Toplotni ovoj, ogrevanje, prezračevanje in okna

Najbolj natančno se razlike v količini in kakovosti izbrane toplotne izolacije, stavbnega pohištva ter ogrevalnega in prezračevalnega sistema prikažejo na konkretni hiši. V sodelovanju z mag. Miho Praznikom, energetskim svetovalcem za gradnjo energijsko varčnih, predvsem pa pasivnih hiš pri Gradbenem inštitutu ZRMK, smo zato izbrali obstoječo nizkoenergijsko hišo na Škofljici pri Ljubljani. Na tem primeru je Miha Praznik prikazal najbolj bistvene posege, ki bi jih morali narediti, če bi iz nje želeli narediti pasivno hišo, in posege oziroma vgradnjo nekaterih materialov in strojne opreme, ki bi jo lahko opustili, če bi se zadovoljili z energijsko manj varčno hišo, grajeno po zdaj veljavnih predpisih o toplotni zaščiti stavb, ki jih morajo upoštevati vsi investitorji.

Hiša na Škofljici

Načrtovana je bila kot nizkoenergijska hiša s predvideno letno rabo energije za ogrevanje 30 kWh na kvadratni meter ogrevane oziroma neto tlorisne površine. Zaradi tolikšne porabe ji lahko rečemo tudi trilitrska. Pri njem arhitekturni zasnovi se je arhitektka dr. Martina Zbašnik Senegačnik držala zapovedi o čim bolj preprosti obliki kuba s štirimi ravnimi stenami. Prav zaradi tega smo jo tudi izbrali za študijski primer, saj je njena oblika primerna tako za pasivno kot klasično hišo. Primerjava med njimi je zato lahko natančnejša.

Hiša je orientirana na jug, kjer so steklene površine bistveno večje kot na severni in vzhodni strani, streha je enokapna z naklonom, kar je pogosta značilnost nizkoenergijskih in pasivnih hiš. Pri zasnovi je bilo upoštevano čim manjše razmerje med površino zunanjega ovoja in njenega volumna. Dimenzije hiše so 12 krat 9 metrov, tako njena bruto prostornina znaša približno 709 kubičnih metrov, površina zunanjega ovoja približno 580 kvadratnih metrov in površina ogrevanih prostorov 280 kvadratnih metrov. Iz tega lahko izračunamo oblikovni faktor 0,7. Ta vrednost bi zadostila tudi zahtevam pasivne hiše, pri klasični pa bi bilo lahko razmerje med površino zunanjega ovoja in volumnom večje, kar pomeni, da bi bila hiša lahko bolj razgibana.

Vse etaže hiše, klet, pritličje in nadstropje, so ogrevane, pri čemer je stanovanjski del ogrevan in tudi centralno prezračevan na temperaturo, primerno za bivanje, približno 22 stopinj Celzija, klet pa je ogrevana le toliko, da se v njej zagotavlja nekoliko nižja temperatura od bivalne. Precej tipična nizkoenergijska hiša ima vgrajen centralni prezračevalni sistem z rekuperacijo toplote, za dodatno ogrevanje pa kondenzacijski kotel z visokim izkoristkom na utekočinjen naftni plin. Ogrevanje v prostorih je ploskovno, talno, na streho so namestili nekaj kvadratnih metrov sončnih kolektorjev za pripravo tople sanitarne vode.

Toplotne izgube, dobitki in toplotna prehodnost

Za to, da letna raba energije za ogrevanje ne presega 30 kWh na kvadratni meter, je treba izpolniti nekaj zahtev. Izračunati je treba letne toplotne dobitke in izgube, ki jih ima lahko hiša, in jo temu ustrezno zasnovati in orientirati. Iz grafa toplotnih izgub in dobitkov je razvidno, koliko transmisijskih in prezračevalnih izgub ter koliko sončnih in notranjih dobitkov ima lahko posamezna vrsta hiše glede na svojo energijsko varčnost. Jasno je, da so toplotne izgube pri pasivni hiši v primerjavi z drugimi najmanjše, dobitki pa so pri vseh zelo podobni. Poudariti velja, da so zelo pomembne skupne toplotne izgube, ki so izračunane iz razlike izgub in dobitkov. Te je treba nadomestiti z ogrevanjem. Pri pasivni hiši lahko znašajo največ 15 kWh/m² na leto, v nizkoenergijskih hišah s prezračevanjem ali zgolj s povečano debelino toplotne izolacije ne smejo presegati 30 kWh/m², v klasični pa je vrednost omejena na približno 70 kWh/m².

