budownictwo

2/2004 czerwiec-lipiec • KREATOR – PROJEKTY Domy Wnętrza

43

KREATOR – PROJEKTY Domy Wnętrza • 2/2004 czerwiec-lipiec

42

Określenie „dom
energooszczędny”
jest bardzo często
stosowane, chociaż
nie wszyscy, którzy
go używają wiedzą,
co tak na prawdę ono
oznacza. Dopiero
posłużenie się
wskaźnikiem
E [kWh/m

2

/rok],

określającym faktyczne
zapotrzebowanie
budynku na energię dla
standardowego sezonu
grzewczego (222 dni),
pozwoli usunąć
wszelkie niejasności
i zastąpić trudne do
weryfikacji inne
deklaracje liczbowe.

być możliwa wymiana powietrza
w 60% całej objętości budynku w cią-
gu godziny.
4. Ogrzewanie

Zalecanym ogrzewaniem w budyn-

kach energooszczędnych jest ogrzewa-
nie wodne podłogowe niskotemperatu-
rowe wraz z pokojowymi regulatorami
temperatury. Ogrzewanie tego typu za-
pewnia komfort cieplny użytkownikom,
jest trwałe, niezawodne i ekonomiczne
pod względem energetycznym (oszczęd-
ność około 10% energii).

Ogrzewanie podłogowe, z racji ni-

skiej obliczeniowej temperatury wody
zasilającej, może wykorzystywać ciepło
otrzymane z pieców kondensacyjnych,
słonecznych instalacji grzewczych, wód
geotermalnych, pomp ciepła, elektrocie-
płowni, pieców na biomasę, kominków
grzewczych oraz słonecznych elektrowni.

W budynkach energooszczędnych

instalacja ogrzewania, źródło ciepła i in-
stalacja ciepłej wody powinny być ze
sobą dobrze skojarzone i zaprojektowa-
ne. Wymagane jest stosowanie dużych
akumulatorów ciepłej wody, tzw. war-
stwowych zasobników ciepła, o kubatu-
rze od 1 do 2 m

3

wody, zapewniających

akumulację ciepła do C.O. i C.W.U. na
okres 24 godzin o temperaturze wody
do 89

o

C.

Klasyfikacja energetyczna

budynków wg

Stowarzyszenia na rzecz

Zrównoważonego Rozwoju.

Historia energooszczędności budynków.

— dla budynku jednorodzinnego —

U ~0,1 W/m

2

K,

— dla budynków szeregowych

i wielorodzinnych —
U ~0,15 W/m

2

K.

2. Okna i drzwi balkonowe

Wymagany współczynnik przenika-

nia ciepła U przez okna i drzwi balko-
nowe powinien być mniejszy od
0,8 W/m

2

K, przy stosunku powierzch-

ni okien do powierzchni podłóg 1:8.
3. Szczelność zewnętrznych elemen-
tów konstrukcji ścian

Szczelność określa się przy różnicy

ciśnień 50 Pa i wartość jej powinna wy-
nosić 0,6 h

-1

. Oznacza to, że powinna

Źródło ciepła powinno być skojarzo-

ne z solarem oraz generatorem prądu
i zasobnikiem ciepła.
5. System wentylacji z rekuperacją
i gruntowym wymiennikiem ciepła
o sprawności >75%.

Zadaniem wentylacji jest dostarcze-

nie odpowiedniej ilości powietrza do
mieszkania oraz zapewnienie jego wła-
ściwych parametrów. Dostarczane po-
wietrze, zależnie od wymagań, może być
świeże, ogrzane, schłodzone, nawilżone
lub dodatkowo jeszcze oczyszczone.
W domach energooszczędnych, w celu
ograniczenia do minimum strat ciepła,
instaluje się system wentylacji nawiew-
no-wywiewnej wyposażony w rekupera-
tor (urządzenie pozwalające odzyskać
część ciepła) oraz gruntowy wymiennik
ciepła.

Rekuperator posiada dwa wentyla-

tory (nawiewny i wywiewny), zadaniem
których jest dostarczanie powietrza
świeżego oraz odbieranie powietrza zu-
żytego, filtr powietrza oraz wymiennik.
W wymienniku ciepło z powietrza zu-
żytego przenoszone jest na powietrze
świeże.

