PCM - czyli skad ten pomysl i jak "to działa"?

Pomysł zmierzający do wykorzystania dużej pojemności cieplnej parafiny (i pochodnych) do pasywnego :-) chłodzenia pomieszczeń i ograniczenie korzystania z elektrycznej klimatyzacji do minimum pojawił sie w 1999 w trakcie wspólnego spotkania naukowców Instytutu Frauenhofera z Freiburga i badaczy firmy BASF z Ludwigshafen.

Wstępne wyniki badan i doświadczeń byly bardzo obiecujące - parafina jako jeden z niewielu wydawała sie byc idealnym materiałem, w którym zmian fazy mozna bylo zainicjować juz w temperaturze pokojowej odbierając/oddając energie do otoczenia. Niestety, początkowe doświadczenia nie dawaly duzej nadziei na szybkie znalezienie odpowiedzi na pytanie, jak praktycznie wprowadzic parafine do materiałów budowlanych i po zmianie fazy na ciekla jak ja w tych materiałach w sposob stabilny zatrzymać.

Po wielu eksperymentach z osłonami z rożnych materiałów strzałem w dziesiątkę okazało sie szkło akrylowe, materiał wynaleziony prawie 75 lat wstecz. W 2004 roku pojawily sie pierwsze produkty do testów, w 2005 rozpoczeto realizacje projektu pilotowego, w 2009 roku rozwiązanie otrzymalo nominacje jako jedna z trzech najważniejszych przyszłościowych innowacji w Niemczech.

Zastosowanie nowoczesnej techniki / technologii w bardzo dużym stopniu potrafi ograniczyc zapotrzebowanie na energie. Nie zawsze jednak wielkie odkrycia i skoki technologiczne decydują o rozwoju, czasem - jak w tym przypadku - wystarczy inne spojrzenie na zagadnienie i wykorzystanie elementarnej wiedzy z poziomu szkoly średniej. Rozwiązania, które przed 20-laty wydawały sie jeszcze utopia, sa juz dzis w wielu zakresach standardem - niskie współczynniki przewodzenia dla materiałów izolacyjnych osiagajace 0,006 W/mK, okna i drzwi o współczynniku U na poziomie 0,8 W/m²K, nowoczesne piece gazowe i olejowe o wysokich wydajnościach, centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła na poziomie 90-95%, i nawiewniki okienne z odzyskiem ciepla, montowane w budynkach istniejących - to tylko niektóre z rozwiązań i produktów, ktorych jeszcze przed niewielu laty nikt powaznie nie bral pod uwagę. DZIS TO EKONOMICZNIE UZASADNIONY STANDARD.

Dzięki tym wszystkim innowacjom nowoczesne budynki powstające anno domini 2015 potrzebują już tylko 5% energii koniecznej dla rozwiązań stosowanych w latach 1970-tych. A może byc jeszcze lepiej.

"Micronal" und inne materiały z grupy PCM w trakcie topnienia absorbują duze ilości energii cieplnej z otoczenia, tylko w niewielkim zakresie zmieniając własna temperaturę. Do stopienia 1 kg lodu potrzebna jest ilosc energii wystarczająca do podgrzania tej samej ilosci wody od 0° do 80° C! Niewyobrażalne? A jednak to tylko elementarna fizyka, która potrafimy dzis przekuć na praktyczne zastosowania... Co sie da z tym fantem zrobic - o tym juz wkrotce.

Jak to działa? link poniżej:

http://www.micronal.de/portal/streamer?fid=443238

https://www.facebook.com/DomPasywnyPolska

Kilka slow na temat PCM (Phase Change Materials).

Kilka słów na temat PCM (Phase Change Materials).

Przed paru dniami ktoś zainspirował mnie do wzmianki w tym temacie. Jest on ważny i fascynujący, bo zrodził się, jak wiele odkryć trochę przez przypadek, a może mieć już w wkrótce pokaźny pozytywny wkład w budownictwo pasywne.

