PassivHaus – osnovni saveti i alati za projektovanje pasivne kuće

BRE je britanska organizacija koja u ime PassivHaus instituta iz Darmstada, Nemačka, u Velikoj Britaniji obezbeđuje sertifikate za gradnju kuća sa ovim standardom. U kratkom dokumentu Osnove PassivHaus-a (PassivHaus Primer) naveli su najosnovnije smernice koje će arhitektima početnicima na ovom polju u najkraćem objasniti osnovne principe PassivHaus standarda.

Napomena: na kraju teksta potražite korisne linkove na ovu temu.

Primena pasivnih koncepata prilikom projektovanja i izgradnje nije isto što i primena PassivHaus standarda. Ovaj tekst se prvenstveno odnosi na PassivHaus standarde, primene njihovih osnovnih principa i aplikacija, korisnih saveta, itd.

Razgraničenje osnovnih pojmova prvi je korak kako bi projektant znao šta mu je potrebno i kome može da se obrati za dalje konsultacije do konačnog cilja – kuće koja pored potrošnje energije za grejanje od samo 15kWh/m²/godišnje (ili 3 litra lož ulja po kvadratu) obezbeđuje i najviši nivo komfora.

Osnove PassivHaus-a

Ovaj bukvar namenjen je arhitektima, projektantima i samostalnim graditeljima, kao uvod u osnovne principe građenja kuća u PassivHaus standardu. Termin PassivHaus odnosi se na dobrovoljni, ultra niskoenergetski standard koji je prvi razvio dr Wolfgang Feist sa Instituta za pasivne kuće u Nemačkoj (PassivHaus Institut).

Glavni fokus kod projektovanja ovih kuća jeste drastično smanjenje opreme za grejanje i hlađenje prostora. Ovo može biti postignuto bez pravljenja kompromisa sa komforom, i bez potrebe za oslanjanjem na pad cene tehnologija za obnovljive izvore energije.

Pasivna kuća ili PassivHaus?

Nemačka PassivHaus drugačija je od tradicionalnog shvatanja pasivne kuće. Termin Passivhaus (nemački) ili Passiv House (engleski) odnosi se na tačno utvrđen standard, dok se termin "pasivna kuća" uglavnom odnosi na objekte koji imaju neke od odlika pasivnog dizajna.

Pasivna kuća

Pasivni pristup projektovanju ovih kuća minimalizuje energetske potrebe objekta koristeći se na najbolji mogući način prirodnim faktorima:

• solarni (passive solar strategy) – velika staklena fasada ka jugu, svetlarnik ili staklena bašta, čime se umanjuje potreba za veštačkim osvetljenjem
• odlična termička izolacija – smanjuju se troškovi grejanja i hlađenje prostora.

Uobičajeno je da se zatim ove kuće opreme standardnim ventilacionim sistemom.

Prednost ovakvog pristupa je i u tome što zatim postoji mala ili nikakva potreba za mašinskim ili elekto sistemima za postizanje komfora. Međutim, uspeh ovog pristupa se u velikoj meri zasniva na orijentaciji objekta prema stranama sveta, ali i gabaritu. Treba voditi računa da se toplota ne gubi kroz ventilacione sisteme, ili, naročito kod primene pasivnih solarnih strategija, da se izbegnu problemi pregrevanja prostora kroz velike staklene površine tokom letnjih sunčanih dana.

Integer kuća može se smatrati "tradicionalnim pasivnim" dizajnom (levo)
PassivHaus u Austriji – ova kuća sadrži neke od solarnih komponenti standardne pasivne gradnje kao što su prozori ka jugu, spoljašnji zastori za zaštitu od sunca, ali gabarit kuće i unutrašnja organizacija ne moraju da se razlikuju od standardnih (desno)

PassivHaus

Projekat PassivHaus-a uključuje neke od strategija pasivnog dizajna, ali ključna razlika je u objedinjavanju sistema grejanja i hlađenja prostora. Kod PassivHaus-a koristi se zagrevanje i hlađenje vazduha u sistemu ventilacije – aktivni pristup.

