Παθητικό Κτίριο: Η «πράσινη» κατοικία του μέλλοντος!
solidakisteam
Όσο οι πολιτικές για εξοικονόμηση ενέργειας κερδίζουν έδαφος και γίνονται όλο και πιο απαιτητικές τόσο περισσότερο θα αρχίσει να μας απασχολεί το Παθητικό Κτίριο (ΠΚ). Ένα πρότυπο για τον σχεδιασμό των κτιρίων που συνδυάζει ενεργειακή απόδοση, άνεση και οικονομία, δίνοντας παράλληλα αρχιτεκτονική ελευθερία.
Τι είναι το Παθητικό Κτίριο
Το ΠΚ είναι ένα κτίριο στο οποίο η εσωτερική θερμική άνεση (ISO 7730) εξασφαλίζεται αποκλειστικά από προθέρμανση ή πρόψυξη της ποσότητας του νωπού αέρα, η οποία απαιτείται (DIN 1946) για τη σωστή εσωτερική ατμόσφαιρα, χωρίς τη χρήση επιπλέον ανακυκλοφορίας του αέρα.
Το ΠΚ (Passiv Haus στα γερμανικά και Passive House στα αγγλικά) είναι ένα πρότυπο κτιρίου, το οποίο προσφέρει ταυτόχρονα υψηλή ενεργειακή απόδοση, άνεση, οικονομία και είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Το ΠΚ δεν είναι ένα εμπορικό σήμα, αλλά μια σχεδιαστική φιλοσοφία που είναι ανοικτή σε όλους και αυτό έχει αποδειχθεί στην πράξη. Ως εκ τούτου, το ΠΚ είναι κάτι περισσότερο από «απλώς» ένα ενεργειακά αποδοτικό κτίριο.
Αποδοτικότητα
Ανεξάρτητα από το κλίμα ή την περιοχή, τα ΠΚ διατηρούν όλο τον χρόνο μια άνετη και ευχάριστη θερμοκρασία με ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις. Τα κτίρια θερμαίνονται παθητικά, δηλαδή κάνουν αποτελεσματική χρήση του ήλιου, των εσωτερικών πηγών θερμότητας και της ανάκτησης θερμότητας, με αποτέλεσμα τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης να μην είναι απαραίτητα ακόμη και τις πιο κρύες ημέρες του χειμώνα.
Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, το ΠΚ χρησιμοποιεί παθητικές τεχνικές ψύξης, όπως είναι ο σωστός σχεδιασμός σκίασης και νυχτερινού φυσικού αερισμού, προκειμένου να διατηρείται δροσερό. Σε κάθε περίπτωση, τα εξαιρετικής ποιότητας και τεχνολογίας υλικά και ο προσεκτικός σχεδιασμός εγγυώνται ότι οι θερμοκρασίες παραμένουν όλο τον χρόνο, σε σταθερά και ευχάριστα για τους ενοίκους / χρήστες επίπεδα.
Οι 5 βασικές αρχές ενός ΠΚ
Ένα ΠΚ ακολουθεί πέντε βασικές αρχές:
Υψηλό επίπεδο θερμομόνωσης (κρατά τη ζέστη μέσα τον χειμώνα και έξω το καλοκαίρι)
Σωστά σχεδιασμένα, μονωμένα και τοποθετημένα κουφώματα (επίσης μεγάλα ανοίγματα προς τον νότο, ώστε να εκμεταλλεύονται την ηλιακή ενέργεια τον χειμώνα και ταυτόχρονα να υπάρχει αποτελεσματική σκίαση των ανοιγμάτων, ώστε να προστατεύονται από την υπερθέρμανση το καλοκαίρι)
Σχεδιασμός χωρίς θερμογέφυρες (ο προσεκτικός σχεδιασμός ελαχιστοποιεί την απώλεια θερμότητας από ακμές και συνδέσεις του κτιριακού κελύφους)
Αεροστεγανότητα κτιριακού κελύφους (προσεκτικός σχεδιασμός και εφαρμογή ελαχιστοποιούν ρεύματα αέρα και δομικές φθορές λόγω χαραμάδων)
Σύστημα αερισμού με μέγιστη απόδοση στην ανάκτηση ενέργειας (παρέχει καθαρό, φιλτραρισμένο αέρα 24 ώρες το 24ωρο χωρίς να γίνεται αντιληπτό)
Βιωσιμότητα
Ένα ΠΚ χρησιμοποιεί έως και 90% λιγότερη ενέργεια για θέρμανση και ψύξη από τα συμβατικά κτίρια της Κεντρικής Ευρώπης, με αποτέλεσμα να απαιτείται λιγότερο από 1,5 λίτρο πετρελαίου ή 1,5 κ.μ. φυσικού αερίου τον χρόνο, για τη θέρμανση ενός τετραγωνικού μέτρου κατοικήσιμου χώρου.
