Uporaba načel pasivne hiše v različnih podnebjih

Kot se je mednarodni standard Pasivne hiše razširil iz Nemčije na vse konce sveta, so se neizogibno pojavila vprašanja o tem, kako dobro ta standard velja za podnebja, ki se razlikujejo od nemškega hladnega, zmernega podnebja. Inštitut za pasivne hiše (PHI) je posvetil pomembno raziskovanje temu vprašanju in po potrebi naredil prilagoditve, kot je prilagoditev klasičnega PH standarda, da bi upošteval dodatno povpraševanje po dehumidifikaciji v vlažnih podnebjih. Mnoge druge institucije in organizacije so prispevale obsežno raziskovanje k oblikovanju in gradnji zelo nizkoenergetskih stavb za različne vrste podnebja. V več državah so bili razviti prilagojeni zahtevki za pasivne hiše v odgovor na skrbi glede podnebne specifičnosti mednarodnih PH standardov.

Ne glede na te skrbi je razumevanje načel pasivne hiše, ki so trdno zasidrana v gradbeni fiziki, ključno za gradnjo ali prenovo visokozmogljivih stavb. Res je, da je PH pristop, ko se je razširil po svetu, spremenil pogovor o tem, kaj je mogoče doseči z visokozmogljivo ovojnico. Stavbe pasivnih hiš, zgrajene v različnih vrstah podnebja—še posebej tiste, ki so bile spremljane in katerih rezultati so bili objavljeni—nudijo neizpodbitne dokaze o uspehu tega pristopa. Kljub temu se skoraj vsak PH projekt—zlasti tisti, ki so jih zasnovali novinci v PH praksi—lahko do neke mere obravnava kot eksperiment v gradbeni znanosti, in praktiki z največ izkušnjami v določenem podnebju ponujajo dragocene vpoglede za nove oblikovalce.

Sredozemske rešitve podnebja

Micheel Wassouf, certificirani PH oblikovalec iz Barcelone, Španija, je na mednarodni konferenci PH 2015 predstavil rezultate spremljanja dveh PH stanovanj v svoji regiji, da bi razrešil dvome o primernosti pasivne hiše za sredozemsko poletje. En projekt je bil prenova majhne vrstne hiše, prvotno zgrajene leta 1918 in locirane v severni Barceloni. Prenova, ki so jo načrtovali in vodili arhitekti iz Calderon Folch Sarsanedas, je vključevala dodajanje izolacije na stene, streho in talno ploščo ter namestitev novih visokoučinkovitih, nizkoemisivnih oken, vključno z oknom na strehi s jugozahodno usmeritvijo za povečanje zimske sončne energije. Povpraševanje po ogrevanju se je dramatično zmanjšalo s 171 kWh/m²a na le 17,5 kWh/m²a; kar je izjemno, hiša ni imela klimatske naprave, a je kljub temu ohranjala udobne temperature.

Podobne rezultate udobja so poročali arhitekti Josep Bunyesc in Silvia Prieto na konferenci PHI 2015 na podlagi njihovega spremljanja petih PH stanovanj v severovzhodni Španiji—dveh v Lleidi in treh v Pirenejih. Sklenili so, da bi morala biti pasivna hiša obvezna ali vsaj standard, ki ga stranke zahtevajo za svoje udobje, ekonomske koristi in dobrobit Zemlje. Kot arhitekti, ki uporabljajo PH metodo od leta 2009 in so bili priča njenim impresivnim rezultatom, so izjavili, da bi bilo moralno nemogoče vrniti se k drugim oblikovalskim pristopom.

Prilagajanje mešanim vlažnim podnebnim razmeram

Adam Cohen, izkušen oblikovalec in graditelj PH v Virginiji, je na čelu prilagajanja načel Pasivne hiše mešanim vlažnim podnebnim razmeram. Dosegel je mnoge prve uspehe PH v Združenih državah, vključno z načrtovanjem in gradnjo velikega montažnega objekta s komercialno kuhinjo znotraj toplotne ovojnice in, bolj nedavno, zobozdravstvene klinike.

Po Cohenovih besedah je najpomembnejši dejavnik v teh podnebjih omejevanje neposrednega sončnega sevanja, zlasti med prehodnimi sezonami, ko lahko pregrevanje postane pomemben problem. Energijski rekuperator (ERV) za zmanjšanje vlage, ki vstopa v stavbo, je nujen, prav tako pa je potrebno namestiti predhladilen in preddehumidifikacijski krog na ERV, da se zmanjša prihajajoča latentna in občutna obremenitev. Na koncu se morajo uporabniki stavbe izobraziti o upravljanju notranjih toplotnih dobitkov med najtoplejšimi meseci z aktiviranjem neavtomatiziranih senčil in morda omejitvijo dolgotrajnega kuhanja ali obremenitev iz vtičnic, saj stavbe Pasivne hiše zadržujejo toploto, nočno hlajenje pa v vlažnih podnebjih pogosto ni praktično.

Razmišljanja o milejšem podnebju

V milejših podnebjih, kjer je mogoče obremenitve za ogrevanje in hlajenje prostora zmanjšati s pomočjo pasivne hišne ovojnice, se pojavijo različni izzivi. Kombinacija sistemov za prezračevanje in distribucijo ogrevanja in hlajenja prostora lahko prinese prednosti pri varčevanju s prostorom. Vendar pa, ker ogrevanje in hlajenje prostora običajno zahteva višje pretoke zraka kot prezračevanje, ta strategija prinaša inherentne izzive.