Činjenica da se ventilacioni sistem koristi za zagrevanje, znači da je nemačka definicija PassivHaus, drugačija, ideološki, od tradicionalne pasivne kuće. Posebna prednost ovog pristupa je u tome što aktivni sistemi u objektu dozvoljavaju veću autorsku slobodu u projektovanju.

Naravno, da bi ovo bilo postignuto, potrebe za grejanjem, hlađenjem i ventilacijom, moraju biti precizno specifikovane, projektovane i proračunate.

Prve završene stambene jedinice prema PassivHaus standardu izgrađene su u Darmstadu 1991. godine. Passivhaus Institut je nadgledao izvođenje ovih stanova, kao i 250 drugih ovakvih projekata širom Evrope (kasnije u praćenje u okviru evropskog CEPHEUS projekta).

Od završetka CEPHEUS projekta, PassivHaus koncept postao je mejnstrim i doživeo je primenu širom Evrope. Do danas je preko 7.000 objekata podignuto prema principima koncepta PassivHaus, a još desetine objekata su u fazi gradnje ili čekaju na sertifikaciju.

PassivHaus predstavljaju jedan od mogućih pristupa industrije kako bi išla ka cilju izgradnje objekata sa nultom emisijom ugljenika (zero-carbon buildings). Dok pasivna kuća sama nema nultu emisiju ugljenika, ona smanjuje potrebu za energijom omogućavajući primenu potencijalno manjih i jefitinijih kolličina obnovljivih tehnologija, koje pojedinačno mogu da teže standardu nulte emisije.

Principi kuća sa PassivHaus standardom mogu biti primenjeni, ne samo na stambenu gradnju na šta samo ime navodi, već i na gradnju poslovnih, industrijskih i javnih objekata:

- Pre deset godina niko nam nije verovao da kuće mogu da troše deset puta manje energije od prosečnog konvencionalno izgrađenog objekta – kaže prof. Wolfgang Feist iz PassivHaus Institut-a u Nemačkoj.

Tipični termički snimak stambenog bloka izgrađenog prema PassivHaus standardu (desno) prema tradicionalnom sistemu gradnje (kroz drveće levo).

Stambene jedinice u pasivnom standardu mogu da imaju i do 90% manje energetske potrebe od tradicionalnih.

Zahtevi za PassivHaus standard

Da bi bio postignut PassiveHaus, nemački standard za pasivne kuće, potrebe za grejanjem ne smeju preći potrošnju od 15kWh/m²/godišnje – ovim je zaokružen zahtev broj 1.

Brojka od 15kWh/m²/godišnje dobijena je proračunom maksimalne količine toplote koja može biti postignuta zagrevanjem vazduha uz minimalni potreban nivo ventilacije. Ograničena je na 15kWh/m²/godišnje iz dva razloga:

• Temperatura novog toplog vazduha koji dolazi kroz ventilaciju ne sme preći 50°C – ako bi vazduh bio viših temperatura pojavio bi se problem sa kvalitetom vazduha u prostoriji (mirir paljevine koji bi poticao od zagrevanja/paljenja čestica prašine u instalacijama)
• Prijatna unutrašnja temperatura objekta (20°C) treba da bude postignuta u prostorima sa niskim nivoom ventilacije – to znači da samo određena količina toplote sme da uđe u prostoriju, sa temperaturom koja ne prelazi 50⁰C.

Bez PassiveHaus standarda grejanja od 15 kWh/m²/godišnje, ili manje, kriterijumi 1 i 2 ne bi bili postignuti, i samim tim nije preporučljivo grejanje prostora direktnim upumpavanjem toplog vazduha u prostoriju.
 
Postizanje standarda grejanja od 15 kWh/m²/godišnje, ili manje, znači da sledeće stavke moraju biti takođe postignute, ali sa predznakom minimuma:

• super-izolacija: koeficijent toplotne provodljivosti na zidu mora biti manji od 0.15W/m²K (oko 30cm izolacije od EPS-a, mineralne vune; korišćenjem poroblokova - Euroblok...)
  
