Dom energetycznie przyjazny

Podstawową cechą domów energooszczędnych jest wykorzystanie możliwie jak najmniejszej ilości energii. Dotyczy to głównie ogrzewania, ale w szerszym ujęciu także np. oświetlenia. Znaczenie ma ponadto wykorzystanie alternatywnych źródeł energii.

Dom energooszczędny to budynek mieszkalny, który został zaprojektowany i wybudowany tak, aby zużywał on znacznie mniej energii na ogrzewanie, wentylację, chłodzenie oraz ciepłą wodę użytkową niż jego tradycyjny odpowiednik. Dom energooszczędny ma więc zapewniać minimalne straty ciepła, przy jednoczesnym maksymalnym wykorzystaniu zarówno darmowej energii odnawialnej o niewyczerpywalnych źródłach, jak i energii pasywnej.

Domy energooszczędne i pasywne

Zgodnie z przepisami z 2021 roku dom uznaje się za energooszczędny, jeśli jego roczne zużycie energii nie przekracza 70 kWh/m2. Jeśli zapotrzebowanie na energię jest nie większe niż 15 kWh/m2, jest to już dom pasywny.

Dom energooszczędny powinien minimalizować straty ciepła i oszczędzać energię tworząc zamknięty obieg. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu materiałów i stolarki o odpowiednich parametrach. Powinien też być wyposażony w zoptymalizowane do potrzeb urządzenia oraz wykorzystywać naturalne warunki klimatyczne, słońce i wiatr do produkcji energii, jak również być zbudowany zgodnie z projektem dostosowanym do położenia nieruchomości.

Poza wykorzystywaniem paneli słonecznych czy turbin wiatrowych do wytwarzania energii należy odpowiednio zaprojektować rozmieszczenie pomieszczeń, lokując te mieszkalne od strony południowej, a te techniczne – od północy. Dzięki temu można wykorzystać duże przeszklenia i energooszczędne okna do generowania energii od strony południowej, a poprzez brak okien od północy zablokować ucieczkę ciepła na zewnątrz.

Domy pasywne, czyli tak zwane domy zeroenergetyczne, to idea, do której powinniśmy dążyć i która dzisiaj jest już technicznie osiągalna. Domy zeroenergetyczne od pewnego czasu powstają, chociaż ich klasyfikacja jest raczej formalna, bo nie oferują pełnej zeroenergetyczności. Założenie jest bowiem takie, żeby taki budynek nie potrzebował żadnych dodatkowych dostaw energii z zewnątrz ponad to, co sam jest w stanie samodzielnie wygenerować i zdobyć ze słońca. Dom pasywny powinien czerpać energię bezpośrednio ze słońca, grzejąc się jego promieniami. Może korzystać też z pomp ciepła i kolektorów słonecznych lub nagrzewać się dzięki ludziom przebywającym w jego wnętrzu. Nie powinien mieć żadnego działającego systemu centralnego ogrzewania, które może istnieć tylko jako rozwiązanie przygotowane na wszelki wypadek, np. wyjątkowo ostrej zimy.

Klasy budynków od 2024 roku

Według nowego prawa od 2024 r. przy sprzedaży lub wynajmie domu trzeba okazać świadectwo charakterystyki energetycznej budynku (podobne, jakie dziś widzimy na lodówkach: w zakresach od A+ do G).

Klasy energetyczne budynków jednorodzinnych prezentują się następująco w kWh/m2 na rok:

• klasa A+ – do 0 kWh/m2 na rok,
• klasa A – powyżej 0 do 63 kWh/m2 na rok,
• klasa B – powyżej 63 do 75 kWh/m2 na rok,
• klasa C – powyżej 75 do 94 kWh/m2 na rok,
• klasa D – powyżej 94 do 113 kWh/m2 na rok,
• klasa E – powyżej 113 do 131 kWh/m2 na rok,
• klasa F – powyżej 131 do 150 kWh/m2 na rok,
• klasa G – powyżej 150 kWh/m2 na rok.

Zalety domu energooszczędnego

Obecnie musimy budować domy energooszczędne, ponieważ przepisy prawa wymagają wznoszenia budynków spełniających wyśrubowane normy ekologiczne. Ekologia to w praktyce synonim energooszczędności, gdyż mniejsze straty ciepła oznaczają mniejsze zapotrzebowanie na paliwa kopalne. A te są w budynkach typowym źródłem ciepła uzyskiwanego bezpośrednio lub pośrednio z sieci ciepłowniczej.

