Passiivitaloperiaatteiden soveltaminen eri ilmastoissa

Kun kansainvälinen Passiivitalostandardi on levinnyt Saksasta maailman joka kolkkaan, kysymyksiä on väistämättä herännyt siitä, kuinka hyvin tämä standardi soveltuu ilmastoihin, jotka poikkeavat Saksan viileästä, leudosta ilmastosta. Passiivitaloinstituutti (PHI) on omistautunut merkittävälle tutkimukselle tähän kysymykseen ja tehnyt tarvittaessa säätöjä, kuten sopeuttanut klassista PH-standardia ottaakseen huomioon lisävaatimukset kosteudenpoistolle kosteissa ilmastoissa. Monet muut instituutiot ja organisaatiot ovat myös osallistuneet laajaan tutkimukseen erittäin matalaenergiarakennusten suunnittelusta ja rakentamisesta erilaisille ilmastotyypeille. Useissa maissa on kehitetty räätälöityjä Passiivitalovaatimuksia vastauksena huoliin kansainvälisten PH-standardien ilmastospesifisyydestä.

Näistä huolista huolimatta ymmärrys Passiivitaloperiaatteista, jotka ovat vahvasti juurtuneet rakennusfysiikkaan, on kriittistä korkealaatuisten rakennusten rakentamisessa tai peruskorjauksessa. Itse asiassa, kun PH-lähestymistapa on levinnyt globaalisti, se on muuttanut keskustelua siitä, mitä on mahdollista saavuttaa korkealaatuisella vaipalla. Eri ilmastotyypeissä rakennetut Passiivitalot—erityisesti ne, joita on seurattu ja joiden tulokset on julkaistu—tarjoavat kiistattomia todisteita tämän lähestymistavan onnistumisesta. Siitä huolimatta lähes mikä tahansa PH-projekti—erityisesti ne, joita ovat suunnitelleet aloittelevat PH-käytännön harjoittajat—voidaan tietyssä määrin nähdä rakennustieteellisenä kokeena, ja eniten kokemusta tietyssä ilmastossa omaavat käytännön harjoittajat tarjoavat arvokkaita näkemyksiä uusille suunnittelijoille.

Välimeren ilmastoratkaisut

Micheel Wassouf, sertifioitu PH-suunnittelija Barcelonasta, Espanjasta, esitteli seurantatuloksia kahdesta PH-asunnosta omalla alueellaan vuoden 2015 kansainvälisessä PH-konferenssissa vastatakseen epäilyihin Passiivisen talon soveltuvuudesta Välimeren kesään. Toinen projekti oli pieni rivitalo, joka oli alun perin rakennettu vuonna 1918 ja sijaitsi Barcelonan pohjoisosassa. Remontti, jonka suunnittelivat ja johtivat arkkitehdit Calderon Folch Sarsanedas, sisälsi eristyksen lisäämistä seiniin, kattoon ja lattialaattaan sekä uusien korkeatehoisten, matalan emissiivisyyden omaavien ikkunoiden asentamista, mukaan lukien kattoikkuna, jonka suunta on lounaaseen talvisen auringonsäteilyn hyödyntämiseksi. Lämmitystarve laski dramaattisesti 171 kWh/m²a:sta vain 17,5 kWh/m²a:han; huomionarvoista on, että talossa ei ollut ilmastointia, mutta se säilytti silti mukavat lämpötilat.

Samanlaisia mukavuustuloksia raporttoivat arkkitehdit Josep Bunyesc ja Silvia Prieto vuoden 2015 PHI-konferenssissa perustuen heidän seurantaan viidestä PH-asunnosta Pohjois-Espanjassa—kaksi Lleidassa ja kolme Pyreneillä. He päättelivät, että sekä uusien rakennusten että remonttien osalta Passiivisen talon tulisi olla pakollinen tai vähintään se standardi, jota asiakkaat vaativat mukavuutensa, taloudellisen hyödyn ja maapallon hyvinvoinnin vuoksi. Arkkitehteina, jotka ovat käyttäneet PH-menetelmää vuodesta 2009 ja todistaneet sen vaikuttavia tuloksia, he totesivat, että he pitäisivät moraalisesti mahdottomana palata muihin suunnittelumenetelmiin.