Materiały zmiennofazowe to materiały, które pod wpływem ciepła z otoczenia zmieniają swój stan fizyczny. Najprostszym przykładem jest oczywiście lód, który topniejąc zamienia się w wodę, obniżając równocześnie temperaturę otoczenia. Mankamentem lodu jest fakt, ze zmiana stanu fazowego odbywa sie bez dużego wydatku energetycznego tylko w jednym kierunku, od fazy stałej do płynnej. Przeprowadzenie wody w stan lodu wymaga już dużej ilości energii.

Rzecz ma sie nieco inaczej w przypadku parafiny, ktora w odpowiednich warunkach latwo i - co ważniejsze, bez wkładu energii z zewnątrz - potrafi naprzemiennie zmieniać swój stan absorbując ciepło z otoczenia lub oddaj ac je przy spadku temperatury zewnętrznej. Ta właściwość parafiny postanowili wykorzystać naukowcy z Instytutu Frauenhofera do temperowania warunków klimatycznych w pomieszczeniach bez wydatku energii na ten cel. Zamiast instalować klimatyzacje postanowili opracować materiał naprzemiennie absorbujący i oddający ciepło do otoczenia i stabilizujący w ten sposób temperaturę.

Początkowo dużym problemem adaptacji parafiny do żądań budowlanych była jej łatwopalność i zachowanie w fazie płynnej - niczym nie ograniczona rozlewała się na wszystkie strony minimalizując skuteczne działanie. Co gorsza, w stanie płynnym jest parafina materiałem o niskim punkcie zapłonu, dlatego miałaby w tym stanie tylko bardzo ograniczone zastosowanie.
Potrzebne bylo skuteczne rozwiązanie, polegające na "rozproszeniu" parafiny w materiale budowlanym ograniczające możliwość samozapłonu oraz jej zamkniecie w "opakowaniu" dobrze przenoszącym ciepło i umożliwiającym naprzemienne zmiany fazy bez utraty formy i rozpływanie sie w materiale. Po wielu probach udalo sie takie rozwiązanie znaleźć... o tym na czym polegało, jakie juz dziś ma praktyczne zastosowanie napisze w kolejnym poście.

https://www.facebook.com/DomPasywnyPolska

"W stronę najwyższych standardów". O przyszłości budownictwa pasywnego w Polsce, roli architekta w procesie budowlanym i utrwalonych stereotypach.

Fragmenty wywiadu z Certyfikowanym Planistą Domów Pasywnych Pawłem Widawskim w branżowym magazynie "Buduj Energooszczędnie".

"W stronę najwyższych standardów"

O przyszłości budownictwa pasywnego w Polsce, roli architekta w procesie budowlanym i utrwalonych stereotypach.

Czy trudno jest wybudować w Polsce dom pasywny?

W tej chwili jest to - niestety - bardzo skomplikowane, trudno bowiem w polskich realiach w ogóle zdefiniować, co rozumiemy pod pojęciem „dom pasywny”. Gdybyśmy chcieli wybudować dom odpowiadający „Wytycznym NFOŚiGW dla standardu NF15”, to będzie on w paru zasadniczych zakresach mocno odbiegał od standardu domu pasywnego zdefiniowanego przez PHI Darmstadt (Instytut Domów Pasywnych z Darmstadt)i praktykowanego z powodzeniem od przeszło 20 lat na całym świecie. W tym standardzie do chwili obecnej oddano do użytku przeszło 1 milion m² powierzchni, czyli jakieś 6–7 tys. obiektów. Według szacunkowych danych PIBP (Polskiego Instytutu Budownictwa Pasywnego) kilkanaście z nich powstało w Polsce. Dla standardu NF 15, po około dwuletnim okresie funkcjonowania programu dofinansowania budownictwa pasywnego i energooszczędnego NFOŚiGW możemy mówić maksymalnie o kilku obiektach w budowie. Wnioski nasuwają się zatem same. Wytyczne NFOŚiGW w zakresie podstawowych założeń odpowiadają jeszcze wymogom PHI Darmstadt, ale już w szczegółach są zasadnicze różnice. W Wytycznych NFOŚiGW niektóre wymogi są nazbyt rygorystyczne,np. współczynniki przenikania ciepła przez przegrody lub wydajności niektórych komponentów. Ich spełnienie, niezbędne dla uzyskania dofinansowania ze strony Funduszu skutkuje wyższymi kosztami i ograniczeniem możliwości wyboru osprzętu przez inwestora do bardzo wąskiej grupy komponentów. Od strony bilansu energetycznego jest to najczęściej nieuzasadnione! Inne wymogi – np. dotyczące wentylacji są zrobione na wyrost, ich spełnienie to wyższe nakłady inwestycyjne i – proszę o tym nie zapominać – również eksploatacyjne w przyszłości. Jeszcze inne – np. definicja wewnętrznych zysków cieplnych – są z wielu względów co najmniej dyskusyjne. Dlatego, wracając do pytania, czy trudno w Polsce wybudować dom pasywny – tak, jest to dziś trudne zadanie, bo potencjalny inwestor musi sobie przede wszystkim odpowiedzieć na pytanie, czy chce wybudować dom pasywny według sprawdzonego standardu PHI Darmstadt, czy tez dom w standardzie NF15 NFOŚiGW, w oparciu o możliwe, ale nie pewne dofinansowanie niewiadomej wysokości i czy jest gotow do spełnienia wszystkich wymogów tego programu? Ja dla własnego projektu po zapoznaniu się z Wytycznymi zrezygnowałem z dofinansowania.
(...)

