0.40

gr. 24 cm na zaprawie firmowej

- wełna mineralna gr. 27 cm

- tynki cienkowarstwowe

-b lok i SILKA E18 gr. 8 cm na zaprawie cien- kospoinowej

-wefna mineralna gr. 27 cm

- tynki cienkowarstwoweGrubość przegrody [cm] 52 46Ciężar wiasny muru [kg/m2] 184 260Klasa wytrzymałości muru [MPa] 2 15Współczynnik przenikania ciepła przegrody U [W/mzK] 0,114 0,146Wskaźnik izolacyjności akustycznej muru R^p, [dB] 38 45Pojemność cieplna muru Q [kJ/m2]* 1 600 4 200* dla zakresu temperatury od 0°G do 20°C

67

3.1. ŚCIANY KONSTRUKCYJNE EKSPERYMENTALNEGO DOM U PASYWNEGO „PRZEWODNIKA BUDOW LANEGO”

Projektant wybudowanego Domu Pasywnego uzna! wybór technologii wznoszenia ścian jako bardzo istotny element jego konstrukcji w ogól­nym bilansie energetycznym budynku. Jak wiadomo, bloczek konstruk­cyjny czy zastosowana wełna mineralna, same w sobie nie posiadają przy­miotnika „pasywny”. Odpowiednio użyte i wbudowane według wytycz­nych projektowych pozwalają uzyskać współczynnik przenikania ciepła kwalifikujący przegrodę do certyfikacji przez Instytut Budowy Domów Pasywnych w Darmsztadzie.Przy wyborze technologii wznoszenia ścian, projektant kierował się nastę­pującymi wytycznymi:

P8 materiał musiał być dostępny i znany,• małe ryzyko błędów budowlanych przy wbudowywaniu w przegrodę,8 możliwość prac murowych w temperaturach do -5°C,8 dobry (niski) współczynnik przenikania ciepła,8 ze względu na pasywny charakter inwestycji musiała to być technologia

z tzw. programem (zaprawa, zbrojenie oraz materiały w postaci narzę­dzi do wbudowania),

8 gładka powierzchnia ścian pozwalająca na zastosowanie mas uszczel­niających i ułatwiająca prace wykończeniowe,

8 posiadanie przez producenta materiałów szkoleniowych dla wykonawców.

Jak widać wybór niełatwy, większość producentów elementów konstruk­cyjnych odpada ze względu na stosowanie grubych „tradycyjnych” za­praw czy metodę działania - „sprzedam, przywiozę, zrzucę i cześć”. Technologie kanadyjskie napotykają w Polsce na barierę niskich umiejęt­ności wykonawców, a konstrukcja domu pasywnego wymaga precyzji. Każde zaniedbanie to potencjalny mostek termiczny.

Wyboru technologii YTONG i SILKA projektant dokonał po zapoznaniu się z tendencjami w budownictwie pasywnym na świecie. W większości

68

instalacja ogrzewania podłogowego \y ¿c -lana /cUmu/acj, folia ekranująca

wetna 18 cm grubości

warstwa izolacji

izolacja 10 cm bloczek YTONG 24 cm wetna 20 cmgrubości

tynkcienkowarstwowy

warstwa uszczelniająca

zagęszczonapospótka

Izolacjaprzeciwwodna

wetna 18 cm grubości

Izolacjabeton ze zbrojeniem przeciwwilgociowa

W przypadku przegrody konstrukcyjnej w eksperymentalnym Domu Pasywnym przyjęto powyższy ukfad warstw technologicznych (płyta budynku + ściana nośna).

wybudowanych budynków pasywnych w Europie użyto jako elementów konstrukcyjnych bloczków SILKA oraz YTONG. W około 20 % budynków użyto zbrojonego betonu wylewanego w specjalistycznych szalunkach (bardzo wysoki koszt wykonania przegrody). Materiał YTONG i SILKA jest znany w budownictwie tradycyjnym i energooszczędnym, a właściwie zastosowany w budynku pasywnym będzie jego integralną częścią. Trochę historii i danych o produkcie dla osób, które nie znają tych tech­nologii: Beton komórkowy YTONG powstał w Szwecji osiemdziesiąt lat temu. Jako materiał w pełni naturalny i ciepły a przy tym lekki i łatwy w obróbce, znalazł szerokie zastosowanie w krajach zachodnich - w bu­downictwie zarówno mieszkaniowym, jak i przemysłowym. Dziś jest pro­dukowany w trzydziestu jeden krajach, w tym również w Polsce.

Składa się przede wszystkim z surowców naturalnych: wapna, piasku i wody. Jest materiałem nieszkodliwym dla środowiska. Stężenie

69

naturalnych pierwiastków promieniotwórczych w betonie komórkowym jest niższe niż w innych powszechnie stosowanych materiałach budowla­nych, np. w wyrobach ceramicznych.Wytwarza się go w kilku odmianach oznaczonych symbolami 700, 600, 500 lub 400. Symbole te oznaczają ciężar 1 m3 betonu komórkowego. Im niższy symbol liczbowy, tym materiał lżejszy - o większym stopniu spulchnienia, a więc o lepszej izolacyjności cieplnej. Oczywiście w bu­dynku pasywnym zastosowaliśmy materiał w odmianie 400.

Obecnie bloczki YTONG wytwarza się w odmianach i klasach wytrzymałościowych PP 2/04, PP 3/05 i PP 4/06 - odpowiednio o ciężarze 400, 500 i 600 kg/m3.

Elementy YTONG odznaczają się dużą dokładnością wymiarową i równą powierzchnią. Umożliwia to łączenie ich cienkowarstwową (gru­bość 1 - 3 mm) zaprawą systemową, a tym samym niedopuszczenie do powstania mostków cieplnych na spoinasjji.

Spulchnienie betonu komórkowego sprawia, że ściany - zarówno konstrukcyjne, jak działowe - mają do|rp pojemność cieplną. Zapewnia to stały i przyjemny mikroklimat wewnątrz budynku.

Technologie YTONG i SILKA oferują pełen zakres materiałów budowlanych, wytwarzanych w niezbędnych klasach wytrzymałości. Po­zwala to na ich wykorzystanie w całej konstrukcji budynku do wykonywa­nia ścian nośnych, działowych, ale również do budowy nadproży, stropów i dachów.

Elementy YTONG bez trudu się przecina do pożądanych wymia­rów, uzyskując potrzebne kształty. Łatwo je łączyć cienkowarstwową zapra­wą murarską. Przy zachowaniu odrobiny staranności otrzymuje się równą powierzchnię ściany lub innej zabudowy - powierzchnię, na którą można nanieść tynk, przykleić płyty gipsowo-kartonowe, tapety lub płytki. Przy murowaniu zdarzyć się mogą niewielkie boczne przesunięcia poszczegól­nych elementów. W takich wypadkach wystarczy ścianę wyrównać przez krótkie przeszlifowanie powierzchni gruboziarnistym papierem ściernym. Otrzymana równa ściana przygotowana jest do dalszego wykańczania. Ła­twość obróbki betonu komórkowego, porównywalnej z obróbką drewna lub materiałów drewnopochodnych, sprawia, że bardzo prosto się układa

70

wszelkiego rodzaju instalacje i wpuszcza je w mur. Bruzdy można wyżłobić nawet ręcznymi rylcami. Otwory, np. pod puszki instalacyjne, wierci się zwykłą wiertarką elektryczną ze specjalnym wiertłem piórkowym. Współczynnik przenikania ciepła uzyskany na środku ściany w eksperymentalnym Domu Pasywnym jest „doskonały”. Jest to wartość 0,114 W/(m2 K), norma dla domów pasywnych to 0,15 W/(m2 K), a nor­ma energooszczędna 0,30 (W/m2 K).Oznacza to, że uzyskane zostały parametry przewyższające wymagania dla budynków pasywnych.

W przypadku przegrody konstrukcyjnej w eksperymentalnym Domu Pasywnym przyjęto powyższy układ warstw technologicznych (strop budynku + ściana nośna).

Teraz kilka zdań na temat pracy przy wbudowywaniu technologii z uwzględnieniem pasywności. Ogólne zasady wbudowywania technolo­gii, wraz z obszernym materiałem zdjęciowym i komentarzem z budowy, znajduje się w kolorowej wkładce na stronie 45 książki.

71

W przypadku domu pasywnego dodatkową pracą jaką należy wykonać to ' nałożenie 1 - 2 milimetrowej warstwy uszczelniającej na zewnętrzną i i wewnętrzną powierzchnię ścian, ponieważ budynek ten przechodzi pró­bę ciśnieniową potrzebną do certyfikatu pasywności.Jeśli chodzi o zakres prac to nie ma problemu, ponieważ przy wykonywaniu systemu dociepleniowego wykorzystuje się do tego celu zaprawę klejącą do wełny mineralnej. Zamiast tradycyjnego sposobu montażu na „placki” p0 prostu nakładamy zaprawę klejową na materiał izolacyjny i przykleja do ściany.Tradycyjna metoda montażu na „placki” w przypadku domu pasywnego idzie do lamusa. W Polsce jest to innowacja, natomiast w krajach o wyż­szych reżimach technologicznych je s t to normalny sposób mocowania. Ciekawostką jest to, że przy takimi Iposobie mocowania musi być ideal­nie gładka powierzchnia ściany. l|rzy jakichkolwiek nierównościach tej metody nie można zastosować i pozostają tylko „placki”.System YTO N G w 100 % zapewnia nam gładką powierzchnię ścian.

Od środka zastosowany został system dociepleniowy wewnętrzny z nasta­wieniem na poprawienie współczynnika przenikania ciepła oraz wycisze­nie dzwiękoszczelne pomieszczeń. Końcowym wykończeniem pomiesz­czenia jest cegła klinkierowa. Pozwala ona na stworzenie komory kumu­lacyjnej ciepła. Energia promieniowania słonecznego padająca na szybę w 50% przechodzi przez nią i pada na podłogę lub ściany w zależności od wielkości przeszklenia. Jeśli promieniowanie słoneczne będzie padać na cegłę klinkierową lub ściankę działową z SILKI, to poprzez kumulację cieplną poprawia bilans cieplny w budynku.

Technologia YTO N G jest właściwą technologią w przypadku domu pa­sywnego. Co prawda pasywność w Polsce jest na tyle „młodym” tema­tem, że w przypadku dyskusji na ten temat, opinii jest więcej niż do­stępnych technologii na rynku i prawie każdy dyskutujący ma swoją koncepcję na dom pasywn. Budynek eksperymentalny wybudowany i pokazany w tej książce naprawdę potrzebuje 170 zł miesięcznie na opłaty, a to trafia do każdego, kto w tej chwili płaci więcej.

72

3.2. MUROWANIE W WARUNKACH ZIM OW YCH

2 bloczków YTO N G można murować w warunkach zimowych, w tem­peraturach poniżej + 5°C , po spełnieniu dodatkowych wymagań poda­nych w dalszej części rozdziału. Decyzję o podjęciu prac może podjąć kierownik budowy lub inspektor nadzoru, który jest w stanie ocenić możliwość prawidłowego ich wykonania i ponosi pełną odpowiedzial­ność za wydaną decyzję o rozpoczęciu murowania. Bloczki stosowane do murowania nie mogą być pokryte szronem ani przemarznięte. Ozna­cza to, że bloczki nie mogą znajdować się w temperaturze niższej niż - 2°C przez okres dłuższy niż 24 godziny i dlatego też zaleca się je prze­chowywać w oryginalnych opakowaniach, w pomieszczeniach o tempe­raturze dodatniej. Do murowania w warunkach zimowych zaleca się stosować specjalną zaprawę „zimową”. Pozwala ona murować w warun­kach „lekkiej” zimy, przy temperaturach spadających okresowo do -6°C. Przed przystąpieniem do murowania należy sprawdzić, czy mur wyko­nany poprzedniego dnia związał prawidłowo. Sprawdzenie tego doko­nuje się przez poziome, silne uderzenie gumowym młotkiem w bloczek wierzchniej warstwy muru. Jeżeli uderzenie nie spowoduje odspojenia bloczka, to murowanie można kontynuować.

Prac murarskich nie można prowadzić:

• przy temperaturze niższej niż -6°C; do prac można przystąpić dopiero, gdy temperatura otoczenia muru przez co najmniej 48 godzin będzie wyższa niż +2°C ,

• na przemarzniętym murze, za który uważa się mur po 48-godzinnym przebywaniu w temperaturze, która jest niższa niż -2°C,

• podczas opadów atmosferycznych; świeżo wykonany mur należy zabez­pieczyć osłoną np. z brezentu czy mat ze słomy przed zbyt szybkim jego wychłodzeniem. Mur wykonany w wamnkach zimowych może być obcią­żony parciem gruntu lub działaniem silnego wiatru dopiero po około ty­godniowym występowaniu temperatur dodatnich; do tego czasu mur po­winien być zabezpieczony przed działaniem tych obciążeń poziomych.

73

W trakcie dokonywania odbioru szczególną uwagę należy zwrócić na:0 spoiny pionowe i poziome pomiędzy poszczególnymi elementami, spo­

iny nie mogą być większe niż 3 mm,0 ściany konstrukcyjne muszą być przewiązane wiązaniem murarskim,

niedozwolone jest zostawianie strzępi i późniejsze domurowanie ścian.

4. O G Ó LN E ZASADY O C IEPLA N IA PR Z EG R Ó D (ŚCIAN , STR O PU ORAZ W IĘ Ź B Y D A C H O W EJ)

Współcześnie projektowane domy jednorodzinne, a szczególnie domy pasywne, powinny przypominać termos, zarówno pod względem budowy jak i właściwości. Oznacza to, że muszą mieć bardzo wytrzymałą kon­strukcję, doskonałą szczelność oraz izolacyjność cieplną. Poza tym, wszystkie elementy budynku muszą być zaprojektowane i wybudowane zgodnie z obowiązującymi normami.

Rodzaj przegrody Maks. wartość współczynnika przenikania ciepła Uk [W/m2 Kj*Dom zgodny z przepisami Dom pasywny

Ściany zewnętrzne 0,30 (0,25) 0,15 (0,10)

Okna 2,90(1,30) 1,00 (0,80)

Dach lub stropodach O|0 (0,20) 0,15 (0,10)

Strop nad piwnicą 0,60 (0,33) 0,15* W nawiasach podano wartości uznawane za podane

Porównanie izolacyjności termicznej przegród zewnętrznych we współcze­śnie budowanych domach jednorodzinnych

W domu pasywnym spełnienie kryterium izolacyjności termicznej jest dość trudne przy zachowaniu rozsądnej grubości przegrody. Dla przykła­du ściana z betonu komórkowego bez ocieplenia, odmiany 400 musiała­by mieć grubość przynajmniej 72 cm a z cegły pełnej, aż 5 m! Z tego względu bardziej opłaca się budować przegrody z uwzględnieniem ocie­plenia. W tedy stosunkowo cienka, ale wytrzymała ściana nośna lub płyta budynku i odpowiedniej grubości ocieplenie zajmie 4 0 - 5 5 cm, co oczy­wiście jest do zaakceptowania.

74

Obliczenie izolacyjności termicznej przegrody, czyli współczynnika prze­nikania ciepła U [W/nrK] jest dość łatwe. Polega na obliczeniu oporu cieplnego R [rrrK/W] oddzielnie dla każdej warstwy. W tym celu należy podzielić grubość materiału d [m], przez odpowiadający mu współczyn­nik przewodzenia ciepła X [W/mK] (np. z normy PN-EN ISO 6946 lub informacji producentów), czyli:R=d/LOtrzymane wyniki sumuje się i jeszcze dodaje wartości tzw. oporów przejmowania ciepła na powierzchni wewnętrznej Rsi [m2 K/W] i ze­wnętrznej Rse [m2K/W], które zależą od kierunku przepływu ciepła:

• w górę, czyli przez strop lub dach Rsi+Rse = 0 ,10+ 0,04 = 0,14,• poziomo, czyli przez ściany zewnętrzne Rsi+Rse = 0 ,13+ 0,04 = 0,17,• w dół, czyli przez podłogę lub strop nad piwnicą Rsi+Rse = 0 ,1 7 + 0 ,0 4 = 0,21W ten sposób uzyskuje się całkowity opór cieplny przegrody Rt [m2K/W], czyli:Rt = Rsi+R ]+R 2+ .. .+ R n+Rse

Odwrotność całkowitego oporu cieplnego jest obliczanym właśnie współ­czynnikiem przenikania ciepła przegrody U0 [W/nrK], czyli U0=l/Rx Oczywiście otrzymany wynik nie uwzględnia ewentualnych mostków ter­micznych. Ich obliczenie jest dość skomplikowane, a stosowanie dozwo­lonych uproszczeń w odniesieniu do Domu Pasywnego nie ma sensu, po­nieważ spowodowałoby zwiększenie wyników o 30 - 150%. Należy zatem przyjąć, że wynik jest poprawny dla części pełnej przegrody.

Trzeba jednak wiedzieć, że inwestor nie musi nic liczyć. Należy to bo­wiem do zadań projektanta. Natomiast do sprawdzenia poprawności wy­ników lub tylko zorientowania się w wymaganej grubości termoizolacji wystarczy skorzystać z załączonej tabeli (str. 76).

Przy obliczaniu grubości termoizolacji nie uwzględniono innych warstw (nośnych, osłonowych, wykończeniowych), które zwykle w niewielkim stopniu wpływają na polepszenie właściwości cieplnych przegrody.

Porównanie wybranych materiałów termoizolacyjnych

Materiał Gęstość:[kg/m3]

Współczynnik przewodzenia ciepła X [W/mK]*

Grubość dla U=0,15W/mzK

[cm]

Grubość dla U=0,10W/m l<

[cm]Stoma 300 0,08 52 79Trzcina K250SSĆ 0,07 45 69Szkto

piankowe180 0,07 45 69

Płytykorkowe

150 0,045 2944

Filcizolacyjny

300 0,06 39 59

Pianka 30-50 0,035 23 34poliuretanowa 50-150 0,045 29 44Włókna

celulozy30-65 0,042 27 41

Styropian 10 0,045 29 4412 0,043 28 42

15-40 0,040 26 39Wełna 40-80 0,045 29 44mineralna 100-160 0,040 27 41Wataszklana

60-100 0,045 29 44

Wiórydrzewne

150 0,07 45 69

* W tabeli podano wartości współczynnika przewodzenia ciepła zgodne z normą PN-EN ISO 6946.

Na przykład ściana dwuwarstwowa z bloczków wapienno-piaskowych gru­bości 18 cm, ocieplona wełną mineralną grubości 27 cm charakteryzuje się współczynnikiem przenikania ciepła U„=0,146 W/(m2 • K). Zastosowanie w obliczeniach niższych wartości współczynników (dekla­rowanych przez niektórych producentów materiałów) może spowodować zmniejszenie grubości tzblacji do około 20 cm. Jednak w Domu Pasyw­nym nawet wtedy warto Zaprojektować ocieplenie grubości 25 - 35 cm, aby osiągnąć jak najlepszą izolacyjność przegrody.

4.1. BUDOWAĆ EN ER G O O SZCZĘD N IE I KOMFORTOWO

Spośród wszystkich elementów budynków ocieplenie ścian zewnętrznych i stropodachów w największym stopniu wpływa na ich energooszczędność. Przegrody te mają za zadanie chronić wnętrza i mieszkańców budynków przed wpływami czynników atmosferycznych i nadmiernymi stratami

76

ciepła. Wiedząc, że przez ściany zewnętrzne wydostaje się aż 40% wszystkich strat ciepła w budynkach jednorodzinnych i ok. 25% w wielorodzinnych, a przez stropodachy odpowiednio 18% i 6%, warto postawić na rozwiązania, które skutecznie te straty zmniejszą. Dlatego zaleca się aby poprawiać parametry cieplne tych przegród poprzez stosowanie systemu ocieplenia. W Domu Pasywnym został użyty system ECOROCK MAX do ociepleń ścian zewnętrznych oraz dwuwarstwowe ocieplenie płyty fundamentowej płytami Rockwool. Dają one użytkownikom maksymalne korzyści.

4.2. O CIEPLAN IE ŚCIAN ZEW NĘTRZNYCH.

Od rodzaju ścian zewnętrznych budynków zależy czy mieszkańcy będą się w nich dobrze czuć. Komfort cieplny i wilgotnościowy razem wzięte składają się na tzw. mikroklimat wnętrz, który może być korzystny dla mieszkańców lub też nie, a to z kolei może wpływać na ich zdrowie i sa­mopoczucie. Od rodzaju ocieplenia i jego grubości zależą koszty eksplo­atacji budynków, a dokładniej rachunki za ogrzewanie, płacone regularnie przez mieszkańców. Warto więc wiedzieć czym i jak ocieplać budynki, aby koszty ich ogrzewania były najniższe. Jest to w dzisiejszych czasach coraz ważniejsze, bo ceny energii wciąż rosną.

ECOROCK M AX dla mieszkańców budynków.Użytkownicy budynków chcą mieszkać komfortowo, zdrowo i bezpiecz­nie, przy możliwie najniższych kosztach eksploatacji. Co to oznacza? W e­wnątrz budynków nie chcą odczuwać negatywnego wpływu środowiska zewnętrznego - niskich temperatur i ich wahań, wiatrów, nasłonecznie­nia, hałasu. Chcą mieć przy tym zdrowy mikroklimat wnętrz, a także zwiększone poczucie bezpieczeństwa na wypadek powstania pożaru. Tym wszystkim na etapie projektowania i wyboru rozwiązań do budowanego czy remontowanego budynku, można zalecić stosowanie ocieplenia ścian zewnętrznych Systemem ECO RO CK MAX.System ECOROCK MAX to kompletny tzw. bezspoinowy system ocie­pleń ścian zewnętrznych, zwany dotychczas metodą lekką mokrą. W je­go skład wchodzą:

77

Elementy Systemu ECOROCK MAX zużyciezaprawa klejąca ZK-Ecorock 5 kg/mzptyta z wetny mineralnej Fasrock Max 1 m2/m2łączniki wbijane WB-Ecorock lub wkręcane WK-Ecorock (w zależności od rodzaju warstwy nośnej ściany) 8 szt/m2zaprawa zbrojąca ZZ-Ecorock 6 kg/m2siatka zbrojąca z włókna szklanego SZ-Ecorock 1,1 m7mapodkład tynkarski PT-Ecorock 0,2 kg/m2tynk mineralny drapany DR-Ecorock lub baranek BR-Ecorock o granulacji:1,5 mm2.0 mm3.0 mm

2.5 kg/m23.5 kg/m2 4,0 kg/m2

Kompletny System ECOROCK MAX i jego elementy.

