„Пасивната сграда“: архитектурен стандарт, целящ минимално потребление на енергия

Къщата на бъдещето, отоплявана от слънчеви лъчи, подобрява енергийната ефективност, оптимизира разходите и повишава жизнения комфорт

Архитектурно-строителният сектор има водеща роля върху климата на Земята и потреблението на енергия: сградите са генератор на почти 40% от всички глобални въглеродни емисии и заедно с транспортния сектор, двата отрасъла са с най-висока консумация на енергия в Европейския съюз, със стойности от около 28% спрямо общото потребление. В същата връзка е необходимо архитектурата и строителството на сгради да претърпят трансформация в посока създаване и реализиране на устойчиви идеи и проекти, целящи оптимизиране на енергийното потребление и използването на природни ресурси, а също и подобряване на жизнения комфорт, намаляване на финансовите разходи, както и опазване на природата. Концепцията за „Пасивна сграда“, която представлява сграда без активни отоплителни уреди, може да бъде ключ към минималното потребление и енергийна независимост. Това е глобален стандарт, който е единственият път за постигане на заложените стандарти в българското законодателство за изпълнение на всички нови сгради с „почти нулево потребление на енергия“ от началото на 2024 г.

Фигура 1: Богато разнообразие от архитектурни решения с жилищни и обществени функции, участващи във финала на годишните награди за “Пасивни Сгради”, Източник.

Енергийната ефективност е ключ към справянето с климатичните промени 

Конференцията на ООН по изменението на климата COP26 разпозна важната роля на сградния сектор по пътя към живот с нулеви въглеродни емисии и намаляване на климатичните промени, заради факта, че 28% от въглеродните емисии в световен мащаб са оперативни сградни емисии за отопление, охлаждане и осветление, а допълнителни 11% – резултат от строителни процеси и производство на материали.

„Пасивните сгради“ са решение на проблема: широко разпространена в световен мащаб концепция за сгради, които използват до 75% по-малко енергия за отопление и охлаждане спрямо конвенционалните нови сгради и до 90% спрямо съществуващия сграден фонд и могат да бъдат построени със свобода на въображението в най-разнообразни решения.

Фигура 2: Първата “пасивна” сграда в света, построена преди повече от 30 години, Източник.

Какво представлява “Пасивната сграда”?

“Пасивна сграда” е сграда без активни отоплителни уреди. Тя може да се отоплява и охлажда сама и да поддържа микроклимат без активни отоплителни или охладителни уреди.

Концепцията е родена по време на разговор между учените Бо Адамсон и Волфганг Файст през 1988 г. Първите “пасивни” жилищни къщи са построени като експериментален социален проект през 1990 г. в гр. Дармщад, Германия, в отговор на глобалната необходимост за намаляване на негативното човешко влияние върху околната среда.

Фигура 3: Образователна книга за деца на тема: “Пасивната къща”, Източник.

Интересна история за отношението и доверието на немците към “пасивните” сгради предлага малка образователна книжка, на която попаднах по време на специализацията си в Германия: оказва се, че от ранна детска възраст децата са отлично запознати със соларната “пасивна” архитектура и един ден, когато те са зрели хора, готови да инвестират в свой собствен семеен дом – дори обикновените хора, непрофесионалисти в сферата – постигат високи резултати, познавайки добре архитектурно-строителната наука във всички нейни аспекти, включително енергийната-ефективност – на много високо ниво. И резултатите са налице.

В моето съзнание се появяват мисионерските думи на Конфуций, а във вашето?!

“Ако мислиш за 1 година напред – посей ориз, ако мислиш за 10 години напред – засади дърво, а ако мислиш за 100 години напред – образовай населението!”

Фигура 4: Ползите от “пасивната” сграда, Източник.

Какви са предимствата на “Пасивната сграда“?

Екологична архитектура

Съвременното прекомерно използване на ресурси и експлоатация на природата води да сериозни нарушения в естествения баланс на Земята и влошава качеството на живот. Намаляването на консумирана енергия и създаването на сгради с нулеви въглеродни емисии е щадящо за околната среда и е важна стъпка в борбата с климатичните промени, а от друга страна е и стратегическо решение, което осигурява комфортни условия на живот и енергийна автономия при бъдещи екстремални изменения в климата: повишени температури, опасност от пожар, силен студ и прочее.

Фигура 5: Екологична архитектура в хармония с природата, Източник.

Повишен жизнен комфорт

Статистически е доказано, че хората определят като основни фактори за комфорт на живот топло- и шумоизолацията, заедно с качеството на интериорния въздух, които фактори в една „пасивна“ сграда са оптимални, благодарение на:

• супер изолацията, осигуряваща липса на „студени“ елементи и точки, които създават неприятно чувство на дискомфорт – научно доказано е, че усещането за топлина в едно помещение се определя от температурата на ограждащите повърхности, а не от температурата на въздуха;
• качествените прозорци, врати и ограждащи елементи, които намаляват външния шум;
• „рекуператор“, което представлява вентилационната система, която осигурява постоянно свеж въздух, филтриран от прахови частици, лишен от неприятни миризми и с оптимална влажност.

