Dawid: pół roku projektowania

Minęło już prawie pół roku od daty umieszczenia ostatniego posta. Czas ten jednak nie został przejedzony. Zajęło go żmudne projektowanie i ustalanie szczegółów. Wiemy już, jaki będzie dom, znamy jego wymiary, konstrukcję i parametry ścian, z czego będzie dach ( … )

 

W tej chwili dopracowujemy szczegóły instalacyjne: wybór rekuperatora, sposób poprowadzenia kanałów wentylacyjnych itp. Roboty jest z tym masa i często trzeba wracać do punktu wyjścia, bo jakaś zmiana wpływa na inną.

 

Równolegle staramy się dowiadywać, jak wygląda sprawa u weryfikatorów z NFOŚiGW i jest tutaj bardzo różnie. Myślę jednak, że uda nam się znaleźć takiego, który będzie mógł ( chciał ) nam pomóc przy ewentualnych problemach.

 

 W ciągu pół roku pewne rzeczy się zmieniły; przede wszystkim świadomość ludzi i być może to jest największa zaleta tego programu. Obecnie nie spotykamy się z pukaniem w czoło, gdy ktoś słyszy o jakich parametrach chcemy zbudować dom; bardziej z niedowierzaniem, że coś takiego można zbudować za „ludzkie” pieniądze. A i to powoli przestaje być postrzegane jako luksus, tylko powoli już jako konieczność.

 

 Zmieniła się także oferta firm sprzedających materiały budowlane. Całkiem niedawno zrobiłem objazd po firmach sprzedających okna, i o ile jeszcze w okolicach czerwca 2013 roku tylko jedna firma ( z lokalnie występujących na rynku ) była w stanie sprzedać mi okna spełniające standardy NF15, teraz tylko jedna nie była w stanie nic takiego zaproponować. Okazuje się, że współczynnik Uw=0,8 to już nie jest zboczenie tylko po prostu dobre okno J. Zaobserwowałem także bardzo znaczący spadek cen okien o właśnie takim współczynniku.

 

Zmieniło się również moje podejście do pomp ciepła i cieszę się, że pojawiły się pompy dopasowane do tego typu budownictwa. Nigdy nie byłem przekonany do pomp powietrze-woda. Z góry wydawały mi się nieekonomiczne, ale… jak czytam o współczynniku COP na poziomie 5.0, to muszę nieco zrewidować swoje poglądy. Fakt, że pompa, o której piszę ma taki COP przy temperaturze 7/35 i przy temperaturze 2/35 będzie to koło 4,3-4,5 ( tak miarkuję ), ale i tak jest to rewelacyjny wynik. Zwłaszcza,  że cena nie jest powalająca, bo to około 12 tyś netto.  No i że to pompa powietrzna typu split. Montaż wyjdzie tyle co montaż klimatyzatora, czyli około tysiąca złotych.

 

Bardzo mnie cieszy ta tendencja. Daje ona bowiem dużą szasnę na to, że gdy już twardo zabierzemy się za budowanie i instalacje, będzie można całość zrealizować jeszcze taniej i  energooszczędniej.

 

Przykładowy cennik: http://www.ajb-klima.pl/files/477_cennik_pompy_ciepla_2013_promocje.pdf

Dawid: c.w.u - rozmyślania

Siedzę i głowię się nad sposobem rozwiązania c.w.u w sposób optymalny dla naszych potrzeb i wygody użytkowania. Obecnie posiadamy piec gazowy bez zbiornika buforowego i po odkręceniu ciepłej wody mamy 40 sekundowy czas aby poprzeklinać twórcę tego układu, bo tyle potrzeba nam aby woda z temperatury sieciowej ogrzała się do temperatury zadanej i dotarła do kranu. Na ten czas składają się następujące czasy: uruchomienia palnika w piecu (około 2 sekundy), praca palnika na najniższym biegu celem sprawdzenia jego funkcjonowania ( autodiagnostyka pieca ) oraz pobrania danych ( temperatura wody na wejściu, wyjściu, pomiar natężenia przepływu ( wszystko trwa około 5 sekund ). Następnie palnik z radosnym szumem zaczyna grzać przepływowo wodę, mija chwila po czym w kranie wyczuwalne jest to, że woda jest już nieco cieplejsza od sieciowej, a po około 40 sekundach temperatura wody jest już unormowana. Wszystko jest pięknie, ale w trakcie użytkowania wychodzi kilka wad, które są dosyć niekomfortowe:

1.      Gdy biorę prysznic i ktoś odkręci ciepłą wodę w kranie w kuchni lub łazience; to najpierw temperatura mi spada i mam przez pewien czas zimny prysznic ( po kilku chwilach temperatura się unormuje ); natomiast po zakręceniu tego kranu przez chwilę mam bardzo gorący prysznic zanim temperatura wróci do normy. Problem ten można rozwiązać albo rezygnując z korzystania z wody, gdy ktoś bierze prysznic, albo inwestując w drogie baterie termostatyczne ( przynajmniej pod prysznicem ).

2.      Gdy tylko chcę umyć ręce, to zanim ciepła woda popłynie w kranie, mam już je dokładnie umyte ( często nawet 2 razy J ).

3.      Dużo energii na rozruch; zanim dostanę litr ciepłej wody muszę przepuścić przez kran kilka litrów zimnej, później cieplejszej wody zanim temperatura się ustali.

4.      Niska wydajność kotła gazowego; wg instrukcji 11 litrów ciepłej wody na minutę przy Δt = 30°C - nie jest to powalający wynik, wręcz jest to minimalna ilość dla komfortu.

