יישום עקרונות בית פסיבי באקלים שונים

כפי שהתקן הבינלאומי של בית פסיבי התפשט מגרמניה לכל פינה בעולם, שאלות בלתי נמנעות עלו לגבי עד כמה התקן הזה מתאים לאקלים השונה מהאקלים הקר והמתון של גרמניה. מכון הבית הפסיבי (PHI) הקדיש מחקר משמעותי לשאלה זו ועשה התאמות כאשר היה צורך, כמו התאמת התקן הקלאסי של PH כדי לקחת בחשבון דרישה נוספת להורדת לחות באקלים לח. מוסדות וארגונים רבים אחרים תרמו מחקר נרחב לעיצוב ובניית מבנים מאוד חסכוניים באנרגיה עבור מגוון סוגי אקלים. במדינות שונות פותחו דרישות מותאמות לבית פסיבי בתגובה לדאגות לגבי הספציפיות האקלימית של התקנים הבינלאומיים של PH.

למרות דאגות אלו, הבנה של עקרונות הבית הפסיבי, אשר מושרשים היטב בפיזיקת הבניין, היא קריטית לבנייה או לשדרוג של מבנים בעלי ביצועים גבוהים. אכן, כפי שהגישה של PH התפשטה ברחבי העולם, היא שינתה את השיחה לגבי מה ניתן להשיג עם מעטפת בעלת ביצועים גבוהים. המבנים של בית פסיבי שנבנו בסוגי אקלים מגוונים—בעיקר אלו שנמדדו ותוצאותיהם פורסמו—מספקים ראיות בלתי ניתנות לערעור על הצלחת הגישה הזו. עם זאת, כמעט כל פרויקט PH—במיוחד אלו שעוצבו על ידי מתרגלים חדשים בתחום ה-PH—יכול להיחשב במידה מסוימת כניסוי מדעי בבניין, ומתרגלים עם הניסיון הרב ביותר באקלים נתון מציעים תובנות יקרות ערך למעצבים חדשים.

פתרונות אקלים ים-תיכוני

מיכאל וסוף, מעצב PH מוסמך מברצלונה, ספרד, הציג תוצאות ניטור משתי מגורי PH באזורו בכנס הבינלאומי ל-PH 2015 כדי להתמודד עם ספקות לגבי ההתאמה של בית פסיבי לקיץ הים-תיכוני. פרויקט אחד היה שיפוץ של בית שורות קטן שנבנה במקור בשנת 1918 וממוקם בצפון ברצלונה. השיפוץ, שתוכנן והובל על ידי אדריכלים מקלדרון פולך סרסנדה, כלל הוספת בידוד לקירות, לגג ול slab הרצפה, והתקנת חלונות חדשים בעלי ביצועים גבוהים, עם פליטת חום נמוכה, כולל חלון גג עם אוריינטציה דרום-מערבית כדי להגדיל את הרווחים הסולאריים בחורף. הביקוש לחימום ירד באופן דרמטי מ-171 kWh/m²a ל-17.5 kWh/m²a; באופן מרשים, הבית לא היה מצויד במיזוג אוויר ועדיין שמר על טמפרטורות נוחות.

תוצאות נוחות דומות דווחו על ידי האדריכלים יוספ בונייסק וסילביה פרייטו בכנס PHI 2015 בהתבסס על ניטור שלהם של חמישה מגורי PH בצפון-מזרח ספרד—שניים בליידה ושלושה בפירנאים. הם הסיקו כי עבור גם בניינים חדשים וגם שיפוצים, בית פסיבי צריך להיות חובה או לפחות הסטנדרט שהלקוחות דורשים לנוחותם, תועלת כלכלית ורווחת כדור הארץ. כאדריכלים שהשתמשו בשיטת PH מאז 2009 וראו את התוצאות המרשימות שלה, הם הצהירו כי ימצאו את זה בלתי אפשרי מוסרית לחזור לגישות עיצוב אחרות.

