Zakaj IR paneli niso primerni za pasivne hiše?

Pasivna hiša je sodoben standard gradnje, ki zagotavlja visoko energetsko učinkovitost, udobje in kakovost bivalnega okolja. Pasivna hiša je zasnovana tako, da izkorišča brezplačno sončno energijo skozi okna in vse notranje vire toplote, kot so ljudje, električne naprave in svetila. Za ogrevanje pasivne hiše je potrebna le minimalna dodatna energija, ki jo lahko zagotovi toplotna črpalka z nizkotemperaturnim režimom delovanja.

IR paneli so način ogrevanja z infrardečim sevanjem, ki neposredno segreva trda telesa v prostoru, kot so stene, pohištvo in ljudje. IR paneli ne segrevajo zraka, ampak ustvarjajo prijeten občutek toplote na koži. IR paneli so primerni za hitro ogrevanje manjših in slabo izoliranih prostorov, kjer ni potrebe po stalni temperaturi. IR paneli pa niso primerni za pasivne hiše iz več razlogov:

IR paneli porabijo veliko električne energije. Če bi želeli ogrevati pasivno hišo z IR paneli, bi potrebovali veliko število panelov z visoko močjo, kar bi pomenilo visoke stroške investicije in obratovanja.
IR paneli ne zagotavljajo enakomerne temperature v prostoru, ampak ustvarjajo toplotne cone. To pomeni, da je temperatura odvisna od oddaljenosti od panela in od smeri sevanja. Če se premaknemo iz cone pod panelom v drug del prostora, lahko občutimo hladen zrak ali prepih. To ni v skladu s konceptom pasivne hiše, ki zagotavlja stalno in optimalno temperaturo v celotnem prostoru.

Kako pravilno ogrevati pasivno hišo?

Pasivna hiša potrebuje le majhno količino dodatne energije, ki jo lahko zagotovi toplotna črpalka z nizkotemperaturnim režimom delovanja. Toplotna črpalka je naprava, ki izkorišča obnovljive vire energije iz okolja, kot so zrak, voda ali zemlja, in jih pretvarja v toploto za ogrevanje prostorov ali sanitarne vode. Toplotna črpalka deluje na principu prenosa toplote iz nižje na višjo temperaturo s pomočjo električne energije. Toplotna črpalka je zelo učinkovita in varčna naprava, saj za vsak porabljen kilovat električne energije proizvede tri do pet kilovatov toplotne energije.

Za pasivno hišo je najbolj primerna toplotna črpalka voda-voda ali zemlja-voda, ki izkoriščata podtalnico ali zemljino toploto kot vir energije. Ti dve vrsti toplotnih črpalk imata najvišjo učinkovitost (COP) in najnižjo porabo električne energije. Poleg tega sta tihi in ne potrebujeta zunanjih enot, ki bi bile podvržene vremenskim vplivom. Slabost teh toplotnih črpalk je višja cena investicije, saj je potrebno izvesti vrtino ali položiti zbiralnik po zemlji. Prav tako je potrebno pridobiti soglasje ARSO za uporabo podtalnice ali zemljine toplote.

Toplotna črpalka zrak-voda je najpogostejša izbira v Sloveniji, saj je cenovno ugodna in enostavna za namestitev. Ta vrsta toplotne črpalke izkorišča zunanji zrak kot vir energije in ga prenaša na ogrevalno vodo. Toplotna črpalka zrak-voda ima nižjo učinkovitost (COP) od drugih vrst in je bolj odvisna od zunanjih temperatur. Poleg tega ima zunanjo enoto, ki lahko povzroča hrup in je podvržena obrabi.

Za ogrevanje pasivne hiše s toplotno črpalko je potrebno imeti tudi primeren ogrevalni sistem, ki bo omogočal nizkotemperaturni režim delovanja. To pomeni, da bo ogrevalna voda imela temperaturo med 30 in 35 °C. Takšen sistem je talno gretje ali aktivacija betona.