5.      Gdy tylko na chwilkę zakręcam wodę i przeglądając się w lustrze zauważam jeszcze kawałek niedomytej twarzy; to zanim dostanę ciepła wodę na dłużej znowu muszę czekać 40 sek. L.

 

Układ ma za to kilka plusów:

 

1.      Zajmuje mało miejsca.

2.      Można ustawić sobie temperaturę wody na żądanym poziomie i nie trzeba jej regulować w baterii ( prysznicowej, kranowej).

3.      Ustawiając niska temperaturę poniżej 65 stopni, zupełnie nie przejmujemy się problemem kamienia kotłowego na wymienniku ciepła.

4.      Koszty ogrzewania wody są stosunkowo niewielkie (  często mniejsze niż np. ciepła woda z sieci ).

Świetnie byłoby skonstruować układ, który poza zaletami tego, nie powielałby jego wad, zatem jakie mam wymagania:

 

1.      Ciepła woda niezwłocznie po odkręceniu kurka ciepłej wody.

2.      Ciepła woda o zadanej temperaturze niezwłocznie po odkręceniu kurka ciepłej wody.

3.      Tania ciepła woda o zadanej temperaturze niezwłocznie po odkręceniu kurka cieplej wody.

4.      Tania ciepła woda o zadanej temperaturze niezwłocznie po odkręceniu kurka ciepłej wody z układu, który zajmuje mało miejsca.

5.      Tania ciepła woda o zadanej temperaturze niezwłocznie po odkręceniu kurka ciepłej wody z układu, który zajmuje mało miejsca, a układ ten jest mało wrażliwy na zakłócenia odbioru wody w innych miejscach w domu.

6.      Brak cyrkulacji wody.

 

 

Moja propozycja wykonania takiego układu:

jako że mamy zbiornik buforowy, w którym woda jest zawsze cieplejsza od otoczenia, możemy przepuścić wężownicę i wstępnie podgrzać wodę do temperatury przewyższającej temperaturę wody sieciowej np. do 25°C; następnie wstępnie podgrzana wodę rozprowadzać po domu; plan zakłada 3 punkty poboru ciepłej wody: łazienka, kuchnia, pomieszczenie gospodarcze na piętrze; ciepłą wodę natychmiast potrzebuję w kuchni i w łazience, więc w tych dwóch miejscach będę potrzebował zamontować elektryczne przepływowe podgrzewacze wody; w kuchni podgrzewacz małej mocy, gdyż będzie potrzebny co najwyżej do mycia naczyń, owoców i warzyw, więc wydajność rzędu kilku litrów będzie wystarczająca; natomiast w łazience w celu szybkiego napełnienia wanny ciepłą wodą w grę wchodzi podgrzewacz większej mocy; z racji ograniczonego przyłącza elektrycznego jeden i drugi nie może być za duży; ponadto z sieci wstępnie podgrzanej wody korzystać będzie mogła zarówno pralka jak i zmywarka naczyń, co zredukuje koszty ich użytkowania; przeglądałem modele przepływowych podgrzewaczy wody i za podstawę zastosowania uważam możliwość elektronicznej regulacji temperatury wody opuszczającej podgrzewacz; w tej chwili jako podgrzewacz do łazienki rozważam ten: http://www.kospel.pl/pl/produkty/podgrzewacze-przeplywowe/ppe2-electronic-lcd.html, a do kuchni ten: http://www.kospel.pl/pl/produkty/podgrzewacze-przeplywowe/epme-electronic-lcd.html.

Dawid: pompa ciepła małej mocy

Opisywałem wcześniej próby wyciągnięcia ciepła z kilku źródeł, które to ciepło wynoszą z domu ( ścieki, zużyte powietrze z rekuperatora) oraz płyn solarny o niskiej temperaturze. Podzwoniłem tu i tam. Zrobiłem wywiad, co do pompy małej mocy ( 0,4 kW) woda/woda. Oczywiście duże koncerny jak i importerzy nie mają takich rozwiązań a firm, które składają takie rzeczy z klocków nie ma wiele. Znalazłem  taką, która rozwiązanie tego typu oszacowałaby na około 2000 zł, co mnie bardzo pozytywnie nastawiło do dalszych rozmyślań nad tym pomysłem. W czasie tych rozmów naświetlone także zostały mi pewne problemy: zwłaszcza z przygotowaniem c.w.u w sposób jaki planowałem i właśnie nad tym problemem obecnie dumam. Uważam w tej chwili,  że konieczne będzie zastosowanie przepływowych elektrycznych ogrzewaczy wody (oprócz samego przepływowego ogrzewania przez zbiornik buforowy jak planowałem), gdyż pompa ciepła dużo lepiej będzie pracowała przy niższej temperaturze grzania górnego źródła, które może okazać się wówczas niewystarczające do ogrzania ciepłej wody w przypadku dwóch lub trzech kąpieli pod rząd.

Dawid: Nie wszystko złoto co się świeci, czyli nie wszystko co pasywne nadaje się do domów pasywnych. (część 2 post refleksyjno-prostujący)

Jakiś czas temu pisałem o ciepłych ramkach i współczynnikach, jakie powinny one osiągnąć ( część 1 ). Niestety odbiegłem trochę od założonego tematu, dlatego w tym poście postaram się poukładać i sprostować pewne rzeczy.