• zaprawa klejąca ZK-Ecorock do mocowania płyt ocieplenia do podłoża,• płyty fasadowe Fasrock Max z wierzchnią warstwą utwardzoną. Płyty te

0 dwóch strukturalnie połączonych warstwach, produkowane są według opatentowanej technologii tylko przez Rockwool. Specjalnie utwardzo­na wierzchnia warstwa ma wyższą wytrzymałość, jest twardsza i bar­dziej zwarta. Dzięki temu stanowi bardzo stabilne podłoże dla zaprawy zbrojącej i wypraw tynkarskich, montowanych na płytach ocieplenia. Pozostała część płyty przylegająca bezpośrednio do podłoża mogła być tym sposobem nieco lżejsza a zarazem bardziej sprężysta. Taki układ dwóch warstw w płytach Fasrock Max zapewnia lepszą izolacyjność cieplną przy mniejszym obciążeniu i lepszym przyleganiu do ocieplanej powierzchni.

0 łączniki w zależności od rodzaju podłoża: wbijane - WB-Ecorock lub wkręcane - WK-Ecorock, do mocowania płyt Fasrock Max do podłoża,

8 zaprawa zbrojąca ZZ-Ecorock i siatka zbrojąca SZ-Ecorock, niezbędne do uzyskania pewnego i mocnego podłoża pod tynk mineralny,

8 podkład tynkarski PT-Ecorock,8 tynki - BR-Ecorock (baranek) lub DR-Ecorock (drapany) - niepalne

1 paroprzepuszczalne tyhki mineralne w trzech dowolnych granula­cjach 1,5, 2,0, 3,0 mm,

Farby elewacyjne w różnych kolorach dostępne są jako elementy dodatkowe.

78

Dlaczego warto stosować kompletny system ociepleniowy?

Dzięki zastosowaniu płyt Fasrock Max o bardzo dobrym współczynni­ku przewodzenia ciepła XD = 0,037 W /m K (dla płyt o grubości powyżej 100 mm), ECOROCK MAX zapewnia najlepsze ocieplenie ścian ze­wnętrznych budynkówDzięki temu uzyskuje się bardzo wysoki opór cieplny R = d/hD przegro­dy, efektywnie ograniczając straty ciepła.

Nadmierne straty ciepła pojawiają się zazwyczaj w miejscach mostków termicznych, jakimi są nieciągłości warstwy ocieplenia na nadprożach czy wieńcach czy też spoiny między elementami drobnowymiarowymi ścian (szczególnie jednowarstwowych np. z pustaków, bloczków, itp.). Dość częsty przypadek mostków termicznych to zbyt duża ilość zaprawy w spo­inach między tymi elementami. W ścianach jednowarstwowych taka sy­tuacja może skutkować (i zazwyczaj tak się dzieje) przemarzaniem ścia­ny. Ciągła warstwa ocieplenia w systemie ECOROCK MAX zamontowa­na od zewnątrz eliminuje możliwość powstawania tego typu mostków termicznych w ścianach dwuwarstwowych. Płyty Fasrock Max ułożone na ścianie mijankowo i dokładnie do siebie dosunięte, dzięki doskonałym parametrom termicznym, skutecznie chronią warstwę nośną ściany przed przemarzaniem i dodatkowymi, kosztownymi stratami ciepła. Tym sposo­bem pracuje ona zawsze w dodatniej temperaturze, a ocieplona odpo­wiedniej grubości płytą (zaleca się min. 15 cm) ściana zapewnia znaczą­ce oszczędności kosztów ogrzewania.Stosując ocieplenie z płyt Fasrock Max, użytkownik otrzymuje lepszy komfort cieplny ścian zewnętrznych i całego budynku, niż w przypadku zastosowania tej samej grubości ocieplenia o najczęściej spotykanej war­tości współczynnika X = 0,040 - 0,042 W/(mK).W wielu przypadkach do spełnienia wymagań cieplnych (współczynnik przenikania ciepła przez przegrody Uk < Uk(max)) dla ścian zewnętrznych, wystarczy mniejsza grubość ocieplenia w systemie ECOROCK MAX - to dzięki niższej wartości współczynnika przewodzenia ciepła XD płyt Fasrock Max.

79

Ocieplenie z płyt Fasrock Max daje możliwość akumulowania ciepła f w ścianie. IWarstwa nośna ściany dwuwarstwowej, wykonana z materiału o odpowied- |nio dużej masie, tj. o dużej pojemności cieplnej (np. bloczki wapienno-pia- Jskowe o masie ok. 1600 kg/m3, cegła pełna czy beton), ma doskonalą zdol- Iność akumulacji ciepła. W ten sposób ciepło jest gromadzone (akumulo- fwane) w warstwie nośnej ściany ocieplonej Systemem ECOROCK MAX Ii jest przez nią oddawane do pomieszczenia po wyłączeniu ogrzewania - dostarczana energia cieplna jest efektywniej wykorzystywana dla celów i

grzewczych. Tym sposobem stosując ECOROCK MAX i materiały o dużej pojemności cieplnej użytkownik gwarantuje sobie wysoki komfort cieplny, pozytywnie wpływający na mikroklimat wnętrz.

ParoprzepuszczalnośćDzięki zastosowaniu paroprzepuszczalnego ocieplenia w paroprzepusz- czalnym układzie warstw ściany zewnętrznej, ECOROCK MAX umożli­wia odprowadzenie pary wodnej z budynków. W paroprzepuszczalnym układzie warstw wszystkie kolejne warstwy ściany, patrząc od środka na zewnątrz budynku, powinny mieć przynajmniej taką samą lub wyższą paroprzepuszczalność jak warstwa poprzednia (opór dyfuzyjny o niższej wartości). Dzięki niskiemu oporowi dyfuzyjnemu płyt Fasrock Max i od­powiednio dobranym, paroprzepuszczalnym wyprawom tynkarskim, za­chowuje się tą zasadę, poprawiając mikroklimat wnętrz.

E C O R O C K MAX zwiększa bezpieczeństwo prpdwpożarowe miesz­kańców i majątku. \Zastosowanie niepalnej izolacji z kamiennej wełny Rockwool o najwyż­szej klasie reakcji na ogień (Al - wyrób niepalny) i temperaturze topnie­nia włókien powyżej 1000°C zapewnia mieszkańcom, budynkom i mająt­kom podwyższone bezpieczeństwo na wypadek powstania pożaru.

W ykonanie ocieplenia ścian zewnętrznych systemem Ecorock Max w domu pasywnym znajdziesz na stronie 97.

80

4.3. O C IEPLEN IE WEŁNĄ MINERALNĄ PO D ŁO G I NA GRUNCIE

Na wielkość kosztów ogrzewania domów jednorodzinnych duży wpływ ma wybór i stosowanie energooszczędnych rozwiązań przegród zewnętrz­nych. Około 10% wszystkich strat ciepła w tych domach to przenikanie ciepła z budynków do podłoża gruntowego. Warto zadbać o to, aby jak najwięcej ciepła zostało we wnętrzach domu i wykorzystać je do ogrzania pomieszczeń, nie płacąc za ciepło, które nie jest wykorzystane.Rodzaj i grubość ocieplenia zastosowanego w podłodze na gruncie oraz staranność i dokładność jej wykonania - to czynniki które wyznaczają wielkość strat ciepła tą drogą. Im większa grubość ocieplenia, tym więcej ciepła może zatrzymać podłoga we wnętrzu domu.

Najczęściej realizuje się dwa podstawowe rozwiązania podłóg na gruncie: podłogi na podkładzie betonowym lub podłogi na legarach.

Podłoga na podkładzie betonowym w budynku energooszczędnym.W domu energooszczędnym dla pomieszczeń, w których chcemy uzy­skać temperaturę wewnętrzną powyżej 16°C, należy ułożyć ocieplenie podłogi na gruncie, dla którego wartość oporu cieplnego R = d / X będzie wyższa od 2,5 m2K/W, (d - grubość warstwy materiału podana w metrach podzielona przez X - jego współczynnik przewodzenia ciepła). Prawidło­wy układ warstw podłogi według energooszczędnego standardu ROCKW OOL powinien wyglądać następująco (patrząc od spodu):

• grant rodzimy,• zagęszczona podsypka z gruntu piaszczystego o grubości min. 15 cm,• chudy beton z izolacją wodoszczelną wg potrzeb,• ocieplenie z płyt STROPROCK gr. min. 10 cm, układane jednowar­

stwowo na mijankę,• podkład betonowy o grubości 4 cm, układany bezpośrednio na płytach

STROPROCK albo na folii z zakładami (wg potrzeb). Stosowanie folii uzależnione jest od konsystencji wylewanego podkładu betonowego i warunków wykonania podłogi.

81

Podłoga na podkładzie betonowym w budynku pasywnym.

W domu pasywnym dla pomieszczeń, w których chcemy uzyskać tempe­raturę wewnętrzną powyżej 18°C, należy ułożyć ocieplenie podłogi na gruncie, dla którego wartość oporu cieplnego R = d / X będzie wyższa od 10 nrrK/W, (d - gmbość warstwy materiału podana w metrach podzielo­na przez X - jego współczynnik przewodzenia ciepła).Eksperymentalny układ warstw podłogi powinien wyglądać następująco (patrząc od spodu):

• grunt rodzimy,0 zagęszczona podsypka z gruntu piaszczystego o grubości min. 15 cm,• izolacja przeciwwilgociowa (membrana kubełkowa),• ocieplenie z płyt STROPROCK gr. 18 cm, układane dwuwarstwowo na

mijankę, p .• zbrojenie oraz beton klasy B-20 o grubości 15 cm\8 ocieplenie z płyt STRO PRO CK gr. 18 cm, u k ła d a j dwuwarstwowo na

mijankę,• izolacja przeciwwilgociowa (folia budowlana o grubości 2 mm),8 chudy beton z izolacją wodoszczelną i zbrojeniem,8 płytki ceramiczne.

4.4. EN ER G O O SZCZĘD N E O C IEP LEN IE PODDASZA UŻYTKOWEGO

Planując wykonanie ocieplenia poddasza użytkowego należy stosować materiały pewne i sprawdzone, tzn. dające zabezpieczenie przed ogniem (niepalne), poprawiające izolacyjność akustyczną pomieszczeń (dobrze pochłaniające dźwięki), zapewniające dobry mikroklimat wnętrz (paro- przepuszczalne), trudno zwilżalne i bezpieczne dla zdrowia. Właśnie ta­kie są wyroby z kamiennej wełny Rockwool. Oprócz zastosowania odpo­wiedniej warstwy ocieplenia ważne jest też prawidłowe kształtowanie przegrody w taki sposób, aby z pomieszczeń na poddaszu mogła uwolnić się para wodna, wytworzona przez mieszkańców.

82

Ukiad materiałów połaci dachowej dzieli jego rozwiązania ze względu na spo­sób odprowadzenia pary wodnej wytworzonej przez mieszkańców i przenikają­cej z pomieszczeń poddasza na zewnątrz. Mamy więc dwa poprawne rozwiąza­nia: poddasze typu nieszczelnego i szczelnego dla pary wodnej.

Polać dachowa typu nieszczelnego dla pary wodnej - przy stosowaniu na krokwiach wiatro­izolacji jako membrany o wysokiej paroprze- puszozainości (>600-800 g/W/dobę). Para wodna napływająca z pomieszczeń suchych poddasza zostanie wyprowadzona przez paro- przepuszczalne warstwy potaci do szczeliny wentylacyjnej gr. 2 - 3 cm między wiatroizolacją (membraną) a pokryciem dachowym utożonym na tatach i kontrtatach, a stąd przez otwory wy­wiewne w kalenicy do atmosfery. Wówczas na utożenie pierwszej warstwy ocieplenia możemy wykorzystać cafą wysokość przekroju krokwi, a ocieplenie może stykać się z wiatroizolacją. Ze względu na możliwe niedokładności drewnianej więżby dachowej zalecamy jednak, aby ocieple­nie miaio gmbość o 1 - 2 cm mniejszą niż wy­sokość krokwi - w ten sposób zapobiegniemy wypychaniu wiatroizolacji (membrany) w kie­runku szczeliny wentylacyjnej.

Połać dachowa typu szczelnego dia pary wodnej - przy stosowaniu na krokwiach pełne­go deskowania z papą albo wiatroizolacji jako folii wstępnego krycia (FWK) o niskiej paro- przepuszczalnośd (<6QQ g/m2/dobę). Należy zawsze pamiętać o warstwie szczeliny wentyla­cyjnej o grubości 3 - 6 cm, pozostawionej pod deskowaniem pełnym lub FWK a nad ocieple­niem. Drożna szczelina zapewni wentylację po­taci i odprowadzenie nadmiaru wilgoci z po­mieszczeń poddasza, dlatego należy też zrobić wloty powietrza do szczeliny (okap dachu, podbitka) i wyloty (kalenica, kratki wentylacyj­ne w ścianach szczytowych). Ocieplenie po­winno mieć stabilną gmbość i odpowiednie za­bezpieczenie od strony szczeliny, np. rusztem ze sznurka, dzięki czemu nie nastąpi zapcha­nie szczeliny wentylacyjnej przy jego montażu. Na utożenie pierwszej warstwy ocieplenia mo­żna wykorzystać wysokość krokwi pomniejszo­ną o gmbość szczeliny wentylacyjnej.

Jako pierwszą warstwę ocieplenia układaną między krokwiami warto za­stosować wielkowymiarowe płyty M EGAROCK lub TO PRO CK dostar­czane w postaci zrolowanej. Z odcinków o długości 2,5 - 6 m docina się kawałki o 1 - 2 cm dłuższe od odległości w świetle między krokwiami. Ta­ki naddatek i sprężystość płyt MEGAROCK lub TOPROCK, uzyskana dzięki splątanym włóknom, pozwalają na wykorzystanie sił tarcia i samo­dzielne utrzymywanie się tak dociętego ocieplenia między krokwiami. Ocieplenie przestrzeni między krokwiami to za mało, aby uzyskać ener­gooszczędne poddasze. Dlatego też stosuje się drugą warstwę ocieplenia układaną pod krokwiami, między elementami rusztu stalowego (np. z profili typu U zamocowanych wieszakami do spodu krokwi). Do rusztu przykręca się okładziny ścienne, np. płyty gipsowo-kartonowe - w po­mieszczeniach suchych (np. sypialnia, pokój dzienny, korytarz).

83

Grubość ocieplenia, konieczna do uzyskania energooszczędnego podda­sza domu wynosi min. 22 - 25 cm (w zależności od wyrobu) i jest więk­sza niż wysokość typowych krokwi. Między innymi dlatego stosuje się dwie warstwy ocieplenia z wełny mineralnej, układane między krokwia­mi i pod nimi. Takie rozwiązanie eliminuje podłużne mostki termicz­ne, jakimi są krokwie, jętki czy kleszcze drewnianej więźby dachowej. Dodatkowo ich obudowanie z trzech stron niepalną kamienną wełną Rockwool zabezpiecza je przed oddziaływaniem ognia.

Jako drugą warstwę ocieplenia warto zastosować płyty ROCKMIN lub SUPERROCK - układa się je między spodem krokwi a okładzinami pod­dasza, np. płytami gipsowo-kartonowymi lub boazerią. Ruszt odsuwa się poniżej spodu krokwi najczęściej o 5 do 12 cm, stosując wieszaki stalowe lub klocki drewniane (można też więcej w zależności od długości wiesza­ków stalowego rusztu lub grubości drewnianych klocków). Dzięki temu można uzyskać energooszczędne ocieplenie o grubości 30 cm i więcej.

Dzięki swojej masie ptyty TOPROCK i SUPERROCK o odpowiednio do­branej grubości znakomicie pochtaniają dźwięki od deszczu czy gradu, padającego po blaszanych pokryciach, poprawiając w ten sposób komfort akustyczny pomieszczeń poddasza.

Ocieplenie na poddaszu można układać o każdej porze roku. Szczególną uwagę należy poświęcić wszelkim narożnikom i załamaniom dachu oraz połączeniom ścian ze skosami połaciowymi. Ocieplenie połaci poddasza powinno być przede wszystkim „ciągle” - powinno w sposób ciągły łączyć się z ociepleniem ścian (styk przy murlacie) i stropu poddasza. Dokład­ność montażu - szczelność na stykach płyt - uzyskuje się przez dociska­nie płyt do siebie, wykorzystując sprężystość wełny mineralnej. W ten sposób eliminuje się mostki termiczne na stykach płyt. Do cięcia wyro­bów z wełny mineralnej używa się zwykłego ostrego noża, zachowując równe, gładkie krawędzie cięcia.Nie sposób wykonać ocieplenia zwykłymi matami pracując w pojedyn­kę - ocieplając płytą M EGAROCK lub TO PRO CK unika się tych nie­dogodności. Ilość prac przy ocieplaniu M EG A RO CK ’iem lub

84

TOPROCKiem jest ograniczona do minimum - nie ma konieczności stosowania dodatkowego mocowania ocieplenia sznurem do krokwi, bo płyty te potrafią utrzymać się między nimi same. Ich antygrawitacyjne właściwości rosną wraz z grubością płyt, a maleją wraz ze wzrostem roz­piętości między krokwiami. Ograniczona jest także ilość odpadów, bo płyty o dowolnej i wymaganej szerokości (wynikającej z rozstawu kro­kwi) uzyskuje się przycinając je do potrzebnego wymiaru - docinamy z rolki tyle i potrzeba.

Należy zawsze pamiętać o prawidłowej wentylacji połaci poddasza użyt­kowego. Zapewni ją wysokoparoprzepuszczalna membrana dachowa albo - w połaciach z pełnym deskowaniem lub folią wstępnego krycia (FWK) drożna szczelina wentylacyjna o wysokości 3 - 6 cm.

5. OKNA W BUDYNKU PASYWNYM

W architekturze wykorzystującej w sposób zaplanowany energię promie­niowania słonecznego istotne jest odpowiednie rozmieszczenie okien. Prawidłowe rozplanowanie ich ustawienia, dobranie odpowiedniego typu i wielkości okien jest bardzo istotne i może skutkować zmniejszeniem za­potrzebowania na energię do ogrzewania pomieszczeń.Pasywność okna w warunkach klimatu Polski (klimatu umiarkowanego) zapewniają trzy czynniki:• niskie straty ciepła przez szyby (zapewnione np. poprzez zastosowanie dwukomorowej szyby zespolonej z dwiema warstwami niskoemisyjnymi i z „ciepłą” ramką dystansową między szybami);• wysoka izolacyjność ram okien;• szczelność zamontowanych okien oraz odpowiedni system montażu z zastosowaniem właściwych akcesoriów montażowych podnoszących termoizolacyjność połączenia okien z połacią dachową.

Okno nie może być źródłem dużych strat, a jednocześnie musi zapew­nić dostęp energii słonecznej niezbędnej dla oświetlenia jak i zapewnie­nia zysków energetycznych. Współczynnik strat ciepła U0 pasywnych

85

okien ma wartość mniejszą od 0,8 W/(m2 • K) (zgodnie z normą EN 10077). Istotną konsekwencją tak małej wartości współczynnika strat ciepła jest wysoka temperatura wewnętrznej powierzchni szyby, nie mniejsza niż 17°C. Rezultatem jest zapewnienie warunków komfortu cieplnego w pomieszczeniu bezpośrednio przy oknie, brak odczucia chłodu przy oknie i nie występowanie strefy zimnego powietrza poniżej okna, nad podłogą. Warunek utrzymania minimalnej temperatury 17°C wewnętrznej szyby jest uznany jako kryterium pasywności okna w dowolnych warunkach klimatycznych.

Pakiet szybowy z przestrzenią międzyszybową zapewnia optymaln parametry izolacji termicznej.

Pakiet szybowy do 41 mm.

Trzy uszczelki z EPDM dodatkowo zwiększają izolację

termiczną i akustyczną.

8 mm zachodzenie skrzydła na ościeżnicę zapewnia prawidłowe uszczelnienie.

Póizlicowaneskrzydło.

■Niewidoczneuszczelki

przyszybowe.

Możliwość wykonanianiewidocznychotworów odwodnieniowych.

Przekrój profilu sześciokomorowego „passivhaus”

86

Przegląd szyb ciepłochronnych

Rodzajzespolenia

Budowa[mm]

T-Thermofloat

Przepuszcz.światłaLT[%]

Odbicie Światła LR [%]

Całkowitaprzepuszcz.

energiisłonecznej

g [%ł

Współczynnik przenikania

ciepła Ug [W/mzK]

Top-Glas Plus Ug=0,6

4T/10/ 4/10/4T

z kryptonem65 17 42 0.6

Top-Glas K 110=0.9

4/10/4T z kryptonem

80 12 63 0.9

Top-Glas K Ug=0,9

4T/16/4T z kryptonem

72 12 45 0,9

Top-GlasUltraUg=1,0

4/16/4T z argonem

80 12 63 1.0

Top-GlasUg=1,1

4/16/4T z argonem

76 13 56 1,1

SzybastandardowaUg=2,9

4/16/4 z powietrzem

83 14 76 2.9

Szybapojedyncza

4 90 8 85 5,8

Rolety - zabezpieczenie przed utratą ciepła w stolarce pasywnej

87

Źród

ło: w

ww

.pre

ss-g

las.c

om

TWpływ oszklenia na straty cieplne w pomieszczeniu

Od zew nątrz:

prom ienie słoneczne

przedosta ją s ię p rzez

szybą nagrzew ając

pom ieszczenie.