Εξαιρετικά μεγάλη οικονομία, όμως, επιτυγχάνεται και στις θερμότερες περιοχές, όπου τα κτίρια χρειάζονται ψύξη. Ο περιορισμός της χρήσης ενέργειας οδηγεί σε περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και έτσι το ΠΚ είναι μια πραγματικά αειφόρος επιλογή σε σχέση με τις συμβατικές κατασκευές.
Οικονομία
Όπως έχει αποδειχθεί από τον τρόπο λειτουργίας των κτιρίων (δηλαδή τον μόνο τρόπο καθορισμού του πραγματικού κόστους ενός κτιρίου), η λειτουργία των ΠΚ έχει μειωμένες απαιτήσεις εξόδων, ενώ παράλληλα το κόστος κατασκευής τους είναι εκπληκτικά προσιτό.
Η επένδυση σε υψηλής ποιότητας υλικά κατασκευής, βάσει των προδιαγραφών του προτύπου Passive House, εξισορροπείται από την απουσία αναγκαιότητας αγοράς συμβατικών συστημάτων ψύξης και θέρμανσης.
Επιπρόσθετα, η επένδυση αυτή στην εξοικονόμηση ενέργειας είναι πολλαπλά φθηνότερη και μακροπρόθεσμα αποδοτικότερη από τη μονομερή επένδυση σε ΑΠΕ ή την εύκολη λύση της «αλλαγής καυσίμου».
Άνεση
Τα ΠΚ επιτυγχάνουν θερμική άνεση χώρου με πολύ χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις. Τα μηχανικά συστήματα αερισμού με ανάκτηση ενέργειας, παρέχουν συνέχεια τον απαιτούμενο καθαρό αέρα, προσφέροντας άριστης ποιότητας ατμόσφαιρα, χωρίς να γίνονται αντιληπτά λόγω μειωμένης στάθμης θορύβου λειτουργίας. Ο συνδυασμός σταθερών θερμοκρασιών και σωστής εναλλαγής αέρα εμποδίζει τις φθορές από υγρασία και την ανάπτυξη μούχλας.
Πως λειτουργεί το ΠΚ
Το ΠΚ λειτουργεί με την ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας και τη μεγιστοποίηση των θερμικών κερδών. Για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες θερμότητας χρειάζεται πρώτα από όλα καλή μόνωση (περίπου 15 εκ. +, ανάλογα με τη θέση σε κάθε μέρος της Ελλάδας). Μόνωση με θερμική αγωγιμότητα ≤ 0,1 W/m²K, με στόχο η τιμή U του κελύφους να κυμαίνεται μεταξύ 0,10 και 0,25 W/m²K.
Όλα τα παράθυρα, επίσης, πρέπει να είναι πολύ καλά μονωμένα. Καλό θα είναι να μην είναι υπερμεγέθη (αύξηση του κόστους), να έχουν «ενεργειακούς» υαλοπίνακες με τιμή Ug < 0,80 W/m²K συνολική τιμή Uw < 1,00 W/m²K. Όλα τα προφίλ των κουφωμάτων, εφόσον τηρούν τις προδιαγραφές αυτές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν.
