W ciągu ostatnich kilkunastu lat obserwujemy wkraczanie
nowych technologii do budownictwa na niespotykaną dotąd skalę- na pewno warto przyjrzeć się im przy budowie 
nowego domu, bo nowe rozwiązania to nie tylko szeroko 
pojęta ekologia, czy wyższa jakość użytkowania, ale często przede wszystkim… ulga dla portfela na długie lata!

Zgodnie z dyrektywą 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego 
i Rady Unii Europejskiej z 16 grudnia 2002 r. i powiązanymi normami, zapotrzebowanie budynku na energię dostarczaną 
do jego eksploatacji, znajduje swoje odzwierciedlenie w świadectwie charakterystyki energetycznej i pozwala zaklasyfikować dom jako standardowy (dla którego 
współczynnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło 
Ea wynosi maksymalnie 120 kWh/(m2*rok)), 
niskoenergetyczny (15-70 kWh/(m2*rok)) lub pasywny 
(poniżej 15 kWh/(m2*rok)).

Na lata 2013-2018 planowane są także dopłaty do kredytów 
na budowę domów energooszczędnych bazujące na energii użytkowej potrzebnej do ogrzewania.

Postulaty ekologiczne mogą być jednak nie tylko zachętą w postaci dofinansowań, ale po prostu impulsem do budowania racjonalnego i inwestowania w rozwiązania, które procentują długofalowymi oszczędnościami, oraz kuszą częściowym lub nawet całkowitym uniezależnieniem się od wahań cen energii.

W związku z mnogością rozwiązań ekologicznych i energooszczędnych, ich szeroką rozpiętością cenową oraz zależnością od konkretnej sytuacji (lokalizacja i orientacja 
działki, dostępne media…), projekty typowe bazują na normatywnych rozwiązaniach dotyczących izolacji 
i ogrzewania: wybór i zastosowanie technologii niskoenergetycznych zostawiamy do decyzji każdego 
inwestora, poniżej przedstawiając jednocześnie spektrum obejmujące większość dostępnych na rynku rozwiązań.

Optymalizację budynku pod względem energooszczędności można podzielić na dwie kategorie: bierną i czynną. Bierna, 
w dużej części wykorzystująca naturalne walory otoczenia, bazuje na rozwiązaniach w zakresie architektury:

- usytuowanie budynku na działce - korzystne jest 
zlokalizowanie części dziennej (salon, jadalnia) od strony południowej i w miejscu możliwie niezacienionym (lub 
zacienionym drzewami liściastymi, które w lecie osłaniają przed nadmiarem słońca, a po zrzuceniu liści będą 
wpuszczać promienie słoneczne zimą). Nie zaleca się też lokalizacji budynku na wzgórzu ze względu na wychładzający wpływu wiatru- związane z nim straty energii można jednak zmniejszać zielenią (szpalery drzew, żywopłoty, hodowla bluszczu na elewacji północnej),

- kształt budynku - najlepsze są bryły zwarte (ze względu na minimalizację powierzchni oddawania ciepła) i proste (co ogranicza prawdopodobieństwo występowania mostków termicznych (miejsc trudnych do zaizolowania, przez które 
ucieka dużo ciepła)),

- układ pomieszczeń - powinien bazować na zgrupowaniu pomieszczeń o podobnych temperaturach na strefy (np. przedsionek, garaż, czy pomieszczenie gospodarcze jako chłodniejsze, salon z jadalnią jako cieplejsze) i rozmieszczeniu tych stref w sposób współgrający z naturalnym nagrzewaniem 
się budynku (chłodniejsze bliżej północy, cieplejsze od południa),

- dobór rozmieszczenia i wielkości otworów okiennych - dla zminimalizowania strat i zmaksymalizowania zysków energii słonecznej, ilość i wielkość otworów od strony północnej 
należy zminimalizować, a kierując się w stronę południową stopniowo powiększać w celu wykorzystania naturalnego doświetlenia- korzystną praktyką jest też zaplanowanie za największymi przeszkleniami ścian akumulujących ciepło,

- podwyższenie standardów ocieplenia - poprzez stosowanie lepszej izolacji (w typowym budynku ściany ociepla 12cm
styropianu lub wełny mineralnej, w domu pasywnym (czyli takim, który może ogrzewać się bez dostarczania energii z zewnątrz) może to być nawet 30cm; można też stosować izolacje mniejszej grubości, lecz o lepszych parametrach). Tabelka obok zawiera zestawienie maksymalnych dopuszczalnych współczynników przewodzenia ciepła (U) 
dla przegród budynków standardowych, energooszczędnych i pasywnych (mniejsze U to lepsza izolacja).

Wskaźniki energetyczne

Eu (użytkowy) - wskazuje ile energii 
potrzebado przygotowania ciepłej wody użytkowej i ogrzania budynku. W dużej 
mierze zależy on od izolacji domu- im 
jest ona lepsza, tym E mniejsze.

