AUDYT-ENERGETYCZNY

Zastosowałem bliskie typowemu rozwiązanie fundamentu. Różni się ono od tradycyjnego tylko dodatkową opaską wykonaną z szarego betonu komórkowego, wprowadzoną w celu ograniczenia strat ciepła na połączeniu: ściana – fundament – grunt.

Właściwości izolacyjne bloczków cementowych, z których zostały wykonane fundamenty, oraz murów wewnętrznych (pustak ceramiczny) nie są najlepsze. Zaliczamy je do tzw. „ścian zimnych”; połączenie „zimnego” fundamentu z „zimną” ścianą powoduje spore straty ciepła do gruntu. Po zastosowaniu opaski, której współczynnik przewodności cieplnej jest kilkakrotnie mniejszy od współczynnika pustaka ceramicznego czy bloczków fundamentowych, „zimny” fundament został oddzielony od „zimnej” ściany. Należy pamiętać, aby bloczek z betonu komórkowego był układany co najmniej 30 cm ponad poziomem terenu. Dobrze jest też zastosować dodatkową zewnętrzną izolację fundamenty w formie tzw. Folii kubełkowej.

Przypomnijmy, że w budynku pasywnym wentylacji grawitacyjnej się nie stosuje. Podstawowym, w pełni kontrolowanym źródłem świeżego powietrza, jest układ wentylacji mechanicznej nawiewno - wywiewnej. To najważniejsza instalacja w naszym budynku, gdyż pośrednio dostarcza ok. 80-90% energii cieplnej do jego ogrzewania i przede wszystkim odpowiednią ilość świeżego powietrza wentylacyjnego. Sposób, w jaki zostanie rozwiązane ogrzewanie (i chłodzenie) tego powietrza decydować będzie o komforcie cieplnym oraz o kosztach związanych z ogrzaniem budynku.

W swoim domu zastosowałem system wentylacji współpracujący z tzw. Wymiennikiem gruntowym bezprzeponowym (producent: ProVent Opole, fot. 2). Można oczywiście zastosować inny rodzaj wymiennika gruntowego; czasem nawet trzeba tak postąpić, np. przy wysokim poziomie wód gruntowych (wymiennik rurowy lub żwirowy). Wybrałem wymiennik bezprzeponowym gdyż przez odpowiedni system izolacji (12 cm płyta styropianowa od góry wymiennika) temperatura gruntu, od którego odbierane jest ciepło niewiele się zmienia w trakcie roku. Dodatkowo testuję możliwość zamontowania takiego wymiennika bezpośrednio pod domem, co jest szczególnie ważne, jeżeli działka jest niewielka (no, budynki w zabudowie szeregowej). Przy takim rozwiązaniu musieliśmy jednak zastosować dodatkową warstwę izolacyjną (12 cm styropianu) nie tylko od góry wymiennika, ale także po jego bokach (fot. 3). Wymiennik został po prostu zamknięty w „puszce styropianowej” otwartej tylko od dołu. Chodziło o wyeliminowanie dodatkowych strat ciepła przez podłogi oraz możliwość przemarzania fundamentów od wewnątrz (fundamenty są zaizolowane tylko od zewnątrz); w tym wypadku trzeba wziąć pod uwagę, że w skrajnym przypadku w pobliże fundamentów dostanie się powietrze zewnętrzne o temperaturze bardzo niskiej (nawet poniżej -25 ºC); niewykonanie zabezpieczenia wymiennika w formie izolacji pionowej mogłoby nawet powodować przemarzanie ścian fundamentowych.

Jak pracuje taki wymiennik (w sumie zasada pracy dowolnego wymiennika gruntowego jest taka podobna) można omówić wykorzystując schemat z rys. 6.

Wymiennik należy zamontować na głębokości co najmniej 0,7m (najlepiej poniżej 1m). Powietrze dostaje się do wymiennika przez czerpnię zewnętrzną wyposażoną w filtr i zostaje ogrzane przez grunt. Następnie przechodzi do komory mieszającej i rekuperatora, gdzie nastąpi dogrzanie końcowe powietrza w wymienniku krzyżowym. Konieczne jest zastosowanie rekuperatora o bardzo wysokiej sprawności co najmniej 70% (średnio ponad 80%). Zdecyduję się chyba na zastosowanie nie rekuperatora o nazwie handlowej Mistral GEO – 300 (producent ten sam co wymiennika gruntowego) i wydajności 200-310 m3/h.

Na rys. przedstawiono wyniki pomiarów wykonanych na istniejącym wymienniku gruntowym w styczniu 2006 r. i lipcu 2005 r. Jak widać temperatura powietrza za wymiennikiem w ziemie zmienia się w niewielkim zakresie i to prawie niezależnie od temperatury powietrza zewnętrznego. W lecie wymiennik schładza powietrze nawiewane.

Grunt pod wymiennikiem ma praktycznie stałą temperaturę wynoszącą 8-10 ºC przez cały rok. Obrazuje to rys. 5. Zastosowana izolacja wymiennika powoduje, że jego praca będzie praktycznie niezależna od temperatur zewnętrznych, sam wymiennik zachowuje się tak, jakby był zakopany na głębokości 7-8 m. Mało tego – okazuje się, że w lecie grunt pod wymiennikiem ma temperaturę niższą niż w zimie (występuje tu zjawisko przesunięcia w czasie amplitudy temperatury o ok. 6 miesięcy), co jest dodatkową zaletą tego systemu.