One Sky Homes, podjetje za oblikovanje in gradnjo v Kaliforniji, je eksperimentiralo z inovativnimi rešitvami. V njihovi prenovi hiše v Sunnyvaleu so namestili tako ventilator za vračanje toplote (HRV) kot tudi mini-split toplotno črpalko, ki skupaj zagotavljata svež in obdelan zrak za skupne prostore. Namesto da bi povezali katerikoli aparat s kanali, hodniki delujejo kot dobavni pleni za transport zraka v spalnice. Neprekinjeno delujoči nizko-protokovni izpušni ventilatorji z učinkovitimi elektronsko komutiranimi motorji (ECMs) pomagajo privabiti svež, obdelan zrak v spalnice. Spremljanje kakovosti notranjega zraka in porabe energije je potrdilo učinkovitost te strategije.

Upravljanje vlago v deževnih regijah

V deževnih območjih, kot je regija Pacifiškega severozahoda v Združenih državah, postane upravljanje z vodo ključno vprašanje za vse zgradbe, vključno s pasivnimi hišami. Zračna dežna zaščita, ki zagotavlja kanal, kjer se lahko odvečna vlaga odteče ali izhlapi, postavljena tik za zunanjim oblogom, služi kot ključna podrobnost v teh območjih. Praktiki pasivnih hiš so postali vešči kombiniranja te funkcije z zahtevano zunanjo izolacijo.

Pogosta zunanja stenska sestava v teh regijah vključuje, od zunaj proti notranjosti, zunanjo oblogo, zračni dežni zaščitni prostor, ki ga ustvarjajo letvice, ki držijo na mestu vremensko odporen ovoj nad zunanjo izolacijo, in končno steno s stebri. Nekateri gradbeniki so uporabili zunanje obloge, impregnirane z voskom, saj lahko delujejo tako kot vremensko odporen ovoj kot tudi zračni ovoj, ko so njihovi sklepi temeljito zatesnjeni.

Mehanična ventilacija, specifična za podnebje

Sistem mehanične ventilacije je treba zasnovati ob upoštevanju lokalnega podnebja. V hladnejših podnebjih bi morala biti učinkovitost vračanja toplote HRV vsaj 80 odstotkov, medtem ko lahko v hladnih zmernih podnebjih minimalna učinkovitost pade na 75 odstotkov. Poleg tega je v hladnejših podnebjih morda potrebno uporabiti ERV, da se ohranijo sprejemljive ravni vlažnosti v notranjosti pozimi, saj ima svež zunanji zrak običajno zelo nizko vlažnost.

V zelo blagih podnebjih, kjer lahko okna ostanejo odprta skoraj vse leto, se včasih postavljajo vprašanja o nujnosti mehanične ventilacije. Nedavna študija na območjih Nove Zelandije z blagim podnebjem je preučila to vprašanje v 15 hišah v treh podnebnih conah. Te zgradbe so bile testirane na zrakotesnost in ravni notranjih onesnaževal. Ugotovitve so pokazale, da tudi zelo zračne hiše ne zagotavljajo dobre kakovosti notranjega zraka, saj so ravni onesnaževal močno odvisne od dnevnih vremenskih razmer. Ta študija potrjuje, kar so opazili mnogi drugi: naključni puščanja v ovoju zgradbe ne zagotavljajo zdrave kakovosti notranjega zraka.

Razmišljanja o kakovosti notranjega zraka

V vseh podnebjih je treba aktivno obravnavati kakovost notranjega zraka. Tudi z nenehnim mehanskim prezračevanjem, ki prinaša svež zrak v strukturo pasivne hiše, morda ne bodo rešene vse skrbi glede kakovosti notranjega zraka. V zračnih domovih postaja uporaba manj strupenih gradbenih materialov vse pomembnejša, zlasti za materiale z največjo notranjo površino, kot so tla v celotni hiši.

Pri uporabi inženirskih lesenih materialov razmislite o izdelkih, ki so bodisi nizkoformaldehidni bodisi brez formaldehida za tla in omare. Odbor za zrak v Kaliforniji (CARB) vodi seznam skladnih lesenih izdelkov; raziskave so pokazale, da lahko izbira teh izdelkov zmanjša ravni formaldehida v notranjosti za več kot 40 odstotkov.

Kuhinjsko prezračevanje predstavlja posebne izzive v stanovanjih pasivne hiše. Medtem ko pristop PH predvideva ekstrakcijo zraka iz kuhinjskega prostora, ne določa nujno napihovalne kapuce. Vendar raziskave kažejo, da ta pristop lahko vodi do slabe kakovosti notranjega zraka, odvisno od zasnove mehanskega sistema in tega, ali je kuhalna plošča na plin, električna ali indukcijska.

Za optimalno ekstrakcijo onesnaževal, povezanih s kuhanjem—tako produktov zgorevanja kot delcev in kemikalij, ki nastanejo med katerim koli procesom kuhanja—je priporočljivo, da je napihovalna kapuca nameščena nad štedilnikom, pokriva vse gorilnike in zagotavlja 100 do 200 kubičnih čevljev (2,83–5,66 m³) na minuto ciljanega prezračevanja. Kapuce s ploskim dnom so manj učinkovite pri zajemanju onesnaževalnih plinov v primerjavi z bolj koničastimi oblikami. Naročanje prezračevalnih sistemov po namestitvi in redno vzdrževanje sta ključna za zagotavljanje pravilnega delovanja, prav tako pa se pogosto zahteva izobraževanje uporabnikov o delovanju sistema.

Ne glede na vrsto podnebja zdaj po svetu obstajajo primeri, ki dokazujejo uspešno izvajanje načel pasivne hiše. Globalna sprejetost teh načel se še naprej povečuje, kar dokazuje, da lahko s pravilno prilagoditvijo in razumevanjem lokalnih razmer pasivna hiša zagotovi izjemno udobje, zdravstvene koristi in energetsko učinkovitost v praktično katerem koli podnebju na Zemlji.