1.      Ciepła ramka - aby spełniała odpowiednie parametry musiałaby być cienką ramką wykonaną ze stali nierdzewnej lub tworzywa. Producenci wykonują ją zatem jako profil wypełniony materiałem izolacyjnym, więc sam materiał ramki nie jest taki istotny (aczkolwiek dalej nie może być to aluminium). Ramki wykonuje się ze stali powlekanej tworzywem sztucznym, dzięki czemu ma wytrzymałość stali a ciepłochronność lepszą, niż ramka ze stali nierdzewnej.

2.      Współczynnik Psi[Ψ], o którym wspominałem, jest liniowym współczynnikiem ciepła, dlatego wyrażany jest w [W/(m²·K)] ( a nie W/K jak pisałem ). W normie, która o tym mówi PN-EN ISO 10077-1:2007, współczynnik 0,007 [W/K] określa opór cieplny ramki i taki albo mniejszy musi mieć aby zgodnie z normą ramka uznana została za ciepłą.

3.      Meritum sprawy, od którego odbiegłem: o tym, że nie wszystko pasywne nadaje się do domów pasywnych - to napis na ulotce reklamowej jednego z producentów okien: „Okna do domów pasywnych o fantastycznym współczynnik Uw 0,92”. I weź tu z takimi ludźmi dyskutuj J.

Dawid: mity o domach pasywnych

Parę osób już wie, że chcemy wybudować pasywniaka i w towarzyskich rozmowach wychodzi nieraz na jaw, z czym się kojarzy ludziom dom pasywny i jakie wokół tego krążą opinie:

1.      Dom pasywny musi mieć mało i niewielkich okien.

Gdy słyszę ten tekst, od razu przed oczami staje mi widok bunkra z niewielkimi otworami strzelniczymi umieszczonymi głęboko w murze i parapetami na jedną doniczkę. Dlatego jakże poważne jest zdziwienie, jak opowiadam o dużych drzwiach balkonowych z wyjściem na taras i olbrzymich przeszkleniach. Oczywiście jest tutaj trochę racji, nie można przesadzać z przeszkleniami od północnej strony, ponieważ nie są tam potrzebne, a będą generowały straty ciepła. Natomiast od południa można dać nieco więcej szyb, po to aby łapać więcej promieni słonecznych do ogrzewania pomieszczeń.

2.      Dom pasywny – to koniecznie pompa ciepła.

Pompa ciepła to najmniej ( pod względem ekonomicznym ) nadające się źródło ogrzewania do domu pasywnego. Koszt inwestycji, przy niewielkich kosztach ogrzewania, nigdy się nie zwróci.

3.      Dom pasywny jest bardzo drogi.

Kiedyś usłyszałem, że czyjś znajomy wybudował dom pasywny za 700 000 zł. Odpowiedziałem, że mój znajomy wybudował budę dla psa za 50 000 zł. Niestety rozmówca nie zrozumiał aluzji.

4.      W domu pasywnym to tylko ogrzewanie podłogowe.

Ważne jest, żeby dostarczyć odpowiednia ilość energii do domu a czy będzie to podłogówka, grzejniki, czy koksownik na środku salonu, to już nie jest istotne. Oczywiście podłogówka ma najlepszy rozkład temperatur.

5.      Dom pasywny ma grube ściany i z tego powodu przez okna patrzy się głównie na wprost.

Oczywiście ściany będą grube. W naszym przypadku będą miały około 50 cm, ale: obecnie mieszkamy w bloku z lat 50, w którym ściany ceglane ( po ociepleniu ) mają 47 cm i z okien mamy widok na całkiem spory teren; okna montowane na konsolach (  w izolacji tak zwany ciepły montaż ) będą bardziej na zewnątrz muru, niż w montażu tradycyjnym ( czyli w jego środku ).   

6.      Domu pasywnego nie trzeba ogrzewać

Oczywiście! Ale tylko latem J.

 

Dawid: Nie wszystko złoto co się świeci, czyli nie wszystko co pasywne nadaje się do domów pasywnych. (część 1)