Kilka słów o komorze mieszającej, którą zdecydowałem się wykonać i zastosować. Zadaniem wymiennika gruntowego jest wstępne podgrzania powietrza nawiewnego w zimie lub ochłodzenie tego powietrza w lecie (naturalna klimatyzacja). Problemem są okresy przejściowe, gdy temperatura powietrza zewnętrznego mieści się w granicach 10-15 ºC. Po co schładzać powietrze o temperaturze np. 12 ºC w wymienniku, skoro zaraz zostanie podgrzane w rekuperatorze? Należy więc zamontować dodatkową czerpnię powietrza zewnętrznego, która ominie wymiennik gruntowy. Oczywiści trochę komplikuje układ sterowania, gdyż musi być badana temperatura powietrza zewnętrznego i w zależności od jej wartości, pobierane powietrze przez wymiennik lub z jego pominięciem. W sumie musimy zastosować komorę mieszającą i system przepustnic sterujących. Zdecydowałem się także zamontować w komorze dodatkowy czujnik temperatury i wilgotności dla zbierania doświadczeń. Schemat blokowy organizacji nawiewu i wywiewu powietrza w sezonie grzewczym przedstawia rys. 6.

W lecie powietrze nie przechodzi przez rekuperator, lecz jest nawiewane do pomieszczeń bezpośrednio z komory mieszającej. Lato ma zresztą zupełnie inne wymagania w zakresie ilości powietrza nawiewanego; w budynkach pasywnych problemem znacznie chyba poważniejszym od ewentualnego niedogrzania zimą, jest problem przegrzewania w lecie. Duże okna od strony południowej, które w zimie dostarczają bezcennej energii słonecznej (pasywne ogrzewanie), w lecie rodzą problemy- zyski słoneczne grożą przegrzewanie pomieszczeń

Częściowo pomoże wymiennik gruntowy (patrz rys. 4, wykres temperatury za wymiennikiem w lipcu 2005 r.), który w lecie schładza powietrze zewnętrzne, ale to może być za mało.

Proponuje dodatkowo trzy metody uporania się z przegrzewem pomieszczeń w lecie:

Markizy naturalne to po prostu pnącza, np. winorośl, które zrzucają liście na zimę, zaczynają puszczać liście i pędy od wczesnej wiosny; w czerwcu jest już piękny, naturalny zielony dach nad tarasem i oknami. Tak więc w zimie promienie słońca wpadają bez większych przeszkód do mieszkania ogrzewając je, a w lecie promienie zostają zatrzymane przez „naturalną markizę” nie dopuszczając do przegrzania. Ten system sprawdzam od pięciu lat w moim obecnym domu i jest naprawdę bardzo skuteczny. Należy tylko pamiętać o dwóch sprawach (ja niestety o nich nie pomyślałem wcześniej).

Po pierwsze: żadnych kwiatków – opadają i brudzą taras w lecie. Jesienią z kolei jagody z winorośli mogą brudzić taras na fioletowo. Zimą przylatują ptaki, które uwielbiają te owoce i znów tara jest brudny.

Po drugie: w pochmurne dni, przy bardzo gęstych liściach „naturalnej markizy”, mogą być problemy z odpowiednim doświetleniem pomieszczeń światłem dziennym. Warto zastosować w jednym oknie zwykłą markizę, którą w razie potrzeby można zwinąć i doświetlić mieszkanie.

Przy okazji: w typowych żarówkach ponad 80% energii zamiana jest na ciepło, więc warto je zamienić na energooszczędne źródła światła, np. świetlówki kompaktowe. Ale to w lecie, bo w zimie ta wada typowych żarówek, staje się zaletą (zyski bytowe), więc czemu nie pomyśleć o zastosowaniu tradycyjnych żarówek w zimie, a energooszczędnych w lecie?

Wymiennik gruntowy to nie jedyne źródło ciepła w budynku. Wprawdzie głównym źródłem ciepła są zyski pasywne (tzw. zyski bytowe i słoneczne, o których napiszę przy okazji omawiania okien), ale dodatkowo w łazienkach zastosuję ogrzewanie elektryczne podłogowe. Łazienki wymagają temperatury 24-25 ºC, dlatego trzeba je dogrzewać. Ok. 80% ciepła, z takiego ogrzewania, wróci z ogrzanym powietrzem, po przejściu przez rekuperator; nie jest to więc energia całkowicie stracona. Dodatkowo w centrali można zastosować grzałkę elektryczną (moc ok. 1,5kW), która dogrzeje powietrze, jeżeli będzie taka potrzeba.

Zrezygnowałem jednak z tej grzałki na rzecz innego ogrzewania wspomagającego, wymuszonego trochę przez moją małżonkę, która obawia się życia w domu bez ogrzewania. Będą to maty grzewcze o powierzchni ok. 2-3 m2 montowane na ścianach, podtynkowo, pod oknami w pokojach i sterowane termostatami pokojowymi. Moc jednej maty wyniesie ok. 200-300W, a temperatura pracy, jak dla ogrzewania podłogowego, czyli ok. 27-28 ºC.

Zastosuję osobny licznik energii elektrycznej, aby udowodnić swojej „lepszej” połowie, że jej objawy są niepotrzebne i ogrzewanie to nie będzie prawie w ogóle pracowało. Kolejnym źródłem ciepła (nie wliczanym do bilansu) będzie kominek z zamkniętą komorą spalania (powietrze zewnętrzne do spalania nawiewne jest pod palenisko osobnym kanałem wentylacyjnym o średnicy 20 cm). Praca takiego kominka w domach stosujących ogrzewanie powietrzne najczęściej powoduje szybkie nagrzanie powietrza i potem (niestety) przegrzewanie pomieszczeń. Dlatego też wyloty z anemostatów nad kominkiem będą wchodziły do komory mieszającej na poddasze, z pominięciem rekuperatora.

W następnym odcinku przestawię wroga nr 1 w budynkach pasywnych, czyli mostki termiczne, oraz omówię zasady montażu okien, a na razie czekam na uwagi i pomysły.