Sopeutuminen Sekalaisiin Kostaisiin Ilmastoihin

Adam Cohen, kokenut PH-suunnittelija ja rakentaja Virginiassa, on ollut eturintamassa sopeuttamassa Passiivitalon periaatteita sekalaiseen kostaisiin ilmastoihin. Hän on saavuttanut monia PH-ennätyksiä Yhdysvalloissa, mukaan lukien suuren kokoontumisrakennuksen suunnittelu ja rakentaminen, jossa on kaupallinen keittiö lämpöeristeen sisällä, ja äskettäin myös hammaslääkäriaseman.

Cohenin mukaan tärkein huomio näissä ilmastoissa on rajoittaa suoraa auringonsäteilyä, erityisesti siirtymäkausina, jolloin ylikuumeneminen voi muodostua merkittäväksi ongelmaksi. Energian palautusventilaattori (ERV) kosteuden vähentämiseksi rakennukseen on välttämätön, samoin kuin esijäähdytys- ja esikuivauskierron asentaminen ERV:hen saapuvan latentti- ja aistittavan kuorman vähentämiseksi. Lopuksi rakennuksen käyttäjille on annettava koulutusta sisäisten lämpökuormien hallinnasta kuumimpina kuukausina aktivoimalla ei-automaattisia varjostusjärjestelmiä ja mahdollisesti rajoittamalla pitkäaikaista ruoanlaittoa tai sähkölaitteiden käyttöä, sillä Passiivitalot säilyttävät lämpöä, ja yöjäähdytys kostaisissa ilmastoissa ei usein ole käytännöllistä.

Milder Climate Considerations

Miedommissa ilmastoissa, joissa tilan ilmastointikuormia voidaan minimoida Passiivitalon vaipan avulla, ilmenee erilaisia haasteita. Ilmanvaihdon ja tilan ilmastointijakelujärjestelmien yhdistäminen voi luoda tilansäästöetuja. Kuitenkin, koska tilan ilmastointi vaatii tyypillisesti korkeampia ilmavirtoja kuin ilmanvaihto, tämä strategia tuo mukanaan sisäisiä haasteita.

One Sky Homes, kalifornialainen suunnittelu/rakennusyritys, on kokeillut innovatiivisia ratkaisuja. Heidän Sunnyvalen taloremontissaan he asensivat sekä lämmönvaihtimen (HRV) että mini-split-lämpöpumpun, jotka yhdessä tarjoavat raikasta ilmaa ja käsiteltyä ilmaa yhteisiin tiloihin. Sen sijaan, että kumpaakaan laitetta olisi kanavoitu, käytävät toimivat ilmanjakelupeltiinä, jotka kuljettavat ilmaa makuuhuoneisiin. Jatkuvasti toimivat matalatehoiset poistoilmapuhaltimet, joissa on tehokkaat elektronisesti kommutoidut moottorit (ECM), auttavat vetämään raikasta, käsiteltyä ilmaa makuuhuoneisiin. Sisäilman laadun ja energiankäytön seuranta on vahvistanut tämän strategian tehokkuuden.

Kosteusjohtaminen sateisilla alueilla

Sateisilla alueilla, kuten Yhdysvaltojen Tyynenmeren luoteisosassa, massavesien hallinta on kriittinen kysymys kaikille rakennuksille, mukaan lukien Passiivitaloille. Ilmastoitu sadeverho, joka tarjoaa kanavan, josta massa kosteus voi valua tai haihtua, sijoitettuna juuri ulkopuolisen verhouksen sisäpuolelle, toimii keskeisenä yksityiskohtana näillä alueilla. Passiivitalokäytännön asiantuntijat ovat tulleet taitaviksi yhdistämään tämän ominaisuuden vaadittuun ulkoiseen eristykseen.

Yleinen ulkoseinärakenne näillä alueilla sisältää, ulkoa sisälle, ulkopuolisen verhouksen, ilmastoitu sadeverho-aukko, joka on luotu puupalkkien avulla, jotka pitävät paikoillaan säänkestävän esteen ulkoisen eristyksen päällä, ja lopuksi pystyseinä. Jotkut rakentajat ovat käyttäneet vahaliuoksella kyllästettyä ulkopuolista levyä, sillä se voi toimia sekä säänkestävänä esteenä että ilmatiiviinä esteenä, kun sen saumat on tiivistetty huolellisesti.