Фигура 6: Нива на жизнен комфорт в “пасивната” сграда, Източник.

Микроклиматът в една пасивна сграда осигурява висок комфорт и здравословна среда за обитатели чрез постигане на оптимална температура от 20 °C и влажност на въздуха от около 50%; чрез доставка на свеж и чист въздух, с минимално съдържание на въглероден диоксид; както и чрез осигуряване на висок топлинен и звуков комфорт. 

Разумна инвестиция: оптимизирани финансови разходи чрез енергийна независимост

Нуждата от активни отоплителни и климатизационни уреди може напълно да отпадне, което води до сериозни икономии на вложените финансови ресурси и най-вече до спестявания в ежемесечните разходи за отопление и охлаждане на сградата, чиято тенденция в съвременния свят е постоянно да се увеличават. Енергийната независимост е напълно постижима чрез постигане на стандарт „Пасивна къща“ и комбиниране със сградно-интегрирани възобновяеми енергийни източници.

Фигура 7: Средно потребление на енергия през 2021 г. в държавите от Европейски съюз: България е на водещо място по консумация на енергия, респективно и по разходи за енергийно потребление, Източник.

Установено е, че стойността на “пасивната сграда” е около 10% повече от стойността на една конвенционална сграда при изпълнение и качество на строителството в среден или висок клас. Периодът на възвръщаемост на инвестицията се равнява на около 5 – 8 години и при постоянно нарастващите цени за енергийни източници и намаляващо наличие на природни ресурси ще се окаже, че периодът на възвръщаемост ще бъде скъсен с течение на времето. Вложените качествени материали и детайли гарантират дълготрайност на конструкцията и липса на нужда от ремонти, причинени от кондензиране на водни пари и поява на мухъл и плесени.

Устойчиво общество 

 Фигура 8: Архитектурата в ролята на генератор на взаимоотношения в социума, Източник.

Природосъобразната, енергийно-ефективна и „пасивна“ архитектура е едновременно фундамент и път към създаването на устойчиво общество и опазването на околната среда, във времена на климатични промени и катаклизми.

Какви са основните принципи на “Пасивната сграда”?

Фигура 9: Основните принципи на една „пасивна” сграда, Източник.

• Топлоизолация: с цел намаляване загубите на топлина и осигуряване на оптимален комфорт, всички компоненти на сградната обвивка са съставени предимно от дебел слой високоефективна топлоизолация. Препоръчва се конструкцията да бъде изпълнена без “термомостове” (неизолирани точки). 

Фигура 10: Принципи: топлоизолация на сградната обвивка, Източник.

• Въздухоплътност: необходимо е да се постигне максимална въздухоплътност на сградната обвивка и да бъдат минимизирани всички отвори в нея, през които въздухът може да преминава свободно. Това е отново с цел намаляване загубите на топлина и осигуряване на комфортна среда без повишена влажност на въздуха, която може да компрометира конструкцията или да доведе до нежелана поява на нездравословни фактори като конденз, образуване на мухъл и плесени Съществуват различни решения за дифузионно-отворени и затворени ограждащи елементи.

Фигура 11: Принципи: защита на сградната обвивка чрез въздухоплътен слой, Източник.

• Висококачествени прозорци и ослънчаване: прозорците са елементи с висок коефициент на топлопреминаване, респективно елементите, които генерират най-големи топлинни загуби. При проектиране на пасивна сграда е необходимо тези елементи да бъдат решени чрез повишено внимание, както на ниво архитектура, за да преобладават прозорците, които са ориентирани спрямо движението на слънцето и генерират топлинни слънчеви печалби, така и при избора на подходящи висококачествени прозоречни елементи (профил и материали на рамките, стъклопакет, дистанционери, монтажни елементи и др.).

Фигура 12: Принципи: висококачествени прозорци, генериращи топлинни слънчеви печалби, Източник.

• Енергийни печалби: отоплението чрез активни отоплителни уреди и технологии е сведено до минимум, поради наличието на добра топлоизолация и основните енергийни печалби, осигурени през зимните месеци от слънчевите лъчи, от които сградата е необходимо да бъде защитена през лятото, както и от вътрешните топлинни печалби, които се генерират от обитателите и от електроуредите.

Фигура 13: Принципи: генериране на външни и вътрешни топлинни и енергийни печалби, Източник.

• Вентилационна система: Стандартът е постижим чрез система за контролирана вентилация на помещенията, която постоянно подава свеж и пресен въздух до всички помещения и отвежда отработения извън сградата, като по този начин естествената вентилация на сградата и топлинните загуби са сведени до минимум през зимните месеци, а комфортът на обитателите е повишен.

Фигура 14: Принципи: вентилационна система с топлообменник, Източник.

Какви са техническите критерии за постигане на стандарта?

Една “пасивна” сграда, както вече уточнихме, се отоплява от слънчевите лъчи, без да използва активни отоплителни уреди, разчитайки на добрата топлоизолация и защита от външни атмосферни влияния, а реалните сметки за отопление през зимния сезон за жилищна къща с площ до 200 кв.м. биха били под 40 лв. на месец. За целта е необходимо сградата да отговори на техническите критерии, покривайки изискванията за стандарта, като има възможност да получи и сертификат.