Od wewnątrz:

prom ieniow anie długofalowe

z w nętrza pom ieszczenia, przedostaje s ię p rzez szyby

zw iększa jąc s tra ty ciepła.

Powłoka niskoem isyjna

prom ienie słonecz­ne przedosta ją s ię

p rzez szybę dodat­kowo nagrzew ając

pom ieszczenie.

nątrz: powłoka niskoem isyjna

ogranicza s tra ty

c iep ła z

pom ieszczenia n ieprzepuszczającprom ieniowaniadługofalowego(cieplnego).

5.1. OKNA DACH OW E I KOLANKOWE

W budynku pasywnym zastosowanie okien dachowych wymusza na nich wysokie zaawansowanie technologiczne. Podstawową zasadą pasywności jest unikanie wszelkich elementów mających wpływ na zwiększenie współczynnika przenikania ciepła przegród zewnętrznych w tym przy­padku przegrody dachowej. Każdy element jak komin, wywietrznik ka­nalizacji czy okno „przecina” tę przegrodę i zwiększa wartość współczyn­nika przenikania ciepła poprzez tworzenie tzw. mostka termicznego.

Wstawienie okna dachowego „tradycyjnego” do domu pasywnego powo­dowałoby zbyt duże straty ciepła i budynek nie otrzymałby certyfikatu pasywności nadawanego przez Instytut Budowy Domów Pasywnych w Darmsztadzie.

W trakcie przygotowań do budowy domu pasywnego konieczne było okien dachowych o odpowiednich parametrach. Nasz projektant bardzo podniósł poprzeczkę i zaprojektował zestawy okien dachowych zespolo­nych z kolankowymi i wyposażonych w pełne sterowanie i automatykę.

Firmą, która podjęła się sprostaniu tak wysokim reżimom technologicz­nym była firma Fakro z Nowego Sącza.Jest to polski producent okien dachowych, lider w swojej branży w Polsce oraz wiodący producent na świecie.

Po przekazaniu założeń technicznych i projektu budynku wraz z wytycz­nymi Instytutu Budownictwa Pasywnego w Darmsztadzie, konstruktorzy firmy Fakro przystąpili do realizacji nietypowego zamówienia.

Musieli sprostać następującym wytycznym i parametrom technicznym:

8 współczynnik przenikania ciepła dla szyby Ug = 0,5 W/(m2 • K)• współczynnik dla całego okna: 0,95 W/(nr • K),8 przepuszczalność energii słonecznej: nie mniej niż 45%,

88 89

• przepuszczalność światła LT 65%,0 budowa szyby: dwukomorowa z kryptonem,8 szczelny montaż w konstrukcji budynku (próba ciśnieniowa),8 wyposażenie okien dachowych i kolankowych w rolety zewnętrzne

szczelne po zamknięciu i dodatkowo ocieplone,8 specjalny kolor RAL dostosowany do kolorystyki budynku,8 radiowy system sterowania siłownikami otwierającymi okna oraz rolety

zewnętrzne,8 inteligentny program sterujący zamykaniem i otwieraniem (zamykanie

automatyczne na noc i otwieranie rano,8 sterownik radiowy tzw. kosmiczny rozpoznający wschody i zachody

słońca w określonych porach roku.

Teraz trochę wiedzy o produktach Fakro zastosowanych w budynku.W domu pasywnym zastosowano zespolenia składające się z okien da­chowych o konstrukcji obrotowej i okien kolankowych.Okno obrotowe F T to najbardziej popularna konstrukcja okien dacho­wych. Zawias umieszczony w połowie wysokości okna, umożliwia obrót skrzydła i pozostawienie go w pozycji otwartej. Skrzydło można również obracać wokół osi o 180° i zablokować je zasuwką ryglującą, co pozwala na wygodne i bezpieczne mycie zewnętrznej szyby okna. Jedno z okien da­chowych w zestawie obsługiwane jest za pomocą klamki z dwustopnio­wym mikrouchyleniem, umieszczonej w dolnej części skrzydła. Drugie okno otwierane jest za pomocą siłownika elektrycznego podłączonego do centrali strującej i obsługiwane jest pilotem lub przełącznikiem naścien- nym. Okna wykonane są z drewna sosnowego, impregnowanego próżnio­wo i malowanego lakierem akrylowym. Okna obrotowe mogą być monto­wane w dachu o kącie nachylenia od 15° do 90° wraz z kołnierzem uszczel­niającym.Okno kolankowe FL jest oknem otwieranym obrotowo i montowane w ścianie kolankowej stanowiąc dodatkowy element „przedłużający” okno dachowe. Dzięki zastosowaniu okna kolankowego poprawione zostaje do- świetlenie pomieszczenia i zwiększamy pole widzenia. Okno kolankowe może być połączone z oknem dachowym o dowolnej konstrukcji.

90

po połączenia okien od strony zewnętrznej służy kołnierz uszczelniający EU. Od strony wewnętrznej okna łączone są za pomocą listwy maskują­cej, wykonanej z drewna sosnowego, dopasowanej do okien.

drewnososnowe

Przekrój przez okno dachowe Fakro do domów pasywnych. Widoczna dwukomorowa konstrukcja przeszklenia z tzw. cieptą ramką. Specjalny system uszczelek zapewnia dużą szczelność okna. Brak nawiewników.

Specjalnie przygotowane okna dachowe i kolankowe Fakro, jak również odpowiedni system montażu z wykorzystaniem dodatkowych akcesoriów montażowych, zapewniają bardzo dobre parametry termoizolacyjności i szczelności, co pozwala na stosowanie ich w budownictwie pasywnym. Okna obrotowe, jak również okna kolankowe, zostały wyposażone w spe­cjalną szybę zespoloną - szybę superenergooszczędną. Jest to szyba dwu­komorowa, w skład której wchodzi jedna szyba hartowana o grubości 4mm (szyba wewnętrzna), oraz dwie szyby również hartowane o gmbości 4mm

91

wykonane ze szkła niskoemisyjnego (szyby skrajne). W zestawie tym po­włoka niskoemisyjna umieszczona jest na dwóch szybach skrajnych i zwró­cona do wnętrza szyby zespolonej. Obie przestrzenie międzyszybowe wy­noszą po 10 mm i wypełnione są gazem szlachetnym - kryptonem.W szybie zespolonej superenergooszczędnej zastosowano ciepłą ramkę dystansową T G I. Podstawowym materiałem profilu T G I jest plastik - polipropylen, pokryty bardzo cienką metalową powłoką. Warstwa me­talu zapobiega dyfuzji gazu i dzięki malej grubości charakteryzuje się niskim przewodnictwem ciepła. Takie połączenie obydwu materiałów, tworzywa sztucznego oraz metalu i odpowiednie ukształtowanie gwa­rantuje wysoką szczelność jak i niską przenikalność ciepłą przez ramkę TG I.

Taka budowa zestawu szybowego umożliwia uzyskanie znakomitych para­metrów energooszczędnych U szyby=0,5 W/(m2K). Zastosowanie szyby ze­spolonej superenergooszczędnej w dużym stopniu ogranicza straty ciepła. Specjalnie zaprojektowana grubsza rama skrzydła, w którym osadzona jest szyba pozwala na głębsze wpuszczenie szyby superenergooszczędnej. Drewniana rama skrzydła jest o około 30% grubsza niż w standardowym skrzydle co poprawia współczynnik termoizolacyjności całego okna.

Okna zastosowane w domu pasywnym muszą być bardzo szczelne w za­kresie przepuszczalności powietrza dlatego nie posiadają nawiewników. Cala wymiana powietrza w budynku odbywa się mechanicznie przez re- kuperatory, które odzyskują energię cieplną z usuwanego powietrza i ogrzewają dostarczane do budynku świeże powietrze.W oknach Fakro na styku skrzydła z ościeżnicą stosowany jest potrójny system uszczelek. Uszczelki zastosowane w oknach superenergooszczęd- nych wykonane są z propylenowego kauczuku TP/EPDM. Charakteryzu­ją się one wysoką elastycznością i sprężystością przez co lepiej dolegają, zapewniając szczelność oraz dodatkowo ograniczają straty ciepła.

System montażu okien dachowych Fakro zapewnia wszystkim rodzajom okien doskonałą szczelność zarówno na wody opadowe i wilgoć, które

92

mogłyby zawilgocić materiał termoizolacyjny i przez to wpłynąć na obni­żenie parametrów termoizolacyjności poddasza.Okna dachowe zostały szczelnie połączone z oknami kolankowymi za po­mocą kołnierza uszczelniającego EU, wykonanego z blachy aluminiowej. Dostępny jest on w dwóch typach pozwalających montować okno dacho­we na dwóch różnych głębokościach w konstrukcji dachu: N (+3cm ) i V (0). Zastosowane w tym przypadku głębsze wpuszczenie okna w po­lać dachu (głębokość V) pozwala na wykonanie lepszego docieplenia wo­kół okna. Kołnierz EU jest uniwersalny i umożliwia montaż okna dacho­wego w większości pokryć dachowych (płaskich i profilowanych o wyso­kości profilu do 90 mm). Zakres montażu w dachach o spadku od 15° do 55°. W rozwiązaniu tym kołnierz został pomalowany na kolor z palety RAL aby dopasować go do całości stolarki.Kołnierz paroszczelny XD S służy do szczelnego połączenia folii z oknem dachowym. Wykonany jest z folii polietylenowej. Jako element systemu Fakro idealnie dopasowany jest do rozmiarów okien dachowych. Folia montowana jest od środka pomieszczenia jako bariera dla pary wodnej, ponieważ jakiekolwiek zawilgocenie wełny izolacyjnej prowadzi do znacz­nego spadku jej właściwości termoizolacyjnych.Zastosowany w montażu kołnierz paroprzepuszczalny XDP służy do po­łączenia okna z folią paroprzepuszczalną stosowaną w konstrukcji dachu. Boki kołnierza przystosowane są do łatwego i szczelnego zamocowania wokół lat. Element wykonany jest z najwyższej jakości membrany paro- przepuszczalnej Eurotop. W pakiecie z kołnierzem dostępny jest mate­riał termoizolacyjny z wełny owczej, który służy do wykonania izolacji ter­micznej między łatami wokół okna. Znajdująca się w komplecie z kołnie­rzem XDP wełna owcza jest specjalnie zaimpregnowana, posiada opty­malną gęstość i dużą sprężystość, dzięki czemu doskonale sprawdza się jako materiał termoizolacyjny.

Specjalna konstrukcja okien oraz odpowiedni sposób montażu sprawia, że okno superenergooszczędne spełnia najwyższą 4 klasę szczelności w zakresie przepuszczalności powietrza, klasyfikacja PN-EN 12207, nor­ma badań PN-EN 1026.

93

Na oknach dachowych i kolankowych zamontowane zostały rolety ze­wnętrzne, które zapewniają pełen komfort użytkowania poddasza i w przypadku domu pasywnego zapewniają ochronę energetyczną. Po­magają utrzymać odpowiednią temperaturę wewnątrz pomieszczenia bez względu na porę roku, stanowią ochronę przed hałasem z zewnątrz oraz zapewniają poczucie prywatności na poddaszu. Dodatkowo roleta ze­wnętrzna - dzięki temu, że zamontowana jest na zewnątrz - skutecznie chroni w słoneczne dni przed uciążliwym upałem. Lamele aluminiowe stanowiące pancerz rolety, od strony wewnętrznej podklejone są materia­łem odbijającym promieniowanie cieplne przez co ograniczają przenika­nie ciepła na zewnątrz. Dzięki temu zapobiega się stratom ciepła i oszczędza energię cieplną w zimie. Standardowo rolety dostępne są w dwóch kolorach: ciemny popiel i jasny popiel. Elementy zewnętrznej konstrukcji rolet zostały pomalowane na wybrany kolor z palety RAL aby były w tym samej barwie co oblachowanie okna, kołnierze uszczelniające i pozostałe rolety zamontowane w budynku.Rolety ARZ-E posiadają zainstalowany wewnątrz napęd elektryczny i ob­sługiwane są za pomocą pilota lub przełącznika naściennego.Okna od wewnątrz zostały wyposażone w roletę standard ARS, która chroni przed światłem oraz jednocześnie stanowi dodatkową dekorację. Roleta ARS redukuje dopływ światła, podnosi estetykę pomieszczenia, a szeroka kolorystyka materiałów pozwala dobrać kolor lub wzór do wy­stroju każdego wnętrza. Roleta standard ARS to tkanina zrolowana na wałku ze sprężyną. Wyposażona jest w estetyczną listwę aluminiową kry­jącą wałek rolety. Trzy pary zaczepów umieszczonych na skrzydle okna umożliwiają ustawienie rolety w różnych pozycjach. W ofercie Fakro do­stępna jest w 35 kolorach i wzorach.

W oknach dachowych zostały zamontowane siłowniki ZC20 umożliwia­jące otwieranie i zamykanie okien.Siłownik łańcuchowy ZC20 dzięki małym gabarytom i prostemu sposo­bowi montażu jest produktem idealnie nadającym się do sterowania oknami dachowymi FAKRO. Siłownik jest dostępny w dwóch wersjach napięciowych 230 V lub 24 V Maksymalna siła z jaką może on oddziały­

94

wać na okno to 200N co jest wartością wystarczającą do operowania każ­dym rozmiarem okna. Maksymalny wysięg łańcucha to 360 mm. Siłow­nik jest wyposażony w wewnętrzne zabezpieczenie przeciwprzeciążenio- we, działające także jako detektor prawidłowego domknięcia okna. Dzię­ki temu nie jest konieczna żadna regulacja pozycji skrajnych. Wszystkie elementy elektryczne są podwójnie izolowane (dlatego przewód uziemia­jący nie jest potrzebny) i zamknięte w obudowie z tworzywa odpornego na działanie promieni UV

Dane techniczne:® wysięg łańcucha: 240mm lub 360mm 8 zasilany napięciem: 24V DC lub 230V AC 8 prąd pobierany: 0,36A/0,12A 8 moc wyjściowa do 12W/30W 8 typ pracy: S2 - 3 min 8 siła wypychania łańcucha: 200 N 8 prędkość suwu łańcucha: 9,7mm/s 8 temperaturowy zakres działania: od -10° C do 65° C 8 wymiary: 362 x 47 x 33,5mm 8 ciężar: 0,940 kg

System sterowania automatyką pochodzi z firmy Somfy. Jest to obecnie naj­lepszy system sterowania opierający się na radiowym przenoszeniu sygnału. Nikomu nie trzeba tłumaczyć wygody montażu kiedy nie trzeba w budynku montować pajęczyny przewodów. Sam montaż polega na doprowadzeniu za­silania do siłowników otwierających i zamykających okna oraz silników rolet zewnętrznych. W pobliżu nich montuje się nadajnik radiowy komunikujący się ze sterownikiem i przyciskami umieszczonymi na ścianie. Montaż przyci­sków polega na przykręceniu ich w dowolnym miejscu w pokoju czy budyn­ku, sterowanie odbywa się również za pomocą pilotów. Wygoda niezaprze­czalna. W przyszłości system ten na pewno będzie oferowany przez innych producentów stolarki dachowej. Całość wygląda bardzo spektakularnie po­nieważ w budynku zamontowane są rolety na pozostałych oknach i po uru­chomieniu wszystkie jednocześnie się zamykają. Szczegóły na stronie 107.

95

6. SZ C Z ELN O ŚĆ KO N STRU K CJI BUDYNKU

Każdy dom, również tradycyjny, powinien być szczelny. Szczelność domu zabezpiecza jego konstrukcję przed niszczącym działaniem wilgoci wy- kraplanej wewnątrz ścian zewnętrznych, pochodzącej z powietrza wypły­wającego z domu na zewnątrz. W większości krajów europejskich szczel­ność, również kluczowa dla domu pasywnego, jest określona normami budowlanymi.W typowych domach nieszczelności są zbyt małe, aby występująca infil­tracja zapewniła wystarczający dopływ świeżego powietrza, a z kolei na ty­le duże, że umożliwiają penetrację wilgoci pochodzącej z powietrza we­wnętrznego, powodując uszkodzenia konstrukcji budynku.Należy zaznaczyć, że dobra izolacja cieplna domu nie jest równoznaczna z jego szczelnością. Z kolei oczywiście szczelna konstrukcja nie gwaran­tuje dobrej izolacyjności domu. Warstwy zapewniające szczelność nie są barierą dla dyfuzji wilgoci.

6.1 IN TE L IG E N T N E SY ST E M Y U SZ C Z ELN IEŃ

Problemy związane z prawidłowym uszczelnieniem połączeń okiennych lub drzwiowych z murem są znane z codziennej praktyki budowlanej. Od nich bowiem zazwyczaj zaczyna się degradacja konstrukcji. Uszkodzenie połączenia uszczelniającego następuje najczęściej na skutek różnej roz­szerzalności termicznej przylegających materiałów. W rozwarstwione po­łączenie wciągana jest kapilarnie woda, zamarzająca w okresie zimowym i rozsadzająca je od środka.

Te zagadnienia stały się wiodącymi tematami firmy illbruck propagującej innowacyjne rozwiązania nadziemnych połączeń budowlanych.

Podstawowymi celami propagowanego w Polsce systemu illbruck i3 są:* długoletnie prawidłowe funkcjonowanie połączenia,• zabezpieczenie izolacji termicznej uszczelnienia od strony zewnętrznej

przed napływem wody opadowej, wiatru i promieniowaniem UV,

96

Energooszczędne ocieplenie budynku pasywnego rozwiązaniami ROCKWOOL - budynek eksperymentalny

Wydawnictwa „Przewodnik Budowlany”:Bezspoinowy system ocieplenia ścian zewnętrznych ECOROCK MAX o grubości 20 cm z dodatkowym ociepleniem ściany od środka płytami ROCKTON o grubości 10 cm. Ocieplenie podłogi na gruncie płytami STROPROCK o grubości 10 + 8 cm.

Ściany zewnętrzne budynku pasywnego zostały ocieplone od zewnątrz bezspo- inowym systemem ociepleń ECOROCK MAX o grubości 20 cm. Dodatkowo od strony wewnętrznej zastosowaliśmy 10 cm izolacji z płyt ROCKTON zamontowanej na lekkim stelażu. Tym sposobem otrzymaliśmy 30 cm ocieplenia.

Budynek został posadowiony w taki sposób aby zapobiec nadmiernemu nagrze­waniu się pomieszczeń latem. Od roku 2002 Instytut Budownictwa Pasywnego dopuszcza umieszczenie budynku wśród drzew liściastych, co powoduje, że liście osłaniają przeszklenia, natomiast zimą brak liści pozwala na dostęp słońca.

97

» « ¿E g « 4

Elementy składowe systemu ociepleń ścian zewnętrznych ECOROCK MAX: zaprawa klejąca ZK-ECOROCK, łączniki z rdzeniem stalowym wbijanym WB-ECOROCK lub wkręcanym WK-ECOROCK (w zależności od rodzaju podłoża), zaprawa zbrojąca ZZ-ECOROCK, siatka zbrojąca SZ-ECOROCK, podkład tynkarski PT-ECOROCK i tynk mineralny BR-ECOROCK (baranek) lub DR-ECOROCK (drapany). Paroprzepuszczalne farby silikonowe są dostępne w gamie 720 kolorów poza systemem.

ECOROCK MAX - kompletny system ociepleń ścian zewnętrznych oferowany przez ROCKWOOL. Producent zapewnia też profesjonalne doradztwo techniczne na każdym etapie budowy (publikacje książkowe, szkolenia, materiały instruktażowe).

Płyty ocieplenia Fasrock Max o grubości 20 cm mają współczynnik przewodzenia ciepła XD = 0,037 W/mK. Dzięki temu dla części pełnej przegrody (ściany zewnętrz­nej) osiągnięto współczynnik przenikania ciepła U = 0,114 W/rrfK.

W przypadku bu­dynku pasywnego I

bardzo ważnym ! czynnikiem jest

szczelność ścian, dlatego przed mo­

cowaniem ocieplenia z wełny [

pokrywamy całą : powierzchnię

jącą. Zaprawa ce- jlj mentowa jest naj­lepszym uszczel­

niaczem piono- , - ^ Nr- -i spoin. f O L E l L:

Silnie chłonące podłoża należy zagruntować specjalnym środkiem gruntującym, zmniejszając w ten sposób ich chłonność.

ścian zaprawą kle- k -

wych: I ' ' { i / *

99

Nakładanie zaprawy klejącej na płyty Fasrock Max. Płyty Fasrock Max zawsze montujemy, przykładając warstwę o większej sprężystości do podłoża - warstwy nośnej ściany. Dlatego też zawsze napis z nazwą płyty powinien być na etapie montażu widoczny od zewnątrz - a zaprawę klejącą nakładamy na powierzchnię bez wypalonego napisu - co widać na kolejnych zdjęciach. W ten sposób eliminujemy możliwość pomyłek i zapewniamy dobre dopasowanie się płyt ocieplenia do ewentualnych nierówności podłoża.

isnmj Tj~ . .. - i -Ą ; .

Pierwsze płyty ocieplenia montuje się na listwie cokołowej. W przypadku domu pasywnego izolacja płyty jest zintegrowa­na ze ścianami.

100

Każda kolejna warstwa płyt musi być zamocowana z przesunięciem w stosunku do warstwy ułożonej przed nią - układanie na tzw. mijankę.

Płyty ocieplenia przycinamy zwykłym długim nożem - ich obróbka nie wymaga specjalistycznych narzędzi.

Na zdjęciu widać grubość ocieplenia ścian zewnętrznych budynku - 20 cm to już solidne ocieplenie.

Prawidłowo zamontowane płyty ocieplenia - ułożone na mijankę z wypalonymi napisami widocznymi od zewnątrz.

Mocowanie łącznikami płyt ocieplenia do ściany jest ważną czynnością - przy narożnikach budynku rozmieszczenie łączników należy zagęścić.