Preden navedemo, koliko toplotne izolacije in kakšna okna so primerna za posamezno vrsto hiše, je treba povedati še, kakšna je dovoljena toplotna prehodnost zunanjega ovoja posamezne vrste hiše, k čemur se šteje tudi stavbno pohištvo. Povprečna vrednost toplotne prehodnosti ovoja nizkoenergijske hiše s prezračevalnim sistemom naj ne bi presegala 0,30 W/m²K. Energijsko enakovredna hiša, ki jo prezračujemo z odpiranjem oken, ima lahko to vrednost največ 0,19 W/m²K, enako velja za pasivno hišo. Energijsko klasično grajena hiša pa ima lahko toplotno prehodnost 0,50 W/m²K.

Pojasniti velja, da potrebuje nizkoenergijska hiša brez prezračevalnega sistema večjo toplotno zaščito zunanjega oboda, da bi dosegla enako energijsko vrednost kot različica s prezračevanjem. Z boljšim toplotnim ovojem namreč nevtraliziramo toplotne izgube, ki so posledica nekontroliranega prezračevanja z odpiranjem oken.

Od 6 do 50 centimetrov toplotne izolacije

Da bi zadostili navedeni dovoljeni toplotni prehodnosti in toplotne izgube zmanjšali na zahtevano raven, je treba hišo primerno toplotno izolirati. Izbira izolacijskega materiala je prepuščena investitorju, saj so njihove toplotnoizolativne lastnosti primerljive. Če spet izhajamo iz konkretne nizkoenergijske hiše s prezračevalnim sistemom, moramo zunanji in vkopani del zidu obložiti s 14 centimetri izolacije. Če bi temu dodali še 11 centimetrov, torej bi bila skupna debelina 25, bi to zadostovalo za nizkoenergijsko hiše brez prezračevanja in tudi za pasivno hišo. Z osmimi centimetri na zunanjem in šestimi na vkopanem zidu pa naredimo korak nazaj in zadostimo potrebam klasične oziroma sedemlitrske hiše.

Debelina izolacije na strehi mora biti pri vseh hišah bistveno večja. Pri nizkoenergijski s prezračevanjem 30 centimetrov, pri različici brez prezračevanja in pasivni hiši 50 centimetrov, pri sedemlitrski pa bo dovolj 15 centimetrov. Pomembna je tudi debelina toplotne izolacije na tleh oziroma na plošči proti kleti. Če pri klasični sedemlitrski zadostuje že šest centimetrov, mora biti pri trilitrski s prezračevanjem 14 centimetrov, pri takšni brez prezračevanja in pri pasivni pa še 11 centimetrov več.

Od klasičnega do pasivnega okna

Naslednja bistvena razlika pri hišah je kakovost in toplotna izolativnost stavbnega pohištva. V klasične hiše se največkrat vgradijo okna z dvoslojno zasteklitvijo, ki naj bi bila v medstekelnem prostoru polnjena z enim od žlahtnih plinov. Njihova toplotna prehodnost naj bi znašala približno 1,3 W/m²K. Temu zadosti večina serijsko izdelanih oken ne glede na to, ali so okvirji leseni ali iz plastičnih mas. Sistem tesnjenja je običajno le dvojen, manj pozornosti je namenjene tudi vrsti distančnikov med šipami, ki so lahko vir toplotnih mostov in povečanih toplotnih izgub.

Zahteve za okna, ki so primerna za nizkoenergijske hiše s prezračevanjem, so strožje. Njihova toplotna prehodnost naj ne bi presegala 1,1 W/m²K, zasteklitev je lahko dvoslojna, v vmesnem prostoru pa mora obvezno biti žlahtni plin. Distančniki med šipami naj bi bili iz nerjavne pločevine ali plastičnih mas, kar zagotavlja manjšo toplotno prehodnost, izognemo se tudi toplotnim mostovom, ki se pogosto pojavijo zaradi distančnikov iz aluminija.

Najstrožje zahteve morajo izpolnjevati okna, ki so primerna za vgradnjo v nizkoenergijske hiše brez prezračevalnega sistema in pasivne hiše. Njihova toplotna prehodnost ne sme presegati 0,6 W/m²K. Da bi lahko zadostili temu pogoju, mora biti okenski okvir izdelan iz masivnega lepljenega lesa, ki mu je v sredini običajno dodana še plast toplotne izolacije. Na zunanji strani imajo pogosto še plast aluminija, ki varuje pred vremenskimi vplivi. Plastična okna, ki ustrezajo pasivni hiši, so običajno narejena iz šestih ali celo osmih komor in imajo vgrajeno izolacijo. Zasteklitev je obvezno trislojna, med šipami polnjena z žlahtnim plinom. Običajno sta na šipah eden ali celo dva nizkoemisijska nanosa. Posebna pozornost je namenjena tudi tesnjenju, ki je sestavljeno iz treh tesnil, ter zelo natančni in kakovostni vgradnji.

