Заради пролуките в сградната обвивка един ветровит ден ви коства повече за отопление и охлаждане, създавайки течения в дома ви. Когато се тества сградата за херметичност, се използва налягане, за да се открие колко въздух изтича през сградната обвивка. 

С теста за херметичност, особено с отрицателно налягане, можем да изкараме въздуха от всички пролуки в обвивката, за да документираме къде са проблемите и колко е моментната стойност на херметичността – представена или като промяна на въздуха на час при 50Pa, или степен на пропускливост, показваща колко непропусклив е всеки квадратен метър от сградната обвивка.

Що се отнася до вятъра и как той се отразява на енергийната ефективност: ако въздухът идва от север, югът ще премине в отрицателно налягане (предимно покривите). Тези пролуки създават течения, изсмуквайки (топлия) въздух от сградата навън. Вятърът създава различно налягане при различните фасади (източна, западна, северна, южна и покрива) и това налягане може да добави значителни допълнителни разходи за отопление и охлаждане и да увеличи теченията в дома.

С теста за херметичност се улавят разликите в налягането от всички страни – някои части от сградната обвивка преминават в положително налягане, други в отрицателно. А тази комбинация от налягания образува процес, при който голяма част от вътрешния въздух излиза навън.

Базирано на видеото на Efficiency Matri

Механичната вентилация с възстановяване на топлина (т.н. MVHR) е сърцето на нискоенергийния дом със здравословен и чист въздух. Има много MVHR системи на пазара, но как да преценим кои са ефективните? 

Винаги трябва да бъдем скептични към всяка марка MVHR, която твърди, че има високо ниво на възстановяване на енергия, без да има сертификати от независими институции като Германския институт за строителна техника (DIBt), TÜV-Австрия и Института за пасивни къщи (PHI). На долното изображение можете да видите как изглежда на практика една лошо изградена MVHR система.

Бялото вещество е прах от гипсокартон, попадащ в сърцевината на топлообменника. Това се случва, защото филтърът не осигурява въздухоплътност. Оттук топлообменникът се поврежда (или му се съкращава животът драстично), а шумът и лошото качество на въздуха остават до края на живота му. С ремонт на лош рекуператор или заменяне на цялата вентилационна система ще Ви излезе много по-скъпо, отколкото ако изначално закупите високоефективен рекуператор например със сертификат от PHI. 

Интересното при сертификацията на компоненти от PHI е измерването на ефективността на топлообменника чрез сравняване на температурите на използвания въздух (излизащия навън въздух) и външния въздух с температурата на отработения въздух (изкарвания от помещението застоял въздух). Вижте изображението по-долу, за да си припомните четирите вида въздух (външен, използван, пресен и отработен).

Казано по друг начин, измерването на ефективността на топлообменника изследва колко от температурата остава след процеса на топлообмен? Формулата е следната:

Ефективност на топлообменник = /

В идеалния случай температурата на външния и на използвания въздух ще бъде една и съща и тогава ефективността на топлообменника ще бъде 100%. Такъв коефициент на рекуперация не съществува в реалността, но най-ефективните топлообменници са с около 90% рекуперация на енергия – това означава, че при тях използвания въздух е минимално по-топъл от външния, т.е. изкарваната (загубената) навън топлина е минимална. (Важно е да се уточни, че високият процент на рекуперация е възможен само при правилно проектиране и изпълнение на вентилационната система.) 

С този метод на PHI се показва реалната стойност на рекуперация на MVHR системата. Ниските нива на рекуперация ще се покажат, защото липсата на херметичност загрява използвания въздух с температурата на отработения, което намалява значително ефективността на топлообменника.

Тестовете на PHI са стриктно одитирани, така че етикетът „PHI“ на вентилационния уред е гаранция за потвърдена висока рекуперация. Освен това PHI тества и мощността на вентилатора и общия шум на уреда, за да се гарантира, че системата е подходяща за изключително тих нискоенергиен дом.