Mniejsze zapotrzebowanie domu na energię i mniejsze zużycie energii to oszczędność pieniędzy. Spalane surowce energetyczne szkodzą nie tylko środowisku naturalnemu, ale także bezpośrednio naszym portfelom.

Energooszczędny dom to także dom, w którym łatwiej uzyskać komfort termiczny. Jego efektywna izolacja sprawia, że przez cały rok powinniśmy się czuć we wnętrzu idealnie.

Cechy domu energooszczędnego

Na liście najbardziej typowych znajdują się:

• znakomita izolacja termiczna ścian, dachu, fundamentów;
• nowoczesne, szczelne okna (najczęściej trzyszybowe) oraz drzwi;
• wentylacja mechaniczna z rekuperacją, czyli odzyskiem ciepła z powietrza wywiewanego;
• wysoka szczelność budynku spełniająca wymogi testów „blower door”;
• wykorzystanie efektywnego źródło ciepła, np. w postaci pompy ciepła;
• obecność instalacji OZE (odnawialnych źródeł energii), takich jak panele fotowoltaiczne, kolektory słoneczne, pompa ciepła, rekuperator;
• kompaktowa bryła budynku uwzględniająca właściwie zaprojektowane przeszklenia zwiększające komfort termiczny i dopływ światła do domu (np. duże okna od strony południowej).

Optymalna lokalizacja pomieszczeń

Bardzo ważnym elementem projektu domu energooszczędnego jest odpowiednia lokalizacja pomieszczeń. Słońce to światło i ciepło, co oznacza, że korzystanie z niego znacząco obniża nasz ślad węglowy. Żeby robić to w sposób optymalny, należy podążać za słońcem. W praktyce oznacza to, że lokalizacja pomieszczeń i ich funkcja powinny być ze sobą skorelowane. Specyfika domu energooszczędnego polega na tym, że nic nie marnujemy, więc kiedy rano potrzebujemy światła, znajdziemy je po stronie wschodniej i tam umieszczamy sypialnię. Wieczorem nie musi być ona oświetlona. Będziemy wtedy w salonie, więc jego okna powinny wychodzić na stronę południowo-zachodnią. Na zachodzie bowiem powinny znaleźć się wszystkie pomieszczenia, w których będziemy spędzać czas wieczorami. Od północy z kolei trzeba zaplanować kuchnię, przedpokój i korytarze, od południa zaś jadalnię, łazienkę i gabinet.

Ucieczka ciepła

Każdy element zewnętrzny budynku powoduje straty ciepła, czyli fundamenty, podłogi, ściany, okna i drzwi oraz dach. Dodatkowo mogą powstawać mostki termiczne, czyli miejsca, którymi ciepło ucieka szybciej. Straty ciepła w domu spowodowane istnieniem mostków termicznych mogą czasami całkowicie zniwelować wysiłki związane z poprawą parametrów domu poprzez zakup dobrych materiałów. Żeby zużycie energii w domu było jak najmniejsze, musimy minimalizować przenikalność cieplną wszystkich elementów budynku. Ilość energii traconej w danym miejscu określa współczynniki przenikania ciepła U, wyrażony w jednostce W/(m2K), czyli watów energii, jakie uciekają przez metr kwadratowy danej powierzchni w warunkach testowych.

W 2021 roku w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych (tekst jednolity Dz.U. 2019 poz. 1065) określono współczynnik przenikania ciepła U, który obecnie wynosi:

• dla ścian zewnętrznych – 0,20 W/(m2K),
• dla dachów, stropodachów i stropów – 0,15 W/(m2K),
• dla podłóg na gruncie – 0,30 W/(m2K),
• dla okien fasadowych – 0,9 W/(m2K),
• dla okien dachowych – 1,1 W/(m2K)
• dla drzwi wejściowych i bram garażowych – 1,3 W/(m2K).

Ciepłe fundamenty

Fundamenty domu mają bezpośredni kontakt z gruntem. Jeśli nie zostaną dobrze ocieplone, mogą stać się przyczyną dużych strat ciepła. Przepisy w tym względzie nie stawiają przed inwestorami dużych wymagań. W warunkach technicznych jest tylko informacja o współczynniku przenikania ciepła U dla podłóg na gruncie, który wynosi 0,30 W/(m2K). Dlatego to od inwestorów zależy, jak gruba będzie warstwa ocieplenia fundamentów wraz z podłogą na gruncie i czy będzie można dzięki temu zaoszczędzić na późniejszych rachunkach za ogrzewanie.

Najpopularniejsze wciąż w Polsce fundamenty składają się z ław i ścian fundamentowych oraz – niezbędnej w tym rozwiązaniu, ale rzadko wliczanej w nie – podłogi na gruncie. Przez takie fundamenty ucieka z domu do gruntu 5-10 %.