Ek (końcowy) - odzwierciedla ilość energii potrzebnej do użytkowania domu, biorąc pod uwagę sprawność systemów ogrzewania budynku i wody. 
Im wydajniejsze są instalacje, tym mniej 
wartość Ek jest większa od wartości Eu. 
Ek mniejsze od Eu oznacza, że 
zastosowane urządzenia (jak np. pompa ciepła) mają sprawność większą niż 100%.

Ea i Ev - wskaźniki sezonowego zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do powierzchni (Ea) 
lub kubatury (Ev) użytkowej części ogrzewanej. Podobnie jak w przypadku Eu i Ek, po mniejszych wartościach możemy spodziewać się tańszej eksploatacji.

Ep - wskaźnik zapotrzebowania domu na energię pierwotną (opartą na źródłach 
nieodnawialnych. Bazuje na przyznaniu poszczególnym źródłom ciepła 
współczynników szkodliwości dla środowiska przy ich pozyskiwaniu- mniejszy oznacza mniejszą uciążliwość "ekologiczną".Należy przy tym podkreślić, że wartość ta, zwykle bardziej spośród innych wyeksponowana na świadectwie energetycznym, nie ma przełożenia na koszty eksploatacji.

Schemat zasady „Trias Energetica” 
opracowanej z myślą o zrównoważonym
rozwoju krajów członkowskich UE

Orientacyjny udział strat ciepła w budynku

 

Schemat optymalnego rozmieszczenia w budynku niskoenergetycznym pomieszczeń 
względem stron świata.

Porównanie modeli stolarki okiennej o standardowych i podwyższonych parametrach izolacyjności.

Porównanie modeli okien połaciowych o standardowych i podwyższonych parametrach izolacyjności 

W przypadku dachów, niegdyś standardem było co najwyżej wypełnianie wełną mineralną przestrzeni pomiędzy krokwiami, co powodowało szybszą ucieczkę ciepła przez drewno (przedstawione na schemacie obok po lewej stronie). Obecnie najczęściej stosuje się poniżej krokwi dodatkową warstwę ocieplenia, której grubość w przypadku domów wysoko-energooszczędnych może przewyższać warstwę podstawową, np. maty Knauf Insulation w Ecose Technology, dostępne są nawet w grubości 26cm.

Wełnę można też stosować do wypełniania stropów drewnianych nad parterem bądź poddaszem  oraz ścianek działowych w technologii szkieletowej – nie tylko zwiększy to izolacyjność termiczną, ale i polepszy tłumienie dźwięków oraz zabezpieczy przed ogniem.

Newralgiczne miejsca budynku można projektować tak, aby znacznie ograniczyć wpływ mostków termicznych (np. stosując bloczki o wysokiej izolacyjności (np. Ytong Energo) na pierwszą warstwę muru, łączniki termiczne przy połączeniu balkonu ze stropem lub stropy z betonu komórkowego, które wystając poza obrys budynku tworzą balkon). Na rynku są też dostępne elementy uzupełniające systemów murowych, jak np. szeroki asortyment nadproży, w postaci gotowych elementów lub przeznaczonych do wypełnienia zbrojeniem kształtek z betonu komórkowego, nie tylko zmniejszających straty ciepła, ale i upraszczających wykonawstwo (brak konieczności deskowania).

W przypadku zdecydowania się na murowanie ścian zewnętrznych z materiałów o zwiększonej izolacyjności (jak beton komórkowy lub ceramika poryzowana), istotne staje się też ograniczenie strat ciepła przez zaprawę- najlepszym rozwiązaniem (zalecanym przez producentów materiałów i praktycznie nieodzownym przy wznoszeniu ścian jednowarstwowych) jest murowanie na zaprawie cienkowarstwowej (grubości 1-3mm). Oprócz obniżonej przewodności cieplnej, cienka spoina „wymusza” precyzyjne wykonanie ścian, zmniejsza użycie zaprawy i ilość wilgoci technologicznej (pogarszającej izolacyjność termiczną do czasu pełnego wyschnięcia przegrody) oraz skraca czas schnięcia.

