Aplikácia princípov pasívneho domu v rôznych klimatických podmienkach

Keď sa medzinárodný štandard Pasívny dom rozšíril z Nemecka do všetkých kútov sveta, nevyhnutne sa objavili otázky o tom, ako dobre tento štandard platí pre klímy, ktoré sa líšia od nemeckej chladnej, miernej klímy. Inštitút pasívnych domov (PHI) venoval tejto otázke značný výskum a vykonal úpravy, keď to bolo potrebné, ako napríklad prispôsobenie klasického štandardu PH na zohľadnenie dodatočného dopytu po dehumidifikácii v vlhkých klímach. Mnohé ďalšie inštitúcie a organizácie prispeli rozsiahlym výskumom k návrhu a výstavbe veľmi nízkoenergetických budov pre rôzne typy klímy. V niekoľkých krajinách boli vyvinuté prispôsobené požiadavky na pasívne domy v reakcii na obavy o klimatickú špecifickosť medzinárodných štandardov PH.

Bez ohľadu na tieto obavy je pochopenie princípov pasívneho domu, ktoré sú pevne zakorenené v stavebnej fyzike, kľúčové pre výstavbu alebo rekonštrukciu budov s vysokým výkonom. Skutočne, keď sa prístup PH rozšíril globálne, transformoval diskusiu o tom, čo je možné dosiahnuť s vysokovýkonným obalom. Budovy pasívneho domu postavené v rôznych typoch klímy—najmä tie, ktoré boli monitorované a ktorých výsledky boli publikované—poskytujú nepopierateľné dôkazy o úspechu tohto prístupu. To povedané, takmer každý projekt PH—najmä tie navrhnuté nováčikmi v oblasti PH—môže byť do určitej miery považovaný za experiment v oblasti stavebnej vedy, a odborníci s najväčšími skúsenosťami v danej klíme ponúkajú cenné postrehy pre nových dizajnérov.

Stredomorské klimatické riešenia

Micheel Wassouf, certifikovaný PH dizajnér z Barcelony, Španielsko, prezentoval výsledky monitorovania z dvoch PH rezidencií vo svojej oblasti na 2015 Medzinárodnej PH konferencii, aby sa vysporiadal s pochybnosťami o vhodnosti pasívneho domu pre stredomorské leto. Jeden projekt bol rekonštrukciou malej radovej domu, pôvodne postavenej v roku 1918, nachádzajúcej sa na severe Barcelony. Rekonštrukcia, plánovaná a vedená architektmi z Calderon Folch Sarsanedas, zahŕňala pridanie izolácie na steny, strechu a podlahovú dosku, a inštaláciu nových vysokovýkonných, nízkoemisných okien, vrátane strešného okna so západnou orientáciou na zvýšenie zimných solárnych ziskov. Dopyt po vykurovaní dramaticky klesol z 171 kWh/m²a na len 17,5 kWh/m²a; pozoruhodné je, že dom nemal klimatizáciu, a predsa udržiaval pohodlné teploty.

Podobné výsledky pohodlia hlásili architekti Josep Bunyesc a Silvia Prieto na 2015 PHI konferencii na základe ich monitorovania piatich PH rezidencií v severovýchodnom Španielsku—dvoch v Lleide a troch v Pyrenejach. Dospeli k záveru, že pre nové stavby aj rekonštrukcie by mal byť pasívny dom povinný alebo aspoň štandard, ktorý klienti požadujú pre svoje pohodlie, ekonomický prospech a blaho Zeme. Ako architekti, ktorí používajú PH metódu od roku 2009 a boli svedkami jej pôsobivých výsledkov, uviedli, že by považovali za morálne nemožné vrátiť sa k iným prístupom k dizajnu.

