Praktični nasveti za načrtovanje Pasivne hiše, ki upošteva lokacijo, naročnika in energetsko bilanco

Pasivna hiša je zgradba, ki zagotavlja izjemno udobje bivanja z zelo nizko porabo energije za ogrevanje. Pasivna hiša izkorišča naravne vire energije, predvsem sončno energijo, ki jo zajema skozi okna in steklene stene. Sončna energija je odvisna od številnih dejavnikov, kot so letni čas, dnevni čas, zemljepisna širina in orientacija površja. V tem članku bomo predstavili, kako načrtovati pasivno hišo glede na te dejavnike, da se doseže optimalna izraba sončne energije in bivalno udobje. Posebej se bomo osredotočili na tri vidike: orientacijo pasivne hiše glede na smer neba, odklone pasivne hiše glede na idealno južno orientacijo in senčenje pasivne hiše zaradi okoliških objektov ali lastne zgradbe. Za vsak vidik bomo podali osnovne koncepte, pomembne parametre in praktične nasvete za arhitekturno načrtovanje pasivne hiše.

Pasivna hiša je zgradba, ki za ogrevanje potrebuje manj kot 15 kWh/(m2a), torej manj kot 1,5 l kurilnega olja na kvadratni meter letno. Za doseganje tega standarda je potrebno upoštevati nekatera načela arhitekturne zasnove pasivne hiše, med katerimi je zelo pomembna orientacija. V tem članku bomo obravnavali, kako orientacija vpliva na energijsko bilanco pasivne hiše in kakšne so smernice za njeno optimalno umeščanje v prostor.

Energijska bilanca pasivne hiše je izračun razmerja med toplotnimi dobitki in toplotnimi izgubami v zgradbi. Toplotni dobitki so posledica sončnega obsevanja, notranjih virov toplote (ljudje, naprave) in rekuperacije odpadne toplote iz prezračevanja. Toplotne izgube pa nastajajo zaradi prehoda toplote skozi ovoj zgradbe, prezračevanja in priprave sanitarne vode. Za dosego standarda pasivne hiše mora biti letna potrebna toplota za ogrevanje manjša ali enaka 15 kWh/(m2a). To pomeni, da morajo biti toplotni dobitki vsaj enaki toplotnim izgubam. Energijska bilanca je odvisna od številnih dejavnikov, med katerimi je pomembna tudi orientacija zgradbe. Orientacija vpliva na količino in čas sončnega obsevanja, ki je glavni vir toplotnih dobitkov v pasivni hiši. V nadaljevanju bomo predstavili, kako orientirati pasivno hišo glede na smer neba, letni čas in dnevno gibanje sonca, da bi dosegli optimalno energijsko bilanco.

Orientacija pasivne hiše glede na smer neba je prva stvar pri idejni zasnovi pasivne hiše. Tukaj je zelo enostaven pogoj: Hiša mora biti z največjo fasado, kjer je največ steklenih površin, orientirana proti jugu, z dovoljenimi odstopanji. Južna orientacija v hladnih delih leta omogoča maksimalno izrabo sončne energije in s tem kar do 40-odstotni doprinos k ogrevanju zgradbe. Izraba dobitkov sončnega sevanja je odvisna tudi od orientacije fasade, letnega časa in dnevnega gibanja sonca. Najintenzivneje je zjutraj obsevana vzhodna fasada, popoldne pa zahodna. Zato je priporočljivo, da se na teh fasadah namestijo senčila, ki preprečujejo pregrevanje poleti in omogočajo prehod sončne svetlobe pozimi. Severna fasada pa je najmanj obsevana in najbolj izpostavljena toplotnim izgubam, zato je priporočljivo, da se na njej zmanjša število oken in poveča debelina izolacije.