Bardzo dobrym uzupełnieniem sys-

temu wentylacyjnego jest gruntowy
wymiennik ciepła. Jest to układ szere-
gowych lub równoległych wężownic

z PVC, zakopanych w gruncie lub
w specjalnie wykonanym złożu żwiro-
wym. Zasada jego działania oparta jest na
wykorzystaniu zjawiska występowania
w gruncie stałej w ciągu roku temperatu-
ry (około 8

o

C) na głębokości 1–4 m. Po-

wietrze, przepływając przez rury PVC,
ogrzewa się zimą, natomiast latem ule-
ga schłodzeniu. Ruch powietrza wymu-
szany jest przez rekuperator, który moż-
na dodatkowo „wspomóc” niewielkim
wentylatorem. Gruntowy wymiennik cie-
pła wykonany z rur o średnicy 150 mm
i długości 80 mb może pozyskać z grun-
tu około 1 kW ciepła w czasie 1 godzi-
ny, natomiast wymiennik ze złożem żwi-
rowym od 1-3 kW/h ciepła.
6. Instalacja centralnej ciepłej wody.

Instalacja centralnej ciepłej wody po-

winna być bardzo dobrze ocieplona
w celu uniknięcia strat ciepła. Podgrze-
wanie zasobnika ciepłej wody powinno
być skojarzone z pompą ciepła.
7. Aspekt architektoniczny projekto-
wania budynków wysokoenergoosz-
czędnych – pasywnych

Bryła budynku energooszczędnego

powinna być związana z terenem, zwar-
ta, o możliwie małej powierzchni przegród
zewnętrznych, zorientowana w kierunku
północ–południe. Strefa północna bu-
dynku powinna mieć charakter zamknię-
tej otuliny. Pomieszczenia najcieplejsze
powinny być sytuowane w centrum, po-
mieszczenia chłodniejsze za cieplejszymi.
Budynek energooszczędny powinien
cechować się otwartością wnętrza, za-
pewniającą swobodną cyrkulację ciepła
od środka na zewnątrz. Elementy cha-
rakterystyczne dla architektury z bier-
nym wykorzystaniem energii słonecznej
to prawie wyłącznie duże przeszklenia
południowe, oranżerie, kolektory słonecz-
ne na dachu, duże okapy, żaluzje i daszki
przeciwsłoneczne. Garaże w budynkach
energooszczędnych nigdy nie znajdują się
w piwnicy i rzadko przylegają do domu.

Systemy źródeł ciepła

Koszty wybranego źródła ciepła dzie-

lą się na koszty stałe, związane z jego
zakupem i montażem, oraz koszty zmien-
ne, wynikające z późniejszej eksploata-
cji. Koszty stałe są zazwyczaj dużo więk-

Schemat instalacji

ogrzewania w budynku

energooszczędnym.

energooszczędny

Dom

Mieczysław Andreasik

D

la domu energooszczędnego
wskaźnik E powinien być
mniejszy niż 55 kWh/m

2

/rok,

co odpowiada zapotrzebowaniu na 5,5 m

3

gazu potrzebnego do jego ogrzania, na-
tomiast dla domu wysokoenergoosz-
czędnego – pasywnego E<15 kWh/m

2

/

rok, co odpowiada zapotrzebowaniu na
1,5 m

3

gazu.

Wymagania techniczne w budyn-
kach wysokoenergooszczędnych –
pasywnych.

1. Przegroda zewnętrzna

Współczynnik przenikania ciepła przez

ściany zewnętrzne powinien wynosić:

budownictwo

2/2004 czerwiec-lipiec • KREATOR – PROJEKTY Domy Wnętrza

45

KREATOR – PROJEKTY Domy Wnętrza • 2/2004 czerwiec-lipiec

44

sze niż w przypadku konwen-

cjonalnego rozwiązania, jed-

nak eksploatacja urządzeń,

których działanie opiera się

głównie na wykorzystaniu

darmowej energii lub od-

zysku energii traconej,

pozwala w ciągu kilku

sezonów grzewczych na

ich całkowity zwrot.

Jednym z takich

urządzeń jest gazo-

wy kocioł kon-

densacyjny, który

umożliwia wy-
korzystanie do-

datkowego ciepła po-

wstałego w procesie kondensacji pary

wodnej zawartej w spalinach. Przykła-
dowo 1 m

3

spalonego całkowicie meta-

nu daje 1,6 kg pary wodnej i 10 kWh
ciepła. Skroplenie tej ilości pary pozwa-
la dodatkowo uzyskać 1,12 kWh cie-
pła. Efekt kondensacji pary wodnej
w kotle zachodzi przy temperaturze
wody poniżej 50

o

C.

Wykorzystanie darmowej energii sło-

necznej umożliwiają kolektory słonecz-

ne i fotoogniwa. Niestety ich skutecz-
ność silnie zależy od warunków nasło-
necznienia.

Kolektory słoneczne są urządzeniami

energetycznymi, które absorbują energię
promieniowania słonecznego i przetwa-
rzają w energię cieplną za pomocą
medium roboczego. W zależności od me-
dium, kolektory dzielą się na powietrz-
ne i cieczowe, a w zależności od tempe-
ratury na niskotemperaturowe i wysoko-
temperaturowe.