Prispôsobenie sa zmiešaným vlhkým klimatickým podmienkam

Adam Cohen, skúsený dizajnér a staviteľ PH vo Virgínii, je na čele prispôsobovania princípov Pasívneho domu zmiešaným vlhkým klimatickým podmienkam. Dosiahol mnoho prvých úspechov PH v Spojených štátoch, vrátane návrhu a výstavby veľkej administratívnej budovy s komerčnou kuchyňou vo vnútri tepelného obalu a, nedávno, zubnej kliniky.

Podľa Cohena je najdôležitejším faktorom v týchto klimatických podmienkach obmedzenie priameho slnečného žiarenia, najmä počas prechodných období, keď môže prehriatie predstavovať významný problém. Ventilátor na rekuperáciu energie (ERV) na zníženie vlhkosti vstupujúcej do budovy je nevyhnutný, rovnako ako inštalácia predchladzovacej a predodvlhčovacej slučky na ERV na zníženie prichádzajúceho latentného a zmyslového zaťaženia. Nakoniec, obyvatelia budovy potrebujú vzdelanie o správe vnútorných ziskov tepla počas najteplejších mesiacov aktivovaním neautomatizovaných tieniacich systémov a prípadne obmedzením dlhodobého varenia alebo elektrických zariadení, keďže budovy Pasívneho domu uchovávajú teplo a nočné chladenie v humidných klimatických podmienkach často nie je praktické.

Úvahy o miernejšom podnebí

V miernejších podnebiach, kde je možné minimalizovať zaťaženie priestorového vykurovania prostredníctvom obálky pasívneho domu, sa objavujú rôzne výzvy. Kombinovanie ventilačných a distribučných systémov priestorového vykurovania môže vytvoriť výhody šetrenia priestorom. Avšak, keďže priestorové vykurovanie zvyčajne vyžaduje vyššie prietoky vzduchu ako ventilácia, táto stratégia predstavuje inherentné výzvy.

One Sky Homes, kalifornská dizajnérska a stavebná spoločnosť, experimentovala s inovatívnymi riešeniami. Vo svojej prestavbe domu v Sunnyvale nainštalovali ako tepelné čerpadlo s rekuperáciou tepla (HRV), tak aj mini-split tepelné čerpadlo, ktoré spoločne dodávajú čerstvý vzduch a upravený vzduch do spoločných priestorov. Namiesto vedenia vzduchu cez potrubie fungujú chodby ako dodávacie plénum na transport vzduchu do spální. Neustále pracujúce ventilátory s nízkym objemom vzduchu s efektívnymi elektronicky komutovanými motormi (ECMs) pomáhajú nasávať čerstvý, upravený vzduch do spální. Monitorovanie kvality vnútorného vzduchu a spotreby energie potvrdilo účinnosť tejto stratégie.

Správa vlhkosti v daždivých oblastiach

V daždivých oblastiach, ako je región Pacifického severozápadu v Spojených štátoch, sa správa objemovej vody stáva kritickou otázkou pre všetky budovy, vrátane pasívnych domov. Vetraná dažďová clona, ktorá poskytuje kanál, kde môže objemová vlhkosť odtekať alebo sa odparovať, umiestnená tesne za vonkajším obkladom, slúži ako kľúčový detail v týchto oblastiach. Praktici pasívnych domov sa stali zručne kombinovať túto funkciu s požadovanou vonkajšou izoláciou.

Bežná vonkajšia stena v týchto oblastiach zahŕňa, z vonku dovnútra, vonkajší obklad, vetranú medzeru dažďovej clony vytvorenú latami, ktoré držia na mieste bariéru odolnú voči poveternostným podmienkam nad vonkajšou izoláciou, a nakoniec nosnú stenu. Niektorí stavitelia použili vonkajšie opláštenie impregnované voskom, pretože môže fungovať ako bariéra odolná voči poveternostným podmienkam aj ako vzduchová bariéra, ak sú jej spoje dôkladne utesnené.