Orientacija pasivne hiše glede na letni čas in dnevno gibanje sonca je pomembna za izrabo sončnih dobitkov v različnih obdobjih leta. Sonce je namreč višje na nebu poleti kot pozimi, kar pomeni, da je njegovo sevanje bolj intenzivno in direktno poleti, bolj šibko in posredno pozimi. Poleg tega se dnevna dolžina spreminja glede na letni čas, kar vpliva na količino sončne energije, ki jo prejme zgradba. Dnevno gibanje sonca pa pomeni, da se sonce premika po nebu od vzhoda proti zahodu v različnih kotih glede na obzorje. To vpliva na smer in trajanje sončnega obsevanja različnih fasad zgradbe. Za optimalno orientacijo pasivne hiše glede na letni čas in dnevno gibanje sonca je potrebno upoštevati naslednje smernice:

• Poleti je treba preprečiti pregrevanje zgradbe zaradi prevelikega sončnega obsevanja. To lahko dosežemo z namestitvijo senčil (npr. žaluzij, markiz, pergol) na južni fasadi, ki prepuščajo sonce pozimi in ga zadržujejo poleti. Prav tako je priporočljivo imeti manjše okenske površine na vzhodni in zahodni fasadi, ki so bolj izpostavljene soncu zjutraj in popoldne. Na severni fasadi pa je poleti malo sonca, zato ni potrebno senčenje.
• Pozimi je treba izkoristiti sončne dobitke za ogrevanje zgradbe. To lahko dosežemo z večjimi okenskimi površinami na južni fasadi, ki prepuščajo nizko stoječe sonce pozimi in ga odbijajo poleti. Prav tako je priporočljivo imeti dobro toplotno izolacijo ovoja zgradbe, ki preprečuje toplotne izgube skozi stene, streho in tla. Na severni fasadi pa je pozimi malo sonca, zato je potrebno zmanjšati okenske površine in povečati debelino izolacije.
• Spomladi in jeseni je treba uravnotežiti sončne dobitke in toplotne izgube. To lahko dosežemo z uporabo senzorsko vodenih senčil, ki se prilagajajo glede na položaj sonca in temperaturo zraka. Prav tako je potrebno imeti prezračevalni sistem z rekuperacijo toplote, ki zagotavlja svež in čist zrak ter izkorišča odpadno toploto iz odpadnega zraka.

Pomen odklona pasivne hiše od idealne južne lege

Odkloni od juga pasivne hiše pomenijo, kako močno je zgradba odstopa od idealne južne orientacije. Južna orientacija je namreč najugodnejša za pasivno hišo, saj omogoča maksimalno izrabo sončne energije za ogrevanje zgradbe. Sonce je namreč pozimi najvišje na južni strani neba, kar pomeni, da je njegovo sevanje bolj direktno in intenzivno na južni fasadi. Poleti pa je sonce višje na nebu in bolj obseva vzhodno in zahodno fasado, ki sta bolj izpostavljeni pregrevanju.

Odkloni od juga pasivne hiše vplivajo na energijsko bilanco zgradbe, saj zmanjšujejo ali povečujejo sončne dobitke glede na letni čas in dnevno gibanje sonca. Odkloni od juga pasivne hiše so lahko posledica oblike zemljišča, smeri ceste, urbanističnih omejitev ali arhitekturne zasnove. Odkloni od juga pasivne hiše niso nujno slabi, če so pravilno načrtovani in upoštevajo druge dejavnike, kot so velikost in oblika oken, senčenje, toplotna izolacija in prezračevanje. Odkloni od juga pasivne hiše pa lahko poslabšajo energijsko učinkovitost zgradbe, če so preveliki ali neustrezni za klimatske razmere.

Po nekaterih virih je optimalni odklon od juga pasivne hiše med 10° in 20°. To pomeni, da je zgradba rahlo obrnjena proti vzhodu ali zahodu. Tak odklon lahko ima nekatere prednosti, kot so:

• Boljše izkoriščanje sončne energije v prehodnih obdobjih (pomlad in jesen), ko je sonce nižje na nebu in bolj obseva vzhodno ali zahodno fasado.
• Manjše pregrevanje poleti zaradi manjšega obsevanja južne fasade.
• Večja raznolikost notranje osvetljenosti in razgledov zaradi več smeri oken.

Vendar pa ima tak odklon tudi nekatere slabosti, kot so:

• Manjši sončni dobitki pozimi zaradi manjšega obsevanja južne fasade.
• Večje toplotne izgube skozi večje površine oken na vzhodni in zahodni fasadi.
• Potreba po večjem senčenju vzhodnih in zahodnih oken poleti zaradi večjega obsevanja.