Στη συνέχεια θα πρέπει να κατασκευαστεί ένα αεροστεγές εσωτερικό φράγμα του στρώματος μόνωσης. Η αεροστεγανότητα του κτιρίου δεν θα πρέπει να ξεπερνά τις 0,6 αλλαγές αέρα / ώρα. Αυτό μπορεί να γίνει από οποιοδήποτε υλικό που είναι και παραμένει αεροστεγές, χαρτί, φύλλο πολυαιθυλενίου, μοριοσανίδες ξύλου, σοβάς κ.λπ. Απλά πρέπει να δίνεται η ανάλογη προσοχή και στις συνδέσεις, οι οποίες οφείλουν να είναι ιδιαίτερα αεροστεγείς.
Είναι προφανές ότι το σπίτι θα πρέπει να αερίζεται. Αλλά δεν θα πρέπει να χάνεται η εσωτερική ζεστασιά με αυτόν τον τρόπο τον χειμώνα. Ο μηχανικός αερισμός με ανάκτηση θερμότητας είναι η λύση. Λειτουργεί καλά μόνο σε αεροστεγή σπίτια όμως και προσφέρει ανάκτηση ενέργειας μέχρι και 90%. Το καλοκαίρι ο φυσικός νυχτερινός αερισμός και η χρήση ελαφράς γεωθερμίας δίνουν τα επιθυμητά επίπεδα θερμικής άνεσης.
Με την ελαχιστοποίηση των απωλειών μεγιστοποιούνται τα θερμικά κέρδη. Αυτά προέρχονται από τον ήλιο, που πρέπει να μπαίνει πλούσιος τον χειμώνα στο σπίτι, αλλά και να αποφεύγεται με σωστή σκίαση το καλοκαίρι, και από τις δραστηριότητες των χρηστών και τις συσκευές μέσα στο σπίτι. Το κτίριο χρειάζεται καλό προσανατολισμό προς τον νότο και καλό βιοκλιματικό σχεδιασμό. Επικουρική θέρμανση και ζεστό νερό χρήσης προέρχονται και αυτά από τον ήλιο ή από άλλα παθητικά ή και ενεργειακά συστήματα υψηλής απόδοσης και χαμηλής κατανάλωσης.
Τελικό αποτέλεσμα, το κτίριο χρειάζεται μόλις 15 Kwh/m² τον χρόνο για ψύξη ή θέρμανση και ΖΝΧ. Επιπλέον, η πρωτεύουσα ενέργεια δεν ξεπερνά τις 120 Kwh/m² τον χρόνο.
Διαφορές μεταξύ συμβατικού και ΠΚ
Οι περισσότεροι όταν γίνεται αναφορά στα ΠΚ, συνήθως στέκονται στη μειωμένη κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο το ΠΚ είναι κάτι περισσότερο από απλά εξοικονόμηση ενέργειας.
Σε επίπεδο εσωτερικής ατμόσφαιρας, τα ΠΚ είναι ασυναγώνιστα και οι διαφορές είναι μεγάλες σε σύγκριση με ένα συμβατικό κτίριο. Για να δούμε τις διαφορές σε πραγματικές συνθήκες παραθέτουμε το παρακάτω παράδειγμα όπου έγιναν μετρήσεις σε ένα ΠΚ στου Παπάγου και ένα συμβατικό κτίριο στην Πάρο.
Στην Πάρο με εξωτερική θερμοκρασία 9o C και 58% σχετική υγρασία έχουμε μέσα στο σπίτι 16,9o C (τρεις βαθμούς κάτω από το ελάχιστο όριο θερμικής άνεσης) και 71% σχετική υγρασία (με 8ωρη λειτουργία αφυγραντήρα). Η δε συγκέντρωση CO2 κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα και τα συστήματα θέρμανσης (ηλεκτρικό καλοριφέρ και σόμπα αερίου) καίνε ασταμάτητα.
Αντίθετα στο ΠΚ του Παπάγου την ίδια στιγμή, με χαμηλότερη εξωτερική θερμοκρασία και πολύ υψηλότερη εξωτερική σχετική υγρασία, οι συνθήκες είναι απλά ιδανικές. Μέσα στο σπίτι έχουμε 21,9o C και σχετική υγρασία 39% και αυτό με ελάχιστη έως καθόλου χρήση θέρμανσης.