Mechanická ventilácia špecifická pre klímu

Systém mechanickej ventilácie musí byť navrhnutý s ohľadom na miestnu klímu. V chladnejších klimatických podmienkach by mala byť účinnosť rekuperácie tepla HRV aspoň 80 percent, zatiaľ čo v chladných miernych klimatických podmienkach môže minimálna účinnosť klesnúť na 75 percent. Okrem toho môže byť v chladnejších klimatických podmienkach potrebné použiť ERV na udržanie prijateľných úrovní vlhkosti vo vnútorných priestoroch počas zimy, keď má čerstvý vonkajší vzduch zvyčajne veľmi nízku vlhkosť.

V veľmi miernych klimatických podmienkach, kde môžu byť okná otvorené takmer počas celého roka, sa občas objavujú otázky o nevyhnutnosti mechanickej ventilácie. Nedávna štúdia v oblastiach Nového Zélandu s miernymi klimatickými podmienkami preskúmala túto otázku v 15 domoch naprieč tromi klimatickými zónami. Tieto budovy boli testované na tesnosť a úrovne vnútorných kontaminantov. Zistenia odhalili, že aj veľmi netesné domy nezaručovali dobrú kvalitu vnútorného vzduchu, pretože úrovne kontaminantov záviseli významne od denných veterných podmienok. Táto štúdia potvrdzuje to, čo mnohí iní pozorovali: náhodné netesnosti v obálke budovy neposkytujú záruku zdravej kvality vnútorného vzduchu.

Úvahy o kvalite vnútorného vzduchu

Vo všetkých klimatických podmienkach je potrebné aktívne sa zaoberať kvalitou vnútorného vzduchu. Aj keď neustála mechanická ventilácia privádza čerstvý vzduch do budovy Passive House, nemusia byť všetky obavy týkajúce sa kvality vnútorného vzduchu vyriešené. V tesných domoch sa stáva čoraz dôležitejším používať menej toxické stavebné materiály, najmä pre materiály s najväčšou vnútornou plochou, ako je podlahová krytina v celom obydlí.

Pri používaní inžinierneho dreva zvážte produkty, ktoré sú buď s nízkym obsahom formaldehydu, alebo bez formaldehydu pre podlahy a skrinky. Rada pre ochranu ovzdušia Kalifornie (CARB) udržuje zoznam súladných drevených produktov; výskum ukázal, že výber týchto produktov môže znížiť hladiny formaldehydu vo vnútornom vzduchu o viac ako 40 percent.

Ventilácia kuchyne predstavuje osobitné výzvy v obydliach Passive House. Zatiaľ čo prístup PH predpokladá odsávanie vzduchu z kuchynskej oblasti, nešpecifikuje nutne odsávač pary. Avšak výskum naznačuje, že tento prístup môže viesť k zlej kvalite vnútorného vzduchu, v závislosti od návrhu mechanického systému a toho, či je varná doska na plynový, elektrický alebo indukčný pohon.

Pre optimálne odsávanie znečisťujúcich látok súvisiacich s varom—ako sú vedľajšie produkty spaľovania a častice a chemikálie generované počas akéhokoľvek varenia—je odporúčané mať odsávač pary umiestnený nad sporákom, pokrývajúci všetky horáky a poskytujúci 100 až 200 kubických stôp (2.83–5.66 m³) cielenej ventilácie za minútu. Odsávače s plochým dnom sú menej účinné pri zachytávaní znečisťujúcich plôch v porovnaní s konickými dizajnmi. Zabezpečenie ventilácie po inštalácii a vykonávanie pravidelnej údržby sú kľúčové pre zabezpečenie správnej funkcie, a obyvatelia často potrebujú vzdelanie o prevádzke systému.

Bez ohľadu na typ klímy teraz existujú príklady po celom svete, ktoré demonštrujú úspešnú implementáciu princípov Passive House. Globálne prijatie týchto princípov naďalej rastie, čo dokazuje, že s riadnou adaptáciou a porozumením miestnym podmienkam môže dizajn Passive House poskytnúť výnimočné pohodlie, zdravotné výhody a energetickú efektívnosť takmer v akejkoľvek klíme na Zemi.