Oprócz użycia okien i drzwi o wyższej izolacyjności, można też sięgnąć po dodatkowe elementy izolacyjne, jak rolety czy markizy. W przypadku wykorzystania wentylacji z odzyskiem ciepła, ważne staje się też uszczelnienie budynku: bezwzględny staje się tzw. „ciepły montaż” okien, czyli staranne wypełnienie styku stolarki ze ścianą izolacją oraz zapewnienie paroszczelnego uszczelnienia od wnętrza i paroprzepuszczalnego od zewnątrz. Efekty jeszcze lepsze, niż standardowe umiejscowienie ram (czyli dosunięcie do węgarka z izolacji na zewnątrz, w wypadku ściany z ociepleniem), da wysunięcie ich poza lico muru i zamontowanie w jednej linii z izolacją. To rozwiązanie, choć termicznie optymalne, wymaga jednak wykorzystania dodatkowych wsporników (konsol) i ze względu na ekonomiczne uzasadnienie ogranicza się głównie do budownictwa pasywnego.
Producenci okien połaciowych oferują z kolei dodatkowe pakiety izolacyjne, jak kołnierze paroszczelne (do wewnątrz) i zewnętrzne zestawy izolacyjne, szczelnie wypełniające przestrzeń dookoła okna (np. wełną owczą) i zabezpieczające ją przed wilgocią kołnierzem paroprzepuszczalny.

Optymalizacja aktywna, bazująca na lepszym wykorzystaniu zużywanej energii lub wręcz jej pozyskiwanie ze źródeł
odnawialnych jest powiązana z zastosowanymi instalacjami:

- wykorzystanie podwyższających wydajność technologii grzewczych - np. kominka z systemem dystrybucji gorącego powietrza lub z płaszczem wodnym; w przypadku ogrzewania gazem możemy zainwestować w kocioł kondensacyjny o większej sprawności.
System dystrybucji gorącego powietrza (DGP) opiera się na połączeniu kominka z zamkniętą komorą spalania i systemu kanałów wentylacyjnych doprowadzających rozgrzane powietrze do innych pomieszczeń. W zależności od układu pomieszczeń, które chcemy ogrzać, ruch powietrza może opierać się na grawitacji, bądź być wymuszony mechanicznie- pierwszy sposób sprawdzi się w wypadku wysokich budynków, ale przy raczej ograniczonej powierzchni, jako, że transport ciepła w poziomie działa sprawnie do około 3m od kominka; wadą jest też stosunkowo ograniczona kontrola nad przepływem (a co za tym idzie- temperaturą), zaletą z kolei niezależność od dodatkowych źródeł energii. Wspomaganie mechaniczne z użyciem turbin podciśnieniowych daje nam za to możliwość precyzyjniejszego rozprowadzenia ciepła na większe odległości i do większej ilości pomieszczeń (w praktyce maksymalnie około 10-ciu) oraz oferuje zwiększanie mocy instalacji dzięki zastosowaniu turbin nadmuchowych, usprawniających dostarczanie zimnego powietrza do wkładu kominkowego.
DGP pozwala wydajniej wykorzystywać kominek: w okresie ograniczonego zapotrzebowania na ciepło może on z powodzeniem stanowić jedyne źródło ogrzewania, a w środku sezonu grzewczego umożliwia przez dogrzewanie obniżyć koszty eksploatacji głównej instalacji. Zapewnia też alternatywną możliwość ogrzewania w przypadku przerw w dostawach prądu czy gazu w związku z szybkim wzrostem odczuwanej temperatury od momentu rozpalenia - z drugiej strony jednak, jeśli doprowadzimy do wychłodzenia ścian podczas kilkudniowej nieobecności, ponowne nagrzanie budynku i znajdujących się w nim przedmiotów przy pomocy kominka nie nastąpi szybko; rozwiązanie to, choć stosunkowo tanie, nie zapewnia też przygotowania ciepłej wody użytkowej i z tych powodów nadaje się raczej na uzupełnienie zasadniczej instalacji cieplnej, niż na główne źródło ogrzewania.

Przekrój poziomy przez połać dachową: dodatkowe ocieplenie pod krokwiami (po prawej) marginalizuje osłabienie izolacyjności przegrody przez drewniane elementy konstrukcyjne.

Montaż gotowego elementu nadprożowego Ytong YN (fot. Xella)

Nakładanie zaprawy cienkowarstwowej za pomocą systemowej kielni (fot. Xella)

Zestaw izolacyjny XDP (fot. Fakro)

- wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła (rekuperacją) – w dobrze ocieplonym domu, głównym źródłem strat ciepła pozostaje wentylacja grawitacyjna, bazująca na „wyciąganiu” ciepłego powietrza przez kominy wentylacyjne i zasysaniu na jego miejsce zimnego powietrza przez celowe rozszczelnienia okien. Alternatywą jest rekuperator, który ciepłym, zużytym powietrzem wyciąganym z pomieszczeń ogrzewa świeże, czerpane z zewnątrz. Przy odpowiednim ociepleniu i rekuperatorze o dużej sprawności, do ogrzewania budynku może wystarczyć tylko dogrzewanie powietrza wentylacyjnego zamiast tradycyjnego systemu grzewczego (warto przy tym zauważyć, że w przypadku zdecydowania się na rekuperator bardzo ważne staje się właściwe uszczelnienie budynku),