Do ocieplania ścian fundamentowych powinny być stosowane materiały nienasiąkliwe, odporne na uszkodzenia mechaniczne, gnicie i rozwój pleśni. Dlatego najczęściej stosuje się styropian, polistyren ekstrudowany i keramzyt.

Oprócz grubości, ważne jest, aby taka izolacja nie była w żadnym miejscu przerwana i „przechodziła” w izolację ścian zewnętrznych. Chodzi o to, aby wyeliminować możliwie największą liczbę mostków cieplnych.

Podłoga na gruncie

Wiele obecnie wznoszonych budynków buduje się bez podpiwniczenia, więc podłoga na gruncie stanowi jednocześnie podłogę kondygnacji mieszkalnej. Przy dostępnych obecnie materiałach izolacyjnych, których współczynniki przewodzenia λ wahają się od 0,03 do 0,04 W/(mK), taka zmiana współczynnika U oznacza ułożenie jedynie 10-centymetrowej warstwy izolacji termicznej. Jednak optymalna jej grubość to z pewnością ponad 10 cm (im więcej, tym lepiej) dla materiałów o λ = 0,03 W/(mK). Do ocieplenia podłogi na gruncie używa się styropianu odmiany dach/podłoga, polistyrenu ekstrudowanego lub kruszywa keramzytowego. Najlepiej, jeśli izolacja jest ułożona od strony zimniejszej, czyli pod izolacją przeciwwilgociową.

Płyta fundamentowa

Alternatywą dla tradycyjnych fundamentów jest płyta. Dzięki jej wykonaniu znacznie łatwiej jest odizolować termicznie dom od gruntu. Płyta fundamentowa jest konstrukcją, która ogranicza do minimum mostki termiczne w obrębie fundamentów i jest gotowa do układania na niej posadzki.

Jeśli chodzi o przepisy, to można uznać, że płyty fundamentowe obowiązuje współczynnik U taki sam jak dla podłogi na gruncie.

Do wykonania płyty fundamentowej potrzebny jest szalunek tracony z twardego styropianu dach/podłoga lub polistyrenu ekstrudowanego, który jednocześnie jest izolacją termiczną. Z reguły stosuje się dwie warstwy układane naprzemiennie, każda o grubości 10-15 cm. To właśnie dzięki niemu płyta jest zabezpieczona z każdej strony przed ucieczką ciepła. Współczynnik izolacyjności takiego ocieplenia wynosi 0,15 W/(m2K). Zaplanowane przez firmy wykonawcze układy warstw umożliwiają wykonanie płyty fundamentowej o izolacyjności poniżej 0,1 W/(m2K).

Płyta fundamentowa może być szczególnym rodzajem ogrzewania podłogowego. W zaawansowanych rozwiązaniach nośnikiem ciepła może być powietrze, a także woda. Cała instalacja może być ułożona w płycie albo na niej – w dodatkowej warstwie przewodzącej. Do wyboru mamy dwa rozwiązania, czyli system grzewczy oparty na rozprowadzeniu ciepła za pomocą wody i zasilany z pieca lub pompy ciepła lub system wykorzystujący powietrze krążące w fundamencie w obiegu zamkniętym. Płyta fundamentowa z ogrzewaniem jest projektowana indywidualnie w zależności od wymagań gruntowych i konstrukcyjnych budynku.

Ciepłe ściany

Jednymi z najważniejszych przegród domu są ściany zewnętrzne. Mają one znaczną powierzchnię, więc dużą wagę przywiązuje się do ich współczynnika przenikania ciepła U. Maksymalna jego wartość wynosi 0,20 W/(m2K).

Większość inwestorów decyduje się na technologię murowaną. Polega ona na układaniu elementów (pustaków, cegieł, bloków, bloczków itp.) i łączeniu ich ze sobą różnego rodzaju zaprawami. W ten sposób powstają ściany jedno-, dwu- lub trójwarstwowe.

Ściana jednowarstwowa to mur wybudowany z jednej warstwy pustaków lub bloczków, otynkowanych z zewnątrz i od środka, dlatego jej wysokie parametry cieplne w dużym stopniu zależą od materiału ściennego.