• toplotna provodljivost prozora i vrata ne sme biti veća od 0,8W/m²K (računajući površinu celog prozora, tj. i svetlu meru i ram)
• termički mostovi moraju biti minimalizovani, a u idealnom slučaju i potpuno eliminisani (izbegavanje konzola i drugih komplikovanih detalja, u smislu postavke izolacije, u projektnim rešenjima)
• upumpavanje vazduha 1m³/m² u svakom satu, na 50Pa ili manje
• kompletan sistem mehaničke ventilacije sa snabdevanjem toplote (75% efikasnosti, ili bolje, u potrošnji energije za rad)
• potpuna zaptivenost prostora - u tu svrhu se primenjuju trake, smese, folije... (ovo se pre svega odnosi na zaptivanje montažnih objekata i sl, a za najčešće uslove u Srbiji dovoljno je naglasiti da se praktično svaka omalterisana prostorija smatra dobro zaptivenom).

Takođe, važno je naglasiti da PassivHaus standard, iako nema klasična ograničenja u arhitektonskom oblikovanju objekta, ipak podrazumeva da nema previše "umetničke slobode". Treba izbegavati previše razuđene objekte, veliki broj otvorenih lođa, balkona, erkera i sl, jer na svakom ovom mestu veoma je komplikovano ili nemoguće postaviti izolaciju u debljini od oko 30cm, a svaka tanja izolacija, iako bolja nego u tradicionalnoj gradnji, ipak bi u odnosu na ostatak objekta predstavljala hladni most i praktično bi bilo nemoguće postići traženu potrošnju energije u konačnom godišnjem bilansu.

Prilikom izrade arhitektonskog rešenja treba pre svega težiti kompaktnosti anvelope kako bi bila omogućena preporučena zaptivenost i toplotna izolovanost objekta. Svako ekstremnije zadiranje u ravni fasada i krova stvara potencijalni hladni most, dovoljan da onemogući dostizanje PassivHaus standarda, čak iako je sve ostalo urađeno u skladu sa preporukama.

PassivHaus projektni paket – PHPP

Specifikacija elemenata data ovde je dobra polazna tačka za projektovanje PassivHaus kuće. Međutim, PassiveHouse standard za grejanje od može bit potvrđen samo unošenjem predloženog dizajna u PHPP model (PassivHaus Planning Package – PHPP možete pronaći i naručiti na sajtu PassiveHaus Institut-a www.passiv.de).

PHPP je Majkrosoftov Exel alat za proračun potrošnje energije u objektima, zasnovan na konceptu metoda  energetskih proračuna koji se koriste u Evropi (uključujući i SAP koji se koristi u Velikoj Britaniji), ali sadrži i neka poboljšanja nastala na osnovu posmatranja PassivHaus stanova u okviru CEPHEUS projekta.

Ovo omogućava modeliranje specifičnih detalja PassivHaus kuće (Google je razvio besplatan osnovni paket za energetsku analizu projektantskog idejnog rešenja – Google SketchUp, više o tome pogledajte ovde).

Kompanija BRE (autora dokumenta PassivHaus Prime koji možete pogledati ovde) obezbeđuje PassivHaus sertifikaciju koristeći PHPP, koja može biti kupljena i kao softverski paket za projektante.

Termoizolacija i termički mostovi

Spoljašnji zidovi i podrumski zidovi, kao i krovovi, moraju imati koeficijent toplotne provodljivosti od 0,1 do 0.15 W/m²K. Svi značajniji termički mostovi moraju biti izostavljeni več u projektnom rešenju. Najznačajniji princip PassivHous je potpuno oblaganje izolacijom bez ikakvih termičkih mostova – ovo je veoma značajno za smanjenje toplotnih gubitaka. Kao rezultat dobija se zanemarljiv gubitak toplote tokom zime.