Zato je pri načrtovanju odklonov od juga pasivne hiše potrebno upoštevati celoten koncept zgradbe in njeno energijsko bilanco. Priporočljivo je uporabljati računalniške programe za simulacijo energetske učinkovitosti zgradbe, kot je PHPP (Passivhaus Projektierungs Paket), ki omogoča optimizacijo odklonov od juga glede na druge parametre pasivne hiše. Odkloni od juga pasivne hiše so torej pomembni za pravilno izrabo sončne energije in bivalno udobje v pasivni hiši. Vendar pa niso edini dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri arhitekturnem načrtovanju pasivne hiše.

Senčenje okoliških objektov

Senčenje okoliških objektov pasivne hiše pomeni, kako močno so sončni dobitki zmanjšani zaradi sence, ki jo mečejo bližnje stavbe, drevesa ali druge ovire. Sončni dobitki so namreč ključni za pasivno hišo, saj prispevajo k ogrevanju zgradbe z naravno energijo. Sonce je najvišje na nebu okoli poldneva, zato je takrat njegovo sevanje najbolj direktno in intenzivno na južni fasadi. Zato je za pasivno hišo pomembno, da ima južna fasada čim manj senčenja od okoliških objektov.

Senčenje okoliških objektov pasivne hiše vpliva na energijsko bilanco zgradbe, saj zmanjšuje ali povečuje sončne dobitke glede na letni čas in dnevno gibanje sonca. Senčenje okoliških objektov pasivne hiše je lahko posledica oblike zemljišča, smeri ceste, urbanističnih omejitev ali arhitekturne zasnove. Senčenje okoliških objektov pasivne hiše ni nujno slabo, če je pravilno načrtovano in upošteva druge dejavnike, kot so velikost in oblika oken, senčenje, toplotna izolacija in prezračevanje. Senčenje okoliških objektov pasivne hiše pa lahko poslabša energijsko učinkovitost zgradbe, če je preveliko ali neustrezno za klimatske razmere.

Zato je pri nakupu parcele za gradnjo pasivne hiše potrebno preveriti senčenje okoliških objektov in oceniti njihov vpliv na sončni potencial bodoče pasivne hiše. To lahko storimo s pomočjo računalniških programov za simulacijo sončnega obsevanja in senčenja, ali s pomočjo posebnih naprav za merjenje sonca, kot je Heliodon. S tem lahko ugotovimo, kako bo sonce obsevalo parcelo in zgradbo skozi leto in kako bo to vplivalo na energijsko bilanco in bivalno udobje v pasivni hiši.

Senčenje okoliških objektov pasivne hiše je torej pomembno za pravilno izrabo sončne energije in bivalno udobje v pasivni hiši. Vendar pa ni edini dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri nakupu parcele in arhitekturnem načrtovanju pasivne hiše.

Pomen vpadnega kota sonca pri načrtovanju pasivne hiše

Vpadni kot sonca je kot med smerjo proti soncu in vodoravno ravnino. Vpadni kot sonca določa, kako močno je sončno sevanje na površju zemlje. Vpadni kot sonca je odvisen od letnega časa, dnevnega časa, zemljepisne širine in orientacije površja. Vpadni kot sonca vpliva na sončne dobitke pasivne hiše, saj večji kot pomeni večje sevanje in večje ogrevanje zgradbe.

Vpadni kot sonca v zimskih mesecih je manjši kot v poletnih mesecih. To pomeni, da je sonce pozimi nižje na nebu in da je njegovo sevanje bolj poševno in šibkejše na površju zemlje. Zato je pozimi potrebno imeti večje površine oken na južni fasadi pasivne hiše, da se izkoristi čim več sončnih dobitkov. Pozimi je tudi pomembno preprečiti senčenje oken zaradi okoliških objektov ali lastne zgradbe, saj bi to zmanjšalo sončne dobitke.

Vpadni kot sonca v poletnih mesecih je večji kot v zimskih mesecih. To pomeni, da je sonce poleti višje na nebu in da je njegovo sevanje bolj pravokotno in močnejše na površju zemlje. Zato je poleti potrebno imeti manjše površine oken na južni fasadi pasivne hiše, da se prepreči pregrevanje zgradbe. Poleti je tudi pomembno zagotoviti senčenje oken zaradi okoliških objektov ali lastne zgradbe, saj bi to zmanjšalo sončne dobitke.