W ścianach dwuwarstwowych najłatwiej jest uzyskać bardzo niską wartość współczynnika U, odpowiednio zwiększając grubość ocieplenia. Informację o materiale, jego rodzaju i grubości wykonanej z niego warstwy powinniśmy znaleźć w dokumentacji technicznej zawartej w projekcie domu. Murowane ściany zewnętrzne dobrze ociepli zarówno styropian, jak i wełna mineralna. Wśród dostępnych na rynku styropianów najcieplejsze są grafitowe o współczynniku przewodzenia λ równym 0,032 W/(mK), a nawet 0,031. Gorsze parametry mają tradycyjne styropiany białe.

Niewątpliwą zaletą ścian trójwarstwowych jest ich duża ciepłochronność. Wynika ona przede wszystkim z tego, że ściana zabezpieczona jest przed przenikaniem ciepła na zewnątrz przez warstwę okładziny. Atutem jest możliwość kumulacji ciepła w warstwie konstrukcyjnej, dzięki umieszczeniu ocieplenia pomiędzy okładziną a murem nośnym. Powoduje to wysoką bezwładność termiczną budynku — w lecie nagrzewa się on wolno, w zimie zaś wolno wychładza.

Wiele domów pasywnych wznosi się w technologii prefabrykowanej. Taka budowa przebiega sprawnie i może być realizowana przez cały rok. Wszystkie elementy domu są przygotowywane w ciepłej i suchej hali produkcyjnej. Jako gotowe części są przywożone na plac budowy i montowane na wcześniej przygotowanych fundamentach. Elementy ścian, stropów i dachu mogą być przygotowane w różnym stopniu zaawansowania. Najbardziej zaawansowana prefabrykacja skraca czas budowy domu nawet do kilku dni.

Okna w ścianach

Ważne, aby wziąć pod uwagę nie tylko współczynnik Uw (który nie może być wyższy niż 0,9 W/(m2K)), ale także rodzaj stolarki okiennej, ilość zastosowanych przeszkleń w oknie oraz obecność ciepłej ramki dystansowej. Materiał wykonania okna decyduje o jego trwałości, estetyce oraz o śladzie węglowym, jaki pozostawimy. Jeśli chodzi o przeszklenia, to im więcej szyb, tym lepiej. W praktyce często jednak nie chcemy zbyt grubego okna, zwłaszcza czteroszybowego. Zastosowanie gazów szlachetnych i specjalnych powłok niskoemisyjnych zdziała więcej niż dodatkowe tafle szkła. Ponadto wykorzystanie ciepłych ramek w zespoleniach eliminuje ryzyko powstawania mostków cieplnych; im cieplejsze okna, tym ważniejsze jest użycie izolującej ramki. Do tego ciepło ze słońca to tańsza eksploatacja domu energooszczędnego. Dlatego im więcej będzie się go dostawało przez okna, tym lepiej dla naszego portfela i dla natury.

Poza tym energooszczędne okna nie ochronią nas przed utratą ciepła, jeśli nie są szczelne. Dodatkowa uszczelka środkowa to jeden ze sposobów podnoszenia ich szczelności.

Ciepły dach

Przepisy dotyczące termoizolacyjności dachu są surowsze niż dla ścian zewnętrznych czy podłogi na gruncie. Maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła U wynosi bowiem 0,15 W/(m2K). Aby osiągnąć taki współczynnik U, ważne są nie tylko bardzo dobre parametry termoizolacyjne materiałów, ale także brak mostków termicznych. Tylko w taki sposób można skutecznie ograniczyć ucieczkę ciepła.

Na rynku jest wiele produktów pozwalających na skuteczne ocieplenie dachu. Najczęściej wybierana jest wełna mineralna. Produkty z wełny mineralnej mają współczynnik przewodzenia ciepła λ kształtujący się na poziomie 0,030-0,045 W/(mK). Zwykle układa się je w dwóch warstwach tak, by grubość ocieplenia wynosiła 20-30 cm. Warto przy tym wiedzieć, że jeśli użyjemy wełny mineralnej o λ = 0,030 W/(mK) i ułożymy ją warstwą o grubości 30 cm, osiągniemy współczynnik U = 0,10 W/(m2K).

Styropian i polistyren ekstrudowany wykorzystuje się raczej do ocieplenia dachu płaskiego. Wyroby ze styropianu mają λ od 0,031 (odmiana grafitowa) do 0,045 W/(mK), co oznacza, że trzeba je ułożyć warstwą o podobnej grubości jak wełna mineralna 20-30 cm. Polistyren ekstrudowany z kolei ma λ = 0,030-0,036 W/(mK). Potrzeba go więc odpowiednio 20-25 cm.

