Rekuperacija toplote: obveznost ali nuja?

Je od leta 2021 v hiši nujno pasivno prezračevanje oziroma rekuperacija toplote?

Noben predpis ljudem ne nalaga, da morajo imeti v hiši prezračevanje z rekuperacijo toplote. Zakaj torej številni arhitekti trdijo, da je rekuperacija nujna?

Ta zahteva izhaja iz izračunov. Po energijskem razredu A0 za skoraj ničenergijske hiše, ki velja od leta 2021, se ocenjujejo tri glavne sestavine energijske učinkovitosti stavbe:

• toplotnoizolacijske lastnosti ovoja stavbe,
• toplotne izgube in dobitki hiše,
• priprava toplote in pridobivanje iz obnovljivih virov.

Toplotnoizolacijske lastnosti ovoja stavbe

... se postopoma izboljšujejo že od leta 1960. Izolirane so bile tudi prve panelne stavbe. Imele so tako imenovane sendvič stene, pri katerih je srednjo plast tvoril toplotnoizolacijski beton. Spodbuda za toplotno izolacijo je bila v tistih letih predvsem želja po neodvisnosti od dobave energije iz sosednjih držav, pa tudi ekologija = smrad iz številnih dimnikov.

Nato je prišlo leto 2010, ko smo toplotno izolacijo začeli jemati resneje. Od takrat trg postopoma pripravljamo na izdelke, konstrukcijske detajle in obrtniško kakovost, da zmoremo graditi danes zahtevane hiše razreda A0. Najšibkejši člen so okna, ki jih je treba izbrati odgovorno. Pri končni odločitvi vam rad svetuje vsak arhitekt ali projektant ogrevanja.

Povedati je treba, da je kakovosten toplotni ovoj stavbe za njene stanovalce ugoden, saj zmanjšuje število kritičnih mest v ovoju (toplotnih mostov) in s tem pojav plesni. Zmanjšuje potrebo po toploti in s tem odpravlja presuh zrak in zmanjšuje količino prašnih delcev, ki mašijo pljuča in prenašajo pršice in viruse.

Kot pri vsem tudi pri toplotnoizolacijskem ovoju ne gre pretiravati. Od določene debeline naprej dodajanje izolacije vpliva na prihranek. Pri fasadnih stenah smo dosegli debelino 600 mm stiropora, pri kateri teoretično traja pol leta, da toplota uide iz konstrukcije (ob popolni zrakotesnosti hiše).

Toplotne izgube in dobitki, prisilno prezračevanje

... stavbe je toplota, ki uhaja iz hiše skozi zgoraj omenjeni ovoj stavbe. Pri izračunu se prilagajajo debeline izolacije in iščejo možnosti smiselnih prihrankov v detajlih. Prav tu nastopi ena najpomembnejših nalog projektanta ogrevanja: varčevati pri stroških gradnje in obratovanja hiše. Toplota se izgublja tudi s prezračevanjem. Ob upoštevanju minimalne izmenjave zraka n = 0,50, torej 50 % prostornine zraka v hiši na uro, dosegamo toplotno izgubo 10–15 kWh/m² * leto. Ko moramo izpolniti normo z največjo toplotno izgubo 20,40 kWh/m² * leto, nam ostane zelo malo prostora za izgube skozi toplotni ovoj objekta. Zato arhitekti množično posegajo po rekuperaciji z izkoristkom 85–90 % (85–90 % toplote se iz »umazanega« zraka vrne nazaj pri ogrevanju svežega zraka).

V podzemnih hišah za to rekuperacijo toplote izkoriščamo zemljino, za prezračevanje pa pasivno prezračevanje. Pasivno prezračevanje lahko vrne le 10–15 % toplote, norma pa ne priznava akumulacije toplote v zemljini in v zeleni strehi. Zato podzemne hiše ocenjujemo po metodologiji Passive House Planning Package (PHPP), ki veliko natančneje ustreza izmerjenim vrednostim. V PHPP se pokaže, da rekuperacija pomaga le minimalno. Računski program PHPP zajame resničnost z veliko natančnostjo. Zato rekuperacije ne uporabljamo. Uradno pa je treba za ocenjevanje uporabiti STN in ČSN, po katerih je rekuperacija nujna. Postopoma prihajamo tudi do raziskav, torej do preverjanja resničnosti v sodelovanju z univerzami.

Poleg toplotnih izgub ima hiša tudi notranje toplotne dobitke, ki jih je treba upoštevati. Mednje sodijo računalniki, štedilniki, kuhalne plošče, predvideno število ljudi v hiši in hladilniki. Okna se štejejo med zunanje toplotne dobitke, torej količino toplote, pridobljene od sonca skozi okno, kot najcenejši sončni panel. Omeniti velja, da imajo okna, obrnjena proti jugu, med letom večje toplotne dobitke kot izgube. Računam z okni s parametri za pasivne hiše, torej Uw = 0,85 W/m²K (to velja od Uw = 1,10).