V Sloveniji je povprečno sončno obsevanje na kvadratni meter horizontalne površine večje od 1000 kWh/m2. Desetletno merjeno povprečje (1993-2003) letnega globalnega obsevanja je med 1053 in 1389 kWh/m2, pri čemer polovica Slovenije prejme med 1153 in 1261 kWh/m2. V Sloveniji je največji opoldanski višinski kot sonca (in s tem tudi vpadni kot sonca) dosežen 21. junija (poletni solsticij), ko je približno 67° za Ljubljano (zemljepisna širina 46°) in približno 69° za Piran (zemljepisna širina 45°). Najmanjši opoldanski višinski kot sonca (in s tem tudi vpadni kot sonca) je dosežen 21. decembra (zimski solsticij), ko je približno 20° za Ljubljano in približno 22° za Piran.

Pomen termične mase za pasivno hišo

Termična masa v pasivni hiši je del, ki bi ga lahko dodali v telo članka, pred zaključkom. Termična masa je lastnost gradbenih materialov, ki omogoča shranjevanje toplote in zagotavlja vztrajnost proti temperaturnim nihanjem. Termična masa je pomemben element pasivne sončne hiše, saj lahko uravnava notranjo temperaturo in izboljšuje udobje. Termična masa lahko deluje kot toplotni akumulator ali kot toplotni blažilec.

Kot toplotni akumulator lahko termična masa absorbira in shrani toploto iz sonca ali drugih virov čez dan in jo sprosti ponoči ali v oblačnih dneh, ko je potreba po ogrevanju večja. Na primer, betonska tla ali stene lahko delujejo kot toplotni akumulatorji v pasivni hiši. Beton ima visoko specifično toploto in gostoto, kar pomeni, da lahko shrani veliko toplotne energije pri majhni spremembi temperature. Betonska tla ali stene morajo biti neposredno izpostavljena soncu skozi velika okna ali steklene stene, da lahko absorbirajo sončno toploto. Ponoči ali v hladnejših dneh pa oddajajo toploto v prostor in tako zvišujejo notranjo temperaturo.

Kot toplotni blažilec lahko termična masa zmanjša amplitude temperaturnih nihanj tako, da upočasni prenos toplote med zunanjostjo in notranjostjo stavbe. Na primer, masivna betonska stena (TermoLOGiK) ali AB medetažna plošča lahko delujeta kot toplotna blažilca v pasivni hiši. Ti elementi imajo visoko termično vztrajnost, kar pomeni, da se počasi segrevajo in ohlajajo. Tako zmanjšujejo temperaturne razlike med zunanjostjo in notranjostjo ter med dnevom in nočjo. To povečuje bivalno udobje in zmanjšuje potrebo po dodatnem ogrevanju ali hlajenju.

Termična masa v pasivni hiši je torej pomembna za boljše bivalne pogoje in nižje stroške energije. Vendar pa je treba termično maso pravilno načrtovati in uporabljati glede na klimatske razmere, orientacijo zgradbe, velikost oken in senčenje. Preveč ali premalo termične mase lahko povzroči pregrevanje ali podhladitev zgradbe ter neugodno notranje okolje. Zato je priporočljivo uporabljati računalniške programe za simulacijo energetske učinkovitosti zgradbe, kot je PHPP (Passivhaus Projektierungs Paket), ki omogoča optimizacijo termične mase glede na druge parametre pasivne hiše.

Individualni pristop do projektiranja pasivnih hiš

Pasivna hiša je zgradba, ki zahteva posebno pozornost pri načrtovanju in gradnji. Ni dovolj le slediti standardom pasivne gradnje, temveč je potrebno prilagoditi vsak projekt posebej glede na lokacijo in potrebe naročnika. Le tako lahko dosežemo najboljše rezultate v smislu udobja, učinkovitosti in ekonomičnosti.

