Концепцията за пасивната къща Напоследък темата за намаляване на експлоатационните разходи за енергия в сградите е особено актуална. Авторитетните институции и водещите производители правят всичко възможно да насочат специалистите към нискоенергийния начин на мислене.
Пасивната къща е най-енергийно ефективното решение, намерено до този момент и в настоящата статия се спираме по-подробно на нея.
текст инж. Вера Ангелова
Целесъобразността на „пасивната къща” е в минимизиране на нуждите на сградата от енергия за отопление, като същевременно се осигуряват добри показатели на микроклимата в помещенията. Загубите на топлина от сградата са толкова ниски, че не е необходима конвенционална система за разпределение на топлината. Тази концепция се базира на принципа на прехвърляне на инвестиционните разходи от HVAC-системите за подобряване на топлоизолацията на външната обвивка на сградата. След като по този начин се намалят потребностите на сградата от енергия, традиционните методи за разпределено отопление като подово отопление или радиатори могат да се заменят с обикновени вентилационни системи, които също така ще изпълняват ролята на разпределители на топлината в сградата. Като цяло, това е едно различно конструктивно решение, което оказва влияние на инвестиционните и експлоатационните разходи за сградата.
Степента на топлоизолация в конструкцията на пасивната къща е значително по-висока от тази на традиционните сгради, тъй като тя е проектирана и конструирана по начин, който гарантира намаляване до минимум на термичните мостове, които, както е известно влошават топлоизолационните качества на сградните елементи. Външната обвивка на сградата е въздушно изолирана, въздухът във вътрешността не се охлажда от течения и се поддържа равномерна температура.
Потребности от енергия за отопление
Пасивната къща се дефинира въз основа на потребностите от енергия за отопление. Тази дефиниция не касае консумацията на енергия от сградата или метода на отопление; в пасивната къща потребностите от енергия за отопление са намалени чрез ограничаване на загубите на топлина през външната обвивка на сградата и вентилацията.
В различните региони на Европа се използват различни дефиниции за пасивната къща, като според най-популярната необходимата енергия за отопление не трябва да надвишава 15kWh/m2, като същата стойност лимитира и необходимата енергия за охлаждане през годината. Ограничението за общата употребена първична енергия в жилището е 120kWh/m2. За северните части на Европа тези стойности са леко завишени, като се отчитат особеностите на местния климат.
Независимо от климатичните условия, за да се нарече една къща пасивна, степента на пропускане на въздух от сградата не трябва да надвишава n50 < 0,6 1/h.
Под „първична енергия“ се разбира енергията от първоначалният източник, използван за генериране на енергията, използвана за всички битови нужди.
При „пасивната къща” различни фактори оказват влияние върху начина на постигане на изискваните характеристики за отопление на вътрешността на сградата: топлоизолацията на външната обвивка и нейните части, степента на пропускане на въздух през съответните конструктивни части и годишният коефициент за ефективността на вентилационната система за възвръщане на топлината (рекуперация). Повечето от изискваните енергийни характеристики за отопление на „пасивната къща” могат да бъдат покрити от т. нар. „свободна енергия”, т.е. вътрешни източници на топлина и слънчева енергия. Годишният коефициент на ефективност на вентилационната система за възвръщане на топлината би трябвало да бъде най-малко 75%, така че не е нужно изолацията на външната обвивка на сградата да бъде прекалено плътна. Подходящите свързани конструктивни решения за „температурните мостове“ представляват ключов изходен момент за проектиране на външната обвивка на сградите.
Пасивната къща използва свободна енергия, т.е. топлина, освобождавана от уредите и дейностите на обитателите. Използването на такава енергия е най-ефективно, когато термалната маса е разположена във вътрешността на топлоизолацията. Въпреки това, необходимото количество термална маса не е голямо; масивен бетонов под на сграда с леки конструкции в класическия случай се оказва напълно достатъчен.
Строително проектиране
Изграждането на „пасивната къща” не е непременно свързано с определени типове материали (основните части на сградата могат да бъдат направени от дърво, бетон, блокове или стомана, стига термалната изолация на конструкциите да е достатъчно висока), нито пък зависи изцяло от използването на слънчевата енергия. Добрата топлоизолация, външна обвивка, която не пропуска въздух, подходящи врати и прозорци и възвръщане на топлината от вентилационната система стоят в основите на концепцията. Ориентацията на сградата на юг предоставя значителни енергийни предимства, особено в началото и в края на отоплителния сезон през есента и през пролетта.
Въпреки това, натрупаният опит с „пасивната къща” в Централна Европа показва, че концепцията работи добре и при сгради с различна от южна ориентация. Концепцията не поставя ограничения за разположението на сградата и позволява на проектанта да вземе под внимание особеностите на мястото и околната среда.
U-стойности
Ниските енергийни потребности на „пасивната къща” предполагат значително по-висока от обикновената степен на топлоизолация. Целевите стойности за коефициента на топлопреминаване U на компонентите на външната обвивка на сградата са като следва: за външна стена, базов под и покрив – U < 0,06 – 0,10W/(m2 K), прозорец: U < 0,70 – 0,90W/(m2 K), входна врата: U < 0,40 – 0,70W/mІ K
Въздухонепропускливост на сградата
Граничната стойност на степента на пропускане на въздух от външната обвивка на „пасивната къща” е определена на n50 = 0.6 1/h, като тази стойност подлежи на проверка чрез измерване. При ниска степен на пропускане на въздух местоположението на сградата и условията за вятър и въздушни течения в околността не оказват голямо влияние върху потребностите на сградата от енергия за отопление. За да може въздушната бариера да бъде ефективна, тя трябва да бъде непрекъсната и пропускливостта й да не бъде по-висока от 1 x 10-6 m3/m2 s Pa. Шевовете на полимерните материали, които изпълняват ролята на въздушна бариера във вътрешността на топлоизолацията, трябва да бъдат запечатани и въздушната преграда да бъде непрекъсната по цялата площ на външната обвивка. Ако във външните стени ще се инсталират електрически проводници, се препоръчва да се използват междини за инсталиране между въздушната бариера и вътрешния конструктивен слой. Шевовете на фугите за прозорци и врати трябва да бъдат топлоизолирани и запечатани от вътрешната и от външната страна.