Jaka jest rola architekta w procesie budowy domu pasywnego?

Przepracowałem ponad 20 lat na rynku niemieckim, dlatego dostrzegam duże różnice w podejściu do projektowania i budowy domu pasywnego tu i tam. W Polsce jesteśmy wychowani na projektach gotowych, ich realizacja pozostaje raczej w gestii inwestora. Klient najczęściej nie szuka kompletnej obsługi, tylko wszytko chciałby zrobić na budowie sam. Nie dostrzega zagrożeń, widzi tylko koszty. W przypadku domów pasywnych tego schematu powielać nie można, ponieważ budownictwo pasywne to budownictwo absolutnie indywidualne, robione pod konkretnego klienta, jego potrzeby, pod konkretna działkę! Kluczowym zagadnieniem jest optymalne dopasowanie projektu do warunków działki – odpowiednia orientacja według stron świata, wykorzystanie ukształtowania terenu i uwzględnienie warunków naturalnych takich jak np. zacienienie drzewami lub innymi budynkami, również tymi, które dopiero mogą powstać! Ważne jest, aby potencjalny inwestor, poszukując projektanta-planisty, zwrócił szczególną uwagę na jego kompetencje – nie każdy architekt zna się dziś na budownictwie pasywnym, w którym nawet najmniejsze niuanse mogą mieć duży wpływ na końcowy wynik. W idealnej sytuacji inwestor juz przed zakupem działki włącza projektanta w proces poszukiwania i selekcji. Warto pamiętać o tym, że uzyskanie standardu pasywnego dla małych domów jednorodzinnych jest ze względu na niekorzystny stosunek powierzchni przegród zewnętrznych do kubatury trudniejsze niż dla obiektów większych, dlatego dobry projekt odgrywa decydująca role.Następny etap to pogodzenie możliwości finansowych inwestora z jego rzeczywistymi potrzebami, tu również dobry projekt współdecyduje. W rozmowach rodzi się koncepcja, która po doszlifowaniu i obliczeniowej weryfikacji opartej na wiedzy, znajomość określonych rozwiązań i materiałów jest realizowana pod nadzorem na budowie.

Jakie są pułapki budownictwa pasywnego, przed którymi warto przestrzec Inwestorów?