Od kilku lat izolację dachów skośnych wykonuje się z płyt PIR/PUR. Ten rodzaj materiału osiąga bardzo niski współczynnik λ – od 0,023 do 0,028 W/(mK). Wykonana z nich warstwa ma więc grubość odpowiednio 15-20 cm. To pozwala zastosować cieńszą termoizolację niż z tradycyjnie stosowanych materiałów, na przykład wełny mineralnej i jednocześnie utrzymać dobre parametry izolacyjne dachu.

Stosunkowo rzadko wybieranym materiałem (chociaż najczęściej stosowanym w drewnianych domach pasywnych) jest wełna drzewna. Wełny miękkie z włókien drzewnych mają λ = od 0,036 do 0,048 W/(mK). Współczynnik U dla warstwy takiego ocieplenia można osiągnąć, stosując 25-32 cm ocieplenia.

Szczelny dach

Od zewnątrz dach, a wiec i wełnę mineralną osłania się najczęściej membraną dachową. Ułatwia ona odprowadzenie pary wodnej, która mogłaby się gromadzić w wewnętrznych warstwach dachu. Para, przenikając przez taką folię, trafia do szczeliny wentylacyjnej (przestrzeni pomiędzy spodem pokrycia a membraną) i stamtąd jest wywiewana poza dach. Membrana chroni jednocześnie przed wodą mogącą przeciekać przez pokrycie. Najlepsze są membrany wysokoparoprzepuszczalne – o zdolności przepuszczania pary mieszczącej się w przedziale 800-4000 g/m2/24 h – które można układać bezpośrednio na ociepleniu. Między folią niskoparoprzepuszczalną (przepuszczalność na poziomie 0,6-25 g/m2/24 h) a ociepleniem musi być kilkucentymetrowa przestrzeń wentylacyjna. Podobnie jak między ociepleniem a sztywnym poszyciem.

Na sztywnym poszyciu często układ się papę. Ma dużą wytrzymałość mechaniczną i jest dość elastyczna. Do układania izolacji na sztywnym poszyciu polecane są papy na osnowie z welonu szklanego.

Do zabezpieczenia wełny mineralnej przed wilgocią z wnętrza stosuje się folię paroszczelną. Jeśli dach jest kryty membraną wstępnego krycia warto zastosować paroizolację o zmiennym oporze dyfuzyjnym Sd = 0,3-25,0, zależnym od poziomu wilgotności względnej powietrza. Wysoka paroprzepuszczalność uaktywnia się tylko przy nadmiarze pary wodnej we wnętrzu. Taka folia przepuszcza kontrolowane, niewielkie ilości pary wodnej. Zatrzymuje jej część w pomieszczeniu, zaś na zewnątrz odprowadza jedynie jej nadmiar (tyle, ile dalsze warstwy są w stanie przepuścić bez zawilgocenia ocieplenia).

Okna w dachu

Montuje się je na poddaszach użytkowych. Współczynnik przenikania ciepła w przypadku okien montowanych w dachu nie może być większy niż 1,1 W/(m2K). Na rynku od dawna dostępne są okna o dużo lepszych właściwościach termoizolacyjnych. Najnowocześniejsze modele mają współczynniki przenikania ciepła U na poziomie nawet 0,50 W/(m2K).

Równie ważny jak współczynnik U jest sposób osadzenia okien w dachu i izolacja termiczna okna. Powinna ona znajdować się na całym obwodzie zewnętrznym okna połaciowego. Dzięki temu na styku ościeżnicy i połaci dachu ograniczone są straty ciepła i powstawanie mostków termicznych. Każdy producent ma własne opracowane rozwiązanie dostosowane do modelu okna dachowego.

Technologie i instalacje w domu energooszczędnym

W nowoczesnym budynku może pojawić się wiele dodatkowych instalacji i technologii, sprawiających, że budynek będzie zdecydowanie bardziej energooszczędny. Z jednej strony są to technologie i instalacje w domu energooszczędnym, które będą zmniejszały straty energii (takie jak izolacja podłóg, dachu, a także ścian ciepłe i szczelne okna oraz drzwi) z drugiej zaś będą to mechanizmy dostarczające dodatkową energię w różnych postaciach, np. kolektory słoneczne, panele fotowoltaiczne, pompy ciepła czy raczej rzadko pojawiające się przy domach prywatnych biogazownie i wiatraki.

Do dyspozycji mamy jeszcze wentylacja z rekuperacją, którą można przypisać do obu kategorii. W trakcie tego procesu wydmuchiwane z domu powietrze oddaje swoją energię, by nie wydostała się z niego na zewnątrz, co oznacza redukcję strat ciepła. Energia ta jest przekazywana powietrzu wpadającego do budynku, co jest w pewnym sensie mechanizmem ogrzewania.