Miałem ostatnio trochę czasu, żeby zrobić osobiste rozeznanie w sprawie okien.  Projekt jako tako jest i otwory okienne też są zaplanowane, mogłem więc złożyć porównywalne zapytanie w kilku miejscach. Osobista inspekcja w punktach sprzedaży okien ujawniła także kilka rzeczy, których szczerze mówiąc nie spodziewałem się. Jak trudne do spełnienia są dla producentów okien wymagania w dziedzinie przenikalności cieplnej. Oczywiście nie dla wszystkich, łatwo wyznaczyć linie miedzy lokalnymi producentami okien, a oknami oferowanymi przez nazwijmy to - ogólnopolskie koncerny. Często sama rama o mniejszej ilości przegród (komór) w wykonaniu wiodącej marki miała lepsze parametry (trafiłem profil 5 komorowy o lepszych parametrach niż profil 7 komorowy). Co za tym idzie trzeba bardzo uważać na to, co napisane jest w ulotkach reklamowych i żądać papierów na spełnienie oczekiwanych parametrów. Na razie odpuściłem sobie kwestie mechaniczne (ale w tym przypadku różnice też są porażające) i skupiłem się tylko i wyłącznie na współczynniku przewodzenia ciepła. Szyby - niby kwestia prosta: 3 tafle, dwie przestrzenie wypełnione gazem szlachetnym, ciepła ramka i już. Dlatego bardzo się zdziwiłem, że dwie szyby o takiej samej konstrukcji wypełnionej tym samym gazem i posiadające ciepłe ramki, mogą mieć współczynniki od 0,5 do 0,7 W/m²·K. Różnice mogą być zarówno w typie zastosowanego szkła jak i rodzaju ciepłej ramki oraz rzeczywistego poziomu wypełnienia przestrzeni gazem szlachetnym. Wydaje mi się ( na podstawie ofert na całe okna), że różnica w rodzaju szyby nie jest powalająca i warto lepsze szyby mieć. Jedyna rzecz jaką będę musiał zbadać, to materiał na ciepłą ramkę. Jak każde okno zespolone potrzebuje ramki dystansowej. Do tej pory dystans ten stanowiło aluminium (srebrny pasek wewnątrz szyby). Materiał ten ma wiele zalet, jest tani, łatwy w obróbce i… no właśnie z racji tego, że łatwy w obróbce ( mała wytrzymałość) musiano go dawać całkiem grubo, a biorąc pod uwagę wyjątkową dobrą przenikalność cieplną tego pierwiastka, serwowano nam gigantyczny liniowy mostek cieplny. Cały czas byłem przekonany, że najlepszą ramką będzie ta wykonana z tworzywa sztucznego, niestety nikt takiej nie oferował. Co zmusiło mnie do przeprowadzenia małego śledztwa: „dlaczego?”. Pierwszą rzeczą, którą się dowiedziałem to, że magiczne Ug (współczynnik przenikania ciepła przez szybę) ma się nijak do materiału ramki. Otóż Ug mierzy się na środku szyby więc wpływ ramki jest niemierzalny. Wprowadzono natomiast współczynnik PSI [Ψ] i ten współczynnik mówi nam o ramce. O ciepłej ramce zgodnie z normą mówimy, kiedy nasze PSI jest mniejsze lub równe 0,007 W/K. PSI  oblicza się sumując grubość materiału ramki oraz jej współczynnik Lambda w [W/mK]. Co by nie liczyć tylko ramka ze stali nierdzewnej o grubości 0,2 mm i ramka z tworzywa sztucznego jest w stanie takie PSI uzyskać. Co nam daje ciepła ramka? Do ceny kompletnego okna wyższy koszt około 3-4%, a później 5%-7% lepszą ochronę termiczną okna, przez co szacuję, że obniża o około 1%-1,5% rachunki za ogrzewanie … Na zawsze.

Dawid: czym pokryć dach?

Są różne materiały, którymi można pokryć dach. Pod każdy rodzaj pokrycia należy inaczej przygotować zarówno wierzchnią warstwę dachu, jak i już samą konstrukcję. Cięższe pokrycie wymaga mocniejszej konstrukcji więźby, papa czy gont pełnego deskowania i tym podobnych niuansów. Jakby człowiek nie kombinował, zbudowanie szczelnego, odpornego na warunki atmosferyczne oraz dobrze ocieplonego dachu jest sporym wyzwaniem. Do tej pory nie zastanawiałem się zbytnio nad tym problemem, ponieważ byłem przekonany, że nie będzie problemu ze zmianą warunków zabudowy na dach o kącie nachylenia 6°, który będzie po prostu pokryty styropapą i już. Obecnie wiem, że takiego nie uda się wywalczyć, więc zacząłem kombinować, jak zrobić dach, który nie jest płaski (zgodnie z warunkami zabudowy), a jednocześnie daje maksimum powierzchni użytkowej (niewiele skosów). Istotnym ograniczeniem  jest w naszym przypadku wysokość okapu dachu ustalona na wysokości 4 metrów od najniższego poziomu terenu na działce. Wybór padł na dach mansardowy, czyli taki o zmiennym kacie nachylenia. Nieoficjalnie nawet wiem  już, że warunki zabudowy takowego nie zabraniają i dostanę to na piśmie. No dobra, ale jako człowiek idący zawsze pod prąd J nie mogę pozwolić sobie na jego standardowe pokrycie. Myślę i kombinuję; ogólnie uciekam od konstrukcji dachu z drewna, ba nawet uciekam od samej konstrukcji dachu z czegokolwiek, jako że jest to dla mnie element nieprzydatny. Najlepiej jakby go nie było. Najchętniej przykryłbym powietrze nieprzepuszczalną błoną w kształcie dachu i dał sobie z nim spokój. Ale niestety trzeba cos wymyśleć.

 

Ps. Jak znam życie, post na temat wyglądu dachu mansardowego i wrażenia artystycznego umieści na tym blogu jeszcze moja żona J.   

Dawid: nacisk domu na podłoże

Z problemem sił nacisku domu na podłoże właściwie nigdzie się nie spotkałem. Nie jest to problem najwyższej miary przy budowaniu domu, ale warto zwrócić na niego uwagę. Praktycznie niewiele osób mu się przygląda, gdyż rozwiązywany jest przez konstruktora w oparciu o wiedzę z badań geologicznych gruntu. Jakie mogą wystąpić w związku z tym komplikacje? Przy prawidłowo obliczonym i wykonanym fundamencie żadne, ale jeśliby się okazało, że będzie on za wąski może to spowodować nierównomierne osiadanie domu a co za tym idzie pękanie ścian. Innym problemem jest to, że przy budowie domu pasywnego ocieplić trzeba praktycznie wszystkie przegrody (wypadałoby ocieplić fundament od dołu, gdyż w przeciwnym razie będzie występował mostek cieplny). Ocieplenie od dołu nie jest takie proste, ponieważ wszystkie materiały izolacyjne mają niewspółmiernie mniejszą wytrzymałość od materiałów konstrukcyjnych, dlatego osadzenie fundamentu na materiale izolacyjnym jest w praktyce niemożliwe (nieopłacalne). Dlatego osobiście zwracam się w stronę fundamentu płytowego aby ciężar budynku rozłożyć na jak największej powierzchni. Aby uzmysłowić problem i zanadto nie wchodzić w szczegóły obliczę szybko jednostkowy nacisk budynku na m² gruntu.