Talno gretje je sistem, pri katerem so cevi s toplo vodo položene po tleh in oddajajo toploto v prostor. Talno gretje ima več prednosti:

zagotavlja enakomerno temperaturo po celotni površini prostora
omogoča nižjo temperaturo zraka in s tem večje udobje
ne povzroča prepiha, prahu ali suhega zraka
ne zavzema prostora na stenah
omogoča individualno regulacijo temperature za vsak prostor posebej

Aktivacija betona je sistem, pri katerem so cevi s toplo vodo vgrajene v betonsko ploščo med armaturnimi palicami. Aktivacija betona je sistem, pri katerem se betonska plošča uporablja kot akumulator toplote ali hladu, ki se prenaša v prostor s pomočjo cevi s toplo ali hladno vodo. Aktivacija betona ima več prednosti:

izkorišča veliko toplotno kapaciteto betona, ki lahko shranjuje in oddaja toploto ali hladu
omogoča visoko učinkovitost ogrevanja in hlajenja z nizkimi temperaturami vode
ne potrebuje dodatnih ogrevalnih ali hladilnih teles v prostoru
ne povzroča prepiha, prahu ali suhega zraka
omogoča individualno regulacijo temperature za vsak prostor posebej

Primerjava porabe:
Za primerjavo porabe energije za ogrevanje pasivne hiše z različnimi sistemi lahko uporabimo naslednjo formulo:

E = Q / COP

kjer je E poraba električne energije v kWh, Q je potrebna toplotna energija v kWh in COP je grelno število toplotne črpalke.
Predpostavimo, da ima pasivna hiša površino 150 m2, potrebuje za ogrevanje 15 kWh/m2 na leto in ima temperaturo ogrevalne vode 35 °C.
Če bi uporabljali IR panele z močjo 100 W/m2, bi porabili:
E = Q = 15 x 150 = 2250 kWh na leto

Če bi uporabljali toplotno črpalko voda-voda z COP = 5, bi porabili:
E = Q / COP = 15 x 150 / 5 = 450 kWh na leto

Če bi uporabljali toplotno črpalko zemlja-voda z COP = 4,5, bi porabili:
E = Q / COP = 15 x 150 / 4,5 = 500 kWh na leto

Če bi uporabljali toplotno črpalko zrak-voda z COP = 3,5, bi porabili:
E = Q / COP = 15 x 150 / 3,5 = 643 kWh na leto

Iz primerjave je razvidno, da je IR ogrevanje najdražje in najmanj učinkovito, medtem ko so toplotne črpalke veliko bolj varčne in učinkovite. Med toplotnimi črpalkami pa so najboljše tiste, ki izkoriščajo podtalnico ali zemljino toploto kot vir energije. Je pa potrebno upoštevati tudi strošek izvedbe vrtine ali zemeljskega kolektorja, zato je za majhne porabe pri pasivnih hišah najbolj optimalna izbira zrak-voda.

Primerjava s toplotno črpalko zrak-voda:

Toplotna črpalka zrak-voda je naprava, ki za ogrevanje izkorišča toploto v zraku. Toplotna črpalka zrak-voda predstavlja najcenejšo investicijo, vendar ima tudi nekoliko manjšo zmogljivost. Tovrstne toplotne črpalke so primerne tako za ogrevanje z radiatorji kot tudi za talno ogrevanje. Toplotna črpalka zrak-voda ima grelno število COP, ki predstavlja razmerje med pridobljeno toplotno energijo in količino elektrike, ki jo za svoje delovanje porabi toplotna črpalka. Pri toplotnih črpalkah zrak-voda se COP giblje med 3,4 in 4, kar pomeni, da za 1 kWh elektrike dobimo med 3,4 in 4 kWh toplotne energije.

Če primerjamo toplotno črpalko zrak-voda s IR paneli, lahko ugotovimo, da ima toplotna črpalka več prednosti:

Toplotna črpalka zrak-voda porabi manj električne energije za enako količino pridobljene toplotne energije kot IR paneli. Če bi želeli ogrevati pasivno hišo z IR paneli, bi morali imeti veliko površino panelov in večjo moč električnega priključka. To bi povečalo stroške gradnje in obratovanja hiše ter zmanjšalo njeno energetsko učinkovitost.
Toplotna črpalka zrak-voda zagotavlja enakomerno in udobno temperaturo v prostoru, saj ogreva vodo v ogrevalnem sistemu (talno gretje), ki nato oddaja toploto na zrak v prostoru. IR paneli pa delujejo na principu sevanja toplote na trde površine v prostoru, kar povzroča prevelike temperaturne razlike med stenami, tlemi in zrakom. To lahko povzroči nelagodje za stanovalce.
Toplotna črpalka zrak-voda je bolj prilagodljiva spremembam zunanjih temperatur in potrebam po ogrevanju v pasivni hiši. IR paneli pa imajo hitro odzivnost in natančno regulacijo temperature, kar je lahko problematično v pasivni hiši, kjer je temperatura v prostoru stabilna. IR paneli lahko tudi ovirajo delovanje sistema prezračevanja z rekuperacijo, ki je ključen za vzdrževanje optimalne temperature in kakovosti zraka v pasivni hiši.