Базирано на оригиналната статия на Heat, Space and Light.

(Тази статия е базирана на проучвания, но не бива да се третира като официално медицинско становище! Проучванията могат да се открият в линка най-отдолу.)

В световен мащаб повече от 70 000 научни статии изследват връзката между замърсяването на въздуха и нашето здраве. В Канада например замърсяването на въздуха допринася за около 15 000 смъртни случая годишно, а 9 от 10 вдишвания на канадците са на закрито. В тази статия ще разгледаме как пасивните строителни решения допринасят за запазването на здравето ни, като се намалява възможността за дихателни и мозъчни увреждания. 

Завишени нива на влага и вредни въздушни частици

Деликатният баланс на микробите върху кожата ни и в домовете ни предпазва от болести и инфекции. Този баланс се нарушава при завишено навлизане на влага и въздух в сградата, които внасят чужди организми вътре. Завишеното проникване на опасни организми се извършва през незапечатани стени, прозорци, рамки на врати, покривни конструкции и заради аварии като наводнения. Освен това така се повишават нивата на влага на закрито, което предразполага към размножаването на опасни организми. Вдишването на спори на мухъла или бактерии има неблагоприятни последици за здравето ни, вариращи от алергични реакции до белодробни заболявания. Изследвания показват, че след наводнение завишените нива на опасни микроби могат да се запазят дори след стерилизиране на вътрешната среда.

Здравни последствия от пожари

През 2021 г. горски пожари бушуваха в Северна Америка, които увеличиха нивата на опасен дим и направиха така, че градове като Ванкувър и Торонто да са с най-лошото моментно качество на въздуха в света. Министерството на околната среда на Канада например издаде предупреждения за високорисковите нива на замърсяване на въздуха и посъветва населението да избягва излизането навън. При невъздухоплътна сградна обвивка обаче вредните въздушни частици навлизат по-лесно в домовете.

Проучване показва, че по време на завишено количество на дим във въздуха при горски пожари, нивата на замърсяване в помещенията варират от 4 до 22 пъти над допустимите стойности. Други изследвания индикират за значителното влияние на горските пожари при хронични заболявания и увреждането на мозъчната функция.

Пасивни решения – херметичност и вентилация

Фундаментално пасивните сгради са комбинация от херметичност и механична вентилация, което осигурява много по-високо качество на въздуха от това на традиционните сгради. Освен това пасивните сгради са проектирани да бъдат херметични, но паропропускливи, което позволява на влагата да излиза навън, като същевременно се предотвратява изтичането на вътрешен въздух навън. 

Механичната вентилационна система изкарва застоялия, мръсен въздух навън и вкарва пресен филтриран въздух вътре, като възстановява около 90% от топлината с топлообменник, пренасящ енергия от застоялия въздух към пресния, без двата вида въздух да се смесват. Този подход намалява значително навлизането на замърсен въздух и влага в дома и намалява възможността за развитието на вредни организми като мухъл. От изключително значение е изборът на филтри; тези с най-висок MERV рейтинг например ефикасно предпазват срещу дим, продукти от разпадането на радон, автомобилни изпарения, цигарен дим, всякакви миризми и микроскопични алергени.

Канадски проучвания сочат, че по време на горски пожари херметичността в пасивните канадски домове намалява концентрацията на дим с 30% в сравнение с традиционните канадски домове. Това означава, че само херметичността не е достатъчна за осигуряване на чист въздух при завишено задимяване навън – необходима е и вентилационна система с качествени фини филтри. Съществуват калкулации например за HEPA-филтрите, които улавят над 90% от димните частици.

Пасивните сгради намаляват вероятността от навлизане на замърсени влага или въздух в домовете, предпазвайки обитателите от развиване (или влошаване) на дихателни заболявания или мозъчни увреждания.

Базирано на оригиналната статия на Passive Buildings Canada и изложените в нея проучвания.