 

Dane: Dom o powierzchni zabudowy 60m² bez ocieplenia, piętrowy (poddasze użytkowe) wykonany w technologii innej niż szkieletowa. Waga całego domu wraz ze stropami, dachem, instalacjami, meblami, domownikami, psem, kotem i papugą szacuję na 75 ton.

 

Fundament ławowy szerokość 25 cm obwód 31m. Dodatkowo jedna ściana nośna w środku o długości 7 metrów. Łączna długość fundamentu 38 metrów i powierzchnia oddziaływania na grunt 9,5m². Nacisk na grunt 8 ton na m².

 

Fundament płytowy 60m². Nacisk na grunt 1,25 tony na m².

 

Styropian klasy EPS100 (podłogowy) zgodnie z normą wytrzymuje przy 10% odkształceniu siłę 100kPa (kilopaskali), po przekształceniu jest to 10 ton na m² powierzchni. Jako że odkształcenia sprężyste większości materiałów przyjmują wartość liniową, możemy przyjąć, że przy naszej sile 8 ton na m² ( w przypadku fundamentu liniowego), styropian może się ugiąć o 8%.  Przy ociepleniu o grubości 35 cm mamy obniżenie fundamentów o 3 cm. W przypadku fundamentu płytowego ugięcie styropianu nie dojdzie nawet do pół milimetra.

 

Konkluzja: Budując dom pasywny pod podłogę i tak trzeba dać około 35cm styropianu, dlatego warto to wykorzystać i zrezygnować z budowy fundamentu opartego na ławach.

Dawid: Wytwarzanie ciepłej wody użytkowej

Tak naprawdę mało kto liczy i zdaje sobie sprawę z tego,  jak wielkie pieniądze wydawane są na podgrzanie ciepłej wody użytkowej (grzejąc ją za pomocą normalnych źródeł energii: gaz, prąd, paliwa kopalne). Wynika to właśnie z bardzo dużego (jednego z największych w przyrodzie) ciepła właściwego tej cieczy. Ciepło właściwe jest to ilość energii jakie jest w stanie pochłonąć lub oddać materiał zmieniając swoją temperaturę o 1°C. Dla wody wartość ta wynosi około 4200J [Dżuli]. Przyjmuje się zużycie ciepłej wody na około 80 litrów na mieszkańca na dobę - w dużej mierze wartość ta wydaje mi się nierealna, ponieważ w przypadku naszej 2+2 rodziny wychodziłoby to około 10m³miesięcznie, przy czym przy dwójce dzieci robiąc niezliczoną ilość prań zużywamy łącznie 12m³ wody. Ale skoro tak się przyjmuje to tak liczmy (w końcu to tylko średnia):

aby podgrzać 320 litrów wody dziennie trzeba -

4200J – Cp (ciepło właściwe) wody

40⁰C – ΔT wody (przyjmuję wodę z ziemi o temperaturze 5⁰C a wodę po podgrzaniu 45⁰C)

320 litrów/kilogramów – dzienne zużycie, będę też liczył energię potrzebną dla jednego m³

 

4200·40·320 = 14,93kWh dziennie ·0,47 zł/kWh = 7,02 zł dziennie (21,93zł za m³)

 

Tutaj trzeba przyjrzeć się rachunkom z zakładu ciepłowniczego. Ile kosztuje nas podgrzanie ciepłej wody za m³(sporo co?), a ile by kosztowało, gdybyśmy mieli zwykły bojler elektryczny w mieszkaniu. Dlaczego? Przesył ciepła często na kilka kilometrów z ciepłowni wiąże się z dużo większymi stratami ciepła, niż przesył prądu na kilkadziesiąt kilometrów; ktoś te straty musi pokryć. Część z tych strat i tak w bloku się wykorzystuje, bo rury oddają je do bryły budynku (post ciepło, o którym nie wiemy). Oczywiście są bloki gdzie płaci się mniej za podgrzanie (10-12 zł za m³ i tym należy pozazdrościć, ale zdecydowana większość płaci znacznie więcej). Myślę, że obaliłem właśnie mit o najtańszej ciepłej wodzie z sieci (najtańsze ogrzewaniu z sieci to także fikcja) J.

Mając autonomiczny system wytwarzania ciepłej wody, możemy nieco pomarudzić i wymyślić jak najlepszy układ. Najczęściej spotykanym układem jest zbiornik o danej pojemności z wmontowaną grzałką, która dba o to aby woda wewnątrz zbiornika miała  optymalną dla nas temperaturę. Rozwiązanie proste i tanie, co jest jego niewątpliwą zaletą, ale posiada także kilka wad. Pierwsza jaka mi się narzuca to ograniczona pojemność takiego zasobnika. O ile przyjmując odbiór wody na określonym poziomie przy normalnym egzystowaniu, to w przypadku odwiedzin wujka, cioci i ich dwojga dzieci, może okazać się, że dla kogoś wody nie starczy (będzie mimowolnym wielbicielem chłodnych kąpieli). Grzałka niestety nie będzie w stanie tak szybko nagrzać odpowiedniej jej ilości. Inną rzeczą, która mnie niepokoi w takim rozwiązaniu to okresowe przegrzewanie zbiornika. Aby zabić bakterie legionelli, zbiornik należy rozgrzać do koło 70⁰C, co jest bardzo dużym marnowaniem energii. Ja preferuję i zastanawiam się nad podgrzewaczem przepływowym w postaci wężownicy zamontowanej w dużym zbiorniku buforowym. Z racji tego, że będzie duży, możemy trzymać na nim niższą temperaturę przez co naładowanie takiego bufora jest tańsze oraz mniej energii wypromieniowuje przez swoją izolację termiczną do otoczenia. Poza tym zbiornik buforowy i tak będę musiał posiadać do celów ogrzewania domu, dlatego dorobienie funkcji grzania wody wydaje mi się tańsze, niż zakup i montaż zbiornika na sama tylko wodę użytkową; ba! aby było to ekonomiczne napędzanego pompa ciepła.

