Строителство на “пасивна къща”

Съществуват няколко типа сгради, отговарящи на съвременните тенденции за икономия на енергия. Това са така наречените къщи с ниска консумация на енергия, при които, както вече беше споменато, топлопотреблението не надвишава 60-70kWh; Пасивните къщи, чиито годишен енергиен разход е под 15kWh/m²; Сгради с нулев разход на енергия, които притежават същите показатели, като пасивните къщи, но са снабдени с технологии, употребяващи самостоятелно произведена енергия; Активни сгради, при които е налице технология, позволяваща последните да създават повече енергия, от нужната за функционирането им. Последните два типа сгради трябва да отговарят на все по-популярния стандарт за енергийна ефективност “Пасивна къща” и да притежават сходни архитектурно-планировъчни и обемно-пространствени характеристики, но снабдени с такова оборудване, което спомага да бъдат удовлетворени техните енергийни нужди или да позволи производството на допълнителна енергия.

Концепцията за пасивна къща изисква всички сгради, построени по този стандарт, да бъдат достатъчно компактни и да разполагат с високоефективна топлоизолация. Те не трябва да изпитват нужда от отопляване или в краен случай да са с ниска консумация на отоплителна енергия. От значение за пасивната къща са нейната ориентация и остъкляване, които обезпечават оптималното използване на слънчевата енергия за отоплителни нужди. При строителството на такава сграда задължително се използват щадящи околната среда материали и се осигуряват източници на възобновяема енергия. Допълнителна топлозащита се постига чрез прилагането на различни техники, като повишаване херметичността на зданието и изграждането на вентилационна система, която рекуперира топлината от въздуха.

Архитектурно-планировъчни и обемно-пространствени решения
На първо място е ориентацията. Правилното разположение на сградата спрямо посоката на преобладаващия студен вятър и максимално остъкляване на южната фасада са способни до голяма степен да повлияят на топлообмена. Също така е важно максимално много да се намалят ориентираните на север повърхнини, а също и да им се осигури надеждна ветрозащита например чрез изграждането на зелен пояс. В южна посока сградата пък трябва да бъде максимално “открита” без да се допуска засенчване на каквато и да е част от фасадата.

Към обемно-планировъчните решения може да се причисли и увеличената компактност или съотношението между външните нагреваеми части на сградата и вътрешния отопляем обем. Наложителен е отказът от всевъзможни издадени части като еркери и тераси, които увеличават обема без да допринасят за затоплянето му. Мансардните етажи също трябва да се изграждат с повишени топлозащитни свойства, а входовете да са снабдени с преходни помещения като антрета и др. Уместно е и разделянето на сградата на зони, като помощните помещения се разполагат в северната част, а жилищните или обитаемите в южната - създаването на подобни буферни отделения също спомага за намаляването на топлинните загуби.

За да се установи желаното термично равновесие в сградата, е необходимо да се постигне максимална херметизация и светлопропускливост на фасадното остъкляване. Достигането на комфортни нива на осветеност чрез използването на естествената светлина способства за намаляване на електропотреблението. Освен това прозорците, разположени на южната фасада, допринасят за отопляването с помощта на слънчевите лъчи, а прилагането на устройства, които да регулират количеството постъпваща слънчева радиация, осигуряват контрол над управлението на отоплителните процеси и същевременно редуцират топлинните загуби при облачно или студено време.

Изключително ефективно е използването на троен стъклопакет, снабден с две камери с инертен газ, в съчетание с качествена дограма. Подобни прозоречни конструкции значително снижават загубите на топлина и повишава комфорта в сградата като спират температурното разслоение на въздуха. В този случай икономията на енергия, в сравнение с обикновено остъкляване, достига до 50%.

Твърде вероятно е обаче през летния сезон въздухът в помещенията, снабдени с подобен стъклопакет, да се нагрее повече от необходимото, което би довело до преразход на енергия за охлаждане на сградата. За да се избегне този проблем, от външната страна на прозорците се монтират засенчващи структури като подвижни сенници, стрехи и други. Друго възможно решение е поставянето на външни ролетни щори от PVC или фибростъкло, които изпълняват слънцезащитни функции като пропускат само 30% от светлината и отразяват 80% от генерираната от слънчевите лъчи топлина. Този тип щори позволяват да се спести до 35% от необходимата за охлаждане енергия.

Още един ефективен пасивен способ за съхраняване на получената от слънчевата светлина топлина е изграждането на масивни акумулиращи елементи вътре в сградата. Такива елементи могат да бъдат тухлените или бетонните стени. На южните фасади пък е възможна употребата на така наречената стена на Тромб-Мишел, която е предназначена за улавяне и съхранение на слънчевата радиация. Стената е изградена от материал с висока топлоемкост и е боядисана в тъмен цвят. Разположена на 0,6-1m от прозорците, през деня тя се нагрява активно и събира топлина, която вечер се разпределя из помещенията. Подобна конструкция обединява в себе си колектор и акумулатор и изпълнява термостабилизираща функция.

Инженерни системи
Най-важният критерий за постигането на топлинен комфорт вътре в сградата е осигуряването на качествен въздух, независимо от климатичните условия. Ето защо за сгради, притежаващи сертификат “пасивна къща”, е недопустимо наличието на неуплътнени участъци, които да нарушават херметизацията и да предизвикват неконтролируема обмяна на въздух чрез утечки. Недобрата херметизация води до кондензирането на влага вътре в помещенията или в самите структури на сградата и способства за появата на плесен и дори за тяхното разрушаване.