Сертифицирането на “пасивни” сгради е гарант за качество при проектирането и изпълнението на архитектурните обекти и се извършва от Института за пасивни къщи в Германия, както и от оторизирани за целта институции и компании, удостоверяващи, че една сграда отговаря на стандарта във всички етапи: проект, калкулации за енергийна ефективност, избор на строителни материали и компоненти, изпълнение на сградата и тестване на нейните елементи.

Фигура 13: Принципи: генериране на външни и вътрешни топлинни и енергийни печалби, Източник

Предизвикателството пред България

През 1997 г. “Протоколът от Киото” бива подписан от 140 индустриални държави, които си поставят за цел да намалят общото производство на въглеводородни емисии и други парникова газове, вследствие на наблюдаваните глобални климатични промени. През декември 2012 г., 15 години по-късно, в сила влиза европейската директива ЕС 20/20/20, която задължава до 2020 г. всички държави членки на съюза да намалят с по 20% емисиите на въглерод и потреблението на енергията, както и да увеличат с 20% производството на енергия от възобновяеми източници. След успешното интегриране на директивата, целите на Европа за 2030 г. са за намалено енергийно потребление с минимум 32,5%: постижима посока за повечето държави членки за ЕС, но и предизвикателство пред България, която е една от малкото държави с нарастваща консумация.

В настоящия социален и екологичен контекст, концепцията за пасивна и нискоенергийна архитектура набира все по-мащабно приложение и днес вече има десетки хиляди построени обекти в почти всички краища на света: практика, от която България може да почерпи опит и вдъхновение за своето бъдеще, за да постигне заложените цели в местното и европейско законодателство.

В България историята на пасивното строителство датира от преди около 15 години и макар успешно изпълнените проекти да са едва няколко на брой, част от тях са добре познати на световно ниво заради своята уникална архитектура и умело прилагане на принципите за енергийна ефективност и “пасивност”. Част от най-забележителни примери са: плюс-енергийната “пасивна” жилищна сграда в Делта Хил, с. Кладница; “Къщата на равноденствието” в близост до гр. Каварна, сертифицираната “пасивна” къща в с. Войнеговци и други.

Фигура 16: Плюс-енергийна “пасивна” жилищна сграда в Кладница, България, Източник.

Фигура 17: “Къщата на равноденствието” в Каварна, България, следващата принципите на “пасивната” архитектура, Източник.

Фигура 18: Сертифицирана “пасивна” къща във Войнеговци, България, Източник

В публикацията са използвани материали от:

• Статистика относно потребление на енергия в ЕС 
• Статистика относно енергийна ефективност в ЕС
• Климатични цели на ЕС за 2020 и 2030 г.
• Световен съвет за „зелени сгради“, 2019 г.: отчет относно въглеродния отпечатък
• Протоколът от Киото
• Институт за Пасивни Сгради, Германия
• Награди за Пасивни Сгради
• Положителни страни на Пасивните сгради         
• Пасив Хаус+ Устойчив Живот
• Сен-Гобен Изовер България
• Наредба № РД-02-20-3 от 9 ноември 2022 г. за техническите изисквания към енергийните характеристики на сгради (Наредба № РД-02-20-3 от 9 ноември 2022 г.) 
• Закон за Енергийна-Ефективност
• NatureTecture / Природа и Архитектура
• Плюс-енергийна жилищна сграда, Кладница
• Сертифицирана пасивна къща, Войнеговци 
• Къщата на равноденствието, Каварна

Източник: „Пасивната сграда“: архитектурен стандарт, целящ минимално потребление на енергия, Климатека

Apxитeĸт Beceлин Beceлинoв e автор в Климатека. Той е сертифициран дизайнер на пасивни сгради ĸъм “Инcтитyтa зa пасивни сгради” в Дapмщaд, Гepмaния. Завършил е специалност “Архитектура” в Университета по архитектура, строителство и геодезия в гр. София. Стипендиант е към нeмcĸaтa Фeдepaлнa фoндaция зa oĸoлнa cpeдa (DBU) на тeмa: “Πacивни cpeди от естествени материали”. Πрез 2009 г. е победител в най-големия световен международен студентски ĸoнĸypc за устойчива архитектура, организиран от компанията “Сен-Гобен”. Има над 10 години опит като упpaвитeл в мeждyнapoднa ĸoмпaния c eĸип oт 60+ дyши, paзpaбoтвaщa пpoeĸти и peшeния в oблacттa нa мoдyлнo и ycтoйчивo cтpoитeлcтвo. Понастоящем разработва пpoeĸти в сферата на природосъобразната apxитeĸтypa.

Още по темата

20/04/2023

Земята

Защо бъдещето е в пренебрегваните култури и силата им да се адаптират?

11/04/2023

Земята

Ще издържи ли българският розов домат на екстремните температури?

06/04/2023

Медицина

Как резките промени на времето влияят на здравето ни?

29/03/2023

Новини

През 2024 г. България трябва да обнови плана за енергетика и климат, но обсъждането все още не е започнало