Dawid: sprostowanie do posta o odzysku energii ze ścieków

W poście o odzysku energii ze ścieków wkradł się pewien błąd obliczeniowy. Jako, że  piszę i obliczeń dokonuję na bieżąco, po prostu go nie zauważyłem. Błąd  uwidocznił się przy okazji liczenia innych wartości, gdzie 350Wh z odzysku ścieków okazała się rażąco za mała. Po poprawce powinno być tak:

4200 J·kg·K <- Cp ( ciepło właściwe) wody

ΔT = 20 ⁰C <- różnica temperatur wody na wejściu i wyjściu

300 kg wody

Zatem:

300·4200·20 wynosi 25 200 000 (25 milionów Dżuli), czyli około 7 kWh a nie 350Wh, co znacząco zmienia postać rzeczy i powoduje, że mamy tutaj styczność z bardzo dużą ilością możliwej do odzysku energii. Wyciśnięcie tych 7kWh energii kosztowałoby nas ( przy pomocy pompy ciepła) 1,75kW/h. Zysk jest więc widoczny. Jakie są to zyski na poziomie pieniądza, już liczę:

7kWh·0,47zł=3,29zł

1,75kW/h·0,47=0,82zł

Oszczędność 2,74zł dziennie, 74,1zł miesięcznie, 889,2 zł rocznie !!

 

Jest się o co bić.

Dawid: fundament

Podstawą budynku są fundamenty i od nich zależy, czy zakończony już dom będzie nadawał się do zamieszkania, czy niestety zostały one wykonane źle i trzeba go zburzyć. Jako klasyczny nonkonformista, który zdecydowanie idzie pod prąd panującej sztuce budowlanej (po części może i dlatego, że budowlańcem nie jestem), zdecyduję się na niestandardowe rozwiązanie (a może po prostu jeszcze nie tak popularne). Już w bilansie kosztów, kiedy analizowałem wydatki na budowę domu, okazało się, że jedynym sposobem na zmieszczenie się w kosztach jakie założyliśmy z żoną jest budowanie „sprytne”.

Klasyczny fundament ławowy proponowany przez większość architektów / konstruktorów /  budowlańców / fachowców polega na postawieniu ściany fundamentowej na stabilnym gruncie poniżej granicy przemarzania gruntu. Grunt ma taką paskudną wadę, że woda w nim zawarta podczas „odbitych” mrozów zwiększa swoją objętość. Zjawisko takie obserwujemy często na nie najlepiej położonym polbruku, który potrafi unieść się kilka centymetrów w czasie mrozów. Polbrukowi to generalnie nie przeszkadza, ale dla domu może mieć katastrofalne skutki. Z drugiej strony w większości miejscach polbruk czy zimą czy latem nawet nie drgnie; dlaczego? Wszystko zależy od dokładności zagęszczenia gruntu pod kostkami oraz typu podsypki jaki się zastosowało. Dlaczego o tym piszę? Chce pokazać, że w epoce lotów kosmicznych nie ma złej metody budowania fundamentów; są łatwiejsze i trudniejsze, tańsze i droższe, wyrafinowane i całkiem proste.

 Przyjmijmy dwa główne kryteria jakie muszą spełniać fundamenty: 1) przenieść obciążenie domu wraz z meblami, sprzętami, domownikami (mającymi lekką nadwagę) oraz ich chomikiem na grunt w taki sposób, żeby nie osiąść za głęboko. 2) być odpornymi na wysadzenie przez zamarzającą wodę w gruncie. Punkt pierwszy osiąga się przez zwiększenie szerokości fundamentu lub dokopanie się do warstwy gruntu, która zapewni odpowiednią nośność, a drugi poprzez osadzenie fundamentu poniżej granicy przemarzania (rozwiązanie pewne i proste) lub przez zastosowanie patentu budowniczych polbruku, który nie staje dęba podczas największych nawet mrozów (rozwiązanie finezyjne i skomplikowane).

Obecnie najpopularniejszym typem fundamentu jest fundament ławowy. Polega on na wykonaniu pod nośnymi elementami budynku wykopów o głębokości poniżej granicy przemarzania i zakładanej nośności obliczonej na podstawie badań geologicznych i rozpoczęciu budowy na takim właśnie gruncie.

Nieco mniej popularnym jest fundament punktowy, gdzie te same parametry jak w fundamencie ławowym stosuje się dla słupów (stopy fundamentowe lub wbijane pale żelbetowe).

Innym typem fundamentu jest fundament płytowy, polega on na wylaniu żelbetowej płyty o odpowiedniej grubości, która pozwala rozłożyć ciężar na dużą powierzchnię pozwalając budować na gruntach o małej nośności. Płytę także można stosować powyżej granicy przemarzania stosując patenty dobrych brukarzy.