Druga značajna posledica ovakvog projektovanja je to što je temperatura zidova sa unutrašnje strane skoro potpuno jednaka temperaturi vazduha u samoj prostoriji. Ovo omogućava veoma ugodnu unutrašnju klimu, i sprečava oštećenja nastala od vlažnosti vazduha u prostoriji.

Tokom vrelih letnjih dana, visoka toplotna izolacija štiti od toplote. Kako bi bio obezbeđen visoki toplotni komfor tokom leta, potrebno je pažljivo isprojektovati zastore i potrebnu ventilaciju.

Kontrola vazduha

Neželjeno procurivanje vazduha može značajno povećati energetske potrebe za grejanjem prostora. Takođe, može izazvati gubitak komfora u nekim delovima objekta zbog pojave promaje ili povećane vlažnosti na delovima konstrukcije (što može negativno uticati i na dugotrajnost ugrađenih materijala u objekat). Postizanje PassivHaus standarda za razmenu vazduha može eliminisati sve ove probleme.

Postizanje ovih standarda zahteva razvijanje i praćenje strategije već u fazama projektovanja, dok je konačni rezultat u velikoj meri zavistan i od kvaliteta izvođenja. Postizanje ovih standarda koji se odnose na kontrolu vazduha u objektu podrazumeva primenu raznih memebrana, traka, hidroizolacionih i vazduhoporoznih memebrana kako bi bila formirana optimalna barijera oko celog objekta.

zahtevani standard – 1m³/m²h  (50Pa ili manje)

PassivHaus prozori i vrata

Prozori moraju imati trostuko staklo i postizati koeficijent toplotne provodljivosti od najmanje 0.8W/m²K, računajući i staklo i ram prozora. Ovo se odnosi i na umerenije klimatske zone. Prozori PassivHaus kuća moraju biti precizno definisani i instalirani kako bismo mogli da zagrevamo prostor vazduhom – bez trostrukog zastajkljivanja gubitak toplote na prozorima je preveliki i ne bi bilo moguće postići PassivHaus standard.

Prednost ovih prozora je u tome što je površinska temperatura stakla približno jednaka temperaturi zidova pored – korisnik prostora i u najhladnijim danima može sedeti sasvim blizu, pa čak i biti naslonjen na prozor, bez utiska da je sa druge strane stakla temperatura i 20°C ispod nule. Posebna prednost je svakako i smanjenje spoljašnje buke.

Ventilacija i grejanje

Ventilacioni sistem, grejanje i hlađenje (Mechanical Ventilation and Heat Recovery – MVHR) moraju biti preko 75% efikasniji od standardnih, sa uređajem koji troši veoma malo energije. Zdravlje i komfor korisnika prostora su najvažniji ciljevi PassivHaus dizajna. Potreba za ekstremnom kontrolom vazduha znači da ovi sistemi moraju održavati visok kvalitet unutrašnjeg vazduha, eliminišući neželjene mirise, valgu i CO₂ koji proizvode sami korisnici prostora.

Korisnici prostora i dalje mogu slobodno otvarati i zatvarati prozore po svojoj volji. Ipak, da bi u ovako izolovanoj zgradi korisnik na ovaj način regulisao svežinu vazduha u prostoriji bilo bi potrebno da na svakih tri sata otvori sve prozore na 5 do 10 minuta, čak i tokom noći. Ovo je svakako nepraktično rešenje i dovodilo bi do velikih toplotnih gubitaka tokom zime.

S obzirom da su ovi sistemi pod strogom kontrolom, to omogućava postizanje odgovarajućih uslova karakteristika vazduha za svaku prostoriju ponaosob, naravno, kada su instalacije projektovane i izvedene pravilno. Razmenjivač toplote ne meša svež dolazni vazduh sa ispumpanim vazduhom iz prostorije, već prosto razmenjuje toplotu. U PassivHaus standardu, i samo u PassivHaus standardu, postoji prednost koje nema kod drugih sistema: grejanje prostorije samo putem svežeg vazduha.