Ο κλάδος αλουμινίου είναι ήδη έτοιμος
Εν κατακλείδι, το ΠΚ είναι το μέλλον σε ένα παγκόσμιο περιβάλλον που έχει αναγάγει τα ζητήματα εξοικονόμησης ενέργειας σε αναγκαιότητα. Ο κλάδος αλουμινίου είναι ήδη έτοιμος για αυτή τη νέα πραγματικότητα όσον αφορά στον σχεδιασμό των κτιρίων και προσφέρει ήδη από σήμερα κορυφαίες λύσεις που πληρούν τις αυστηρές προδιαγραφές του ΠΚ.
Όσο οι πολιτικές για εξοικονόμηση ενέργειας κερδίζουν έδαφος και γίνονται όλο και πιο απαιτητικές τόσο περισσότερο θα αρχίσει να μας απασχολεί το Παθητικό Κτίριο (ΠΚ). Ένα πρότυπο για τον σχεδιασμό των κτιρίων που συνδυάζει ενεργειακή απόδοση, άνεση και οικονομία, δίνοντας παράλληλα αρχιτεκτονική ελευθερία.
Τι είναι το Παθητικό Κτίριο
Το ΠΚ είναι ένα κτίριο στο οποίο η εσωτερική θερμική άνεση (ISO 7730) εξασφαλίζεται αποκλειστικά από προθέρμανση ή πρόψυξη της ποσότητας του νωπού αέρα, η οποία απαιτείται (DIN 1946) για τη σωστή εσωτερική ατμόσφαιρα, χωρίς τη χρήση επιπλέον ανακυκλοφορίας του αέρα.
Το ΠΚ (Passiv Haus στα γερμανικά και Passive House στα αγγλικά) είναι ένα πρότυπο κτιρίου, το οποίο προσφέρει ταυτόχρονα υψηλή ενεργειακή απόδοση, άνεση, οικονομία και είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Το ΠΚ δεν είναι ένα εμπορικό σήμα, αλλά μια σχεδιαστική φιλοσοφία που είναι ανοικτή σε όλους και αυτό έχει αποδειχθεί στην πράξη. Ως εκ τούτου, το ΠΚ είναι κάτι περισσότερο από «απλώς» ένα ενεργειακά αποδοτικό κτίριο.
Αποδοτικότητα
Ανεξάρτητα από το κλίμα ή την περιοχή, τα ΠΚ διατηρούν όλο τον χρόνο μια άνετη και ευχάριστη θερμοκρασία με ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις. Τα κτίρια θερμαίνονται παθητικά, δηλαδή κάνουν αποτελεσματική χρήση του ήλιου, των εσωτερικών πηγών θερμότητας και της ανάκτησης θερμότητας, με αποτέλεσμα τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης να μην είναι απαραίτητα ακόμη και τις πιο κρύες ημέρες του χειμώνα.
Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, το ΠΚ χρησιμοποιεί παθητικές τεχνικές ψύξης, όπως είναι ο σωστός σχεδιασμός σκίασης και νυχτερινού φυσικού αερισμού, προκειμένου να διατηρείται δροσερό. Σε κάθε περίπτωση, τα εξαιρετικής ποιότητας και τεχνολογίας υλικά και ο προσεκτικός σχεδιασμός εγγυώνται ότι οι θερμοκρασίες παραμένουν όλο τον χρόνο, σε σταθερά και ευχάριστα για τους ενοίκους / χρήστες επίπεδα.
Οι 5 βασικές αρχές ενός ΠΚ
Ένα ΠΚ ακολουθεί πέντε βασικές αρχές:
Βιωσιμότητα
Ένα ΠΚ χρησιμοποιεί έως και 90% λιγότερη ενέργεια για θέρμανση και ψύξη από τα συμβατικά κτίρια της Κεντρικής Ευρώπης, με αποτέλεσμα να απαιτείται λιγότερο από 1,5 λίτρο πετρελαίου ή 1,5 κ.μ. φυσικού αερίου τον χρόνο, για τη θέρμανση ενός τετραγωνικού μέτρου κατοικήσιμου χώρου.
