Danes skoraj ni več graditelja, ki bi začel z gradnjo hiše, ne da bi vsaj nekaj malega slišal ali prebral o varčevanju z energijo. Po veljavni zakonodaji ni več mogoče graditi energijsko potratnih hiš, zato so vse novogradnje energijsko varčne hiše v primerjavi s tistimi, ki so bile grajene pred leti. Večina graditeljev je danes že dobro podkovana z znanjem glede porabe energije in strmijo k cilju, da njihova novogradnja dosega vsaj nizkoenergijski razred.
Nizko energijske in pasivne hiše
V energijsko varčno gradnjo sodijo nizkoenergijske hiše in pasivne hiše. Nizkoenergijske hiše imajo porabo energije za ogrevanje od 15 do 25 kWh/m2 letno, kar je enako 1,5 do 2,5 litrom lahkega kurilnega olja. Seveda pa danes peči na kurilno olje niso več primerne za vgradnjo v takšne objekte. Tako danes nizkoenergijsko hišo praviloma ogreva toplotna črpalka ali plinski kondenzacijski kotel. Tisti, ki še vedno prisegajo na lesno biomaso in ki so pripravljeni investirati v večjo kurilnico, pa vgrajujejo sodobne peči na pelete, primeren je tudi uplinjevalna peč na drva z zalogovnikom tople vode.
Ogrevanje varčne hiše s toplotno črpalko
Čeprav nizkoenergijska hiša porabi relativno malo energije, so še vedno rezerve in možnost za še manjšo porabo z učinkovito izrabljo obnovljivih virov energije.
Sem sodi npr. sončna energija, ki skozi stekla ogreva prostore. S pravilno umestitvijo v prostor, z večjimi steklenimi površinami orientiranimi proti jugu, lahko v zimskih mesecih pridobimo ogromno toplote iz okolice. Tudi človek oddaja od 70 do 100 W energije, odvisno od njegove telesne aktivnosti, poleg tega imamo v hišah naprave kot so hladilnik, štedilnik, pralni in sušilni stroj in seveda žarnice in še bi lahko naštevali. Pasivna hiša se od nizkoenergijske hiše loči prav po tem, da lahko v njej bolj učinkovito izrabljamo pasivne vire, kot je energija iz okolice in odpadna energija električnih naprav. Pravilno grajena pasivna hiša ima instalirano moč grelnih naprav manjšo od 2 kW, zato tudi dejansko večino potrebne toplote za ogrevanje pridobimo pasivno (torej brez aktivnih elektronskih in strojnih sistemov).
Po čem se razlikujejo aktivna hiša, nič-energijska hiša in plus energijska hiša
Še vedno pa potrebujemo energijo za ogrevanje sanitarne vode. Tako peč oz. naprava, ki v ostalih hišah služi predvsem za ogrevanje prostorov, v pasivni hiši služi hkrati tudi za ogrevanje sanitarne vode. Razlog, zakaj vse več pasivnih hiš postaja aktivnih, je v tem, da te za svoje delovanje potrebujejo zelo malo energije iz obnovljivih virov, predvsem sonca in sončno elektrarno. Hišo, ki sama pridobiva energijo in jo lahko nadzorovano uporabi za svoje delovanje, imenujemo aktivna hiša. V kolikor aktivna hiša sama proizvede vso potrebno energijo, jo imenujemo nič-energijska hiša (zero energy house). Ker pa je težko pridobiti ravno prav energije, saj poraba niha glede na intenzivnost uporabe hiše, hkrati pa tudi obnovljivi viri niso konstantni, večina aktivih hiš pridobi več energije, kot jo dejansko potrebuje. Take hiše imenujemo plus energijske hiše (plus energy house).
Primer skoraj ničenergijske Marles hiše v Sloveniji
Prezračevanje energetsko varčnih hiš
Poraba energije je odvisna od več dejavnikov
Bolj kot želimo varčevati z energijo, bolj je pomembno, kako je hiša zasnovana, še posebej s stališča pasivnega zajema sončne energije. Toplotne izgube so odvisne od obodnih površin in večkot jih je in bolj kot so toplotno prepustne, več bo izgub. Na drugi strani pa so toplotne izgube in toplotni dobitki odvisni od steklenih obodnih površin. Zato je že pri načrtovanju pasivne hiše pomembno, da se poleg toplotnih izgub izračuna tudi toplotne dobitke. Tako lahko arhitekt v fazi projektiranja izkoristi vse prednosti, ki jih ponuja lokacija na kateri bo objekt stal. Pri projektiranju je potrebno posebno pozornost nameniti toplotnim mostovom, katerih pri gradnji pasivne hiše ne smejo biti. Toplotni most se lahko pojavi ob slabi izvedbi stika talne plošče in sten, v vogalih, pri odprtinah za okna in vrata, ob stikih sten in strehe, pri balkonih, terasah, raznih prebojih, kjer so še posebej problematični zračniki, inštalacijske cevi, ki gredo iz stavbe, dimniki, ipd.