- gruntowy wymiennik ciepła (GWC) - to opcjonalny komponent rekuperacji w postaci dodatkowego odcinka przed czerpnią, który, pozwalając czerpanemu powietrzu przepłynąć pod ziemią, wstępnie ogrzewa i nawilża je w zimie oraz schładza i osusza latem. Ze względu na kontakt przepływającego powietrza z gruntem, dzielimy je na przeponowe (w których styk ten jest oddzielony ścianką kanału - przeponą), bezprzeponowe (nie oddzielające powietrza id gruntu żadną barierą) oraz z czynnikiem pośredniczącym, ("glikolowe") w których ogrzewanie lub schładzanie powietrza odbywa się z zastosowaniem wymiennika ciepła. Ze względu na konstrukcję dzielimy je na:
* rurowe- przeponowe, najprostsze w wykonaniu, w postaci kilkudziesięciometrowej rury ułożonej pod ziemią; newralgiczną kwestią są w ich przypadku załamania powodujące opory powietrza oraz nie do końca zbadane możliwości rozwoju drobnoustrojów;
* żwirowe- bezprzeponowe, charakteryzujące się bardzo wydajną wymianą ciepła i wilgoci oraz dobrym filtrowaniem powietrza- z tego ostatniego powodu teoretycznie powinny jednak dawać możliwość przepłukania żwiru

* płytowe- bezprzeponowe, dzięki przepływowi powietrza pomiędzy warstwą żwiru a ułożonych nad nią płytami zapewniają zalety konstrukcji żwirowej przy minimalnych stratach ciśnienia, a dzięki dobraniu warstwy izolacji nad płytami umożliwiają płytkie posadowienie (mniej niż 1m) w przypadku wysokiego poziomu wód gruntowych,

* glikolowe- ze względu na przekazywanie czerpanemu powietrzu ciepła przez element pośredni, umożliwiają zastosowanie GWC nawet na terenach okresowo zalewanych i gwarantują maksymalny poziom higieniczny; z drugiej strony nie dają możliwości zmiany wilgotności i wymagają doprowadzenia zasilania oraz montażu urządzeń wewnątrz budynku,

- pompy ciepła - to stosunkowo szeroki wachlarz urządzeń, potrafiących ogrzać pomieszczenia ciepłem pobieranym z otoczenia (z powietrza, gruntu lub zbiorników wodnych)- zwykle najlepiej sprawdzają się z systemami ogrzewania podłogowego. Pompy powietrzne jeszcze kilka lat temu znane były m.in. ze stosunkowej wrażliwości na bardzo niskie temperatury (mogły wymagać dogrzewania), aczkolwiek w ostatnim czasie dała się odnotować dynamiczna poprawa ich parametrów. Instalacje gruntowe dzieli się w zależności od wymienników ciepła na poziome (rury układane płytko (rzędu 1,5m) na stosunkowo dużej powierzchni (kilkuset metrów kwadratowych) i pionowe (rury w jednym lub kilku odwiertach głębokości 30-100m),

- kolektory słoneczne - zamieniają energię promieniowania na ciepło, w domach jednorodzinnych najczęściej służą do podgrzewania wody użytkowej lub wspomagania centralnego ogrzewania. Wśród najczęściej wykorzystywanych w przypadku domów jednorodzinnych typów znajdują się kolektory płaskie i próżniowe. Pierwsze, ze względu na względnie prostą budowę cechuje niższa cena, spora wytrzymałość na ekstremalne przypadki eksploatacji (np. grad) oraz długi okres eksploatacji (rzędu 25 lat). Można też zastosować w nich obieg odwrócony w celu rozmrożenia i odśnieżenia kolektora w zimie. Kolektory próżniowe są z kolei wydajniejsze (powierzchnia 5m2 kolektora płaskiego zapewni nam wydajność kolektora próżniowego wielkości około 3m2). Główne usprawnienie tych konstrukcji polega na odizolowaniu elementu zbierającego ciepło od warunków atmosferycznych, co poprawia ich działanie i umożliwia funkcjonowanie nawet w mroźne dni. Choć izolacja pociąga za sobą niemożność zastosowania obiegu odwróconego, to są one korzystniejsze, gdy do dyspozycji jest ograniczona powierzchnia lub nie można zorientować ich w optymalny względem słońca sposób; oferują też szersze możliwości montażu (np. w pionie i poziomie),

- ogniwa słoneczne (fotowoltaiczne)- zamieniają energię promieniowania na energię elektryczną, którą można wykorzystać np. do zasilania pompy ciepła,

- elementy inteligentnego domu - to wprowadzenie automatyzacji i dopasowania działania elementów instalacji, skutkujące podwyższeniem ich wydajności, np. sterowanie roletami czy ograniczanie ogrzewania w czasie nieobecności domowników.

Schemat działania gruntowego wymiennika ciepła w zależności od sezonu.