101

F T ^ V i K

" \ f ; '- .V '■

Po zamocowaniu płyt ocieplenia nakładamy warstwę zbrojącą: zaprawę zbrojącą z siatką zbrojącą. Na zdjęciu widać stolarkę okienną i drzwiową zamontowaną w zewnętrznym licu warstwy nośnej muru. Warstwa ocieplenia powinna też zachodzić 3 cm na ościeże okienne. Robi się to w celu zminimalizowania liniowych mostków termicznych.

•: mv-fiis

Cały budynek pokryty jest już zapra­wą zbrojącą. Tak przygotowaną powierzchnię gruntujemy i pokrywa­my tynkiem mineralnym.

Kolejnym etapem jest nakładanie war­stwy zbrojącej z siatką zbrojącą. Podno­si ona odporność na uszkodzenia me­chaniczne.

102

Nasz budynek ma zamontowany system ocieplenia ECOROCK MAX, po wyschnięciu tynku po ok. 10 dniach możemy malować ściany na wybrany kolor.

103

Ocieplenie od środka ścian zewnętrznych przyziemia i podłogi na gruncie budynku pasywnego.

Opór cieplny podłogi na gruncie R = 10 (m2 • K)/W.:'-j" ' i w

n ^ © c c s # ® @ i

m R n ^P © £ ^ :

t e s s s s ś

s B - j s= sn. *— -• P3 </-*, ™ "?*,iH

' e s c ^ r a

■■=' '~-z~-='M-RSS^i

- . Uv̂ l

i W l

t B P S -

' Ż f‘«e1' 1 rr--' “ _ *cI , . ' .

-\3 S5&Zastosowany przez nas materiał do ocieplenia podłogi na gruncie to STROPROCK o grubości 10 + 8 cm. Zastosowany w podłodze na gruncie skutecznie ogranicza kosztowne straty ciepła do gruntu.

Twarde płyty z wełny mineralnej STROPROCK są hydrofobizowane,

dzięki czemu woda spływa po ich po­wierzchni, nie zawilgacając środka.

Nie chłonie również wilgoci z powie­trza. Współczynnik przewodzenia cie­

pła XD wynosi 0,041 W/mK. Płyty dostępne są w wymiarach: długość

1000 mm, szerokość 500 mm, grubość od 20 do 100 mm.

S T R O P R O C K ®FLOOR BATrS l'!okl'ei grtn^ei

Płyty s *r»łny mlntraJn*] dlujtłi tn Mn-iu-x.-n.aoa hato

i r rc-naioLA.LT rnRJt* £IV UCZIM £ tu rc-mntHA -**> T* CKM [11

OtUOOSC |A.UEHA L . asa eC1AUBI | £BCSKHJU 1“

c i ««>=*: uutnnu _»uruiis | u n i °

lUIlfiWInm zicn ,aUAHTITT

ll<n.t tior-u!

r£eiiu>cim i(|.iInntłncTLpjui|QUAVTlTł[pc>J

§1000

27.042005 K.500A t i g-

1,0 1 223:47 | j * jm

Xo«ft»łłw,n* r l | ŁE u r o e ia a s A1 \ b

U90-CTD-0017W/P iyj s u c m j nau tU)uxtnZX£U3

gBl RR A l1, M*dt lq PoUtJd 5 9 0 3 1 54 4 0 9 2 2 2 *

HOCKW OOL'

104

Wykonane ocieplenie ścian zostało tak zaprojektowane i wykonane, żeby na połączeniu płyty ze ścianą nie występowały mostki termiczne.

Rury instalacji wodnej i c. o. również posiadają izolację w postaci otulin z wełny mineralnej. Na tak zaizolowaną płytę nakładamy izolację przeciwwilgociową, zbrojenie oraz beton klasy B-15.

5903154409222

Prace przy wykonywaniu ocieplenia rozpoczynamy od ułożenia izolacji z folii kubełkowej firmy Gutta. Na to układamy pierwszą warstwę ocieplenia z płyt Stroprock o grubości 10 cm.

Na podłogę układamy izolację suchą bez śladów zawilgocenia. Istotne jest po­prawne składowanie wełny tak aby nie była wystawiona na działanie czynników atmosferycznych. Płyty ocieplenia układamy na mijankę.

106

Montaż zestawu okien FAKRO składającego się z dwóch okien dachowych połączonych z dwoma oknami kolankowymi

w eksperymentalnym budynku Przewodnika Budowlanego.Do budynku pasywnego zostały zaprojektowane i wykonane okna dachowe oraz kolankowe o następujących parametrach technicznych:Konstrukcja: okna otwierane obrotowo,Budowa okien:_ warstwowo klejone drewno sosnowe, impregnowane próżniowo, dwukrotnie

malowane lakierem akrylowym,- dwukomorowa szyba z dwoma warstwami niskoemisyjnymi, wypełniona gazem

szlachetnym - kryptonem,Przepuszczalność światła: LT 65%,Odbicie światła: LR 17%,Całkowita przepuszczalność energii słonecznej: g 42%,Współczynnik przenikania ciepła dla szyby: U szyby = 0,5 W/(m2-K), Współczynnik dla całego okna: U okna = 0,94 W/(m2- K),

W połaci dachu przygotowujemy otwory pod montaż okien połaciowych. Otwory w ścianie zo­stały przygotowane wcześniej - zgodnie z projektem.

Pierwszą czynnością po rozpakowaniu okna dachowego jest przykręcenie ką­towników montażowych do ościeżnicy. System montażu oraz bogata oferta kołnierzy uszczelniających stwarza możliwość wyboru głębokości monta­żu okna w konstrukcji dachu. Głębsze wpuszczenie okna w połać dachu po­zwala na lepsze docieplenie wokół okna.

107

Zgodnie z in­strukcją monta­żu oznaczamy miejsce monta­żu okien kolan­kowych a na­stępnie rozpo­czynamy mon­taż okien da­chowych.

Dokładnie mie­rzymy rozstaw

pomiędzy oknami w poziomie,

w tym przypadku zgodnie z projek­tem rozstaw wy­

nosi 20 cm.

Po sprawdzeniu poprawności montażu okien (równe szczeliny między skrzy­dłem a ościeżni­cą na całej długo­ści i wysokości okna) przykręca­my kątowniki montażowe do krokwi.

108

Na każdym etapie montażu dbamy o szczel­ność okien.

Dokładnie ociepla­my okno dachowe materiałem termo­izolacyjnym znaj­

dującym się w komplecie z koł­nierzem paroprze-

puszczalnym Fakro. Jest to do­

datkowe ocieplenie okna z zewnątrz, które ogranicza

straty ciepła.

109

Montujemy koł­nierz paroprze- puszczalny, któ­ry zabezpiecza materiaf termo­izolacyjny przed zawilgoceniem.

Kolejny etap to montaż kołnierza

uszczelniającego, który zapewni

szczelność połą­czenia okna z po­

kryciem dacho­wym.

Następnie zakła­damy kliny uszczelniające z gąbki, które chronią przed na­wiewaniem liści i śniegu pod po­krycie dachowe.

110

Końcowym eta­pem montażu okien dacho­

wych jest wło­żenie skrzydła i sprawdzenie poprawności

funkcjonowania okien.

Po założeniu kompletnego ob- lachowania okien kolankowych roz­poczynamy mon­taż rolety ze­wnętrznej.

Okno dachowe jak również rolety ze­

wnętrzne sterowane są ' ^ elektrycznie. Cały ze- p o ­

staw okna i rolety pod- (Sfgj łączony jest do czujni- [

ków deszczu, wiatru, | zmierzchu co umożli­wia samoczynne i au- = tomatyczne sterowa­

niem oknem i roletami podczas złych warun­ków atmosferycznych.

111

?

Widok od środka po zamontowaniu okien. Duża ilość światła wpadającego do wnętrza i duże pole widzenia.

w oknach pionowych.

112

SYSTEMY USZCZELNIEŃ OKIEN ¡3Firma Tremco illbruck stale opracowuje nowe rozwiązania, które zapewnią coraz większą trwałość uszczelnienia oraz utrzymają je w stanie maksymalnie suchym. Inspiracją takiego tworzenia rozwiązań są uwagi architektów oraz montażystów okien. Zmieniają się rów­nież materiały z których wykonujemy nasze produkty a nowe metody badań, przy pomocy narzędzi niedostępnych jeszcze parę lat temu, pozwalają stwo­rzyć symulacje zjawisk jakie zachodzą w uszczelnianym połączeniu. Wszystkie te działania były możliwe dzięki połą­czeniu firm Tremco i illbruck, co umożli­wiło nam dostęp do najnowszych tech­nologii na świecie.Chcąc uprościć montaż okien i drzwi oraz skrócić jego czas, wprowadzono kilka nowych produktów a niektóre

z nich zastąpiono nowszymi technolo­giami. Podstawowe zasady, którymi się kierowano to:- maksymalna oszczędność energii

i zapobieganie powstawaniu most­ków cieplnych

- maksymalna niezawodność i trwa­łość złącza

- maksymalne uproszczenie montażu i skrócenie czasu jego pracy przy jednym oknie

-zapewnienie maksymalnej izolacji termicznej i akustycznej połączenia

- eliminacja kondensacji pary wodnej na wewnętrznych powierzchniach połączenia przez wzmocnienie izola­cji w miejscach najsłabszych wynika­jących z konstrukcji okna.

Obecnie montaż okien możemy prze­prowadzać kilkoma sposobami:

SYSTEM MONTAŻU OKIEN illbruck ¡3

USZCZELNIANIE TROJWARSTWOWE

W a rs tw a ze w n ę tr zn a

illm o d 600

Fo lia o k ie n n a ze w n ę tr zn a

W a rs tw a ś ro d k o w a

ilib ru c k 1 K -Pp ia n kapisto le to w a

W a rs tw a w e w n ę trzn a

F o lia o k ie n n a w e w n ę trzn a

Ta ś m a b utyl vile s

T a ś m a b utyl vile s d u o

F A 1 0 1 siliko n s zk la rs k i i d o p o łą c ze ń o k ie n n yc h

To sposób montażu trójwarstwowego w którym warstwę zewnętrzną stanowi taśma rozprężna illmod iub alternatyw­nie folia okienna zewnętrzna o współ­czynniku Sd < 0,5 m (Sd dyfuzyjnie równoważna grubość warstwy powie­trza przyp. autora). Warstwę środkową stanowi pianka poliuretanowa ilibruck o niskiej prężności i izolacyjności aku­stycznej dochodzącej do 58 dB. War­stwę wewnętrzną stanowią zamiennie folia okienna wewnętrzna, taśma butyl vlies lub butyl vlies duo albo silikon neutralny w połączeniu ze sznurem PE. W systemie tym zastąpiono od strony zewnętrznej folię paroprzepusz- czalną, folią okienną zewnętrzną a folię paroszczelną folią okienną wewnętrz­ną. Zalecana różnica w szczelności obu materiałów wyznaczona przez wartość Sd powinna być na podstawie doświadczeń przynajmniej 10 krotna.Produkty te posiadają trochę inne parametry techniczne w porównaniu do po­przednio stosowanych. Poza tym dodano też udogod­nienia związane ze sposo­bem montażu, są bardziej uniwersalne. Klejenie taśmy do okien odbywa się obec­nie przy pomocy pasa

klejącego EW. Jest to warstwa dwu­stronnie samoprzylep-na umieszczona na brzegu taśmy, którą w zależności od sytuacji możemy kleić od strony zewnętrznej lub wewnętrznej taśmy. Poprzednio potrzebowaliśmy dwa róż­ne produkty, obecnie wystarczy jeden. Mocowanie taśmy do muru może odby­wać się na trzy różne sposoby:- mocowanie przy pomocy taśmy

butylowej ze środkiem primer- mocowanie przy pomocy kleju -

Pasty do spoin- mocowanie przy pomocy siatki pod-

tynkowej

Nadruk na folii ułatwia orientację, która strona jest zewnętrzna, a która wew­nętrzna. Folię po montażu możemy zatynkować.

Folia okienna zewnętrzna. Folia okienna wewnętrzna.

114

SYSTEM MONTAŻU OKIEN ¡3 PRZY POMOCY folii okiennej duo

Folia okienna duo należy do folii inteli­gentnych, zmienia­jących swoje para­metry dyfuzyjne w zależności od temperatury i wilgot­ności otoczenia.Właściwości tech­niczne folii pozwala­ją na dynamiczne osuszanie połącze­nia okienno-muro- wego przez cały rok.Im wyższa wilgot­ność względna oto­czenia tym mniejsza jest jej parosz- czelność i odwrotnie. Wilgoć prze­mieszcza się ze strony cieplejszej do chłodniejszej. Według tej zasady np. w okresie zimowym wewnątrz po­mieszczenia mamy temperaturę wyż­szą wynoszącą ok. 20°C i wilgotność względną wynoszącą w normalnych warunkach ok. 50%. Na zewnątrz tem­peratura jest minusowa a wilgotność względna bardzo wysoka. W takiej sy­tuacji folia od strony wewnętrznej staje się bardziej paroszczelna niż od strony

zewnętrznej. Osuszanie spoiny odbywa się na zewnątrz. W okresie letnim folia okienna duo umożliwia wysuszenie spoiny do wnętrza pomieszczenia. Ze względu na swoje zalety związane zarówno z właściwościami fizycznymi materiału jak również z ułatwieniem sposobu montażu (ponieważ jedną folię używamy zarówno od strony zewnętrznej jak i wewnętrznej), stwo­rzono całą grupę produktów, które roz­wiązują nasze problemy na budowie, związane z montażem.

USZCZELNIANIE TROJWARSTWOWE

W a rs tw a ze w n ę tr zn a; ■

W a rs tw a ś ro d k o w a Í W a rs tw a w e w n ę trzn a

Fo lia o k ie n n a d u o e la s ty c zn a !

ilib ru c k 1 K -P j p ia n k a i p is to le to w a i

Fo lia o k ie n n a d u o e la s ty c zn a

Fo lia o k ie n n a d u o E W > Fo lia o k ie n n a d u o E W

115

Folie okienne duo możemy podzielić na trzy grupy:- Folie okienne duo EW - to klasyczne folie piaskie z dwustronnie samoprzylep­ną warstwą do połączenia z ramą okna i trzema syste­mami montażu do muru.Montaż ten może być wyko­nany: przy pomocy taśmy butylowej i primera, przy pomocy kleju- Pasty do spoin lub alternatywnie przy pomocy siatki podtynkowej.- Folie okienne duo elastyczne - są to produkty wykorzystywane przy du­żych powierzchniach, zestawach okien lub elewacjach gdzie potrzebujemy przenieść znaczne ruchy połączenia. Folia posiada pętlę kompensacyjną ruchu. System montażu do okien i do muru jest taki sam jak w foliach okien­nych duo EW.

Folie okienne duo.

- Folie okienne duo prefab - jest to grupa produktów przeznaczona do bezpośredniego montażu okna w za­kładzie produkcyjnym. Produkty te mają za zadanie ograniczyć czas pracy w warunkach niekorzystnych dla człowieka. Montaż folii odbywa się w zakładzie, gdzie mamy odpowiednią temperaturę i jesteśmy w stanie utrzy­mać odpowiedni poziom czystości okna.

Folia okienna duo EW. Folia okienna duo elastyczna. Folia okienna duo prefab.

Folia okienna duo Folia okienna duo klejona do Folia okienna duoz butylem. muru przy pomocy kleju - z siatką podtynkową.

Pasty do spoin.

116

SYSTEM MONTAŻU OKIEN ¡3 TAŚMĄ ROZPRĘŻNĄillmod trio

USZCZELNIANIE TROJWARSTWOWE

W a rs tw a z e w n ę tr zn a W a rs tw a ś ro d k o w a W a rs tw a w e w n ę trzn a

illm o d trio illm o d trio i illm o d trio j

Taśma illmod trio oraz illmod trio FBAstanowią kompletny system uszczel­nienia połączenia okienno-murowego. Taśma rozprężna illmod trio służy do zabezpieczenia połączeń bocznych i górnego w oknie a taśma illmod trio FBA uszczelnia połączenie dolne okna. Taśma rozprężna illmod trio jest szero­kości ramy okna i od strony wewnętrz­nej została dodatkowo zaimpregnowa­na, w celu zwiększenia oporu dyfuzyj­nego. Uzyskano dzięki temu produkt, który służy do szybkiego montażu. Oszczędności w czasie pracy mogą wynosić nawet do 80%, w porównaniu do tradycyjnego montażu. Ze względu na swoją wielofunkcyjność produkt został przebadany i sprawdzony przez niezależny instytut MPA w Hannoverze oraz posiada certyfikat FIAL.

Podstawowe zalety produktu:- odporność na zewnętrzne warunki

atmosferyczne i promieniowanie UV- bardzo dobra izolacyjność termiczna- bardzo dobra izolacyjność akustycz­

na do 45 dB- brak ograniczeń pogodowych przy

montażu taśmy-ła tw y i szybki montaż w jednym

kroku roboczym.

117

Częstym problemem widocznym po pewnym okresie eksploatacji budynku jest zawilgocona strefa podparapeto- wa okna. Zdjęcia termowizyjne infor­mują nas o powstających tam most­kach termicznych. Wychodząc naprze­ciw tym problemom firma Tremco illbruck wyprodukowała styropianowy blok pod parapetowy.System składa się z jednego lub dwóch bloków styropianowych zabez­

pieczających termicznie dolne połą­czenie okna lub drzwi. Uzupełnieniem całego systemu jest cieptochronna za­prawa szybkowiążąca wraz z klejem konstrukcyjnym i taśmami rozprężny­mi. Blok styropianowy przejmuje rolę wszystkich trzech warstw w połącze­niu okiennym. Po zamontowaniu blo­ku na zaprawie stanowi on bardzo dobrą bazę dla osadzenia ramy okna lub drzwi.

Dwuelementowy blok styropianowy w dolnym połączeniu okna.

Jednoelementowy blok styropianowy w dolnym połączeniu drzwi.

118

Przekroje konstrukcyjne eksperymentalnego Domu Pasywnego ze wskazaniem technologii oraz producentów.

1. Firma Rockwool - sufit podwieszany Rockton2. Firma Steico - maty z włókien drewnianych Steico3. Firma Kronopol - belka dwuteowa wysokość 35 cm4. Firma Kronopol - płyta podłogowa OSB5. Firma Steico - podkład podpodłogowy Steico6. Firma Steico - podkład pod deskę trójwarstwową7. Firma Barlinek - deska barlinecka8. Firma Uzin - tynk cienkowarstwowy9. Firma Rockwool - wełna ociepleniowa Ecorock10. Firma Ytong - bloczek 24 cm11. Firma Rockwool - zaprawa klejąco-uszczelniająca12. Firma Rockwool - system ociepleniowy Ecorock Max13. Firma Rockwool - tynk cienkowarstwowy 1,5 mm14. Firma BMF - kotwy do montażu belek dwuteowych

119

Konstrukcja więźby dachowej

- s x - X s

: " ' - ‘ V . , , x . . . •;,•• 6..-. v <v m

4 . ■•■ i- T \

1. Firma Rigips - piyta gipsowo-kartonowa (system Rigistil)2. Firma Pro-Clima - inteligentny program uszczelnieniowy z folią przeznaczony

do domu pasywnego3. Firma Rigips - stelaż do montażu płyt gipsowych4. Firma Saint-Gobain Isover - weina ociepleniowa Aku Piyta5. Firma Saint-Gobain Isover - weina ociepleniowa Uni Mata6. Firma Kronopol - belka dwuteowa o wysokości 24 cm7. Firma Kronopol - ptyta dachowa OSB8. Firma Saint-Gobain Isover - folia pierwszego krycia9. Firma Leier - dachówka cementowa

Prowadzenie komina zewnętrznego

1. Firma Ytong - bloczek 24 cm2. Firma Leier - system kominowy3. Firma Leier - wkładka kamionkowa4. Firma Leier - izolacja wkładu

kamionkowego5. Firma Rockwool - zaprawa

uszczelniająca6. Firma Rockwool - system ociepleniowy

Ecorock Max grubość 20 cm

120

8 zabezpieczenie izolacji termicznej uszczelnienia od strony wewnętrz­nej przed napływem ciepłego wilgotnego powietrza z pomieszczenia,

• poprawa mikroklimatu pomieszczenia i likwidacja mostków termicz­nych,

• redukcja zagrożenia biologicznego w budynku na skutek zagrzybienia miejsc słabych termicznie,

8 ograniczenie wpływu powstających w zawilgoconych miejscach grzy­bów na nasze samopoczucie i zdrowie.

Wszystkie wyżej opisane cele możemy osiągnąć przez zastosowanie sys­temu trójwarstwowego, w którym każda z warstw ma określone zadania. Stosowana powszechnie pianka poliuretanowa jest bardzo dobrą termo- izolacją charakteryzującą się jednak małą elastycznością i brakiem odpor­ności na promieniowanie UV W związku z tym musi być uzupełniona o warstwy zabezpieczające nasze połączenie od strony zewnętrznej i we­wnętrznej.Do połączeń zewnętrznych można wykorzystać alternatywnie:8 taśmę illbruck illmod,8 illbmck folię paroprzepuszczalną,8 illbmck elastyczną folię paroprzepuszczalną.