Строителният сектор е отговорен за около 40% от общите емисии на CO2 в световен мащаб. Известно е, че реконструкциите с цел повишаване на енергийната ефективност на съществуващи сгради (т.н. Passive House Retrofit) намаляват експлоатационните емисии на CO2, но също водят и до допълнителни неексплоатационни емисии при производството, поддръжката и изхвърлянето на материалите, използвани за реконструкцията. Затова съществуват проучвания, които измерват плюсовете и минусите на т.н. retrofit и осведомяват за общия (нетен) ефект. Едно от тях анализира въглеродния баланс на сгради, реконструирани по два стандарта – Passive House 30 (PH30) и Passive House 50 (PH50).

(PH30 – реконструирана сграда с потребление на енергия от 30 kWh/m2; PH50 – реконструирана сграда с потребление на енергия от 50 kWh/m2)

Резултатите накратко

Разглеждат се последиците от използването на различни строителни материали за топлоизолация, фасади и прозорци, както и различни сценарии за снабдяването с електроенергия – въглища, природен газ и комбинация от вятърна енергия и енергия от биомаса. 

Резултатите показват, че енергийното подобрение на сградната обвивка при реконструкции води до високи нетни спестявания на енергия през жизнения цикъл на сградата след реконструкцията. Изборът на материали като топлоизолация, облицовки и рамки на прозорци оказва влияние върху емисиите на CO2 на реконструираната сграда по време на фазите на производство на материалите, тяхната поддръжка и изхвърлянето им при края на живота на сградата или материалите. Най-високото спестяване на нетни CO2 емисии е при максимизирането на използването на дървен материал за топлоизолация, облицовки и прозорци независимо от начина на сдобиването с електроенергия. Нетното спестяване на енергия и CO2 емисии е най-високо при стандарта за пасивна реконструкция PH30 (реконструирана сграда с потребление на енергия от 30 kWh/m2), където експлоатационните спестявания са в пъти по-високи от неексплоатационното енергийно потребление за монтажа на новите материали. Въглеродното оптимизиране на снабдяването с електроенергия намалява както експлоатационните, така и неексплоатационните емисии при пасивни реконструкции.

Резултатите в детайли

Резултатите показват, че експлоатационните емисии на CO2 намаляват с между 50% и 82% в реконструираната сграда в зависимост от избрания реконструктивен стандарт „Пасивна къща“ с малки отклонения между сценариите за електроенергия. Неексплоатационните емисии на CO2 представляват между 4% и 25% от общите CO2 спестявания в зависимост от избрания реконструктивен стандарт „Пасивна къща“ и избраните материали. Неексплоатационните емисии намаляват още повече при ситуация с природен газ и вятър/биомаса за производство на електроенергия вместо въглища. Използване на природен газ или вятър/биомаса вместо въглища може да намали въглеродните емисии съответно с 32% и 77%. Внимателният подбор на материали за реконструкция може да увеличи нетните спестявания до 68%, особено при използване на дървен материал. 

Важно уточнение е, че видът на сградата може да повлияе на резултатите за въглеродните емисии, тъй като количеството материали, използвани при реконструкцията, зависи както от съотношението площ/обем на съществуващата сграда, така и от остъклената площ и от строителната технология. Тези допълнителни променливи трябва да бъдат допълнително проучени, за да се осигури по-добра точност на ефективността относно проектирането на мерките за реконструкция.

Въз основа на резултатите авторите на проучването предлагат съставянето на цялостна стратегия при реконструкции, при която може да се изберат материали с ниски емисии на CO2 и ниски нужди от поддръжка, и такива, които могат да се рециклират или използват повторно в края на жизнения цикъл на сградата.

Базирано на оригиналното проучване: Piccardo, C., Dodoo, A., & Gustavsson, L. (2020). Retrofitting a building to Passive House level: A life cycle carbon balance. Energy and Buildings, 223, 110135.