Εξαιρετικά μεγάλη οικονομία, όμως, επιτυγχάνεται και στις θερμότερες περιοχές, όπου τα κτίρια χρειάζονται ψύξη. Ο περιορισμός της χρήσης ενέργειας οδηγεί σε περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και έτσι το ΠΚ είναι μια πραγματικά αειφόρος επιλογή σε σχέση με τις συμβατικές κατασκευές.
Οικονομία
Όπως έχει αποδειχθεί από τον τρόπο λειτουργίας των κτιρίων (δηλαδή τον μόνο τρόπο καθορισμού του πραγματικού κόστους ενός κτιρίου), η λειτουργία των ΠΚ έχει μειωμένες απαιτήσεις εξόδων, ενώ παράλληλα το κόστος κατασκευής τους είναι εκπληκτικά προσιτό.
Η επένδυση σε υψηλής ποιότητας υλικά κατασκευής, βάσει των προδιαγραφών του προτύπου Passive House, εξισορροπείται από την απουσία αναγκαιότητας αγοράς συμβατικών συστημάτων ψύξης και θέρμανσης.
Επιπρόσθετα, η επένδυση αυτή στην εξοικονόμηση ενέργειας είναι πολλαπλά φθηνότερη και μακροπρόθεσμα αποδοτικότερη από τη μονομερή επένδυση σε ΑΠΕ ή την εύκολη λύση της «αλλαγής καυσίμου».
Άνεση
Τα ΠΚ επιτυγχάνουν θερμική άνεση χώρου με πολύ χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις. Τα μηχανικά συστήματα αερισμού με ανάκτηση ενέργειας, παρέχουν συνέχεια τον απαιτούμενο καθαρό αέρα, προσφέροντας άριστης ποιότητας ατμόσφαιρα, χωρίς να γίνονται αντιληπτά λόγω μειωμένης στάθμης θορύβου λειτουργίας. Ο συνδυασμός σταθερών θερμοκρασιών και σωστής εναλλαγής αέρα εμποδίζει τις φθορές από υγρασία και την ανάπτυξη μούχλας.
Πως λειτουργεί το ΠΚ
Το ΠΚ λειτουργεί με την ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας και τη μεγιστοποίηση των θερμικών κερδών. Για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες θερμότητας χρειάζεται πρώτα από όλα καλή μόνωση (περίπου 15 εκ. +, ανάλογα με τη θέση σε κάθε μέρος της Ελλάδας). Μόνωση με θερμική αγωγιμότητα ≤ 0,1 W/m²K, με στόχο η τιμή U του κελύφους να κυμαίνεται μεταξύ 0,10 και 0,25 W/m²K.
Όλα τα παράθυρα, επίσης, πρέπει να είναι πολύ καλά μονωμένα. Καλό θα είναι να μην είναι υπερμεγέθη (αύξηση του κόστους), να έχουν «ενεργειακούς» υαλοπίνακες με τιμή Ug < 0,80 W/m²K συνολική τιμή Uw < 1,00 W/m²K. Όλα τα προφίλ των κουφωμάτων, εφόσον τηρούν τις προδιαγραφές αυτές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν.
Στη συνέχεια θα πρέπει να κατασκευαστεί ένα αεροστεγές εσωτερικό φράγμα του στρώματος μόνωσης. Η αεροστεγανότητα του κτιρίου δεν θα πρέπει να ξεπερνά τις 0,6 αλλαγές αέρα / ώρα. Αυτό μπορεί να γίνει από οποιοδήποτε υλικό που είναι και παραμένει αεροστεγές, χαρτί, φύλλο πολυαιθυλενίου, μοριοσανίδες ξύλου, σοβάς κ.λπ. Απλά πρέπει να δίνεται η ανάλογη προσοχή και στις συνδέσεις, οι οποίες οφείλουν να είναι ιδιαίτερα αεροστεγείς.