Ilmastokohtainen mekaaninen ilmanvaihto

Mekaaninen ilmanvaihtojärjestelmä on suunniteltava paikallisen ilmaston mukaan. Kylmemmissä ilmastoissa HRV:n lämpöenergian talteenoton tehokkuuden tulisi olla vähintään 80 prosenttia, kun taas viileissä lauhkeissa ilmastoissa vähimmäistehokkuus voi laskea 75 prosenttiin. Lisäksi ERV:n käyttö voi olla tarpeen kylmissä ilmastoissa hyväksyttävien sisäilman kosteustasojen ylläpitämiseksi talvella, sillä tuore ulkoilma on tyypillisesti hyvin matalalla kosteudella.

Erittäin leudossa ilmastossa, jossa ikkunat voivat pysyä auki lähes ympäri vuoden, kysymyksiä herää joskus mekaanisen ilmanvaihdon tarpeellisuudesta. Äskettäin Uuden-Seelannin leudoilla alueilla tehdyn tutkimuksen yhteydessä tarkasteltiin tätä kysymystä 15 talossa kolmessa ilmastovyöhykkeessä. Näitä rakennuksia testattiin tiiveyden ja sisäisten saasteiden tasojen osalta. Tulokset paljastivat, että jopa hyvin vuotavat kodit eivät takaa hyvää sisäilman laatua, sillä saasteiden tasot riippuivat merkittävästi päivittäisistä tuuliolosuhteista. Tämä tutkimus vahvistaa sen, mitä monet muut ovat havainneet: satunnaiset vuodot rakennuksen vaipassa eivät takaa terveellistä sisäilman laatua.

Sisäilman Laadun Huomiot

Kaikissa ilmastoissa sisäilman laatuun on puututtava aktiivisesti. Vaikka jatkuva mekaaninen ilmanvaihto tuo raikasta ilmaa Passiivitalon rakenteeseen, kaikki sisäilman laatuun liittyvät ongelmat eivät välttämättä ratkea. Tiiviissä kodeissa vähemmän myrkyllisten rakennusmateriaalien käyttö on yhä tärkeämpää, erityisesti materiaaleille, joilla on suurin sisätilojen pinta-ala, kuten lattiamateriaaleille koko asunnossa.

Kun käytetään teollisesti valmistettua puuta, harkitse tuotteita, jotka ovat joko alhaisia formaldehydipitoisuudeltaan tai formaldehydittömiä sekä lattioissa että kaapeissa. Kalifornian ilmanlaatuvirasto (CARB) ylläpitää luetteloa vaatimusten mukaisista puutuotteista; tutkimukset ovat osoittaneet, että näiden tuotteiden valitseminen voi vähentää sisäilman formaldehydipitoisuuksia yli 40 prosentilla.

Keittiöilmanvaihto tuo erityisiä haasteita Passiivitaloissa. Vaikka PH-lähestymistapa olettaa ilman poistamisen keittiöalueelta, se ei välttämättä määrittele liesituuletinta. Kuitenkin tutkimukset osoittavat, että tämä lähestymistapa voi johtaa huonoon sisäilman laatuun riippuen mekaanisen järjestelmän suunnittelusta ja siitä, onko liesi kaasukäyttöinen, sähköinen vai induktioliesi.

Ruokaan liittyvien saasteiden—sekä palamisjätteiden että ruoanlaittoprosessissa syntyvien hiukkasten ja kemikaalien—optimaaliseen poistamiseen on suositeltavaa käyttää liesituuletinta, joka on keskitetty liesitasolle, kattaa kaikki polttimet ja tarjoaa 100–200 kuutiojalkaa (2.83–5.66 m³) kohdennettua ilmanvaihtoa minuutissa. Tasapohjaiset tuulettimet ovat vähemmän tehokkaita saastepilvien keräämisessä verrattuna enemmän kartiomaisiin muotoihin. Ilmanvaihtojärjestelmien käyttöönotto asennuksen jälkeen ja säännöllinen huolto ovat kriittisiä asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi, ja asukkaat tarvitsevat usein koulutusta järjestelmän käytöstä.

Riippumatta ilmastotyypistä, esimerkkejä Passiivitaloperiaatteiden onnistuneesta toteutuksesta on nyt olemassa ympäri maailmaa. Näiden periaatteiden maailmanlaajuinen omaksuminen jatkaa kasvuaan, todistaen, että asianmukaisella sopeutuksella ja paikallisten olosuhteiden ymmärtämisellä Passiivitalosuunnittelu voi tarjota poikkeuksellista mukavuutta, terveyshyötyjä ja energiatehokkuutta käytännössä missä tahansa ilmastossa maapallolla.