Nadeszła era budowy energooszczędnych domów. Energooszczędny dom to nie tylko budynek z dobrą izolacją cieplną.
To kompleksowy system obejmujący system grzewczy oparty na pompie ciepła, system odzyskiwania ciepła w wentylacji również oparty na pompie ciepła, system wytwarzania energii elektrycznej i ciepła ze Słońca przy użyciu konwersji i zarządzania tą energią za pomocą technologii cyfrowych oraz kontrolerów.
Obejmuje to również kompleks konstrukcyjny z izolacją termiczną oraz zewnętrznym i wewnętrznym wykończeniem. Włącza niskoemisyjne przeszklenia i poprawę oświetlenia poprzez zastosowanie systemów światłowodowych do dziennego oświetlenia oraz energooszczędnych źródeł sztucznego światła, takich jak lampy LED. Wykorzystuje się oszczędzającą wodę technologię sanitarną. Ogólnie rzecz biorąc, to kompleksowy system.
Jaki powinny być ściany domu energooszczędnego?
Same ściany energooszczędnego domu muszą spełniać kilka wymagań. Muszą mieć opór cieplny, którego wartość liczbową, zwana liczbą Bio, powinna wynosić ponad 100. Taki poziom izolacji termicznej pozwala na takie zredukowanie strat cieplnych, że temperatura zewnętrznej powierzchni ścian zbliża się do temperatury otoczenia.
Po osiągnięciu tego poziomu dalsza izolacja ścian nie prowadzi już do znacznej redukcji strat cieplnych. Dalej efektywne zmniejszanie strat cieplnych osiąga się poprzez zmniejszenie współczynnika przeszklenia, stosowanie bardziej energooszczędnych okien oraz systemów oświetlenia, takich jak systemy światłowodowe. Jednak niskie straty cieplne to nie jedyny wymóg.
Oczywiście istnieje także wymaganie wytrzymałości na obciążenia wiatrem, śniegiem, deszczem, trwałości i niezawodności. Ale istnieje również wymaganie i konieczność zapewnienia komfortowych warunków wewnątrz bez konieczności korzystania z innych systemów. Takim wymaganiem jest utrzymanie odpowiedniej temperatury i wilgotności, zapobieganie powstawaniu grzybów i innych szkodliwych czynników.
Utrzymanie temperatury bez korzystania z innych systemów jest niezbędne do zachowania komfortowych warunków w pomieszczeniu w przypadku awarii systemu grzewczego na pewien okres. To wymaganie jest również istotne w celu umożliwienia naprawy usterek. Jednak dla energooszczędnego domu z pompą ciepła i promieniującym systemem grzewczym, takim jak ogrzewanie podłogowe, ta zdolność ułatwia przejście przez okresy gwałtownych ochłodzeń, które trwają krótko.
Stena z betonu komórkowego, ocieplona wełną mineralną, a tym bardziej piankowym polistyrenem o odpowiedniej grubości, posiada wysoką izolacyjność cieplną. Jednak w przypadku awarii systemu grzewczego lub gwałtownego spadku temperatury taka ściana szybko się schładza, co powoduje dyskomfort w pomieszczeniu.
To zdarza się, ponieważ taka ściana ma relatywnie niską masę i niewielką pojemność cieplną, co oznacza, że zawiera niewielką ilość ciepła, które w ciągu dnia tracone jest na tyle, że w pomieszczeniu odczuwalny jest chłód.
Dlatego też energooszczędny dom powinien mieć bardziej zaawansowaną konstrukcję ścian, aby łatwiej przetrwać takie okresy. Przykładowo, stare domy z cegły o dwuwarstwowych ścianach z czerwonej cegły, pomimo nieposiadania wysokiej izolacyjności cieplnej i tym samym dużych strat cieplnych, utrzymują komfortowe warunki przez długi czas po awarii systemu grzewczego. Dzieje się tak, ponieważ cegła ma wystarczająco dużą gęstość, co oznacza, że nagrzana ściana zawiera dużą ilość ciepła, a szybkość jej schładzania pozwala utrzymać akceptowalne warunki w pomieszczeniu przez wystarczająco długi czas. Ponadto czerwona cegła posiada zdolność utrzymania komfortowej wilgotności w pomieszczeniu, pochłaniając nadmiar wilgoci i uwalniając ją w przypadku jej niedoboru. Pianobeton nie posiada tej zdolności, dlatego w takich pomieszczeniach konieczne są dodatkowe systemy utrzymania odpowiedniej wilgotności.
Z tego powodu firma Negativ stosuje w energooszczędnych domach ściany złożone, z których jeden z wewnętrznych warstw składa się z czerwonej cegły. Ponadto wszystkie wewnętrzne ściany są budowane z czerwonej cegły, a zewnętrzne powierzchnie zewnętrznych ścian są wyposażone w efektywne materiały izolacyjne.