Veliko vprašanje so toplotni dobitki v razmerju do prihrankov pri izolaciji in ogrevalnih elementih ter preprečevanje pregrevanja poleti. Pregrevanje poleti bo ob spreminjajočem se podnebju najpogostejše vprašanje za strokovnjake za ogrevanje. Predpisi takšne presoje za stanovanjske stavbe ne zahtevajo. Odvisna je izključno od odgovornosti projektanta in pripravljenosti investitorjev, da vložijo sredstva v celovito rešitev hiše.

Pridobivanje toplote in proizvodnja iz obnovljivih virov, življenje zunaj omrežja

Tu nastopi alkimija projektanta ogrevanja. Izbrati mora čim manj izdelkov, ki skupaj zagotovijo smiselno pridobivanje toplote, potrebne v hiši. Izdelki in naprave morajo zanesljivo sodelovati, gre torej za rešitev, odporno proti napakam. Sem seveda sodi tudi pridobivanje elektrike iz skoraj neizčrpne sončne energije.

Najmanjša kombinacija obsega tri elemente. Sistem I:

• sevalni paneli,
• peč z izmenjevalnikom za ogrevanje sanitarne tople vode (STV) in ogrevanje prostora,
• fotovoltaika.

Druga možnost je kompaktna enota, ki združuje vse dele: Sistem II:

• ogrevanje hiše: razvod toplote,
• rekuperacija toplote,ogrevanje STV, kombinirano s fotovoltaičnimi paneli ali toplotno črpalko zemlja-voda. Toplotno črpalko zrak-voda je treba v hladnih mesecih kombinirati s predgrevanjem.
• dodatna peč (opcijsko).

Med ponujenimi možnostmi se nedvoumno odločamo za enostavnejše, manjše izdelke. Razlogi so:

• enostavnejši izdelki so cenejši za vgradnjo;
• enostavnejši izdelki so zanesljivejši in imajo daljšo življenjsko dobo, tudi ob delni okvari;
• pri enostavnejšem sistemu z ločenimi deli so popravila lažja. Zamenja se le majhen del ali odsek. Popravilo je seveda veliko enostavnejše in porazdeljeno v času;
• možnost življenja zunaj omrežja, torej samooskrbno.

Življenje zunaj omrežja in toplotna črpalka

Zaradi zelo nizke potrebe po toploti za ogrevanje kratke hiše lahko stranka sama izbere način ogrevanja. Toplotne črpalke in rekuperacija so zasnovane za zelo nizko, a neprekinjeno porabo. Vklopljena toplotna črpalka pozimi porabi približno 20 kWh/dan pri hiši razreda A1 in približno 10 kWh/dan pri hiši razreda A0. Rekuperacija porabi dodatno 1 kWh/dan. Poraba gospodinjstva (računalnik, kuhanje, pranje, božična razsvetljava) pozimi znaša 8 kWh/dan. Toploto iz drv (drva kot baterija) je enostavno pridobiti, na leto pa porabimo od 1 do 1,5 kubičnega metra drv. Med porabo 8 kWh/dan in porabo od 19 do 29 kWh/dan pa je občutna razlika. Rekuperacija v kombinaciji s toplotno črpalko bi pri življenju off-grid zahtevala več kot dvakrat večjo zmogljivost baterij in fotovoltaike. Zato priporočamo enostavnejši ogrevalni sistem brez rekuperacije.

Namestitev sistema od 12 do 16 kWp v primerjavi s sistemom od 29 do 38 kWp pomeni pri življenju off-grid občutno razliko v stroških.

Primer porabe energije v hiši

• Pralni stroj: 0,30 kWh/dan
• Kuhanje: od 1 do 2 kWh/dan (kuhan obrok, na primer meso ali pecivo)
• Razsvetljava: 0,20 kWh/dan
• Hladilnik: 0,40 kWh/dan
• Grelnik vode / potovalni: 0,2 kWh/dan (3 kave / 1 l čaja na dan)

Zaključek

Rekuperacija toplote ima smisel in je za večino hiš nujna. Bistveno je presoditi, kdaj jo uporabiti in kdaj ne. Pri naši kratki hiši se odločamo za rešitev brez nje, saj izkušnje naših strank kažejo, da se rekuperacija tu ne izplača. Zemljina okoli hiše in pod njo deluje kot toplotni hranilnik in zagotavlja želeno toplotno stabilnost, za svež zrak pa poskrbi pasivno prezračevanje.