My wybieramy wariant trzeci jak nam się wydaje najtańszy oraz najbardziej przyjazny przy budowie domu pasywnego.

Dawid: magazynowanie ciepła

Oprócz niskiej emisji energii na zewnątrz oraz zdolności pozyskiwania jej z wielu różnych alternatywnych źródeł dom pasywny powinien odznaczać się moim zdaniem jeszcze jedną bardzo ważną cechą, mianowicie zdolnością akumulacji energii cieplnej. Energię tę akumuluje zarówno sama bryła budynku, naczynia buforowe, wszystkie sprzęty domowe oraz powietrze znajdujące się w budynku. Budowa domu, w którym możemy zakumulować dużo energii niesie za sobą sporo korzyści. Wiemy, że przy korzystaniu z energii słonecznej z reguły jest jej albo za dużo albo za mało w stosunku do zapotrzebowania. Należy więc zgromadzić pewne zapasy na „gorsze” dni. Dlatego ważnym jest materiał, z którego konstruuje się dom. Dom drewniany łatwiej i szybciej się nagrzeje, ale i szybciej wychłodzi w przypadku braku dodatkowego ogrzewania. Dom o ciężkiej konstrukcji ( beton, ceramika ) będzie się wolniej nagrzewał, ale i wolniej wychładzał. Uzyskamy dzięki temu mniejsze wahania temperatur miedzy dniem a nocą zarówno w przypadku kiedy mamy już słoneczne dni, jak i jeszcze chłodne noce. Oczywiście to samo możemy osiągnąć odpowiednio wychładzając i dogrzewając dom, ale to już wymaga doprowadzenia energii, która kosztuje. Jak już pisałem, energię cieplna można gromadzić w zbiornikach buforowych. Zbiorniki te to pojemniki na wodę o pojemności nieraz większej niż tysiąc litrów, ocieplone po to aby nie tracić swojej wewnętrznej energii. Zbiornik taki może gromadzić energię z solarów w pogodny dzień i ogrzewać za pomocą układu ogrzewania w nocy. Drugim sposobem (oprócz takiego zbiornika) wydaje mi się być właśnie ogrzewanie podłogowe. W podłodze betonowej jest bardzo dużo betonu, który raz nagrzany potrafi bardzo długo oddawać ciepło do otoczenia. Dlatego ciągle po głowie chodzi mi ta forma ogrzewania. Po pierwsze jako system poprawiania komfortu cieplnego (ciepła podłoga), po drugie będzie ono olbrzymim niskotemperaturowym tanim buforem ciepła, po trzecie fenomenalnym stabilizatorem temperatury.

Dawid: odzysk ciepła ze ścieków

Zastanawiając się, skąd można jeszcze czerpać energię, zacząłem interesować się odzyskiem ciepła ze ścieków. Nie będziemy brali pod uwagę ścieków z toalety, bo tamte nie dość, że zimne,  to jeszcze z dużą ilością ciał stałych utrudniających przepływ przez jakikolwiek wymiennik. Ale ścieki ze zlewu w kuchni czy z łazienki mogą być bardzo ciekawą perspektywą. W obecnych czasach przyjmuje się zużycie wody ciepłej na poziomie 100 litrów na mieszkańca domu. W naszym przypadku rodzina 2+2 w bezpieczny sposób można przyjąć 300 litrów ciepłej wody o temperaturze 40°C. Część tej wody mimochodem odda swoją energię do otoczenia ochładzając się. Dlatego do obliczeń należy przyjąć temperaturę wody, która wpływa do kanalizacji na poziomie 25°C. Mamy zatem dziennie 300 litrów wody o temperaturze 25°, z którą nie można nic bezpośrednio zrobić ( podobnie jak z płynem z solarów w zimie, o którym pisałem w innym poście), dlatego jedynym rozwiązaniem jest wykorzystanie tej wody jako dolnego źródła ciepła dla niewielkiej pompy ciepła ( tej samej która obsługuje rekuperator i solary ) celem wyłuskania jeszcze tej energii.

Zobaczmy, czy się to opłaca (licząc szybko na kolanie):

ciepło właściwe wody to : 4200J/kg na jeden stopień

zatem: 300·4200J/kg·20 ( dla purystów: wiem, że kilogram wody to nie jeden litr, ale ta różnica nic tu nie znaczy; gradient temperatur przyjąłem 20°C, gdyż ochładzanie wody poniżej 5° na pompie ciepła wydaje mi się nieopłacalna)

mamy: 1 260 000 Juli energii ( słownie jeden milion dwieście sześćdziesiąt tysięcy)

1J = 1Wat ·1 sek

otrzymamy 1260000 Watosekund, a po przekształceniu na jednostki bardziej nam bliskie 350Wh

 To znaczy, że możemy wyciągnąć z tego energię równą grzałce o mocy 350 Wat, która działałaby przez godzinę. Jak wcześniej pisałem do wyciągnięcia tej energii używana  byłaby pompa ciepła. Przy tak wysokiej temperaturze dolnego źródła jej COP oscylowałby w granicach współczynnika 4.0. Wkładając więc w układ około 80 Wh możemy wyciągnąć około 350 Wh. Normalnie cała operacja nie byłaby opłacalna, ale skoro pompę ciepła i tak byśmy mieli, to pozostaje kwestia tylko dołożenia układu do pobierania z komory, w której znajdowałyby się ścieki. Resztę załatwiałaby automatyka.