Najbardziej uniwersalnym materiałem jest taśma illmod zmieniająca sposób myślenia o zabezpieczeniach połączeń. Dotychczas stosowane ta­śmy elastomerowe lub masy uszczelniające zastąpiono materiałem bar­dziej „inteligentnym” reagującym na temperatury oraz paroprzepuszczal- nym. Masy uszczelniające lub taśmy elastomerowe klei się do brzegów szczeliny, taśma illbruck illmod jest wstępnie skompresowana i po rozwi­nięciu z rolki powoli ekspanduje wypełniając szczelinę. Zmniejszyło to bardzo awaryjność montażu i konieczność starannego przygotowania po­wierzchni do klejenia. Zyskana za to została możliwość montażu taśmy w każdych warunkach, nawet na wilgotnych podłożach. Dopuszczalne odkształcenie w przypadku mas uszczelniających wynosi do 25%, podczas gdy w taśmach illmod może dochodzić do 40% i więcej. Taśma illmod jest również odporna na bezpośrednie działanie promieniowania UV

121

Pozostałe dwa materiały wykorzystywane w zabezpieczeniach zewnętrz­nych to folie paroprzepuszczalne zaopatrzone w pasy samoprzylepne uła­twiające montaż. Folie są stosowane w określonych sytuacjach budowl­anych i muszą być w okresie 3 miesięcy zabezpieczone np. tynkiem. Fo­lia elastyczna paroprzepuszczalna pozwala kompensować ruchy przylega­jących materiałów nawet do 2 cm.Wypełnienie termoizolacyjne połączenia okiennego to pianka poliureta­nowa lub coraz częściej stosowana wełna mineralna. Powszechnie w Pol­sce stosowana pianka poliuretanowa powinna spełniać warunki dobrej izolacyjności termicznej i akustycznej. Pianka ta powinna charakteryzo­wać się drobną i równomierną strukturą porów.

W połączeniach wewnętrznych stosujemy alternatywnie:• illbruck folia paroszczelna,• illbruck elastyczna folia paroszczelna,• silikon Perennator wraz z sznurem PE,• illbruck butyl Vlies Duo.

Folie paroszczelne od wewnątrz stosuje się, aby ograniczyć przepływ pa­ry z pomieszczenia do uszczelnienia.Taśmy posiadają pasy samoprzylepne ułatwiające montaż. Znajdująca się na nich powłoka flizowa umożliwia nałożenie warstwy tynku po uszczel­nieniu okna. W przypadku szczelin wąskich o szerokości do 2,0 - 2,5 cm możemy zastosować jako uszczelnienie wewnętrzne paroszczelne, silikon neutralny Perennator. Przed położeniem silikonu powinniśmy szczelinę wypełnić sznurem polietylenowym, który umożliwi nam pracę silikonu w szczelinie, a także ograniczy jego zużycie. Jeżeli musimy na połączeniu również spełnić wymogi akustyczne wówczas od strony wewnętrznej kle­imy taśmę butyl Vlies Duo. Ten sposób montażu jest standardem w kra­jach europejskich i doczekał się też wydania odpowiedniej normy w Ro­sji. Od 1 lutego 2002 roku obowiązuje w Niemczech ustawa EnEV o oszczędności energii, której jednym z celów jest maksymalne ogranicze­nie niekontrolowanych ucieczek ciepła z pomieszczenia. Obecnie w kra­jach UE, w tym i w Polsce, trwają prace związane z wprowadzeniem

122

systemu certyfikacji energetycznej budynków. Dyrektywa uchwalona P6 grudnia 2002 przez kraje UE wchodzi w życie 4 stycznia 2006 z możliwo­ścią wykorzystania 3 letniego okresu przejściowego. Celem certyfikacji jest stworzenie charakterystyki energetycznej budynku na podstawie któ­rej możemy określić koszty eksploatacji budynku w zależności od jakości jego wykonania. Ustawa ma wpłynąć na projektantów, deweloperów i wy­konawców aby traktowali energooszczędność i jakość wykonania budyn­ku jako element priorytetowy. Jeżeli chodzi o budynki istniejące dąży się również do poprawy energooszczędności budynków podczas remontów. Właściciele budynków mogą podnieść wartość posesji przez docieplanie budynków przez co ich koszty eksploatacyjne będą spadać, a ich wartość rynkowa wzrośnie.

Coraz większą popularność zdobywają domy pasywne nastawione na minimalne zużycie energii. Jednym z warunków jest duża szczelność budynku wymagająca stosowania materiałów i technik profesjonalnych takich jak system trójwarstwowy illbruck i3.

Stosowanie systemu trój warstwowego, poprzez likwidację niekontrolowa­nych ucieczek ciepła z pomieszczenia, wpływa na zmniejszenie zużycia energii i emisji spalin do atmosfery. Stosowanie materiałów elastycznych osłaniających termoizolację przeciwdziała również przenikaniu wody do mikroszczelin połączeń przez co ogranicza powstawanie mostków ter­micznych w połączeniach okienno-murowych. Wprowadzając nowocze­sne techniki montażu okien i uszczelniania elewacji firma illbruck stara się wypełnić lukę jaka powstała w budownictwie w zakresie informacyjno- -materiałowym. Opierając się na wieloletnich doświadczeniach i opraco­waniach naukowych z zakresu fizyki budowli stara się stworzyć system który na wiele lat zabezpieczy poprawne funkcjonowanie połączeń bu­dowlanych.

6.2. PRÓBA CIŚN IEN IOW A

Miernikiem szczelności jest wielkość n;o, stanowiąca ilość wymian powietrza

123

u; /construkcji wykrapla s ię 360 g wady w ciąg u dnia

szczelina o szerokości 1 mm n̂ ,

20'C, wilgotność względna 50%

Negatywny wpływ braku szczelności

Umiejscowienie nieprzerwalnej szczelnej powłoki - warunek dobrej szczelności budynku.

124

Źród

ło:

ww

w.p

assiv

haus

.com

Źr

ódło

: w

ww

.pas

sivh

aus.

com

o objętości równej kubaturze budynku w ciągu godziny, wywołanych róż­nicą ciśnień pomiędzy wnętrzem a otoczeniem wynoszącą 50 Pa. Budyn­ki pasywne charakteryzuje wartość nso mniejsza od 0,6 l/h. W praktyce nso osiąga wartości pomiędzy 0,2 a 0,6 l/h.

Warunkiem dobrej szczelności jest realizacja jednej szczelnej, wewnętrz­nej powłoki. Należy podkreślić, że zadaniem warstwy uszczelniającej bu­dynek jest zabezpieczenie przed konwekcją, czyli przepływem powietrza przez nieszczelności (bez odzysku ciepła i przy niebezpieczeństwie wy- kraplania wilgoci w elementach konstrukcyjnych domu), a nie przed dy­fuzją wilgoci.

Próba ciśnieniowa powinna być wykonana przez wyspecjalizowaną fir­mę, a warunki jej przeprowadzenia określa norma PN-EN 13829 „Wła­ściwości cieplne budynków. Określenie przepuszczalności powietrznej budynków. Metoda pomiaru ciśnieniowego z użyciem wentylatora”, wg metody A.

Próbę ciśnieniową należy przeprowadzić po otynkowaniu budynku, a w odniesieniu do wykończenia wewnątrz: po założeniu folii wewnętrz­nej, ale przed założeniem płyt wykończeniowych. Umożliwia to wykona­nie prac usuwających wykryte nieszczelności.

W obliczeniach praktycznych nso jest ilorazem wydatku powietrza napły­wającego lub wypływającego z budynku przez nieszczelności do jego ku­batury. Próbę szczelności wykonuje się dla określonego, wynoszącego 50 Pa podciśnienia, a następnie nadciśnienia, o tej samej wielkości 50 Pa, w budynku. Wielkość nso jest średnią arytmetyczną tych dwóch wartości uzyskanych przy próbie z nad- i podciśnieniem w budynku.Budynek miesięcznika „Przewodnik Budowlany”(kubatura budynku 452 m3):Próba przeprowadzona 27 września 2005 r.Podczas pomiaru szczelności wg EN 13829, metoda A, określono nso = 0,6 l/h.

125

W skrzydle okna zamontowane jest urządzenie Blower Door składające się z kołnierza wypełniającego oraz wentylatora.

126

7. BADANIE TERM O W IZYJN E BUDYNKU PASYWNEGO

W dniu 10.12.2005 r. w godzinach 9 .0 0 - 10.30 wykonano badanie termo­wizyjne budynku pasywnego znajdującego się w Nieporęcie. Badanie wy­konało E E H. U. Techmadex Sp. z o. o., Laboratorium Badań Termowi­zyjnych w Warszawie.Zespół roboczy:• operator kamery - Dariusz Kawka,0 pomocnik operatora - Marcin Sztenke,0 opracował - Marcin Sztenke,• kierownik laboratorium - Marek Frzybylski.

Obiekt został wybudowany w ramach akcji „Fraktyka na Budowie” pro­wadzonej przez czasopismo Erzewodnik Budowlany i w założeniach sta­nowić ma budynek pasywny.Celem badania miało być wskazanie ewentualnych mostków cieplnych oraz miejsc występowania ucieczek ciepła. W dniu wykonywania pomia­rów trwały prace wykończeniowe. Temperatura wewnątrz pomieszczeń wahała się od 14 do 18°C. Dla uproszczenia przyjęto wartość średnią.

Procedura pomiarowa

Badanie podzielono na dwie części. W części pierwszej zarejestrowano od zewnątrz, z poziomu ziemi, obrazy termowizyjne poszczególnych ścian budynku oraz ich wybranych fragmentów (okien i drzwi). Wykona­ne termogramy, po obróbce uwzględniającej warunki prowadzonego po­miaru, zostały złożone w obrazy przedstawiające całość ścian budynku1 umieszczone w dalszej części sprawozdania. Ze względu na trudny do­stęp oraz obiekty zasłaniające budynek od strony lewej, w sprawozdaniu brak obrazu złożeniowego tej części. Niemniej w dokumentacji znajdują się obrazy poszczególnych fragmentów ściany.Ze względu na bardzo dobry stan izolacji termicznej budynku oraz - w większości przypadków - bardzo małe ucieczki ciepła przez okna, ob­razy termowizyjne są mało kontrastowe, nawet mimo przyjętej bardzo

127

wąskiej skali temperatur. Termogramy złożeniowe i szczegółowe strony frontowej przedstawiono w skali temperatur 4 - 9°C. Oznacza to, że tem­peratura 4°C (i niższe) jest reprezentowana na termogramie kolorem czar­nym, a pola o temperaturze 9°C (i wyższe) są przedstawione jako białe. Je­dynie dla strony prawej budynku przyjęto skalę temperatur 5 - 8°C, a za­tem różnica pomiędzy najcieplejszym i najzimniejszym punktem na obra­zie wynosi tylko 3°C, co samo w sobie świadczy o braku niedociągnięć.

W części drugiej pomiaru przeprowadzono badania szczegółowe wybra­nych elementów takich jak okna, izolacja poddasza czy drzwi od we­wnątrz budynku. Obrazy termowizyjne tych obiektów, wraz z fotografia­mi i analizą znajdują się na stronie 54 książki.

W trakcie obu części sesji pomiarowej równolegle z rejestracją termogra- mów wykonywano fotografie badanych obiektów.

Warunki meteorologiczne w trakcie prowadzenia pomiarów:• temperatura wewnątrz pomieszczeń - ok. 16°C,• temperatura na zewnątrz - ok. -3°C,• prędkość wiatru: - ok. 4 m/s,• zachmurzenie: - pełne, brak opadów,• wilgotność na zewnątrz - 90%

Sprzęt pomiarowy

System termowizyjny Agema Thermovision 550 z aktualnym świadec­twem kalibracji.

Efekty badania1. Badany budynek odznacza się bardzo dobrą i równomierną izolacją. Przy badaniu z zewnątrz nie widać mostków cieplnych w najbardziej nara­żonych na nie miejscach konstrukcji. Jednak nie jest pozbawiony słab­szych punktów, które nie zmieniają zdecydowanie dobrego obrazu stanu izolacji cieplnej budynku.

128

2. Najsłabszym punktem, z punktu widzenia izolacji cieplnej, jest okno tarasowe. W porównaniu z pozostałymi oknami / drzwiami, okno taraso­we oddaje najwięcej ciepła ze środka. Jest to zrozumiale, biorąc pod uwa­gę jego specyficzną konstrukcję.

3. Wszystkie okna są osadzone prawidłowo. Miejsca chłodniejsze (przy widoku od wewnątrz) występują w narożach ram i szyb. Jest to zjawisko normalne, w przypadku okien o profilu pasywnym różnice temperatur są niewielkie, pola chłodniejsze są bardzo małe. Przy zasuniętych żaluzjach obraz termowizyjny budynku z zewnątrz jest praktycznie jednorodny.

4. Przy szczegółowym badaniu ścian od wewnątrz, można wskazać, że ele­menty konstrukcji ścian mogłyby być lepiej zaizolowane, są bowiem wi­doczne okiem kamery. Również w izolacji dachu widać od środka miejsca słabiej zaizolowane (badania dachu od zewnątrz nie prowadzono z powo­du zalegającego na nim śniegu).Niemniej różnice temperatur są bardzo niewielkie, rzędu maksimum 3°C. Kiedy temperatura w pomieszczeniach zostanie podwyższona do docelowych 20 - 22°C należy się spodziewać, że te różnice będą większe.

8. INSTALACJE W BUDYNKU

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii staje się koniecznym warunkiem realizacji budownictwa energooszczędnego, a urządzenia i systemy odnawialnych źródeł energii znajdują zastosowanie we wszyst­kich obszarach zużycia energii w obiekcie mieszkalnym. W odniesieniu do źródeł energii odnawialnej bezpośrednio związanych z danym budyn­kiem można w warunkach polskich wykorzystywać:• energię promieniowania słonecznego: w pasywnych i aktywnych syste­

mach grzewczych, do właściwego oświetlenia światłem dziennym oraz w instalacjach elektrycznych z ogniwami fotowoltaicznymi (PV),

• energię odpadową: poprzez rekuperację ciepła z układów wentylacyj­nych, a również i ścieków,

• energię zawartą w naturalnym środowisku (np. wody gruntowe lub

129

powierzchniowe, grunt, powietrze) poprzez zastosowanie pomp ciepła lub wymienników ciepła,

• energię biomasy: w instalacjach z nowoczesnymi kotłami spalającymi zrębki drewniane lub pelety,

0 energię wiatru: za pomocą turbin wiatrowych,• ogniwa paliwowe.Możliwe są inne rozwiązania niekonwencjonalne w zakresie pozyskiwa­nia, magazynowania i utylizacji energii i odpadów, w tym:0 stosowanie niekonwencjonalnych materiałów budowlanych, w tym spe­

cjalnych osłon szklanych (okien ze szkła słonecznego, szkła absorbcyj- nego, pokryć o niskiej emisyjności), izolacji transparentnych, itp.,

8 sezonowe magazynowanie ciepła np. w gruncie lub dużych zbiornikach wodnych,

8 krótkoterminowe magazynowanie ciepła z wykorzystaniem zjawiska zmiany stanu skupienia (materiał magazynujący - woski i inne mate­riały),

8 wykorzystanie naturalnej oczyszczalni ścieków,8 wykorzystanie wody deszczowej,8 zastosowanie ogniw paliwowych i magazynowanie wodom.

Systemy energetyki niekonwencjonalnej powinny być szczególnie staran­nie dobierane w zależności od potrzeb obiektu. Ich przewymiarowanie, np. zbyt duża powierzchnia kolektorów słonecznych, jest niekorzystne ekonomicznie.

8.1. WENTYLACJA BUDYNKU PASYWNEGO

Zadaniem systemu wentylacyjnego jest zapewnienie ciągłej dostawy po­wietrza o właściwej jakości, które dlatego powinno być dostarczane z ze­wnątrz, a nie recyrkulowane. W typowym domu wentylator wywiewny usuwa zanieczyszczone powietrze, a zastępuje go powietrze napływające przez uchylone, otwarte okna lub nieszczelności. System wentylacyjny powinien usuwać w sposób ciągły z pomieszczeń szczególnie zanieczysz­czonych: kuchni, łazienek. Świeże powietrze powinno być dostarczane

130

świeże powietrze

Schemat wentylacji z odzyskiem ciepła firmy Dospel

bezpośrednio do takich pomieszczeń jak: salon, pokoje dziecięce, sypial­nie, pracownie.Tradycyjne systemy wentylacyjne wywołują duże straty ciepła poprzez cią­głe usuwanie podgrzanego w pomieszczeniu powietrza. Stąd w klimacie Środkowo-Europejskim dom pasywny wymaga bezwzględnie systemu od­zysku ciepła od powietrza z domu usuwanego. W specjalnym wymienni­ku ciepła usuwane powietrze cieple oddaje energię do powietrza świeżego (zimnego) dostarczanego do budynku. Obecnie sprawności takich wy­mienników ciepła (rekuperatorów) wynoszą od 75% do 95%. Warunkiem takiej efektywności jest wymiennik ciepła odpowiedniego typu (musi być on przeciwprądowy, czyli taki, w którym kierunki przepływu dwóch

131

powietrze usuwane z budynku

rodzajów powietrza - usuwanego i świeżego są przeciwne). Charakteryzo­wać go również musi niewielki pobór energii elektrycznej. Pobór ten powi­nien być 8-4-15 razy mniejszy od odzyskiwanej przez rekuperator energii. Zwiększenie efektywności systemu wentylacyjnego jako całości można uzyskać stosując gruntowy wymiennik ciepła, którym może być umiesz­czony w gruncie przewód doprowadzający świeże powietrze. Zimą prze­pływające powietrze jest ogrzewane, a latem przeciwnie - schładzane. Dom pasywny wyposażony jest w efektywne i ciche rekuperatory. Strata ciepła przez wentylację wynosi od 2 do 7 kWh/m2 rocznie.

8.2. SYSTEM Y W YKORZYSTUJĄCE EN ERG IĘ PROMIENIOWANIA SŁON ECZNEGO

8.2.1. PRZYSTOSOWANIE BUDYNKU DO WYKORZYSTANIA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁON ECZNEGO

Koncepcja i zaprojektowanie nowoczesnego budynku, pod kątem mak­symalnego wykorzystania energii promieniowania słonecznego, nazywa­ne są architekturą słoneczną. Szczególnie istotnymi elementami przy zastosowaniu niekonwencjonalnych rozwiązań, związanych w sposób bezpośredni lub pośredni z wykorzystaniem energii promieniowania sło­necznego, są:

132

0 orientacja budynku,0 kształt budynku,• oświetlenie światłem dziennym,8 rozplanowanie pomieszczeń mieszkalnych i użytkowych,8 zastosowane materiały,8 stmktura, rodzaj i umiejscowienie takich elementów budynku jak prze­

grody zewnętrzne, izolacja cieplna oraz okna,8 systemy pasywne, m. in. przestrzenie buforowe.

Projekt instalacyjny obejmujący zastosowanie innowacyjnych rozwiązań w zakresie, np.:

8 systemu wstępnego podgrzewania powietrza wentylacyjnego,8 systemu odzysku ciepła z układów wentylacyjnych,8 systemu grzewczo/klimatyzacyjnego z pompą ciepła,8 aktywnego systemu słonecznego do podgrzewania wody użytkowej,8 systemu z ogniwami fotowoltanicznymi.

8.2.2. DOSTĘPNOŚĆ EN ERG II PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO W PO LSCE

Warunki klimatyczne determinują zarówno możliwości wykorzystania energii słonecznej, jak również limitują opłacalny okres eksploatacji in­stalacji słonecznych. Charakterystyka promieniowania słonecznego w da­nym regionie określa, przy uwzględnieniu dostępnych technologii, moż­liwości i kierunki wykorzystania energii promieniowania słonecznego. Istotne w energetyce wielkości promieniowania słonecznego docierające­go przez atmosferę do powierzchni ziemi są następujące:

8 gęstość strumienia całkowitego promieniowania słonecznego lub w skrócie promieniowanie słoneczne całkowite [W/m2], będące sumą promieniowania bezpośredniego (dochodzącego z widocznej tarczy słonecznej) i rozproszonego,

133

• napromieniowanie [J/m2] przedstawiające energię padającą na jednostkę powierzchni w ciągu określonego czasu (godziny, dnia, miesiąca, roku),

0 usłonecznienie [h] będące liczbą godzin z bezpośrednio widoczną ope­racją słoneczną.

Jako normę dla Polski można przyjąć wartość napromieniowania całkowi­tego powierzchni poziomej w ciągu roku wynoszącą 3600 MJ/m2 ±10% . Średnie roczne napromieniowanie powierzchni poziomej dla obszaru Polski wynosi: dla Kołobrzegu 3832 MJ/m2, Warszawy 3480 MJ/m2, Zako­panego 3558 MJ/m2. Zdecydowana część, około 80%, rocznego nasło­necznienia przypada na sześć miesięcy od kwietnia do września. Do cza­su opanowania technologii długoterminowego (sezonowego) magazyno­wania energii, praktyczne wykorzystanie energii promieniowania w Polsce będzie więc najbardziej efektywne jedynie w sześciu miesiącach od kwiet­nia do września.Promieniowanie słoneczne na obszarze Polski charakteryzuje duży udział składowej dyfuzyjnej. Średnio w skali rocznej blisko 50% energii dociera do powierzchni ziemi w postaci promieniowania rozproszonego. Udział ten jest większy w okresie zimowym i sięga nawet 77%. Poniżej przedsta­wiono średnie napromieniowanie miesięczne dla Warszawy powierzchnie:

600

500

400

300

200

100

0

Sumy miesięczne napromieniowania płaszczyzny poziomej dla WarszawyV I VII VIII IX X I XII

134

600

500

400

300

200

100

0

Sumy miesięczne napromieniowania płaszczyzny pionowej skierowanej napołudnie (uwzględniono promieniowanie odbite od podłoża o współczynniku odbicia 0 ,2 ) dla Warszawy

600

500

400

300

200

100

® i a i i i iv v vi vn v i i i ix x xi xn Sumy miesięczne napromieniowania płaszczyzny pochylonej pod kątem 4 5 ° i skierowanej na południe (uwzględniono promieniowanie odbite od podłoża o współczynniku odbicia 0 ,2 ) dla Warszawy

poziomą i pionową oraz na powierzchnię pochyloną pod kątem 45° skierowaną na południe, z rozbiciem na składowe promieniowania: bezpośrednie, dyfuzyjne (rozproszone) i odbite (dla powierzchni piono-

X I X II

135

Rodzaje konwersji energii promieniowania słonecznego

wej i pochylonej). Można przyjąć, że dane dla Warszawy są średnimi reprezentatywnymi dla całego obszaru kraju.Pionowe ustawienie odbiornika energii promieniowania słonecznego (jest nim np. ściana budynku) w dużym stopniu zmniejsza jego zysk energe­tyczny w okresie letnim. Promieniowanie odbite od podłoża stanowi tu już istotny składnik całkowitego napromieniowania. Natomiast w okresie zi­mowym, do powierzchni pionowej dociera praktycznie ta sama ilość ener­gii słonecznej jak do powierzchni pochylonej pod kątem 45°.Wyróżnia się dwie podstawowe metody konwersji energii słonecznej re­alizowane w technicznych systemach jej przetwarzania. Są nimi konwer­sja fotoelektryczna (bezpośrednia przemiana energii słonecznej w energię elektryczną) i fototermiczna (konwersja bezpośrednia energii promienio­wania słonecznego na ciepło).