Druge odlike dizajna

Korišćenje solarnih potencijala: optimizacija dizajna može umanjiti potrebe grejanja i osvetljenja i doprineti pasivnom dizajnu.

Važni ciljevi i pregrevanje: sva potrošnja energije završava kao izvor toplote za grajanje. Ovo znači da svi uređaji i osvetljenje koji koriste energiju doprinose zagrevanju prostora. Iako je ovo korisno, vađna tema PassivHaus objekta je da smanji emitovanje toplote u unutrašnjosti kuće jer ovo može dovesti do pregrevanja prostora. Zato treba primenjivati visokoefikasne uređaje, kućne aparate i osvetljenje.

Obnovljive tehnologije i mala emisija CO₂: oslanjanje na obnovljive tehnologije nije ključna tema kod PassiHaus standarda. Ipak, njihova ugradnja doprinosi dugoročnom dodatnom smanjenju troškova korišćenja, i smanjenju emisije CO₂ (u Velikoj Britaniji na ovaj način može se postići nulta emisija CO₂ nivoa 6 prema CSH – Code for Sustainable Homes).

PassivHaus standard u EU i u Srbiji

Evropska unija je krajem 2008. godine vodila opširne rasprave kako da smanji potrošnju energije. Arhitektonski objekti troše oko 40% energije i upravo tu se traži mogućnost za postizanje što veće nezavisnosti Evrope od ruskog gasa ili arabijske nafte. PassivHaus standard je prepoznat kao jedno od rešenja. Najavljene su i prve zakonske regulative koji bi već od 2011. godine trebalo da postave ovaj standard kao obavezan uslov za dobijanje upotrebne dozvole za sve nove objekte.

Međutim, veliki potencijal za uštedu energije leži i u postojećem fondu zgrada, pa se pronalaze različiti modeli za njihovo unapređenje do PassivHaus standarda. U nekim zemljama srednje Evrope zakonski je omogućeno da se grupa građana prijavi kao investitor objekta, gde grad obezbeđuje zemljište za projekat prilagođen ovom standardu.

U Austriji je nametanje ovako visokih zahteva izazvalo negodovanje građevinaca, ali nakon prvih završenih projekata turistička poseta u epicentrima ovakve gradnje porasla je i preko 20%, što je vodilo i do znatno bolje zarade nego što je do tad bio slučaj na istim lokacijama.

U Češkoj se primenjuje model po kom se dovođenje višeporodičnog objekta do PassivHaus standarda finansira iz prodaje dozidanih etaža - upravo model koji bi bio idealan za naše uslove. Novi Beograd i slična naselja, građena su dovoljno solidno da je bez ojačanja konstrukcije moguće dozidati i po dve etaže. Prodajom ovih kvadrata kompletan objekat bi mogao biti opremljen potrebnim sistemom za grejanje, hlađenje i ventilaciju prostora, i toplotno izolovan tako da zadovoljava PassivHaus standard.

U tom slučaju uštede bi bile ogromne za sve stanare, međutim, ovo ne zvuči svima logično - jedan ovakav projekat odbio je savet stanara jednog od tri ulaza lamele na Zvezdari i završen koncept je pao u vodu.

Kada se govori o primeni ovog standarda na državnom nivou, sve procene su da bi Srbija mogla prestati da uvozi električnu energiju. To je samo još jedan od načina, međutim, o njemu kao da niko i ne razmišlja.

Linkovi:

• Brošuru PassivHaus Primer (eng) možete preuzeti ovde.
• O PassivHaus na online enciklopediji Wikipedia (eng,) možete pronaći ovde.
• ZEB standard (Zero Energy Building) podrazumeva kuće koje na godišnjem nivou proizvedu onoliko energije koliko potroše. Više o njima (srpski) možete pogledati ovde.
• Primer izgradnje PassivHaus objekta u Velikoj Britaniji (foto galerija, srpski jezik) 

Posebno preporučujemo i tekstove:

• Passivhaus u SAD - link
• Net-Zero-Energy vs. Passivhaus - link