Zyski z takiego układu są niewielkie, po części z tego powodu, że nieco zaniżyłem pewne wartości (chodzi o temperaturę ścieków). Jednak licząc wieloletni okres użytkowania i walkę o każdą kWh oszczędzoną, mamy tutaj może nie tyle co rewelacyjne, to na pewno rozwiązanie godne przemyślenia.

Dawid: pompa ciepła w domu pasywnym

Żona często irytuje się i zarzuca mi, że mówię coś, a po jakimś czasie zmieniam tę treść o 180°. Tak naprawdę jest to 360°, bo staram się po prostu upraszczać w toku mówienia niektóre rzeczy, żeby było łatwiej wyjaśniać i rozmawiać. Nie wszystko jest czarne lub białe. Każdy problem ma swoje „ale”.

 Podobnie jest z pompą ciepła, o której wielokrotnie pisałem - że instalowanie jej jest nieopłacalne, a teraz opiszę, jak ją zamontować. Właśnie to jest to „ale”. Nieopłacalne jest montowanie pomp w sposób klasyczny, czyli taki jaki proponują  instalatorzy.

Pompa ciepła z wymiennikiem gruntowym jest z reguły przewymiarowana po to aby ciągnąc energię z ziemi na taryfie nocnej i akumulować ją do wykorzystania w dzień. Natomiast powietrzna pompa ciepła ma wadę w postaci bardzo niskiej sprawności w przypadku kiedy jest najbardziej potrzebna (przy dużych mrozach).

Dom pasywny, wydawałoby się z samego założenia, wykorzystuje energię wewnętrzną i nie ucieka ona na zewnątrz. Oczywiście jest ono (to założenie) jak najbardziej poprawne, ale obiekt taki nie jest mimo wszystko doskonały i parę rzeczy można poprawić.

 Cały czas chodzi mi po głowie zastosowanie niewielkiej (o mocy kompresora 200-300 wat) pompy ciepła powietrze - woda, która jako dolne źródło wykorzystywałaby powietrze wylotowe z rekuperatora. Według mnie zyski z takiego układu są potrójne:

1. możliwość zrezygnowania z jednego wentylatora (albo wywiewnego z rekuperatora albo nawiewnego na wymiennik pompy ciepła). Zysk z takiej operacji nie jest imponujący, bo taki wentylator ma moc w zakresie 20-100 watów, ale na przestrzeni kilku lat ciągłej pracy uzbiera się już z tego kilka złotych;
2. na wyjściu z rekuperatora zawsze mamy tak czy inaczej o kilka stopni więcej niż na zewnątrz; to i sprawność pompy jest lepsza niż w przypadku, gdyby pracowała na powietrzu zewnętrznym; biorąc pod uwagę, że zostanie wybudowany gruntowy wymiennik ciepła, to temperatura na wlocie do rekuperatora nigdy nie będzie ujemna (rzeczywiście powinna być nawet przy najsurowszych mrozach na poziomie 3-4°C), a na wylocie będzie nawet przy najsprawniejszym rekuperatorze na poziomie 8-10°C;  sprawność takiej pompy będzie sporo większa od najlepszych pomp gruntowych, w których dolne źródło ma na początku sezonu 6-8°, a pod koniec spada nawet do 2-3°C; pompa wcale nie musi być dużej mocy, gdyż pracowałaby cały czas, a ciepło byłoby dostarczane do zbiornika buforowego, który służyłby zarówno do napędzania ogrzewania podłogowego jak i podgrzania ciepłej wody
3. drugim zadaniem pompy (tutaj ciągle prowadzę dochodzenie w tej materii, gdyż brak jednoznacznych informacji zarówno wśród instalatorów pomp ciepła i kolektorów słonecznych, jak i znawców tematów, których można spotkać na forum), byłoby wspomaganie pracy kolektorów słonecznych

 Pokrótce przybliżę problem zimowego działania kolektorów słonecznych próżniowych (o ile nie są zasypane śniegiem J). Kolektory te pracują i mogą pracować wydajnie także w zimie, pod warunkiem obniżenia temperatury odbioru płynu solarnego. Ilość słońca w zimie jest tak niewielka, że płyn w kolektorach nagrzewa się do niższej temperatury niż latem (20-30°C w pogodny mroźny dzień). I tutaj znowu pytanie, co możemy zrobić z 20°; normalnie nic, ponieważ przy klasycznym podłączeniu solarów  tylko poprzez wężownicę do zbiornika buforowego, możemy uzyskać tylko straty ciepła - zbiornik i tak zapewne będzie miał wyższą temperaturę w porównaniu do płynu solarnego. Zróbmy więc obejście i przepuśćmy płyn solarny przez pompę ciepła. Otrzymujemy pompę ciepła, o dolnym źródle 20-25°C, czyli o bardzo dużej sprawności. Płyn solarny po schłodzeniu do temperatury 3-5°C z racji dużego gradientu temperatury i przy wspomaganiu prawa Fouriera (o którym pisałem w innym poście) bardzo chętnie się nagrzeje. W tym przypadku, z racji niewielkich mocy drzemiących w takich temperaturach, znowu nie potrzebujemy zbyt wielkiej pompy. Ba… można byłoby wykorzystać tę samą, która współpracowałaby z rekuperatorem. Nie wspomnę, że przy małej modyfikacji w okresie letnim, ta sama pompa mogłaby nieco schładzać powietrze nawiewane do domu przez system wentylacji. Nad pracą całego układu czuwałaby rozbudowana automatyka. Niestety nie znalazłem nigdzie takich gotowych rozwiązań, nawet rozwiązań podobnych. I obawiam się że moja koncepcja pozostanie na etapie moich własnych przemyśleń….