136

8.2.3. KONW ERSJA FOTOW OLTAICZN A

Bezpośrednie wytwarzanie energii elektrycznej za pomocą ogniw fotowol- taicznych jest postrzegane jako bardzo perspektywiczna możliwość wyko­rzystania energii promieniowania słonecznego i w tym zakresie następują intensywne badania i rozwój zastosowań. Ogniwa fotowoltaiczne w posta­ci modułów zasilają energią elektryczną systemy oświetleniowe, odbiorni­ki telewizyjne i inne domowe urządzenia elektryczne. Ogniwa fotowolta­iczne stanowią również elementy budowlane. Mogą one tworzyć, co jest ich perspektywicznym zastosowaniem, zintegrowane systemy dachowe lub ścienne. W nowoczesnych rozwiązaniach fotowoltaicznych okładzin ściennych stosuje się chłodzenie wewnętrznej powierzchni modułów ogniw, a pozyskane ciepło jest wykorzystywane do celów ogrzewczych. Ogniwa fotowoltaiczne są również coraz częściej stosowane jako elementy systemów aktywnych zasilając takie urządzenia jak np. pompy cyrkulacyjne.

modutfotowoltaiczny PV REGULATOR ŁADOWANIA

ny i czerwony

O ©

odbiornikenergii elektrycznej, np. żarówka

fo toogn iw o akum ulator odbiornik+ — + — + —

0 0 0 0 0 0

akumulator

System fotowoltaiczny

Obecnie barierą wykorzystania konwersji fotowoltaicznej jest wysoka cena ogniw oraz ich nadal mała sprawność, w zastosowaniach praktycznych nie przekraczająca kilkunastu procent. Wykorzystując ogniwa PV do celów

137

energetycznych, należy ponieść koszt}' inwestycyjne na baterie akumulato­rów, układy sterowania i ewentualnie falowniki prądu, gdyż zarówno ogniwa, jak i akumulatory generują prąd stały.

Fasada południowa domu mieszkalnego z zinte- ogniw PV do oświetla-growanymi z nią ogniwami fotowoltaicznymi. nia lamp ogrodowych.

Przykładowy dostawca ogniw i systemów fotowoltaicznych:Sunflower FARMul. Bursaki 18A, 20-150 Lublintel. (081) 446 59 55, tel./fax (081) 446 59 56

8.2.4. PASYWNE SY ST E M Y SŁO N EC ZN E

Wyróżnia się dwa sposoby konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego: pasywny (bierny) i aktywny (czynny). W urządzeniach wy­korzystujących sposoby pasywne nie dostarcza się dodatkowej energii z zewnątrz. W sposobach aktywnych dostarcza się na ogół do instalacji dodatkową energię zwykle do napędu pompy lub wentylatora przetłacza­jącego czynnik roboczy. W pasywnym wykorzystaniu energii promienio­wania słonecznego w budownictwie (architektura słoneczna) rozróżnia się system zysków bezpośrednich i pośrednich.

138

Pasywne systemy słoneczne

Zmniejszenie zużycia energii do ogrzewania pomieszczeń można osią­gnąć dzięki stosowaniu słonecznych systemów pasywnych. Systemy takie stanowią elementy budynków, które odpowiednio zaprojektowane po­chłaniają promieniowanie słoneczne, przepuszczają je lub magazynują.

System zysków bezpośrednich

System zysków bezpośrednich to najprostszy pasywny system grzewczy. Okna w południowej ścianie umożliwiają bezpośrednią penetrację pro­mieniowania słonecznego do wnętrza domu, gdzie jest ono pochłaniane i magazynowane w ścianach i podłodze, a także w znajdujących się w po­mieszczeniu przedmiotach. Zmagazynowana energia jest następnie czę­ściowo przekazywana do powietrza wewnątrz obiektu podnosząc jego temperaturę. System zysków bezpośrednich ma niewątpliwie największą ze wszystkich systemów pasywnych sprawność chwilową. Jednak wzrost

Zasada działania systemu zysków bezpośrednich

139

promieniowanie _ _ _ _ ściana

Bezpośrednie zyski energii przez okno

temperatury pomieszczenia jest w dużym stopniu zgodny w fazie zarów­no z okresem występowania promieniowania słonecznego, i również oczy­wiście wzrostem temperatury otoczenia. Zmniejszenie tych wahań jest możliwe przy wprowadzeniu układu magazynującego o bardzo dużej po­jemności i przewodności cieplnej. Funkcję takiego układu magazynujące­go może spełniać ściana przeciwległa do okna zbudowana z odpowiednie­go materiału, np. klinkieru.Ze względów jak wyżej, przepuszczalność energii słonecznej nie mniejsza od 50% jest jednym z wymogów stawianych oknu pasywnemu.

System zysków pośrednich

Zmiany temperatury pomieszczenia występujące w systemie zysków bez­pośrednich są zazwyczaj większe niż tolerowane przez człowieka w zakre-

140

Zasada działania systemu zysków pośrednich

sie odczuwalnego komfortu cieplnego. Efektywnym sposobem zmniej­szenia tych wahań z jednoczesną możliwością uzyskania przesunięcia okresu dostarczania energii do pomieszczenia na późniejsze godziny do­by jest odizolowanie wnętrza budynku od bezpośredniego promieniowa­nia słonecznego za pomocą układu magazynującego. Konstrukcja taka, znana pod nazwą ściany Trombe’a gromadzi energię słoneczną przenika­jącą przez przegrody przezroczyste i pod wpływem występującej różnicy temperatury przewodzi ją do swej wewnętrznej powierzchni, skąd jest od­dawana do pomieszczenia na drodze konwekcji i promieniowania.

System zysków pośrednich z układem oszklonej werandy

Także pewnego rodzaju kompromisem pomiędzy systemami zysków bezpo­średnich i pośrednich jest układ z całkowicie oszkloną werandą (zalecany w polskich wamnkach klimatycznych). Ogrzewane pomieszczenie od stro­ny południowej posiada masywną ścianę magazynującą odizolowaną od

141

System zysków pośrednich z układem oszklonej werandy

otoczenia przestrzenią oszkloną. Obszar werandy ogrzewany jest w sposób bezpośredni i charakteryzuje się dużymi wahaniami temperatury, podczas gdy przestrzeń mieszkalna uzyskuje energię słoneczną w sposób pośredni.

Metody słonecznego ogrzewania pasywnego mogą być skuteczne jedynie w budownictwie o małym jednostkowym zapotrzebowaniu na energię do celów ogrzewczych i wymagają zastosowania systemu ogrzewania trady­cyjnego o małej bezwładności.Należy jeszcze raz podkreślić, że zmniejszenie zapotrzebowania na ener­gię do oświetlenia można uzyskać poprzez właściwe oświetlenie światłem dziennym (daylighting).

9. AKTYWNE SY STEM Y SŁO N EC Z N E

9.1. KO LEKTO RY PROM IENIOW ANIA SŁO N EC ZN EG O

Rozpowszechnionymi systemami wykorzystania energii promieniowania słonecznego są systemy aktywne. Podstawowy, aktywny słoneczny układ

142

grzewczy obejmuje następujące ele­menty (urządzenia): kolektor pro­mieniowania słonecznego, pompę cyrkulacyjną, zasobnik ciepłej wody, armaturę i układ automatyki.Najbardziej popularnym urządze­niem wykorzystującym energię pro­mieniowania słonecznego jest pła­ski kolektor słoneczny (cieczowy łub powietrzny). W kolektorze sło­necznym podgrzaniu ulega, po­przez wykorzystanie energii promie­niowania słonecznego bezpośred­niego, rozproszonego i odbitego, przepływający przez niego czynnik ro­boczy (woda, mieszanina wody i innych czynników zabezpieczających przed zamarznięciem lub powietrze). Energia pozyskana przez czynnik roboczy służy do ogrzewania ciepłej wody użytkowej, pomieszczeń lub basenów kąpielowych). Schemat klasycznego płaskiego kolektora przed­stawia rysunek poniżej. Absorber i część przepływowa kolektora są obu­dowane w kształcie płyty prostopadłościennej. Absorber jest izolowany od spodu i z boku materiałem izolacyjnym (o małym współczynniku

Żródlo: Viessmann

Elementy aktywnego słonecznego układu grzewczego

pokrycie przezroczyste

rurki.- przepływającym czynnkiem roboczym

rura zbiorcza izolacja absorber

Widok i preekrój poprzeczny płaskiego, cieczowego kolektora słonecznego

143

przewodzenia ciepła). Płytę górną stanowi przezroczysta przegroda w postaci szyby łub izolacji transparentnej. Pomiędzy tą przegrodą i po­wierzchnią absorbera znajduje się szczelina powietrzna ograniczająca straty ciepła do otoczenia. Płyta absorbera zawiera kanały przepływowe czynnika. Może być ona pokryta materiałem (czarna farba, czarny ni­kiel, czarna miedź, itp.) charakteryzującym się dużym współczynnikiem pochłaniania promieniowania słonecznego i małym współczynnikiem emisji promieniowania cieplnego. Możliwe zastosowanie szeregu nowo­czesnych rozwiązań materiałowych i konstrukcyjnych powinno mieć uzasadnienie ekonomiczne, w aspekcie spełnianych przez kolektor funkcji.

Kolektor stanowi moduł o powierzchni najczęściej około 1,5 2 m2. Mo­duły takie mogą być szeregowo lub równoległe łączone ze sobą w celu uzyskania potrzebnej powierzchni absorbującej energię promieniowania słonecznego dla pokrycia założonego zapotrzebowania na ciepło. Przy łą­czeniu równoległym kolektorów, dla uzyskania jednakowych natężeń przepływu przez każdy z nich, powinny być zapewnione równe opory przepływu czynnika przez jednostkowe moduły.

Połączenie szeregowe kolektorów (mniej efektywne)

Kolektory słoneczne sytuuje się pochylając je pod pewnym kątem do płasz­czyzny poziomej. Czynnikiem istotnym dla dobom kąta pochylenia kolek­torów jest czas eksploatacji systemu słonecznego. Wyniki obliczeń napro-

144

Połączenie równoległe kolektorów

mieniowania całkowitego (z uwzględnieniem napromieniowania odbitego, przy współczynniku odbicia 0,2) powierzchni płaskiego odbiornika w zależ­ności od kąta pochylenia jego powierzchni względem poziomu, przedsta­wiono na wykresie obok. Parametrem linii jest okres użytkowania kolekto­rów: cały rok, 8 miesięcy (od marca do października włącznie), 6 miesięcy (IV-IX) i 4 miesiące „letnie” (V-VIII). Kąt optymalny zwiększa się w az ze zwiększonym okresem użytkowania instalacji. Jest najmniejszy dla kolekto­rów wykorzystywanych tylko latem. Ze względów praktycznych (zmywanie powierzchni kolektora wodą deszczową) zalecane jest przyjmowanie więk­szych o kilka (kilkanaście) stopni kątów pochylenia kolektorów niż wynika to z wykresu zamieszczonego na następnej stronie.

Kolektor słoneczny powinien być skierowany w kierunku południowym, wówczas jego azymut, czyli odchylenie od lokalnego południka mierzone względem kierunku południowego wynosi 0. Odchyłka do kilkunastu stopni w kierunku zachodnim lub wschodnim jest dopuszczalna.W sytuacji, gdy połać dachowa zachowuje odpowiedni kąt i pochylenie, kolektory słoneczne można montować nad powierzchnią dachu bez względu na jego pokrycie łub w połaci dachu z kołnierzem osłonowym. W zależności od materiału pokrycia powierzchni dachu należy stosować odpowiednie elementy mocujące kolektorów ze szczególnym uwzględ­nieniem szczelności wodnej. Możliwe jest ustawienie kolektorów na pła­skim dachu, balkonie lub gruncie na odpowiednim stelażu zapewniają-

145

3001

E-1 2500

O£fflo

2000

1500

1000

.£ 500E oL.O.(Sz

Obszar wartości ’ optymalnych kąta pochylenia powierzchni

— cały rok

8 miesięcy (III - X)

- O - 9 miesięcy (IV - IX)

# ■■■ 4 miesiące (V - VIII)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80Pochylenie powierzchni kolektorów względem poziomu, stopnie

85 90

Napromieniowanie powierzchni dla różnych okresów roku w zależności od jej kąta pochylenia względem poziomu i okresu eksploatacji (caty rok,8, 6, 4 miesiące)

cym właściwe pochylenie oraz kierunek. Nie należy umieszczać kolekto­rów tuż nad ziemią, a zapewnić pewną minimalną wysokość dla uniknię­cia zawilgocenia absorbera.

Sposoby montażu kolektorów sionecznych: a) w dachu jako element po szycia, b) na dachu, c) na statywie umieszczonym na dachu, tarasie lub gruncie

146

9.2. G R Z EW C Z E SY STEM Y SŁO N EC Z N E Z KOLEKTORAM I SŁO N ECZN YM I

Zespoły lub pojedyncze moduły płaskich kolektorów słonecznych są naj­częściej wykorzystywane w słonecznych instalacjach przygotowania cie­plej wody użytkowej.Ze względu na okresowość występowania, czyli dostępność energii pro­mieniowania słonecznego oraz nieregularność odbioru cieplej wody użyt­kowej, konieczne jest zastosowanie zbiornika akumulującego ciepło. Zastosowanie słonecznych systemów grzewczych przynosi wymierne efek­ty ekonomiczne i ekologiczne. Ilość pozyskiwanej energii promieniowania słonecznego zależy od rodzaju instalacji, jej parametrów technicznych, jak i sposobu eksploatacji. Odpowiednie do zapotrzebowania i warunków kli­matycznych zaprojektowanie systemu i jego użytkowanie pozwala na osią­gnięcie założonych efektów energetycznych i ekonomicznych.

Instalacja słoneczna musi być dostosowana do potrzeb odbiorcy oraz wamnków związanych np. z usytuowaniem obiektu mieszkalnego, musi być również dostosowana do konwencjonalnego systemu grzewczego.

Kryterium klasyfikacji instalacji słonecznych jest na ogół charakter prze­pływu czynnika roboczego w instalacji. Systemy, w których ruch ma cha­rakter naturalny wywołany konwekcją swobodną nazywamy pasywnymi, zaś gdy pompą cyrkulacyjną - aktywnymi.

Systemy pasywneNa skutek zjawiska konwekcji naturalnej podgrzana w kolektorze słonecz­nym woda dociera do izolowanego cieplnie zbiornika cieplej wody użyt­kowej (zasobnika ciepła), a zimniejsza woda ze zbiornika napływa do dol­nej części kolektora promieniowania słonecznego. Dla tych podgrzewa­czy położenie zbiornika magazynującego ponad wylotem kolektora jest ważnym parametrem projektowym, a jednocześnie czynnikiem utrudnia­jącym lub uniemożliwiającym często zbudowanie takiej instalacji. Aby uniknąć ryzyka wystąpienia przepływu odwrotnego w instalacji termosy-

147

fonowej, zbiornik akumulacyj­ny powinien być zlokalizowany ok. BO-i-40 cm powyżej górnej krawędzi kolektora. Lepsze działanie każdej instalacji za­pewni zbiornik wysmukły (o du­żym stosunku wysokości zbior­nika do jego średnicy).Instalacje termosyfonowe moż­na z powodzeniem stosować w polskich warunkach klima­tycznych w obiektach turystycz­nych i innych użytkowanych w sezonie letnim. W najprost­szych systemach termosyfono- wych czynnikiem roboczym jest woda użytkowa, która musi być usunięta okresie występowania ujemnych temperatur zewnętrznych. Istnieje możliwość oddzielenia obiegu kolek­torowego od obiegu wody użytkowej i zastosowania w nim niezamarzają­cej mieszaniny jako czynnika roboczego.

Systemy aktywneIstotnym czynnikiem ograniczającym powszechność stosowania opisa­nych powyżej instalacji termosyfonowych jest konieczność określonego usytuowania zbiornika magazynującego (na odpowiedniej wysokości po­wyżej kolektorów słonecznych). Problem ten można usunąć poprzez uży­cie pompy cyrkulacyjnej w obiegu kolektorowym. Zbiornik magazynujący ciepła wodę użytkową może być wtedy dowolnie umieszczony, a przede wszystkim wewnątrz budynku. Przepływ czynnika roboczego jest wymu­szony mechanicznie, a jego wielkość może być dobierana w zależności od warunków nasłonecznienia lub wielkości i rozkładu w czasie odbioru cie­plej wody użytkowej. System z zastosowaną pompą cyrkulacyjną nazywa­ny jest aktywnym. Aktywne systemy są klasyfikowane jako bezpośrednie i pośrednie. W bezpośrednich systemach przez kolektory słoneczne prze­

Odbiór wody ciepfęj

Zbiornikakumulacyjny

Kolektory słoneczne/

Wodazasilająca

Schemat termosyfonowej słonecznej instalacji do podgrzewania ciepłej wody użytkowej

148

pływa woda użytkowa. W systemie takim nie występuje wymiennik ciepła. Wymiennik ciepła posiadają natomiast systemy aktywne pośrednie. Zada­niem wymiennika ciepła jest oddzielenie obiegu kolektorowego, w którym przepływa czynnik podgrzewany w kolektorach słonecznych, od obiegu wody użytkowej. Tylko w takim przypadku w obiegu kolektorowym może­my zastosować niezamarzający czynnik roboczy.

Czynnikiem takim jest na ogól wodny roztwór glikolu propylenowego C3H80 2. Temperatura krzepnięcia 50%-ego (wagowo) wodnego roztworu glikolu propylenowego wynosi -35°C, zaś temperatura wrzenia przy ciśnie­niu 0,2 MPa równa jest 135°C. Producenci kolektorów słonecznych często narzucają wykorzystanie ściśle określonych cieczy roboczych. Dla kolekto­rów np. firm APAREL i HEWALEX jest to roztwór o składzie: glikol pro­pylenowy 39% objętościowo, woda destylowana 58%, reszta - dodatki uszlachetniające (nazwa handlowa ERGOLID EKO, produkowany przez Zakłady Chemiczne i Tworzyw Sztucznych BORYSZEW S. A. w Socha­czewie). Roztwór ten, mający temperaturę krzepnięcia -22°C, zabezpiecza kolektory przed uszkodzeniem przy temperaturach otoczenia do -20°C.

kolektory promieniowania słonecznego kolektory promieniowania słonecznego

Schematy ideowe aktywnych (z pompą cyrkulacyjną) słonecznych syste­mów podgrzewania ciepłej wody użytkowej: a) system aktywny bezpośred­ni, b) system aktywny pośredni

149

Roztwory niezamarzające mają parametry termodynamiczne znacznie od­biegające od parametrów termodynamicznych wody, co musi być uwzględnione w przypadku obliczeń zysków energetycznych instalacji. Pośrednie systemy znajdują zastosowanie w strefach klimatycznych, gdzie może następować zamarzanie wody, oczywiście w okresie zimy czy wiosennych przymrozków. Ze względu na możliwość pracy w takich wła­śnie warunkach ten rodzaj systemu może być w Polsce upowszechniony, również w domach jednorodzinnych. Zastosowanie systemu pośredniego ułatwia eksploatację instalacji, gdyż nie powoduje konieczności usuwania z niej wody w okresie ujemnych temperatur zewnętrznych. Obieg wody użytkowej wraz ze zbiornikiem i wymiennikiem ciepła powinien zawsze być umieszczony wewnątrz budynku. Wymiennik ciepła może stanowić wydzielony element instalacji lub mieć formę np. spiralnej wężownicy umieszczonej wewnątrz zbiornika magazynującego.

Instalacja słoneczna, bez sezonowego magazynowania ciepła, nie może pokryć całkowitego rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. Dlatego system słoneczny towarzyszy tradycyjnemu podgrzewaczowi (np. gazowemu lub elektrycznemu). Połączenie słonecznego systemu podgrze­wania wody użytkowej z podgrzewaczem konwencjonalnym przedstawia schemat funkcjonalny instalacji ciepłej wody użytkowej zamieszczony na następnej stronie.

W systemie słonecznym wymiennik ciepła stanowi wydzieloną jednostkę. Pociąga to za sobą konieczność zastosowania dwóch pomp cyrkulacyjnych P, i P2. Pompy te są sterowane przez konwencjonalny różnicowy termostat mający jeden czujnik pomiarowy umieszczony na wylocie z kolektora sło­necznego, a drugi u dołu zbiornika magazynującego. W momencie gdy czynnik roboczy na wylocie z kolektora słonecznego ma temperaturę o określoną wielkość większą od temperatury wody u dołu zbiornika aku- mulującego, różnicowy termostat uruchamia pompy P, i P2. Pompa Pj cyr- kuluje wodę z dolnej części zbiornika akumulacyjnego przez wymiennik ciepła. Pompa P2 cyrkuluje ciecz niezamarzającą (czynnik roboczy obiegu kolektorowego) przez wymiennik ciepła i kolektory słoneczne.