Основните фактори за вентилация са обезпечаване притока на пресен въздух, извличането му от мокрите помещения (баня, тоалетна) и правилното разпределение и рекуперация на топлината в цялата сграда. Постигането на тези цели е възможно чрез осигуряване на необходимата херметизация и прилагането на ефективни вентилационни системи, позволяващи рекуперацията на топлината, както и изграждането на грунтови топлообменници за пасивно предварително загряване или охлаждане на въздуха.

Съществуват различни инженерни системи, които са в състояние да намалят енергийните и топлинни загуби. Това са вентилационните такива като рекуператорите, грунтовите топлообменници, термопомпите и слънчевите колектори.

Принципът на работа на рекуператорите се заключва във възможността неговите плочи да отнемат топлината от изразходвания въздух, който охладен напуска сградата през канала на топлообменника. Същевременно топлообменникът позволява и притока на свеж въздух, загрявайки го чрез вече нагретите плочи. По този начин се осигурява качествена въздушна циркулация, която обаче не оказва негативно влияние на вътрешния микроклимат.

Максимално ефективното използване на топлината от изразходвания въздух плюс добрата топлоизолация са способни драстично, в рамките на 70-90%, да намалят разходите за отопляване и охлаждане. Този факт никак не е за подценяване, имайки предвид, че загубите при вентилиране на съвременните сгради представляват 40-50% от всички топлинни загуби.

Грунтовите топлообменници представляват системи от тръби, разположени на 1,8m под земята, които служат за пасивно затопляне на въздуха през зимата и съответно за охлаждането му през летните месеци. Съществуват два вида топлообменници - канални (тръбни), при които въздухът навлиза през поставени в грунда тръби и безканални, при които движението на въздуха протича през предварително подготвен за целта подземен слой.

Каналните топлообменници се изготвят от тънкостенни канализационни тръби, от PVC или полипропилен, който притежава по-голяма топлопроводимост. Оптималният им диаметър е 200-250cm, тъй като с нарастването му намалява броят на въздушните частици, участващи при топлообмена. Оптималната дължина пък е 35-50m, тъй като при допълнително удължаване нараства и съпротивлението на протичащия въздушен поток и преносът на топлина става незначителен. Препоръчително е тръбите да се монтират паралелно, като се избягват дъгите и чупките, които допълнително увеличават съпротивлението.

Термопомпите пък са такива съоръжения, които се разполагат под точката на замръзване на почвата и събират топлината от нея и я използват за вентилация, отопляване и подгряване на вода. Употребата на термопомпи намалява разходите за електроенергия с до 70% в сравнение с електрическите бойлери. Включването на термопомпите в единен затворен контур позволява ефективния пренос на енергия от помещенията с излишна топлина, към тези, които трябва да бъдат затопляни. Термопомпите успешно се използват в комбинация със системите за подово отопление, а с помощта на автоматизирана система за регулация на вентилационните процеси може да се постигне оптимален микроклимат и значителна икономия на енергийни ресурси.

Слънчевите колектори активно използват слънчевата енергия и целогодишно осигуряват необходимата за нагряване на водата енергия, както и част от тази за отопляване на помещенията. За извличане на максимална полза от слънчевите колектори най-рационален е монтажът им от южната страна на фасадата, която най-дълго се нагрява от слънцето. Те могат да се инсталират директно върху покрива, както и в комбинация с капандури. В техническото помещение пък се разполагат резервоар, помпена станция и системите за управление. Принципът на работа е прост - топлоносителите нагряват водата в резервоара, а от там тя автоматично се разпределя за отопляване и за битови нужди.

Херметичност и изолация на външните стени
Херметичността на външните стени е необходимо условие за строителството на сгради по стандарт “пасивна къща”. При недостатъчна херметичност затопленият въздух лесно може да напусне вътрешните помещения, което да доведе до появата на конденз в някои части на сградата и до последвалото им повреждане. Освен това проникващият отвън студен въздух нарушава цялостната вентилация и значително намалява комфорта. Следователно, при строежа е важно целият обем на сградата да бъде обхванат от непрекъснато изолационно и въздухонепроницаемо покритие, като се отстраняват евентуалните пропуски на местата, откъдето минават кабелите и тръбите.

Топлоизолацията е най-важният аспект за постигане енергийната ефективност на една сграда, но също така е и определяща характеристика за комфорта в помещенията и дълговечността на конструкцията. Загубите на топлина през външните стени и покрива съставляват 50% от общите загуби на топлина, следователно се превръщат в една от основните причини за разход на енергия. Ето защо намаляването на техния размер през външните стени е въпрос от първостепенно значение. Решаването му се крие зад изграждането на непрекъсната изолираща обвивка, включваща всички външни елементи като стени, тавани, врати и прозорци.

За да се сведат до минимум топлинните загуби, първоначално трябва да се изчисли нужната дебелина на изолационния материал както и да се провери за наличието на луфтове между отделните му елементи. От значение е и отстраняването на всякакви топлинни мостове - конструктивни възли, при които заради нарушаване целостта на топлоизолацията са налице повишени загуби на топлина.