Taka konstrukcja ścian w energooszczędnym domu posiada zdolność do wysokiej izolacyjności cieplnej i dużej masy z niską przewodnością cieplną, co pozwala na utrzymanie długotrwałego komfortu w warunkach braku ogrzewania i ułatwia przejście przez gwałtowne ochłodzenia, które nie trwają zbyt długo. Przykładem budowy takiej ściany w Polsce w 2024 roku jest norma oporu cieplnego ściany R=5,0 m²·K/W. Przewodność cieplna pełnej cegły czerwonej wynosi 0,7 W/(m·K). Oznacza to, że grubość samej ściany z czerwonej cegły powinna wynosić 50,7=3,5 metra. Odporność cieplna ściany z połową grubości cegły wynosi 0,12/0,7=0,17. Budowa takiej ściany nie jest efektywna, dlatego stosuje się materiały o większej oporności cieplnej. Przewodność cieplna gazobetonu o równowagowym stanie wilgotności wynosi 0,09 W/(m·K). Oznacza to, że grubość samej ściany z gazobetonu wynosi 50,09=0,45 metra. Odporność cieplna ściany z gazobetonu o grubości 250 mm wynosi 0,25/0,09=2,77. Przewodność cieplna wełny mineralnej wynosi 0,033 W/(m·K). Wówczas do ściany z połową grubości cegły i jednym blokiem gazobetonowym d300 potrzebna jest wełna mineralna o grubości (5-0,17-2,77)0,033=0,068 metra – arkuszy o grubości 70 mm wystarczy do osiągnięcia wymaganego oporu cieplnego ściany R=5,0 m²·K/W. Jednak odporność cieplna zewnętrznego izolatora termicznego, aby zachować jego normalny stan wilgotności, powinna wynosić ponad 50% odporności cieplnej całej ściany. Oznacza to, że dla ściany z połową grubości cegły i jednym blokiem gazobetonowym d300 grubość wełny mineralnej musi wynosić co najmniej 2,50,033=0,083 metra – czyli potrzebne są arkusze o grubości co najmniej 90 mm.
Podobna metoda izolacji ściany jest skuteczna dla systemów grzewczych z grzejnikami – czyli urządzeń grzewczych zapewniających ogrzewanie poprzez konwekcyjną wymianę ciepła, co zakłada użycie kotła, co całkowicie nie spełnia ekologicznych wymagań energooszczędnego domu.
W energooszczędnym domu system grzewczy oparty jest na pompie ciepła, więc używa promieniowej, niskotemperaturowej systemu, takiego jak ogrzewanie podłogowe. Dla promieniowych systemów grzewczych skuteczne jest stosowanie ekranów w celu zmniejszenia strat cieplnych. Dlatego nawet stworzenie przestrzeni powietrznej między cegłą a gazobetonem znacznie zredukuje straty cieplne. Jednak dla przyspieszenia procesu nagrzewania wewnętrznych powierzchni przy użyciu promieniowych systemów grzewczych wewnętrzna powierzchnia zewnętrznych ścian powinna być zbudowana z materiałów o niskiej gęstości, a ciężką, energetycznie wydajną czerwoną cegłę umieszcza się już za warstwą powietrzną.
Firma Negativ opracowała tę technologię budowy ścian specjalnie dla energooszczędnych domów. Do wewnętrznej warstwy używany jest styropian o grubości 40 mm z folią aluminiową i przestrzenią powietrzną 5-10 mm, co znacznie ułatwia stosowanie promieniowych systemów grzewczych opartych na pompie ciepła. Jednak tę warstwę wyposaża się w przewody powietrzne od dołu i od góry, aby odseparować promieniową składową grzewczą.
Wtedy, aby uwzględnić ogólne straty cieplne, ta warstwa nie jest brana pod uwagę, a ogólny skład ściany pozostaje taki, jak opisano powyżej, co zapewnia normalny reżim wilgotności zewnętrznej warstwy izolacyjnej.
Jednak dzięki tej warstwie znacznie ułatwia się przejście przez okresy gwałtownego ochłodzenia, przyspiesza się uruchomienie systemu grzewczego na początku jesieni oraz powrót do normalnego trybu po awaryjnych przerwach.
Ta warstwa nie pozwala na znaczne obniżenie temperatury wewnętrznej powierzchni zewnętrznych ścian podczas pracy systemu grzewczego na przejściowych trybach i umożliwia szybkie podgrzanie tej powierzchni po awaryjnych przerwach.
Dlatego ta technologia od firmy Negativ jest istotnym elementem rozwoju technologii budowy energooszczędnych domów.