Jedna z podstawowych pułapek budownictwa pasywnego jest nierzetelne wykonawstwo, jakość wykonania musi odpowiadać najwyższym standardom. Na zachodzie organizowane są specjalne szkolenia dla wykonawców, my jesteśmy dopiero na wstępnym etapie szkolenia architektów.Niezbędne jest fachowe doradztwo i przede wszystkim nadzór podczas całego procesu. Błędny dobór materiałów, korzystanie z gorszych zamienników, niedbałe wykonanie często maja nieodwracalne skutki. Projektant przyjmuje do obliczeń materiały o ściśle określonych parametrach, inwestor szukając oszczędności często bez uzgodnienia dokonuje zmian nie mając najmniejszego pojęcia o ich wpływie na bilans energetyczny. Obliczenia tworzone są tak, aby przy optymalnych rozwiązaniach uzyskać jak najmniejsze zużycie energii ponosząc przy tym tylko uzasadnione koszty –stąd wynika niewielki margines błędu - mala zmiana parametrów materiałów, czy konstrukcji może mieć duży wpływ na końcowy wynik. Budowa domu pasywnego jest bez odpowiedniej opieki ze strony kompetentnego projektanta–najlepiej od momentu wyboru działki, przez wstępna koncepcje i ustalenia z inwestorem, projekt, optymalizacje bilansu energetycznego, a na realizacji i nadzorze w trakcie prac kończąc - wyzwaniem prawie nie do przejścia. Dlatego zachęcam wszystkich potencjalnych inwestorów do poszukania kogoś, kto im w realizacji ambitnych planów pomoże, na chwile obecna jest w Polsce około 40 osób, legitymujących się certyfikatem planisty lub doradcy budownictwa pasywnego, które powinny być w stanie zapewnić każdemu inwestorowi wykwalifikowana pomoc. Nie warto ryzykować nieudanej inwestycji, dobrze przygotowany projekt oszczędzi nam bowiem wielu niepotrzebnych kosztów i kłopotów na budowie.

Z jakimi stereotypami musi walczyć budownictwo pasywne?

Jest ich dużo, dziś wspomnę tylko o kilku. Jedną z takich obiegowych opinii jest stwierdzenie, że w domach pasywnych nie można umieszczać okien w ścianie północnej. Prawda jest, ze okna w ścianie północnej generują największe straty w bilansie, nieprawda, ze nie można ich tam umieszczać. Jeśli po stronie północnej elewacji mamy piękny widok na las lub łąkę, a bilans energetyczny na to zezwala, dużym błędem byłaby rezygnacja z takiego okna, które zdecydowanie może poprawić jakość pomieszczenia i wentylacje w okresie letnim. Przy dopracowanym bilansie doświetlenie strony północnej może być jak najbardziej możliwe i wskazane. Niezależnie od tego, okna na elewacjach wschodniej i zachodniej w naszej strefie klimatycznej również odpowiadają przede wszystkim za straty ciepła, pomimo tego w większości projektów domów pasywnych są one bezkrytycznie stosowane.
Kolejnym mitem jest zakaz otwierania okien w domach z wentylacją mechaniczna z odzyskiem ciepła. Zimą, przy dużej różnicy temperatur otwieranie okien jest ekonomicznie nieuzasadnione, bo o czystość i jakość powietrza dba centrala wentylacyjna, tym nie mniej można oczywiście otwierać okna, również zima, trzeba mieć tylko na uwadze wyższe straty ciepła i co za tym idzie odpowiednio wyższe koszty ogrzewania. Latem nie tylko możemy, ale jak najbardziej powinniśmy korzystać ze świeżego powietrza z zewnątrz i do tego celu używa się przede wszystkim okien. Korzystanie z wentylacji mechanicznej latem najczęściej nie jest konieczne, a powoduje dodatkowe zużycie energii/koszty. Z powodzeniem może być zastąpione przez przemyślane wietrzenie/chłodzenie domu w godzinach wieczorowych/nocnych/ oraz przez okna od strony północnej.Co więcej, warto zauważyć, że żaden dom pasywny, w którym nie istniałaby możliwość grawitacyjnej wentylacji przez okna nie uzyskałby certyfikatu Instytutu z Darmstadt!

Paweł Widawski, Certyfikowany Europejski Planista Domów Pasywnych (Instytut Domów Pasywnych Darmstadt), prowadzi na facebooku fanpage dotyczący tematyki budownictwa pasywnego, a także autorskiego bloga, jest właśnie w trakcie budowy własnego domu pasywnego wg standardu PHI.

fanpage: https://www.facebook.com/DomPasywnyPolska
e-mail:dom.pasywny.polska@gmail.com