150

kolektor słoneczny

wlot zimnej wody

zbiornik akumulujący wodę

system słoneczny

konwencjonalnypodgrzewacz

wody

► woda zimna

► woda gorąca

© pompa

© ®temp., ciśnieniowy zawór nadmiarowy

N zaw ór

^ zawór zaporowy

N zawór zwrotny

okienko kontrolne

system konwencjonalnySchemat funkcjonalny słonecznej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej z obiegiem wymuszonym (system aktywny pośredni) [Willimas Richard. J., Design and Installation of Solar Heating and Hot Water Sys­tems, Ann Arbor Science Pubiishers, 1983]

W przypadku gdy obieg kolektorowy jest obiegiem zamkniętym (rozwią­zanie zalecane), wymagane jest zainstalowanie zbiornika kompensującego zmiany objętości czynnika roboczego wywołane zmianami jego tempera­tury. Zarówno w obiegu kolektorowym jak i obiegu wody użytkowej mu­szą być zainstalowane ciśnieniowe zawory nadmiarowe umożliwiające ucieczkę pary przy gwałtownym wzroście temperatury czynnika robocze­go np. spowodowanym przerwą w dostawie energii elektrycznej zasilającej pompę cyrkułacyjną przy dobrych warunkach nasłonecznienia.

Dobór kolektorów, ich powierzchni i określenie zysków energetycznych instalacji

151

W kolektorach słonecznych, padająca na nie energia promieniowania sło­necznego zamieniana jest, z określoną sprawnością, na ciepło pobierane przez przepływający przez kolektor czynnik roboczy. Przy określonych wa­runkach napromieniowania i temperatury otoczenia, efektywność działa­nia kolektora słonecznego zależy od jego typu określonego przez rodzaj konstrukcji i technologie wykonania oraz od warunków jego eksploatacji (wielkość natężenia przepływu czynnika roboczego i jego temperatura wlotowa). Miarą tej efektywności jest sprawność cieplna kolektora będą­ca ilorazem ciepła użytecznego odebranego przez przepływającą przez kolektor wodę (lub inny czynnik roboczy) i energii promieniowania sło­necznego docierającego do jego zewnętrznej powierzchni. Podstawową funkcją wyrażającą tak zdefiniowaną sprawność cieplną kolektora, w za­leżności od tzw. temperatury zredukowanej, jest równanie liniowe, j.* tf - 1 0 nazwane równaniem Hottela-Whilliera-Blissa, określane dla

G stanu ustalonego kolektora i mające postać: gdzie:

i t [ - tor] = a, - bi— q — ’

t — ttf - średnia temperatura czynnika w kolektorze, t {= -J ̂ f°

tfi - temperatura wody wlotowej do kolektora, °C tfo - temperatura wody wylotowej z kolektora, °C t0 - temperatura otoczenia, °CG - gęstość strumienia energii promieniowania słonecznego docierające­

go do frontowej powierzchni kolektora, W/m2 ab bf - stale współczynniki zależne od konstrukcji kolektora i właściwości

materiałowych.

Równanie liniowe jak wyżej lub dokładniejsze przybliżenie funkcji spraw­ności cieplnej kolektora krzywą drugiego stopnia postaci:

152

stanowią tzw. bezwymiarowe charakterystyki eksploatacyjne kolektora i w formie wykresów lub poprzez podanie wartości współczynników rów­nań, powinny być udostępnione przez producenta lub handlowca użyt­kownikowi. Związek pomiędzy charakterystyką cieplną, a zastosowaniem kolektora ilustruje rysunek poniżej.

basenykąpielowe ogrzewanie pomieszczeń

rprocesy technologiczne

iii zew ¡i i l ic c ie r

kolektor rurowy próżniowy

kolektorplaski z przykryciem

H * ^| \ kolektor płaskip* \ bez przykrycia,

^ ** (np. elastyczny)« V

Temperatura zredukowna

Charakterystyki cieplne i zastosowanie kolektorów słonecznych.

gtoISI01O*ta

i.ę.ęąC:-StaEo

'2'Nl

Płaskie kolektory słoneczne nie są jedynym dostępnym handlowo typem kolektorów słonecznych. Na rynku kolektorów słonecznych można spo­tkać szereg ofert kolektorów tzw. próżniowych rurowych o różnych kon­strukcjach. Umieszczenie absorbera w próżniowej rurze ma na celu znaczne zmniejszenie strat ciepła z kolektora. W powszechnych obiego­wych opiniach kolektory próżniowe przedstawiane są jako urządzenia o osiągach znacznie przewyższających efekty uzyskiwane przez kolektory płaskie. Producenci tych urządzeń w swoich ofertach reklamowych poda­ją jednak na ogól jedynie parametry kolektorów dla promieniowania pa­

153

dającego normalnie do płaszczyzny kolektora. Tymczasem w normalnych warunkach eksploatacyjnych kąt padania jest zmienny, czemu mogą od­powiadać osiągi kolektora dalece odbiegające od oczekiwanych.Kolektory próżniowe rurowe mają niewątpliwie znacznie mniejsze współ­czynniki strat ciepła do otoczenia w porównaniu z kolektorami płaskimi, jednak równocześnie cechują je bardzo niekorzystne charakterystyki transmisyjności promieniowania słonecznego przez cylindryczne osłony szklane. Efektem tego mogą być znacznie mniejsze wartości energii sło­necznej pochłoniętej przez absorber w pewnych zakresach kątów padania promieniowania w porównaniu z kolektorami płaskimi pracującymi w tych samych warunkach.

Liniowe przybliżenia funkcji sprawności dla czterech różnych zbadanych w Zakładzie Problemów Eko-Budownictwa IPPT w latach 2000-2003 ko­lektorów (jeden kolektor tubowo-próżniowy, trzy płaskie) zebrano na rys.

jak niżej.

i ------------------------------------------------------------------------------------------

0 , 9 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

0,8 ----------

0 , 7 ------------------------ ; --------------------------------------------

• g ». «— ^ ^ ^ ^ —

> 0 5 a-»—— - kalek to r ~ t» h , ;---------- * "•*=■ jLV—• .... ¿to/LT.? --------------------s u,5f=---- --------- w ^ & o - p r 4żn,ouui, ^ ______________________

0,3

0,2

0,1

Przykładowe, uzyskane w czasie badań laboratoryjnych bezwymiarowe cha­rakterystyki kolektorów słonecznych przy gęstości strumienia promieniowa­nia słonecznego 700 W/m2

i? * .--.■■r-M*{?-?'• WSsfrf T

k o le k" - " J O ó Vt o r t it b iJ W o - p r ć ż n I o w y 4 f o r *

ru -*..............

....................

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,

T e m p e ra tu ra z re d u k o w a n a

154

Zbadane kolektory płaskie różnicują istotnie wartości strat cieplnych (różne kąty pochylenia linii sprawności). Ich sprawności cieplne różnią się niewiele jedynie w zakresie małych wartości temperatury zredukowa­nej. Czynnikiem decydującym o wyborze któregoś z nich w zastosowaniu do podgrzewania wody w basenie kąpielowym powinna być cena i trwa­łość. Kolektory ogrzewające wodę w basenach kąpielowych mają za zada­nie, przy dużym wydatku przepływającej przez nie wody, podgrzanie jej tylko o kilka stopni. Wartość temperatury zredukowanej jest niewielka, a sprawność duża. W przypadku basenów kąpielowych popularne w za­stosowaniu są kolektory z absorberami wykonanymi z tworzyw sztucz­nych o jeszcze większej sprawności optycznej niż badane, gdyż nie są w ogóle przeszklone. Absorbują one w większym stopniu energię promie­niowania słonecznego, tracą i tak jej niewiele nawet przy dużym współ­czynniku strat cieplnych gdyż temperatura absorbera jest mała, a są atrakcyjne cenowo w stosunku do klasycznych płaskich kolektorów z pojedynczą szybą. Inna jest sytuacja w przypadku słonecznego systemu przygotowania cieplej wody użytkowej pracującego w okresie całego roku. W miesiącach wiosennych, jesiennych lub zimowych przy korzystnych warunkach nasłonecznienia, a bardzo niskich temperaturach otoczenia (duże wartości temperatury zredukowanej), straty cieplne do otoczenia mogą być znaczące, szczególnie gdy duże są ich współczynniki (dla ta­kich kolektorów pochylenie linii sprawności jest największe). Kolektory płaskie o dużym nachyleniu krzywej sprawności (charakterystyka jak ko­lektor III) nie powinny być zalecane do zastosowania w całorocznej insta­lacji grzewczej. Natomiast kolektory próżniowe, przy małych stratach cieplnych (małe nachylenie krzywej sprawności) mają jednak mniejsze sprawności optyczne, szczególnie w przypadku przedstawionego kolekto­ra tubowo-próżniowego (co wynika z indywidualnej geometrii rur i absor­bera), a na ogól bardzo wysokie ceny. Należy w przypadku koncepcji ich zastosowania szczególnie starannie przeprowadzić analizę techniczno- -ekonomiczną.Charakterystyka cieplna jak wyżej uzupełniona informacją o cenie stano­wi kryterium doboru konkretnego kolektora słonecznego.W ogólności należy jednak stwierdzić, że w typowych warunkach eksplo­

155

atacji instalacji słonecznych w naszym kraju, zyski energetyczne instala­cji nie zależą istotnie od rodzaju zastosowanych kolektorów.Do szacunku miesięcznych, jak i rocznych zysków energetycznych insta­lacji, można wykorzystać metody symulacji numerycznej funkcjonowania instalacji słonecznej np. szeroko na świecie stosowaną metodę tzw. f-chart. Umożliwia ona wyliczenie procentowego pokrycia całkowitych potrzeb energetycznych energią promieniowania słonecznego, a zarazem jednostkowe zyski z kolektorów słonecznych i ich sprawność zależnie od charakterystyki cieplnej kolektora (jak opisana uprzednio), warunków kli­matycznych, długości i jakości izolacji rurociągów, pojemności zbiornika akumulacyjnego, efektywności wymiennika ciepła, wymaganej tempera­tury wody cieplej i dobowego zużycia podgrzanej wody.

100

90

80fl5O AOJE44Oa 10 N 10 U >1- Jto a

aj a oK io

70

60

50

40

30

20

1.....

r...... Í

cS / ri - i >...1

....■/'/ / Xy....

h (/

i ' ci) / .•// / / l /

•/ / y 3

V /

l í i o 12 miesięcy o 8 miesięcy: I I I-X ■ 6 miesięcy: IV -IX □ 4 miesiące: V -V III

! !ó /h i

j ¡ ;

9 /

7 1I \

0 2 4 6 8 10 12 14 16Pow ierzchn ia ko lekto rów słon ecznych [m 2]

Stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepia, wodę użytkową 4 osób dla różnych okresów czasu przez instalację słoneczną, w zależności od po­wierzchni kolektorów promieniowania słonecznego

Na rysunku zaprezentowano procentowe pokrycie zapotrzebowania na cie­płą wodę użytkową 4-osobowej rodziny w różnych okresach roku w zależno­ści od powierzchni zainstalowanych płaskich kolektorów typowej instalacji

156

słonecznej dla średnich wamnków klimatycznych Polski. Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową obliczono przyjmując jej zużycie w wielkości 60 l/dobę/osobę, temperaturę wody w sieci 10°C, wymaganą temperaturę cieplej 45°C. Dla 4 osób, dla całego roku, zapotrzebowanie wyniesie więc:

4 osoby • 60 l/dzień • 365 dni/rok • (45-10) °C • 4,19 kJ/(kgK) =12846 M J = 3568 kWh

Biorąc pod uwagę stopień pokrycia zapotrzebowania (stanowiący iloraz ciepła uzyskanego z instalacji i zapotrzebowania na ciepłą wodę użytko­wą) widzimy niemożliwość pokrycia całkowitego, rocznego zapotrzebowa­nia jak i wyraźnie niecelowość zwiększania powierzchni kolektorów ponad pewną wielkość. Wartości nasłonecznienia w miesiącach zimowych (listo­pad, grudzień, styczeń, luty) są bardzo małe, a również wtedy maleje sprawność instalacji. W okresie tym nawet bardzo duża powierzchnia ko­lektorów słonecznych nie zapewni pokrycia zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. Na wykresie przedstawiono również stopień pokrycia za­potrzebowania określanego odpowiednio dla miesięcy: III X (8 miesięcy od marca do października włącznie), IV IX (6 miesięcy), V VIII (4 miesią­ce) . Dla ostatniego przypadku, zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową liczone dla 4 miesięcy, jest w 100% pokryte przez instalację słoneczną zło­żoną z kolektorów o powierzchni 5 m2. Należy podkreślić, że zwiększanie ilości kolektorów nie spowoduje proporcjonalnego wzrostu ilości uzyska­nej energii. Zjawisko tzw. przewymiarowania instalacji jest z ekonomicz­nego punktu widzenia niekorzystne, gdyż kosztem większego nakładu in­westycyjnego uzyskujemy niewielki efekt w postaci nieproporcjonalnie małego przyrostu mocy cieplnej instalacji.

Projekt optymalnej instalacji całorocznej powinien być oparty o założe­nie, że pokryje ona około 65 % całkowitego rocznego zapotrzebowania na ciepła wodę użytkową (100% w okresie letnim). Przy niewielkich warto­ściach gęstości strumienia energii promieniowania słonecznego okresu jesienno-zimowego, nawet duże zwiększenie powierzchni kolektorów promieniowania słonecznego nie spowoduje znaczącego przyrostu pozy-

157

ściwy dla każdego rodzaju instalacji dobór zbior­nika magazynującego, wymiennika ciepła, długość połączeń rurowych, od­powiednia izolacja cieplna elementów systemu. Przy doborze wielkości po­wierzchni kolektorów promieniowania słonecznego możliwe jest bazowanie na pewnych przyjętych standardach (np. często producenci sugemją dobór powierzchni kolektora o wielkości 1,5 m2 na osobę, co jest w standardowej instalacji poprawne). W średnich polskich wamnkach klimatycznych moż­liwe jest uzyskanie ok. 350 -s- 450 kWh ciepła rocznie z i m 2 płaskiego ko­lektora w słonecznej instalacji podgrzewania ciepłej wody użytkowej.

Aspekty ekonomicznePodstawową ocenę efektywności ekonomicznej zastosowania słonecznego systmu c. w. u. można przeprowadzić w oparciu o prosty okres zwrotu na­kładów. Jest to czas potrzebny do odzyskania początkowych nakładów po­niesionych na realizację inwestycji, dzięki oszczędności energii elektrycznej

158

lub paliwa konwencjonalnego. Ogólnie koszt paliwa konwencjonalnego do podgrzewania cieplej wody użytkowej w ciągu całego roku jest iloczynem następujących wielkości i wynosi:zużycie [kg/osobę/dzień] • ilość osób • różnica temperatur wody ciepłej i zimnej [°C] • ciepło właściwe wody [J/(kgK) ] • (l/wartość opałowa pa­liwa) [kg/]] • (l/sprawność urządzenia) • cena energii [zł/kg] • ilość dni w roku [dni/rok] = koszt paliwa [zł/rok]

W przypadku wykorzystania bezpośrednio energii elektrycznej do pod­grzewania wody (ogrzewanie oporowe), wyliczenie kosztów będzie nastę­pujące:60 [l/osobę/dzień] • 4 • (50-10) [K] • 1,16 [Wh/(kgK)]• 0,001 [kWh/Wh] • (1/0.98) • cena energii elektrycznej [zł/kWh]• 365 [dni/rok]Przyjmując odpowiadającą taryfie G12 w zakładzie STOEN (a możliwością podziału pracy 20% - dzień, 80% - noc) cenę energii elektrycznej 0,2306 zl/kWh, otrzymamy koszt ogrzewania elektrycznego wody 957 zł/rok. Przy założeniu, że system słoneczny pokrywa 65% rocznego zapotrzebo­wania, koszty zaoszczędzonej energii elektrycznej wynoszą 622 zł/rok.

Do obliczeń prostego okresu zwrotu nakładów przyjęto cenę zestawu promocyjnego firmy HEW ALEX 2/250 z 2 kolektorami słonecznymi KS- 2000S. Cena zestawu 7432 zł brutto. Czas zwrotu inwestycji, który jest ilorazem kosztów inwestycyjnych do kosztów zaoszczędzonego paliwa wynosi odpowiednio: 6100 [zł] / (622 [zł/rok]) = 9,8 lat. Rosnące wciąż ceny tradycyjnych nośników energetycznych będą istotnie oddziaływać na atrakcyjność ekonomiczną urządzeń słonecznych.

9.2.1. PO M PY C IEPŁA

9.2.2. ZASADA DZIAŁANIA PO M PY C IEPŁA

Nazwa pompa ciepła oddaje analogię idei funkcjonowania tego urządze­nia do pompy wodnej, tzn. „pompowania” w tym przypadku energii

159

(ciepła). Urządzenie to działa na takiej samej zasadzie jak chłodziarka: odbiera energię z ośrodka o niskiej temperaturze i przekazuje ją do ośrod­ka o temperaturze wyższej (odbiornika). Celem pracy pompy ciepła jest dostarczenie ciepła do jej źródła górnego, a nie jak w przypadku chło­dziarki - odebranie ciepła ze źródła dolnego.

Zasada działania sprężarkowej pompy ciepła (pobierającej ciepło od oto­czenia) i chłodziarki. Q0 - ciepło odebrane ze źródła dolnego, L - energia potrzebna do pracy pompy, Q - ciepło dostarczone do źródła górnego

Pompa ciepła pracuje w innym zakresie temperatur niż lodówka, przez co inne wymagania stawiane są czynnikom roboczym (inne są temperatury parowania i kondensacji).Pompa ciepła umożliwia uzyskanie ciepła z otoczenia i następnie wyko­rzystanie go na wyższym poziomie temperatury do celów grzewczych. Re­alizacja transportu ciepła z dolnego źródła ciepła do górnego może wyko­rzystywać wiele zjawisk i procesów. Rozróżnia się pompy ciepła z obie­giem parowym, gazowym, a także pompy wykorzystujące takie efekty jak termoelektryczny, reakcji chemicznych, elektrodyfuzji oraz magnetyczny. Przekazanie ciepła ze źródła o niższej temperaturze do źródła o wyższej

160

sprężarka

zawór rozprężający

Uproszczony schemat funkcjonowania sprężarkowej pompy ciepła

temperaturze wymaga, zgodnie z podstawowymi prawami termodynami­ki, dostarczenia dodatkowej energii z zewnątrz (w formie pracy lub cie­pła) . Większość najbardziej popularnych sprężarkowych parowych pomp ciepła jest napędzana silnikiem elektrycznym.Dolne źródło ciepła dostarcza do parownika pompy ciepła energię nie­zbędną do zmiany stanu skupienia czynnika roboczego. Czynnik roboczy odparowuje pobierając ciepło od źródła dolnego, a następnie jest spręża­ny. Sprężanie powoduje wzrost ciśnienia i temperatury czynnika robocze­go. Kolejno w skraplaczu ma miejsce skroplenie czynnika (schłodzenie) i oddanie ciepła użytecznego (np. do ogrzewania pomieszczeń). Zawór rozprężający następnie rozpręża czynnik, czemu towarzyszy obniżenie je­go ciśnienia i temperatury, po czym jest on ponownie kierowany do pa­rownika zamykając obieg.Wielkością charakteryzującą pompę ciepła pod względem energetycz­nym jest współczynnik wydajności obiegu termodynamicznego wstecz, zwany współczynnikiem wydajności cieplnej pompy. Jest on ilorazem wielkości ciepła odbieranego na poziomie źródła górnego do energii na­pędowej pompy ciepła. Współczynnik ten jest tym wyższy (do czego dą­żymy), im więcej ciepła można odprowadzić z układu w górnym źródle

161

i mniejsza jest praca niezbędna do napędu sprężarki pompy ciepła, co

określa zależność:

Ciepło odprowadzone z układu w górnym źródle _ Q Praca doprowadzona do napędu pompy ciepła | L

Współczynnik wydajności cieplnej

Ciepło Q może być odprowadzone z układu dzięki pobraniu ciepła Qo w źródle dolnym i wykonaniu pracy L. Zachowany jest bilans energetycz­ny. Współczynnik wydajności cieplnej pompy jest tym wyższy im niższa jest różnica temperatur pomiędzy źródłem górnym i dolnym. Powoduje to, że systemy grzejne z pompami ciepła powinny być projektowane i wy­konywane jako niskotemperaturowe. Wtedy współczynnik wydajności obiegu jest największy (np. przy ogrzewaniu wodnym podłogowym). Pompa ciepła jako zespół urządzeń składa się z następujących elemen­tów: sprężarki, skraplacza, parownika, urządzenia dławiącego, regulatora. Na ogół pompa ciepła o mniejszej mocy stanowi zintegrowany blok składa­jący się z podstawowych elementów: sprężarki, zawom rozprężającego, pa­rownika, kondensatora). Ilustruje to przykład pompy ciepła typu grunt/so­lanka/woda. Do typowego bloku podstawowego dołącza się indywidualnie

POMPA CIEPŁAparownik spr^arka grzejnik

J M , -er-’ ' ' . V ^r --'W 'W v WN-h-W- - -- ¿ -".sy'--' W - •

_ 3

Schemat ideowy pompy ciepła typu grunt/solanka/woda

wymiennik ciepła z solanką i obieg centralnego ogrzewania. Solanka, odda­jąca ciepło czynnikowi roboczemu pompy ciepła w jej parowniku, cyrkuluje w wymienniku ciepła umieszczonym w gruncie. Pompy ciepła mają zasto­sowanie zarówno w powietrznych jak i wodnych systemach ogrzewania. W przypadku ogrzewania domów jednorodzinnych mają moce od kilku do kilkunastu kilowatów na poziomie źródła górnego. Pompy w systemach grzewczych w domach jednorodzinnych są na ogół pompami sprężarkowy­mi, głównie ze sprężarkami tłokowymi, napędzanymi silnikami elektryczny­mi. Większość z nich pobiera ciepło z powietrza atmosferycznego. Często pompy te współpracują z innymi systemami ogrzewania np. z elektrycznym lub centralnym, włączonym szeregowo łub równolegle. Znaczna ich część działa zimą jako pompa ciepła, latem jako urządzenie klimatyzacyjne.