Toplotna prehodnost
Ko se odločamo za gradnjo je dobro, da preučimo gradbene materiale, ki jih imamo namen uporabiti, saj na porabo energije ne vplivajo samo toplotne izgube, temveč tudi toplotna stabilnost stavbe in zrakotesnost. Večina graditeljev v Sloveniji je navdušena nad masivno gradnjo, zato je še vedno večina hiš zidanih. Čeprav je na trgu ponudba zidakov kar pestra in se njihova toplotna prevodnost nenehno zmanjšuje in so t.i. super izolativni zidaki po toplotni prevodnosti postali skoraj primerljivi z masivnim lesom, je kljub temu potrebno povedati, da so ti zidaki v primerjavi s toplotnimi izolacijami 3 do 4 krat slabši izolator. Torej, kakor koli se trudimo z masivno gradnjo, naj bo zidana ali lesena še vedno je toplotna izolacija tisti material, ki občutno pripomore k zmanjšanju toplotnih izgub.
Levo prerez montažne ali skeletne granje varčne hiše, desno prerez klasična gradnje
Če primerjamo 30 cm debelo zidano steno narejeno iz zelo izolativnih zidakov (l=0,14 W/mK) na katero dodamo še 10 cm toplotne izolacije (l=0,04 W/mK) dobimo U = 0.21 W/m2K. Enake toplotne izgube dobimo, če na masivno leseno steno debeline 10 cm dodamo še 15 cm toplotne izolacije, vendar je stena v primerjavi z zidano skoraj enkrat tanjša žal pa tudi dražja. Zato se vse bolj uveljavlja lesena skeletna gradnja. Med lesene stojke v razmaku 60 do 80 cm vstavimo toplotno izolacijo v enaki debelini kot so stojke. V tem primeru 12 cm. Da dosežemo enako toplotno prehodnost U = 0,21 W/m2K, dodamo na vsako stran še 4 cm toplotne izolacije.
Skupna debelina izolacije je v tem primeru 20 cm. Kljub večji debelini izolacije je gradnja cenovno najugodnejša, tudi v primerjavi z zidano, hkrati pa imamo zaradi tanjših sten več prostora v hiši. Čedalje več investitorjev zna izračunati, koliko ga dejansko stane pozidana površina, od katere nima nič. Na podlagi razlike med bruto in neto površino lahko zaradi tanjših sten privarčujemo tudi 10% prostora, kar pomeni, da je lahko gradnja 10% cenejša ali pa za enako ceno dobimo več.
Toplotna stabilnost
Končno poraba energije ni odvisna le od toplotne prehodnosti. Nanjo vplivajo tudi drugi dejavniki. Eden pomembnejših je zagotovo toplotna stabilnost stavbe. Akumulacija toplote pri gradnji nizkoenergijske in pasivne hiše odigra zelo pomembno vlogo, saj nizka U vrednost sama po sebi še ne zagotavlja nizke porabe, predvsem pri velikih nihanjih zunanje temperature. Ker je toplotna stabilnost odvisna od teže (kg) in specifične toplote (c) materiala imamo lahko hitro občutek, da je zopet najprimernejša masivna gradnja. Če primerjamo med seboj zidake so boljši tisti, ki so težji oz. bolj polni, žal pa imajo ti slabšo toplotno prevodnost, saj je v njih manj ujetega zraka. Če z zidaki primerjamo masivni les le ta združuje oboje. Glede toplotne prevodnosti je primerljiv z najboljšimi zidaki, hkrati pa ima še enkrat višjo specifično toploto, kar mu omogoča tudi enkrat večjo akumulacijo toplote pri enaki debelini.
Stena s površino 1m2 in debelino 20 cm iz zidaka 2 s karakteristikami l = 0,14 W/mK, teža = 500 kg/m3, c = 860 J/kgK akumulira pri spremenjeni zunanji temperaturi za 1K za 86.000 J energije, enaka stena iz suhega smrekovega masivnega lesa l = 0,14 W/mK, teža = 450 kg/m3, c = 2090 J/kgK pa pri enakih pogojih kar 188.100 J energije. Toliko energije lahko sprejme tudi stena iz zidaka s težo okoli 1200 kg/m3, vendar imajo potem ti zidaki tudi tri krat slabšo toplotno prevodnost (l). Pri leseni skeletni gradnji je še posebej pomembno, katero toplotno izolacijo vgradimo. Lahki izolacijski materiali praviloma slabo akumulirajo toploto. Najbolj poznana mineralna volna je sicer cenovno ugodna, vendar v primerjavi z masivnim lesom in zidakom, zaradi majhne specifične toplote c = 840 J/kgK akumulira premalo toplote. To pomeni, da se taka montažna hiša v primerjavi z masivno pri hitrih skokih temperature prehitro hladi oz. prehitro segreva.
Primer gradnje skeletne hiše
Tudi če vgradimo težjo mineralno volno npr. 80 kg/m3 akumuliramo pri 1 m2 stene z debelino 20 cm le 13.440 J. Tako še vedno ostaja les idealen gradbeni material, saj so njegove karakteristike optimalne glede na toplotno stabilnost in toplotne izgube stavbe. Vse bolj pa do izraza prihajajo toplotno izolacijski materiali na osnovi lesa, saj v lahki montažni gradnji akumulirajo 3 do 5 krat več toplote. S tem se ekološka skeletna gradnja močno približa zidani masivni gradnji in jo celo preseže v kolikor upoštevamo vse parametre, ki pripomorejo k učinkoviti energijsko varčni gradnji.