התאמה לאקלים לחים מעורבים

אדם כהן, מעצב ובונה PH מנוסה בווירג'יניה, נמצא בחזית ההתאמה של עקרונות הבית הפסיבי לאקלים לחים מעורבים. הוא השיג רבים מההישגים הראשונים בתחום ה-PH בארצות הברית, כולל תכנון ובנייה של בניין אסיפה גדול עם מטבח מסחרי בתוך המעטפת התרמית וכמו כן, לאחרונה, קליניקה דנטלית.

לפי כהן, השיקול החשוב ביותר באקלים אלו הוא להגביל את הרווח הישיר מהשמש, במיוחד בעונות המעבר כאשר חימום יתר יכול להפוך לבעיה משמעותית. מאוורר לשחזור אנרגיה (ERV) כדי להפחית את הלחות הנכנסת לבניין הוא חיוני, כמו גם התקנת לולאת קירור מראש והפחתת לחות על ה-ERV כדי להוריד את העומס הלטנטי והחושי הנכנס. לבסוף, יש צורך בחינוך לדיירי הבניין לגבי ניהול רווחי חום פנימיים במהלך החודשים החמים ביותר על ידי הפעלת מערכות הצללה שאינן אוטומטיות ואולי גם להגביל בישול ממושך או עומסים חשמליים, מכיוון שבנייני Passive House שומרים על חום וקירור בלילה באקלים לחים לעיתים קרובות אינו מעשי.

שיקולים לגבי אקלים מתון

באקלימים מתונים, שבהם ניתן למזער את העומסים על מערכת הקירור והחימום באמצעות מעטפת בית פסיבי, מתעוררות אתגרים שונים. שילוב של מערכות אוורור והפצת קירור וחימום יכול ליצור יתרונות של חיסכון במקום. עם זאת, מכיוון שמערכות קירור וחימום בדרך כלל דורשות זרימות אוויר גבוהות יותר מאשר אוורור, אסטרטגיה זו מציגה אתגרים פנימיים.

One Sky Homes, חברת עיצוב/בנייה מקליפורניה, ניסתה פתרונות חדשניים. בשיפוץ הבית שלהם בסאניוויל, הם התקינו גם מאוורר לשחזור חום (HRV) וגם משאבת חום מיני-ספלי, אשר יחד מספקות אוויר צח ואוויר מותאם לאזורים משותפים. במקום לחבר כל מכשיר באמצעות ducting, המסדרונות פועלים כפלאנום אספקה כדי להעביר אוויר לחדרי השינה. מאווררי פליטה הפועלים ברציפות בנפח נמוך עם מנועים חשמליים מתקדמים (ECMs) מסייעים למשוך את האוויר הצח והממוזג לחדרי השינה. ניטור איכות האוויר הפנימי ושימוש באנרגיה אישר את היעילות של אסטרטגיה זו.

ניהול לחות באזורים גשומים

באזורים גשומים, כמו אזור המערב הצפון-מערבי של ארצות הברית, ניהול מים בכמויות גדולות הופך לנושא קריטי עבור כל הבניינים, כולל בתים פסיביים. מסך גשם מאוורר, המספק ערוץ שבו לחות בכמויות גדולות יכולה לנקז או להתאדות, ממוקם ממש בתוך הציפוי החיצוני ומשמש כפרט מפתח באזורים אלו. Practitioners של בתי פסיביים הפכו למיומנים בשילוב תכונה זו עם הבידוד החיצוני הנדרש.

הרכבת קיר חיצונית נפוצה באזורים אלו כוללת, מבחוץ פנימה, ציפוי חיצוני, רווח של מסך גשם מאוורר שנוצר על ידי פסים שמחזיקים במקום מחסום עמיד בפני מזג האוויר מעל בידוד חיצוני, ולבסוף קיר הסטוד. כמה בונים השתמשו בלוחות חיצוניים שהוקנו בשעווה, מכיוון שהם יכולים לפעול גם כמחסום עמיד בפני מזג האוויר וגם כמחסום אוויר כאשר המפרקים שלהם אטומים לחלוטין.