9.2.3. D O LN E ŹRÓ D ŁA C IE PŁ A PO M PY C IEPŁA

Efektywność działania pompy ciepła zależy od poprawności dobom jej ty­pu do warunków, w których pracuje. Wamnki te określone są poprzez para­metry dolnego i górnego źródła ciepła oraz ich zmian w czasie. Właściwe dopasowanie dolnego źródła do rodzaju odbiorcy i do wielkości zapotrze­bowania na ciepło w określonym czasie, decyduje o wydajności grzewczej pompy (wielkości współczynnika wydajności cieplnej), a w efekcie o oszczędnościach w zużyciu energii napędowej sprężarki, czyli w konse­kwencji o zmniejszaniu kosztów eksploatacyjnych. Dolne źródło ciepła do­starcza do parownika pompy energię niezbędną do zmiany stanu skupienia czynnika roboczego (odparowanie). Dolne źródło ciepła jest źródłem ni­skotemperaturowym. Bardzo często do określenia w sposób uproszczony rodzaju medium (czynnika) górnego i dolnego źródła ciepła stosuje się ta­kie nazwy jak: pompa ciepła typu woda—woda, grunt - woda; powietrze - woda itp. Nazwy te opisują odpowiednio rodzaj ośrodka dolnego, z którego ciepło jest pobierane, oraz rodzaj drugiego, górnego ośrodka; do którego ciepło jest oddawane, tj. z reguły do obiegu grzewczego. Bardziej szczegó­łowy podział dolnych źródeł ciepła przedstawia się następująco: ; ^1. źródła odnawialne, w tym: .0 powietrze zewnętrzne,

163

- wody powierzchniowe (rzeki, jeziora, stawy)8 wody gruntowe,• grunt,• promieniowanie sioneczne,

2. źródła wewnętrzne, zwane odpadowymi, w tym- 8 powietrze usuwane z pomieszczenia '8 woda odpadowa,8 ścieki.

W przypadku systemów grzewczych w budownictwie ustosu je się przeważnie pompy ciepła wykorzvsh,^ or°dzinnymjako dołne źródło ciepła. Wykorzystanie tych ź VI ? . 3 odnawiałnew sposób ideowy na rysunku poniżej. W }est Przedstawione

Powietrzezewnętrzne

Zrzut(otwórchtonny)

Absorber gruntotwy poziomy

Możliwe źródła ciepła przy wykorzystaniu pompy ciepta do ogrzewaniaoomieszczen

eryzować się następującymi wlaści-

temperaturą,

pomieszczeń

Dolne źródło ciepła powinno charakti wościami:8 dużą pojemnością ciepłną,8 możliwie wysoką i stałą w czasie 8 łatwą dostępnością,

164

8 odbiór ciepła nie powinien zakłócać naturalnego stanu źródła,8 brakiem zanieczyszczeń, które mogłyby spowodować uszkodzenie ele­mentów parownika,

8 niskimi kosztami wykonania instalacji (ujęcia).

W przypadku powietrza zewnętrznego łub wód powierzchniowych, tem­peratura źródła i je j rozkład w czasie zależą od pory roku i warunków kli­matycznych. Bardzo istotnym parametrem jest tzw. koherentność źródła czyli zgodność występowania w czasie źródła energii i możliwość jego wy­korzystania do poboru energii z zapotrzebowaniem na tę energię przez odbiorcę. Niekoherentne jest powietrze atmosferyczne, promieniowaniesłoneczne i wody powierzchniowe. Względnie dobrą koherentność wyka­zują wody podziemne gruntowe oraz grunt.

Wśród kosztów inwestycyjnych systemu grzewczego z pompą ciepła czę­sto najbardziej istotne są koszty wykonania ujęcia źródła, które mogą przewyższyć koszt samej pompy ciepła. Koszty ujęcia źródła są niewielkie

jedynie w przypadku źródła powietrznego. Są one natomiast wysokiew przypadku gruntu i wód gruntowych, a szczególnie przy ujęciu wód po­wierzchniowych (rzeki, stawy, jeziora).

9 .2 .4 . R O D Z A JE SYSTEM Ó W G R Z EW C Z Y C H Z W YK O RZYSTA N IEM PO M PY C IE P Ł A

Wyróżnia się dwa podstawowe układy współpracy pompy ciepła z insta­lacją centralnego ogrzewania:

8 Układ z pompą ciepła jako jedyne źródło zasilania instalacji c. o. Układ taki nazywany jest monowałentnym. Przypadek ten wymaga odpowied­niego dobrania dolnego źródła ciepła (grunt, woda gruntowa), które powinno mieć stałą temperaturę w ciągu sezonu grzewczego.

8 Układ z pompą ciepła jako układem podstawowym oraz dodatkowym (szczytowym) źródłem ciepła, którym może być kocioł elektryczny, gazo­wy łub olejowy. Układ taki nazywany jest biwałentnym. Przez większą część roku pompa samodzielnie zaspakaja potrzeby grzewcze, a w okresie występowania skrajnie niekorzystnych warunków pogodowych (w tzw.

okresach szczytowych) wspomagana jest, bądź w całości zastępowana16 S

przez inne źródło ciepła. Roz­różniamy następujące rodzaje systemów biwalentnych:

® system rozdzielony (alterna­tywny),

» system równoległy,• mieszany.W biwalentnym systemie roz­dzielonym (alternatywnym), źró­dła ciepła nie pracują równocze­śnie. Przy granicznej temperatu­rze zewnętrznej następuje wyłą­czenie pompy ciepła, a występu­jące wówczas zapotrzebowanie zostaje pokryte przez drugie źró­dło ciepła. W biwalentnym syste­mie równoległym oba źródła pra­cują równocześnie.

W systemie mieszanym pompa ciepła i źródło dodatkowe pracują równocześnie tylko w określonym zakresie temperatury zewnętrznej. Przy najniższych temperaturach zewnętrznych: pompa, ciepła jest

.czapa. .■

10. ZUŻYCIE E N E R G II I KOSZTY Idyn

i L Kocioł grzewczy SyStGITlrozdzielony

Pompa ciepła

Liczba dni w roku

Koci ot grzewczy systemrównoległy

Liczba dni w roku

Kociof grzewczy systemmieszany

Liczba dni w roku

Wykresy obciążeń biwalentnych ; systemów grzewczych z pompą ciepła

Ogólnie pompy ciepła charakteryzują się dużymi kosztami inwestycyjny­mi: W obliczeniach kosztów; eksploatacji pompy ciepła należy uwzględ­nić średnią wartośćroczriąiwspółczynnikawydajności grzejnej.Koszty eksploatacji obliczane są ze wzoru: '

166

zł/k\Vh (energii elektrycznej)_________= z}/kwh d kE (współczynnik wydajność i grzejnej)Zastosowanie pomp ciepła redukuje zanieczyszczenia środowiska w miej­scu ich zastosowania i często ten właśnie fakt bywa decydującym o wyko­naniu takiej instalacji.

Zintegrowany system grzewczy z rekuperatorem, z pompą ciepła i kolekto rami słonecznymi. Dolne źródło pompy ciepła stanowi, częściowo już schłodzone w rekuperatorze, powietrze usuwane z budynku.

Istotnym elementem oceny zastosowania pomp ciepła, szczególnie w wa­runkach polskich, jest zużycie energii pierwotnej i porównanie z innym rodzajem paliwa do ogrzewania obiektu.

10.1. PRZYKŁADOW I PR O D U C EN C I I D YSTRYBU TO RZY PO M P C IEPŁA I SYSTEM Ó W W SPÓ ŁPRACUJĄCYCH Z POM PAM I C IEPŁA

Obecnie na rynku dostępna jest szeroka gama urządzeń i systemów grzewczych bazujących na pompie ciepła wielu producentów. Firmy ofe­

167

rują również profesjonalne doradztwo, pomoc projektową oraz posiadają wyspecjalizowane ekipy montażowe. W tabelach poniżej przedstawiono przykłady kilku producentów i dostawców urządzeń oraz orientacyjne koszty urządzeń.Przykładowi producenci urządzeń:

l.p. Nazwa firmy • Adres, kontakt1. HIBERNATUS

Zakład Urządzeń Chłodniczych34-100 Wadowice, ul. Iwańskiego 9 teł.: (033) 8234294 , http://www.hibematus.com.pl

2. VIESSMANN www.vlessmann.pl05-500 Warszawa-Piaseczno,ul. Puławska 41, tel.: (022) 711 40 00;faks: (022) 711 44 0153-015 Wrocław, ul. Karkonoska 65tel.: (071) 360 70 00; faks: (071) 360 70 0162-052 Poznań, ul. Poznańska 181tel.: (061) 899 60 00; faks: (061) 899 60 0141-400 Mysłowice, ul. Gen. Ziętka 126tel.: (032) 222 00 00; faks: (032) 222 00 01

3. Polska Ekologia Sp. z 0. 0. 04-464 Warszawa, ul. Chetmżyńska 180 tel.: (022) 879 14 70,879 14 71, 879 14 72 faks: (022) 879 14 73 http://www.poleko.pl

5. SECESPOL Sp. z 0. 0. 80-309 Gdańsk, ul. Grunwaldzka 339 tel.: (058) 5 5 2 1 4 1 2 ,5 5 2 1 2 41 faks: (058) 552 12 42 http://www.secespol.com.pl

6. Zakłady Mechaniczne „TARNÓW" S. A. 33-100 Tarnów, ul. Kochanowskiego 30 tel. (014) 630 62 00 http://www.zmt.tamow.pl

10.2. KOTŁY NA BIO M A SĘ

W wielu krajach europejskich coraz większe zastosowanie mają także ko­tły opalane biomasą np. zrębkami drzewnymi i pastylkami prasowanymi z trocin (pelety). Kotły te pozwalają na automatyczne zasilanie w paliwo zasypywane z silosa, a poprzez zastosowanie elektronicznych systemów sterowania nie wymagają ręcznej obsługi przez użytkownika.Pod pojęciem biomasy rozumiemy produkty organiczne fotosyntezy, nie przetworzone jednak w takim stopniu jak ropa naftowa czy węgiel.

168

Najprostszym sposobem energetycznego wykorzystania biomasy jest jej bezpośrednie spalenie dla uzyskania np. ciepła użytkowego. Aspekty eko­logiczne wykorzystania biomasy wiążą się z faktem, że w procesie spala­nia biopaliwa emisja dwutlenku węgla równa jest pochłanianiu COz na drodze fotosyntezy w procesie odnawiania tych paliw. Dlatego przyjmuje się, że w procesie spalania biomasy emisja CO 2 jest zerowa. Stąd spalenie jednej tony drewna prowadzi do zmniejszenia emisji CO 2 o 1,6 tony w porównaniu ze spaleniem węgla lub o 1,3 tony - w porównaniu do ole­ju opalowego. Dodatkowo, mała zawartość azotu i siarki w biopaliwach sprzyja ograniczeniu emisji tlenków tych pierwiastków, co wraz z małą za­wartością części niepalnych decyduje o atrakcyjności biomasy jako jedne­go z paliw przyszłości (obok wodoru otrzymywanego drogą fotoelektroli- zy oraz biogazu).

W Europie nastąpił rozwój wykorzystania paliwa drzewnego w formie tzw. peletów (granulatu drzewnego). Pelety są paliwem standaryzowa­nym, otrzymywanym przez sprasowanie suchych zrębków lub trocin. W procesie produkcyjnym nie stosuje się dodatków chemicznych a suro­wiec poddaje się działaniu wysokiego ciśnienia i pary. W celu poprawie­nia stabilności mechanicznej peletów, często stosuje się do nich 1-3% związków organicznych takich jak mąka ziemniaczana, mąka kukurydzia­na, odpady alkoholowe lub odpady z przemysłu papierniczego.

Produkcja granulatu ma miejsce również w Polsce, a datuje się od 2003 r. Pod koniec tego roku w kilkunastu wytwórniach produkowano miesięcz­nie ok. 5 tys. t granulatu. Natomiast w połowie 2004 r. zdolności produk­cyjne sięgają już blisko 0,2 min t/rok. Dopiero od niedawna dynamicznie rozwija się również produkcja kotłów opalanych granulatem. Kilkanaście firm prowadzi tę produkcję, opierając się na palnikach, systemach zasila­nia paliwem i automatyce renomowanych producentów z Austrii, Nie­miec i Szwecji. Ceny w pełni zautomatyzowanych importowanych ko­tłów na pelety są obecnie wysokie - nawet do 10 tysięcy Euro (15 -h 25 kW ). Rozwój polskiego rynku paliw drzewnych i urządzeń kotłowych z pewnością wpłynie na systematyczne zmniejszenie kosztów.

169

10.3. EFEK TY W N O ŚĆ KON W EN CJONALN YCH SYSTEM Ó W G R Z EW C Z Y C H

Celem funkcjonowania systemu grzewczego jest zapewnienie odpowied­niego komfortu cieplnego. Pojęcie komfortu cieplnego jest względne. Najczęściej komfort cieplny określa się dla średniej temperatury powie­trza i ścian w pomieszczeniu wynoszącej 20°C, przy nieruchomym powie­trzu (prędkość przepływu poniżej 0,15 m/s) i dla normalnej wilgotności (50%). Jeżeli w takich warunkach normalnie ubrany dorosły człowiek wy­konujący drobne prace nie rejestruje żadnych odczuć cieplnych (nie czu­je zimna ani gorąca) to wtedy można określić takie warunki mianem komfortu cieplnego.Pomimo że temperatura nie jest miarodajnym wskaźnikiem komfortu cieplnego, to przyjmuje się, że optymalna temperatura na wysokości 1.5m powinna wynosić:• 20°C - dla pomieszczeń mieszkalnych z jedną ścianą zewnętrzną i po­dwójnie przeszklonym oknem o powierzchni nie większej niż 15% podłogi. ° 21°C - w przypadku dwóch przegród chłodzących,• 22°C - dla trzech przegród chłodzących,• 23°C - dla czterech przegród chłodzących.Jako przegroda chłodząca traktowana jest każda ściana zewnętrzna, sufit bądź podłoga. W przypadku budownictwa jednorodzinnego liczba prze­gród chłodzących jest większa niż w budownictwie wielorodzinnym. Ogrzewanie podłogowe ma jeszcze jedną zaletę. Poza rozkładem tempe­ratury zbliżonym do idealnego, zastosowanie takiego rodzaju ogrzewania zmniejsza ilość przegród chłodzących, a podłoga ma wyższą temperatu­rę, co zapewnia osiągnięcie poziomu komfortu cieplnego przy tempera­turze 17°-M8°C. Niższa temperatura w środku budynku wiąże się z mniejszymi stratami ciepła do otoczenia, co oznacza zmniejszenie kosztów ogrzewania. Niekorzystny układ natomiast uzyskuje się przy nie­właściwym ogrzewaniu powietrznym, lub też z za wysoko umieszczonymi grzejnikami konwektorowymi. Tworzy się wtedy pod sufitem poduszka z ciepłym powietrzem. Podobny efekt otrzymuje się w przypadku grzejni­ków umiejscowionych na ścianach wewnętrznych.

170

TT

ogrzewanie ogrzewanie ogrzewanie ogrzewaniegrzejnikowe podłogowe piecowe grzejnikowe(grzejniki pod (grzejniki podoknem) ścianą wewnętrzną)Rysunek powstał na podstawie badań i obrazuje rozkład temperatury wzdłuż wysokości pomieszczenia przy różnych typach ogrzewania. Kolorem szarym zaznaczono idealny rozkład temperatury. Jak widać z powyższego rysunku najbliżej zbliżone do idealnego jest ogrzewanie podłogowe.

11. FUNKCJONOW ANIE D O M U PASYW NEGO

Istotne w domu pasywnym są zyski energetyczne powstające w trakcie użytkowania urządzeń elektrycznych. Źródłem ciepła są również ludzie w domu przebywający (ciało ludzkie emituje określone ilości ciepła). Oczywiście zyski są tym większe im gorsza jest sprawność tych urządzeń. A to oznacza zwiększenie zużycia energii całkowitej oraz w konsekwencji energii pierwotnej. Zyski wewnętrzne w domu pasywnym nie mogą jed­nak pochodzić od urządzeń energetycznie nieefektywnych, np:• gotowanie wody w czajniku na palniku gazowym odbywa się ze spraw­

nością ok. 30% (ok. 70% strat energii),• gotowanie wody w nowoczesnym czajniku elektrycznym odbywa się ze

sprawnością ok. 9 0 - 9 5 % (ok. 5 - 1 0 % strat energii), ale oczywiście na­

171

leży wziąć pod uwagę sprawność wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej,

0 oświetlanie przy pomocy zwykłej żarówki odbywa się ze sprawnością ok. 25 - 30 % (25 - 30 % energii elektrycznej zamienianych jest na energię świetlną, 70 - 75% to straty w postaci energii cieplnej),

12. KOSZTY BUDYNKÓW PASYWNYCH

Elementy domu pasywnego, w tym elementy tzw. pasywne są produktami rynkowymi i są dostępne na rynku budowlanym. Są one standardowym ele­mentem oferty handlowej wyspecjalizowanych przedsiębiorstw (okna, relcu- peratory, powłoki uszczelniające konstmkcję domu). Ich ceny, wraz ze wzro­stem popytu i produkcji, systematycznie spadają. Nie podlegają one więc kalkulacji kosztów produkcji typowej dla produktów jednostkowych, wyko­nywanych na specjalne zamówienia. Według danych z rynku niemieckiego, realizacja domu pasywnego to wzrost nakładów inwestycyjnych o 10 -r 15% w porównaniu z domem o izolacji cieplnej zgodnie z obowiązującym stan­dardem (rozporządzenie w sprawie oszczędzania energii EnEV 2002).

i O % jź ćb ■§/

Osp/

i f # #

172

W przygotowaniu jest druga część publikacji książkowej o domu pasywnym pt.

„DOM PASYWNY KROK PO KROKU”

• Je s t to szczegó łow y poradnik m ontażu 30 technologii budowlanych w konwencji „k ro k po kroku” zastosow anych w budynku.

• W publikacji ponad 500 zd jęć z placu budow y!!

• Przedstaw ione zostaną dokładne koszty eksploatacyjne budynku oraz projekt w yko n aw czy tego domu!

Szukaj w księgarniach od 15 kwietnia!

Wszystkie książki Wydawnictwa Przewodnik Budowlany można zamówić:

ul. Łokietka 1/1 03-590 Warszawa

tel. (022) 616 11 05 www.przewodnik-budowlany.com.pl

email: prenumerata@przewodnik-budowlany.com.pl

oziębione powietrza do całego pomieszczenia. Wydajność panelu można dostosować poprzez regulację prędkości wentylatora. W zastosowaniach ogrzewania panele FloorLine można stosować w połączeniu z instalacją ciepłowniczą centralnego ogrzewania, kotłami olejowymi i gazowymi lub pompami ciepła. W zastosowaniach chłodzenia panele FloorLine eksplo­atuje się w połączeniu z układem zimnej wody. Do przełączania między ogrzewaniem i chłodzeniem służy centralny moduł przełączający.

InLine to kompaktowy panel przeznaczony do ogrzewania i chłodzenia po­mieszczeń w budynkach. Panele są dostępne w długościach od 0,6 m do 3,0 m. Istnieje możliwość połączenia kilku paneli w szeregu. Pro. le i fronty paneli są dostępne w długościach dostosowanych do konkretnych potrzeb. Wewnątrz panelu InLine znajdują się dwie rury ożebrowane, przez które przepływa ciepła lub zimna woda. Wentylator wymusza przepływ powietrza wokół rur ożebrowanych, dostarczając podgrzane lub oziębione powietrze do całego pomieszczenia. Moc cieplną (chłodniczą) panelu można regulo­wać poprzez zmianę prędkości obrotowej wentylatora. W zastosowaniach ogrzewania panele InLine można stosować w połączeniu z siecią ciepłowni­czą poprzez wymiennikowy węzeł cieplny a także z kotłami olejowymi i ga­zowymi lub pompami ciepła. W zastosowaniach chłodzenia panele InLine eksploatuje się w połączeniu z układem wody lodowej. Do przełączania między ogrzewaniem i chłodzeniem służy centralny moduł przełączający.

12. FUNKCJONOW ANIE D O M U PASYWNEGO

Istotne w domu pasywnym są zyski energetyczne powstające w trakcie użytkowania urządzeń elektrycznych. Źródłem ciepła są również ludzie w domu przebywający (ciało ludzkie emituje określone ilości ciepła). Oczywiście zyski są tym większe im gorsza jest sprawność tych urządzeń. A to oznacza zwiększenie zużycia energii całkowitej oraz w konsekwencji energii pierwotnej. Zyski wewnętrzne w domu pasywnym nie mogą jed­nak pochodzić od urządzeń energetycznie nieefektywnych, np:0 gotowanie wody w czajniku na palniku gazowym odbywa się ze spraw­

nością ok. 30% (ok. 70% strat energii),

174

0 gotowanie wody w nowoczesnym czajniku elektrycznym odbywa się ze sprawnością ok. 90 - 95% (ok. 5 - 10% strat energii), ale oczywiście na­leży wziąć pod uwagę sprawność wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej,

• oświetlanie przy pomocy zwykłej żarówki odbywa się ze sprawnością ok. 25 - 30 % (25 - 30 % energii elektrycznej zamienianych jest na energię świetlną, 70 - 75% to straty w postaci energii cieplnej),

13. K O SZTY BUDYNKÓW PASYWNYCH

Elementy domu pasywnego, w tym elementy tzw. pasywne są produktami rynkowymi i są dostępne na rynku budowlanym. Są one standardowym ele­mentem oferty handlowej wyspecjalizowanych przedsiębiorstw (okna, reku- peratory, powłoki uszczelniające konstrukcję domu). Ich ceny, wraz ze wzro­stem popytu i produkcji, systematycznie spadają. Nie podlegają one więc kalkulacji kosztów produkcji typowej dla produktów jednostkowych, wyko­nywanych na specjalne zamówienia. Według danych z rynku niemieckiego, realizacja domu pasywnego to wzrost nakładów inwestycyjnych o 10 -r- 15% w porównaniu z domem o izolacji cieplnej zgodnie z obowiązującym stan­dardem (rozporządzenie w sprawie oszczędzania energii EnEV 2002).