Prikaz porabe za 1 kWh električne energije:
Za primerjavo porabe za 1 kWh lahko uporabimo podatek o grelnem številu (COP), ki nam pove, koliko kWh grelne energije proizvede naprava na kWh porabljene električne energije. Če predpostavimo, da imajo IR paneli COP 1 in toplotna črpalka zrak voda COP 3, potem lahko izračunamo naslednje:

Za proizvodnjo 1 kWh grelne energije IR paneli porabijo 1 kWh električne energije.
Za proizvodnjo 1 kWh grelne energije toplotna črpalka zrak voda porabi 0,33 kWh električne energije.

To pomeni, da je poraba toplotne črpalke zrak voda za 1 kWh trikrat nižja kot pri IR panelih.

Ali se IR paneli lahko uporabijo kot vir ogrevanja v novogradnji?

Ogrevanje objekta z IR paneli je prepovedano v skladu z novim energetskim zakonom in TSG-1-004:2022 ter PURES 3, razen če elektriko za IR panele proizvedemo s samooskrbno sončno elektrarno. To je eden od načinov, kako lahko dosežemo cilj skoraj nič-energijske stavbe (sNES), ki ga zahtevata tehnična smernica in PURES 3. IR paneli so namreč vrsta električnih grelcev, ki pretvarjajo elektriko v sevalno toploto brez vmesnih faz.

Energetski zakon (EZ-1) določa, da je neposredno ogrevanje na elektriko prepovedano v novih stavbah in v obstoječih stavbah, ki se prenavljajo, razen če se uporablja električna energija iz obnovljivih virov energije (OVE). To pomeni, da se ne smejo uporabljati električni radiatorji, grelne blazine, grelne folije ali IR paneli, ki dobivajo elektriko iz javnega omrežja ali drugih virov, ki niso OVE.

Tehnična smernica TSG-1-004:2022 podrobneje opredeljuje metodologijo izračuna potrebne toplote za ogrevanje, hlajenje in prezračevanje, potrebne električne energije za razsvetljavo in delovanje tehničnih sistemov ter primarne energije in emisij CO2 za celotno stavbo. Smernica določa minimalne zahteve za energijsko učinkovitost novih in obstoječih stavb ter njihovih tehničnih sistemov v skladu z evropsko direktivo o energetski učinkovitosti stavb (EPBD) in pravilnikom o učinkoviti rabi energije v stavbah (PURES-3).

PURES 3 je pravilnik, ki določa tehnične zahteve za graditev skoraj nič-energijskih stavb, ki morajo biti izpolnjene za doseganje energijske učinkovitosti stavb na področju lastnosti toplotnega ovoja stavbe, tehničnih stavbnih sistemov (TSS), ogrevanja, hlajenja, klimatizacije, prezračevanja ali njihove kombinacije, priprave tople sanitarne vode (TSV), razsvetljave, avtomatizacije in nadzora TSS, zagotavljanja lastnih obnovljivih virov energije (OVE) vključno s proizvodnjo električne energije na kraju samem, zagotavljanja podpore e-mobilnosti za potrebe uporabnikov stavb. PURES 3 prepoveduje uporabo električnih grelcev, ki dobivajo elektriko iz javnega omrežja ali drugih virov, ki niso OVE.

Zato je ogrevanje objekta z IR paneli prepovedano v skladu z novim energetskim zakonom in TSG-1-004:2022 ter PURES 3. Če želite uporabljati IR panele za ogrevanje vašega objekta, morate proizvajati svojo elektriko iz obnovljivih virov energije, na primer s sončno elektrarno. To pa pomeni dodatne stroške in tehnične izzive. Zato je bolje izbrati drug način ogrevanja, ki je bolj energetsko učinkovit in okolju prijazen. Na primer, lahko uporabite toplotno črpalko, ki izkorišča toploto iz zraka, vode ali zemlje. Toplotna črpalka je tudi vrsta električnega grelca, vendar ima veliko višji izkoristek od IR panelov. Za vsak kilovat električne energije, ki jo porabi, lahko proizvede tri do pet kilovatov toplotne energije. Poleg tega lahko toplotna črpalka deluje tudi kot hladilnik v poletnih mesecih.

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.