אוורור מכני ספציפי לאקלים

מערכת האוורור המכני חייבת להיות מעוצבת עם האקלים המקומי בראש. באקלים קרים, היעילות של מערכת חזרת חום (HRV) צריכה להיות לפחות 80 אחוז, בעוד שבאקלים מתון קריר, היעילות המינימלית יכולה לרדת ל-75 אחוז. בנוסף, שימוש במערכת אוורור עם חזרת אנרגיה (ERV) עשוי להיות הכרחי באקלים קרים כדי לשמור על רמות לחות פנימיות מקובלות במהלך החורף, מכיוון שהאוויר החדש מהחוץ בדרך כלל מכיל לחות מאוד נמוכה.

באקלימים מאוד מתונים, שבהם חלונות יכולים להישאר פתוחים כמעט כל השנה, לעיתים מתעוררות שאלות לגבי הצורך באוורור מכני. מחקר עדכני באזורים בניו זילנד עם אקלימים מתונים בדק שאלה זו ב-15 בתים בשלושה אזורי אקלים. הבניינים הללו נבדקו לאטימות ורמות מזהמים פנימיים. הממצאים הראו שאפילו בתים עם דליפות רבות לא הבטיחו איכות אוויר פנימית טובה, מכיוון שרמות המזהמים תלויות במידה רבה בתנאי הרוח היומיים. מחקר זה מאשר מה שרבים אחרים הבחינו: דליפות אקראיות בחזית הבניין אינן מספקות ערובה לאיכות אוויר פנימית בריאה.

שיקולים לגבי איכות האוויר הפנימית

בכל האקלים, יש לטפל באופן פעיל באיכות האוויר הפנימית. אפילו עם אוורור מכני קבוע שמביא אוויר טרי לתוך מבנה בית פסיבי, לא כל הדאגות לגבי איכות האוויר הפנימית עשויות להיפתר. בבתים אטומים, השימוש בחומרי בניין פחות רעילים הופך להיות חשוב יותר ויותר, במיוחד עבור חומרים עם שטח פנים פנימי הגדול ביותר, כמו רצפות בכל רחבי המגורים.

בעת השימוש בעץ מהונדס, שקול מוצרים שהם או בעלי רמות נמוכות של פורמלדהיד או חופשיים מפורמלדהיד עבור רצפות ומטבחים. מועצת משאבי האוויר של קליפורניה (CARB) מחזיקה ברשימה של מוצרים מעץ תואמים; מחקרים הראו כי בחירת מוצרים אלה יכולה להפחית את רמות הפורמלדהיד הפנימיות ביותר מ-40 אחוז.

אוורור המטבח מציב אתגרים מיוחדים במגורי בית פסיבי. בעוד שהגישה של PH מניחה שאיבת אוויר מאזור המטבח, היא לא בהכרח מפרטת על קולט אדים. עם זאת, מחקרים מצביעים על כך שגישה זו עשויה להוביל לאיכות אוויר פנימית ירודה, תלוי בעיצוב המערכת המכנית ובאם הכיריים פועלות על גז, חשמל או אינדוקציה.

להסרה אופטימלית של מזהמים הקשורים לבישול—גם תוצרי בעירה וגם חלקיקים וכימיקלים הנוצרים במהלך כל תהליך בישול—מומלץ להשתמש בקולט אדים ממורכז מעל הכיריים, המכסה את כל הלהבות, ומספק 100 עד 200 רגל מעוקב (2.83–5.66 מ³) לדקה של אוורור ממוקד. קולט אדים עם תחתית שטוחה פחות יעיל בלכידת פלומות מזהמות בהשוואה לעיצובים בצורת חרוט.

לא משנה מה סוג האקלים, כיום קיימים דוגמאות ברחבי העולם הממחישות יישום מוצלח של עקרונות בית פסיבי. האימוץ הגלובלי של עקרונות אלה ממשיך לגדול, ומוכיח כי עם התאמה נכונה והבנה של תנאים מקומיים, עיצוב בית פסיבי יכול לספק נוחות יוצאת דופן, יתרונות בריאותיים ויעילות אנרגטית כמעט בכל אקלים על פני כדור הארץ.