Д-р Волфганг Файст със семейството си пред прототипната „Пасивна къща“. Снимка: Питър Кук

През 1991 г. д-р Волфганг Файст построява първата пасивна сграда в света. Проектът за къщата е вдъхновен от проучвания, показващи, че повече от една трета от полезните изкопаеми се използва за отопление на сгради. Това подтиква експерти по (строителна) физика да открият по-енергоефективни решения за отопление, разпределение на топлина, прозорци, покриви и вентилационни системи.

Пасивната къща се основава на традиция, развиваща се с векове. В Швеция например през 1980 г. се формира и строителен кодекс, подобен на съвременния германски EnEV. Освен това стойностите за топлинни загуби от външни строителни компоненти намаляват вече повече от сто години. Започват от около 1,5 и сега достигат около 0,15 (вата на квадратен метър келвин) с пасивната къща. 

Основната идея за изграждането на сградата възниква след разговор с колегата на д-р Файст Бо Адамсън, който се завърнал от изследователско пътуване до Южен Китай, където участвал в подобряването на комфорта на „неотопляеми къщи“, които Адамсън нарича „пасивни къщи“. Вследствие на това двамата започват да търсят научни пасивни решения за Европа с нейните много по-студените зими.

Първият прототип на пасивната сграда е трябвало да изгради силен аргумент за рационалността на решенията. Основният успех на сградата е покриването на изискванията на Института за пасивни къщи години, преди той да бъде основан. Фокусът на прототипа не е бил усъвършенстването на икономическата приложимост, а тестването дали идеята работи на практика. Например и калкулаторът е бил с непоносимо високи цени в началото, но когато се е осъзнала функционалността му, цената спада значително. Затова може би не е изненада, че една пасивна сграда в днешно време може да струва само 5% повече от обикновената.   

Д-р Файст споделя, че архитектите на първата пасивна къща са оказали изключителна подкрепа при изпълнението на проекта… само от време леко се подсмивали на стриктно спазваните принципи. Но след първоначалния добронамерен смях всички екипи активно търсели нови решения, които да съответстват на калкулациите и технологиите, определени от стандарта „Пасивна къща“. Идеята, че представителите на различните индустрии не са отворени към развитие е стереотипен мит според създателя. 

Архитектурното планиране е отнело приблизително същото време, което е било обичайно за тогавашните години – малко под година – като работата започва през октомври 1990 г. И доколкото е било възможно, екипът от специалисти се е придържал към често използвани строителни компоненти като зидария на варо-циментов разтвор, дървена покривна конструкция и дървена дограма. 

Много от компонентите, които характеризират една пасивна къща – напр. прозорци с троен стъклопакет – все още не са били налични на пазара. Затова тези компоненти са били произведени специално за прототипа или са произведени в лабораторни условия (напр. централен вентилационен уред с вградени вентилатори за постоянен ток и регулатор на качеството на въздуха). В единичните компоненти на сградата са поставени стотици сензори, което като процес се извършва по-трудно от днес заради липсата на „безжичност“ и нуждата от инсталирането на кабели. Д-р Файст и екипът му дотолкова намаляват ненужните топлинни загуби през стени, покриви и прозорци, че отоплителната система става почти излишна. Сградата годишно изисква еквивалента на само 1,5 литра нафта на квадратен метър.

Д-р Файст отбелязва, че това, което би променил в прототипа днес, е ориентацията на скатния покрив малко по на юг, за да се оползотвори модерната фотоволтаична технология, както и използването на термопомпи за отопление и на сертифицираните от Института за пасивни къщи компоненти, които са почти 50% по-ефективни от използваните за къщата от 1991 г. Но в крайна сметка важното за създателя е, че следните неща са се увековечили в прототипа – постоянно свеж въздух, комфортен вътрешен климат и незначителни разходи за отопление.

Базирано на оригиналната статия от блога на International Passive House Association (iPHA)