Individualni pristop do projektiranja pasivnih hiš pomeni, da se za vsak objekt posebej analizirajo in optimizirajo naslednji elementi:

• Orientacija: Pasivna hiša mora biti orientirana tako, da maksimalno izkoristi sončno energijo za ogrevanje in osvetlitev prostorov. Hkrati mora biti zaščitena pred prekomernim pregrevanjem poleti z ustreznimi senčili in prezračevanjem.
• Postavitev oken: Okna morajo biti postavljena tako, da omogočajo zadostno naravno svetlobo in razgled, hkrati pa preprečujejo prevelike toplotne izgube pozimi in prevelike toplotne dobitke poleti. Okna morajo biti tudi kakovostna, zrakotesna in s trojnim zasteklitvijo.
• Upoštevanje individualnih želj naročnika: Naročnik mora biti vključen v proces načrtovanja pasivne hiše, da se upoštevajo njegove želje glede velikosti, oblike, funkcionalnosti in estetike objekta. Naročnik mora biti tudi seznanjen s prednostmi in slabostmi različnih rešitev ter s stroški gradnje in vzdrževanja pasivne hiše.
• Število oseb, ki bodo živele v hiši: Število oseb vpliva na potrebo po prostoru, opremi, sanitarnih napravah in prezračevanju. Večje število oseb pomeni tudi večjo notranjo toplotno obremenitev, ki jo je potrebno uravnavati s primernim prezračevanjem.

Individualni pristop do projektiranja pasivnih hiš omogoča naročniku, da sodeluje pri oblikovanju svoje bodoče hiše in da izrazi svoje potrebe, želje in pričakovanja. Takšen pristop je ključen in potreben, če želimo dobiti pasivno hišo, ki je najbolj ekonomsko upravičena na določeni lokaciji in ki zagotavlja visoko raven udobja in kakovosti bivanja.

Tipski projekti pasivnih hiš, ki ne upoštevajo teh dejavnikov, so kot taki slab izbor za kvalitetno rešitev in optimalno energetsko zasnovo. Tipski projekti pasivnih hiš so namreč pogosto neprilagojeni lokaciji, na katero se postavljajo, saj ne upoštevajo specifičnih značilnosti terena, klime, orientacije ali senčenja. Tipski projekti pasivnih hiš so tudi neprilagojeni naročniku, saj ne upoštevajo njegovih individualnih želj ali potreb¹². Tipski projekti pasivnih hiš so tako napačna rešitev, ki ni energetsko optimalna in ne izkorišča vseh danosti, ki bi jih omogočal individualni pristop.

Individualni pristop do projektiranja pasivnih hiš zahteva več časa, truda in strokovnosti od tipskega pristopa. Vendar se ta investicija povrne v obliki boljših objektov, ki so pisani na kožo naročniku in maksimalno energetsko izrabo lokacije. Individualni pristop do projektiranja pasivnih hiš je torej pomemben za pravilno izrabo sončne energije in bivalno udobje v pasivni hiši.

Avtor: Alen Mladinov univ.dipl.inž.arh ZAPS 1244

Če se želite prepričati o prednostih individualnega pristopa do projektiranja pasivnih hiš, vam priporočamo, da se obrnete na podjetje Arhem d.o.o., ki v sklopu arhitekturnega biroja ponuja povsem individualni pristop do zasnove projekta, individualno vodenje vsakega projekta in osebni pristop do vsakega, ki jim s sodelovanjem izkaže zaupanje. Podjetje Arhem d.o.o. ima dolgoletne izkušnje in znanje na področju pasivne gradnje in uporablja PHPP metodologijo za izračun energetske bilance. Poleg tega vam lahko ponudijo izvedbo pasivne hiše v sklopu skupine PasivnaGradnja.si, ki bo na podlagi več kot 20 letnih izkušenj na področju pasivne gradnje in dobro izdelane projektne dokumentacijo arhitekturnega biroja Arhem prenesla na gradbišče in jo s pomočjo popolnoma fleksibilnega gradbenega sistema za izvedbo pasivnih hiš TermoLOGiK hitro in natančno prenesla v realnost.

Končni rezultat bo zaradi usklajenega dela in poznavanja vseh segmentov projektiranja in gradnje najboljši za dano lokacijo, za izražene želje naročnika in ekonomski okvir v katerega je objekt postavljen.

Članki o Pasivni hiši in Pasivni gradnji za več in podrobnejše informacije:

Kako vam lahko pomagamo?

Prosimo izpolnite spodnja polja. V najkrajšem času vas bomo kontaktirali in pomagali pri realizaciji vašega projekta ali pa vam s svetovanjem in nasvetom pomagamo najti pravo rešitev.