Защита от вятър и въздушни течения
Защитата служи, за да предпазва топлоизолационното покритие от студени въздушни течения във външната атмосфера. Обикновено топлоизолацията във вид на плочи или полагана чрез пръскане и други подобни методи се нуждае от защита с въздухопропускливост, включително по шевовете, която да не бъде по-висока от 1x10-6m3/m2 s Pa. Защитата от вятър може да бъде изпълнена от шперплат, гипсови плоскости или други подобни материали със запечатване на шевовете. Ролята на защитно покритие от вятъра може също така да се изпълнява от пласт от гипс или изолация от минерална вата с въздухонепроницаемо покритие и запечатване на шевовете.
Вентилационни отоплителни системи
Пасивната къща е въздухонепроницаема и се нуждае от подходящо проектирана и функционална вентилационна система. Подобренията за ефикасно използване на енергията не са за сметка на обема на вентилацията в сградата. Целевото равнище на вентилация зависи от предназначението на помещението. Пасивната къща не изисква традиционни системи за генериране и разпределение на топлината като радиатори или подово отопление. Вентилационното отопление осигурява достатъчно добро разпределение на топлината.
Съществуват две алтернативни решения за вентилационната отоплителна система. Навлизащият въздух може да бъде загряван централизирано непосредствено след машината за вентилация или поотделно във всяко помещение от периферното вентилационно оборудване. При първата алтернатива се поражда въздух с постоянна температура за всички пространства, докато при втората се позволява различна температура на въздуха в различните помещения, като навлизащият въздух се загрява или в периферното вентилационно оборудване, или в тръбите, които водят към него. Може да се наблюдава свърхзагряване поради термалния принос на слънцето, дори през ранна пролет, така че би трябвало да има възможност за изключване на възвръщането на топлинна енергия, за да се избегне нуждата от охлаждане.
Високият годишен коефициент за ефективността на вентилационната система за възвръщане на топлината (поне 75 %) може да намали потребностите от енергия за загряване на навлизащия въздух, чиято температура трябва да бъде под 50°C. Един често срещан проблем при вентилационните системи за възвръщане на топлината е ниската им ефективност, която се дължи на необходимостта от разтопяване на образуванията от лед в системата. Един нов метод за подобряване на ефикасността им е предварителното затопляне на хладния въздух с тръбни системи с циркулация на течности, разположени под или в близост до сградата. Тези тръбни системи могат също така да се използват и за охлаждане на навлизащия въздух.
По-ниски експлоатационни разходи
Първоначалните инвестиции в една пасивна къща могат да бъдат по-високи отколкото тези в една конвенционална къща, но експлоатационните разходи и разходите за поддръжка са значително по-ниски. Предназначението на пасивната къща е да минимизира експлоатационните разходи чрез икономии на енергия и използване на несложни технологии с високо качество. При по-ниски потребности от енергия за отопление не е необходимо да има сложна система за разпределение на топлината. Така се намаляват както инвестиционните, така и експлоатационните разходи.
Пасивната къща дава възможност на проектанта да заложи значително по-малки експлоатационни разходи. Ниското потребление на енергия и слабото натоварване на електрическата мрежа намаляват фиксираните енергийни разходи и позволяват да се реализират спестявания, които да окажат влияние при закупуване на отоплителни системи. Оборудване с по-малки размери и мощност, което произвежда по-малки количества топлина изисква по-малки разходи за поддръжка и експлоатация.
Топлинен комфорт
Топлинният комфорт и качеството на въздуха във вътрешността на сградата изискват смесване на навлизащия въздух с въздуха във вътрешността на сградата. Това смесване намалява вертикалния термален градиент във въздуха в помещенията. Скоростта на въздуха от високо разположеното периферно оборудване трябва да бъде достатъчно висока, за да се постигне ефективно смесване, като същевременно в зоната на присъствие на хората тя трябва да бъде ниска, не повече от 0,15 дo 0,20m/s, така че движението на въздуха да не нарушава топлинния комфорт. Подовото отопление е оправдано при влажни пространства за по-бързо изсъхване на пода, като температурата трябва да бъде зададена на по-ниско ниво от тази на обикновеното подово отопление и само с 1 дo 3°C по-висока от температурата на въздуха. Задаване на по-висока температура може да предизвика свръхзатопляне. Вертикалният термален градиент в едно помещение не трябва да бъде повече от 2°C от разстоянието от глезените на седнал човек до шията му, т.е. между 0,1m и 1,1m. Височината на прозорците не трябва да надвишава 1,8m, освен ако пред тях няма монтирани въздушни устройства.
Тъй като термалните качества на външната обвивка на пасивната къща са добри, поддържането на малки температурни градиенти не представлява трудност и отоплителният период е по-къс в сравнение с този при конвенционалната сграда. Затова трябва много внимателно да се подбират отоплителните уреди с естетически и декоративни качества. Например, една камина може да предизвика свърхнагряване и намаляване на топлинния комфорт в дом с добра топлоизолация. Тъй като потребностите от енергия за отопление на пасивната къща не са големи, доставяната от камината топлина не трябва да бъде много и това трябва да се вземе предвид при избора.07/04/2011 |