Z kolei fotoogniwa zamieniają ener-

gię świetlną na energię elektryczną. Aby
uzyskać jednostki dające energię elek-
tryczną o większym napięciu i mocy niż
pojedyncze ogniwo, łączy się kilkadzie-
siąt fotoogniw w tzw. moduły fotowol-
taniczne. W budownictwie stworzono
nowy system dachówek z fotoogniwami,
które wytwarzają energie elektryczną.
Obecnie produkowane fotowoltaniczne
dachówki w miesiącach letnich wytwa-
rzają około 100 W/m

2

/h energii elek-

trycznej. Średnio w roku zysk energetycz-
ny na godzinę wynosi 50 W/m

2

/h.

Wzrost cen energii cieplnej spowo-

dował zainteresowanie pompami cie-

Zestaw solarny wyposażony w kolektor słoneczny,

zasobnik i pompę obiegową.

Ogrzewanie podłogowe wodne może współpracować

z alternatywnymi źródłami ciepła. Całkowicie

niewidoczne zapewnia równomierne ogrzanie nawet

dużych pomieszczeń.

~ 600

o

C wywołuje ruch tłoka. W tym

samym czasie tłok pompujący jest chło-
dzony np. wodą. To rozwiązanie umoż-
liwia, przy podobnym stopniu wykorzy-
stania energii gazu do celów grzewczych,
dodatkowe przetworzenie od 10 do 25%
energii paliwa na energię elektryczną.

Praca małej elektrociepłowni powin-

na zawsze być skojarzona z wodnym
warstwowym akumulatorem ciepła.

dr inż. Mieczysław Andreasik

Dom energooszczędny można zbudować np. w systemie

szalunku traconego.

Przykładowy schemat wentylacji

z odzyskiem ciepła.

Instalacja gruntowego wymiennika ciepła

ma kilkadziesiąt metrów długości.

fot. DE DIETRICH

fot. THERMODOM

fot. PURMO

rys. WWW.REKUPERATORY.PL

fot. WWW.REKUPERATORY.PL

fot. WWW.REKUPERATORY.PL

pła, które umożliwiają wykorzystanie
ciepła niskotemperaturowego i odpa-
dowego do ogrzewania, wentylacji
i przygotowania ciepłej wody użytko-
wej. W pompie ciepła zachodzi pro-
ces podnoszenia potencjału cieplnego,
tj. proces pobierania ciepła ze źródła
o temperaturze niższej i przekazywa-
nia go do źródła o temperaturze wy-
ższej.

Źródłami ciepła niskotemperaturo-

wego mogą być:
a. ciepło odpadowe:
— powietrze i gazy,
— ścieki,
— woda powrotna w systemach

ciepłowniczych,

— wentylacja,
b. energia odnawialna:
— powietrze zewnętrzne,
— grunt,
— promieniowanie słoneczne,
— woda powierzchniowa,
— woda gruntowa.

Na wydajność pompy ciepła najwięk-

szy wpływ ma temperatura źródła. Im
jest ona wyższa, tym większa jest spraw-
ność pompy ciepła.

Uzysk ciepła z po-

szczególnych źródeł
może wynieść:
— grunt 15–30

W/m

2

,

— słońce 30–480 W/m

2

,

— powietrze 1,4–2,2 W/m

3

h

przy spadku temp. 4–6

o

C,

— woda 4500–5900 W/m

3

h przy

spadku temp. 4–5

o

C.

Pompy ciepła, wraz z instalacjami do

pozyskiwania ciepła niskotemperaturo-
wego, są urządzeniami względnie dro-
gimi i dlatego decyzja o ich zastosowa-
niu powinna być poprzedzona wnikli-
wą analizą, uwzględniającą wszelkie
uwarunkowania zarówno energetyczne,
jak i środowiskowe.

Kolejnym rozwiązaniem jest mała

elektrociepłownia, która staje się opłacal-
na, jeżeli pomiędzy paleniskiem a kotłem
wody gorącej dla kolektorów centralne-
go ogrzewania zainstaluje się silnik Stir-
linga, sprzężony z elektrogeneratorem.
Silnik Stirlinga zwany jest silnikiem ze-
wnętrznego spalania. Posiada on mini-
mum dwa tłoki: roboczy i pompujący.
Nagrzanie głowicy tłoka roboczego do

Wentylacja wyposażona w rekuperator zapewnia odzysk ponad 80% ciepła.

Dokładnie zaizolowane przewody wentylacyjne doprowadzone są do każdego pomieszczenia.