Είναι προφανές ότι το σπίτι θα πρέπει να αερίζεται. Αλλά δεν θα πρέπει να χάνεται η εσωτερική ζεστασιά με αυτόν τον τρόπο τον χειμώνα. Ο μηχανικός αερισμός με ανάκτηση θερμότητας είναι η λύση. Λειτουργεί καλά μόνο σε αεροστεγή σπίτια όμως και προσφέρει ανάκτηση ενέργειας μέχρι και 90%. Το καλοκαίρι ο φυσικός νυχτερινός αερισμός και η χρήση ελαφράς γεωθερμίας δίνουν τα επιθυμητά επίπεδα θερμικής άνεσης.
Με την ελαχιστοποίηση των απωλειών μεγιστοποιούνται τα θερμικά κέρδη. Αυτά προέρχονται από τον ήλιο, που πρέπει να μπαίνει πλούσιος τον χειμώνα στο σπίτι, αλλά και να αποφεύγεται με σωστή σκίαση το καλοκαίρι, και από τις δραστηριότητες των χρηστών και τις συσκευές μέσα στο σπίτι. Το κτίριο χρειάζεται καλό προσανατολισμό προς τον νότο και καλό βιοκλιματικό σχεδιασμό. Επικουρική θέρμανση και ζεστό νερό χρήσης προέρχονται και αυτά από τον ήλιο ή από άλλα παθητικά ή και ενεργειακά συστήματα υψηλής απόδοσης και χαμηλής κατανάλωσης.
Τελικό αποτέλεσμα, το κτίριο χρειάζεται μόλις 15 Kwh/m² τον χρόνο για ψύξη ή θέρμανση και ΖΝΧ. Επιπλέον, η πρωτεύουσα ενέργεια δεν ξεπερνά τις 120 Kwh/m² τον χρόνο.
Διαφορές μεταξύ συμβατικού και ΠΚ
Οι περισσότεροι όταν γίνεται αναφορά στα ΠΚ, συνήθως στέκονται στη μειωμένη κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο το ΠΚ είναι κάτι περισσότερο από απλά εξοικονόμηση ενέργειας.
Σε επίπεδο εσωτερικής ατμόσφαιρας, τα ΠΚ είναι ασυναγώνιστα και οι διαφορές είναι μεγάλες σε σύγκριση με ένα συμβατικό κτίριο. Για να δούμε τις διαφορές σε πραγματικές συνθήκες παραθέτουμε το παρακάτω παράδειγμα όπου έγιναν μετρήσεις σε ένα ΠΚ στου Παπάγου και ένα συμβατικό κτίριο στην Πάρο.
Στην Πάρο με εξωτερική θερμοκρασία 9o C και 58% σχετική υγρασία έχουμε μέσα στο σπίτι 16,9o C (τρεις βαθμούς κάτω από το ελάχιστο όριο θερμικής άνεσης) και 71% σχετική υγρασία (με 8ωρη λειτουργία αφυγραντήρα). Η δε συγκέντρωση CO2 κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα και τα συστήματα θέρμανσης (ηλεκτρικό καλοριφέρ και σόμπα αερίου) καίνε ασταμάτητα.
Αντίθετα στο ΠΚ του Παπάγου την ίδια στιγμή, με χαμηλότερη εξωτερική θερμοκρασία και πολύ υψηλότερη εξωτερική σχετική υγρασία, οι συνθήκες είναι απλά ιδανικές. Μέσα στο σπίτι έχουμε 21,9o C και σχετική υγρασία 39% και αυτό με ελάχιστη έως καθόλου χρήση θέρμανσης.
Ο κλάδος αλουμινίου είναι ήδη έτοιμος
Εν κατακλείδι, το ΠΚ είναι το μέλλον σε ένα παγκόσμιο περιβάλλον που έχει αναγάγει τα ζητήματα εξοικονόμησης ενέργειας σε αναγκαιότητα. Ο κλάδος αλουμινίου είναι ήδη έτοιμος για αυτή τη νέα πραγματικότητα όσον αφορά στον σχεδιασμό των κτιρίων και προσφέρει ήδη από σήμερα κορυφαίες λύσεις που πληρούν τις αυστηρές προδιαγραφές του ΠΚ.
Πηγές:
Ελληνικό Ινστιτούτο Παθητικού Κτιρίου (ΕΙΠΑΚ)
Passive House Institute (PHI)