Dolgo je veljalo, da so zelo velik strošek pasivne hiše vhodna vrata. Izdelana morajo biti prav za ta namen z zadostno toplotno izolacijo v sredici vratnega krila. Njihova toplotna prehodnost ne sme presegati 1,3 W/m²K. Enako velja za vrata v nizkoenergijski hiši, ki jo prezračujemo z odpiranjem oken. V nizkoenergijsko s prezračevanjem lahko vgradimo vrata s toplotno prehodnostjo 1,5 W/m²K, za sedemlitrsko pa so primerna kakršna koli, če njihova toplotna prehodnost ne presega 2,0 W/m²K.

Od kotla do toplotne črpalke in sončnih kolektorjev

Debelina toplotne izolacije, toplotna izolativnost ter velikost oken in vrat v osnovi določajo energijsko varčnost hiše. Temu prilagodimo ogrevalni in prezračevalni sistem. V klasičnih sedemlitrskih hišah, v katerih moramo z ogrevanjem nadomestiti v povprečju 70 kWh toplote na kvadratni meter na leto, običajno izberemo ogrevanje z zemeljskim plinom. Če te možnosti ni, se lahko odločimo za utekočinjen naftni plin ali drva, zadnja možnost pa naj bi bilo kurilno olje. Glede na vrsto energenta izberemo primeren kotel, ki naj bi bil vsaj nizkoenergijski, če že ne kondenzacijski. Ogrevala v prostorih naj bi bila ploskovna, največkrat talna ali stenska, ustrezni pa so tudi radiatorji, če je njihova površina dovolj velika in tako združljiva z nizkotemperaturnim režimom ogrevanja. V takšni hiši bo treba urediti še kurilnico, zalogovnik za kurivo in primeren dimnik. Sanitarno vodo lahko ogrevamo z centralnim ogrevalnim sistemom ali z električnim grelnikom.

Zelo podoben je lahko sistem ogrevanja v nizkoenergijski hiši s prezračevanjem ali brez njega. Razlika je le ta, da je zaradi manjših toplotnih izgub, ki jih je treba nadomestiti, moč kotla lahko manjša, hkrati pa je seveda manjša poraba kuriva. Druga možnost, ki je primerna za nizkoenergijsko hišo, je izbira toplotne črpalke. Vrsta je odvisna od tega, iz katerega vira v neposredni bližini hiše lahko črpamo toploto, torej iz zraka, zemlje ali vode. Njena moč pa je odvisna od toplotnih izgub, ki jih je treba nadomestiti. Če je v hiši prezračevalni sistem, ki izkorišča toploto odpadnega zraka, bo potreba po delovanju toplotne črpalke nekoliko manjša. Smiselno se je odločiti tudi za namestitev sončnih kolektorjev, ki velik del leta lahko zagotavljajo dovolj toplote za ogrevanje sanitarne vode. V času, ko sonca ni zadosti, pa jim na pomoč priskoči toplotna črpalka. V hišah, ki so pozimi izpostavljene zelo nizkim temperaturam, se marsikdo odloči še za dodatno ogrevanje z manjšo pečjo na pelete.

Toplotne izgube, ki jih je treba nadomestiti v pasivni hiši, so tako majhne, da za ogrevanje zadostujeta majhna toplotna črpalka in prezračevalni sistem z rekuperacijo toplote, ki je zaradi zrakotesnosti hiše obvezen sestavni del strojnih inštalacij. Običajni sestavni del ogrevalnega sistema so tudi sončni kolektorji, ki poleg toplote za ogrevanje sanitarne vode del leta zagotavljajo toploto za talno gretje. Nekatere pasivne hiše imajo talno gretje v bivalnih prostorih in kopalnicah, nekatere pa sploh nimajo ogreval, saj je vsa potrebna toplota zagotovljena s prezračevalnim sistemom z izkoriščanjem odpadne toplote in delovanjem toplotne črpalke.

Možnosti različnih sistemov, ki uporabljajo obnovljive vire energije, je več. Za vse pa je značilno, da razen manjšega prostora, kjer so naprave nameščene, ne potrebujemo kurilnice in zalogovnika kuriva, prav tako ne dimnika.

Delo in dom, 2. april 2008