Passzívház koncepció

A gondolatmenet, ami elvezetett a passzívházig

A passzívházelmélet megalkotói a következő gondolatmenetet követve jutottak el magáig a konkrét építési módszerig:

A modern épületek jól hőszigeteltek és kellően légzárók, hogy minél kevesebb energiát veszítsenek.

A légtömör épületburokban higiéniai szempontból, biztosítani kell a folyamatos szellőztetést. A szellőztetés során fellépő hőveszteséget azonban minimalizálni kell. A folyamatos, de csak minimális hőveszteséget okozó szellőztetés csak hővisszanyerővel ellátott gépi szellőzés alkalmazása mellett lehetséges.

Felvetődött a kérdés, hogy mennyi hőenergiát lehet bevinni az épületbe, az amúgy is rendelkezésre álló szellőzőrendszeren keresztül?

A számítások azt mutatták, hogy négyzetméterenként kb. 10 W-ot. Ez a fajlagos fűtési hőszükséglet közép-európai klíma mellett 15 kWh/(m²év) fajlagos fűtési energiaigénynek felel meg.

A következő kérdés az volt, hogyan lehet elérni, hogy egy épület fajlagos energiaigénye ilyen alacsony legyen?

A fajlagos energiaigény az épület energetikai nyereségeinek és veszteségeinek összegéből adódik, ezért az egyes összetevőire, a termikus burkot, azaz a fűtött épülettest külső térelhatároló szerkezeteit alkotó egyes épületelemek hőszigetelő-képességére nem lehet egzakt határértéket meghatározni, mert az minden adott esetben függ a többi paramétertől.

Ha egy épületnek kompakt a tömege (azaz relatív kicsi a lehűlő felületének a mérete) és jó a tájolása (azaz relatív nagy a szoláris nyeresége), akkor az épületelemek kevésbé szigorú U-értéke mellett teljesítheti a passzívházakra vonatkozó fajlagos energiaigény-elvárást, a 15 kWh/(m²év)-et meg nem haladó értéket.

Ezért a termikus burkot határoló épületelemek hőszigetelő-képességére külön előírás nincs a passzívházszabványban.

Ettől függetlenül a tapasztalat azt mutatja, hogy az opak, azaz átlátszatlan épületszerkezetek esetében (mind a padlószerkezet, a homlokzat, a záró- és közbenső födémek vagy a tetőszerkezet figyelembevételénél) 0,15 W/(m²K) U-érték fölött meglehetősen nehéz elérni a passzívház szintet. Családi házaknál ez az érték, az általában kedvezőtlenebb felület/térfogat-arány következtében, közelebb áll a 0,10 W/(m²K) értékhez, nem egyszer ennél még alacsonyabb érték elérése is szükséges.

Nem szabad arról sem elfelejtkezni, hogy a sokszor hiányzó hagyományos hőelosztó rendszer miatt, a megfelelően komfortos hőérzetet csak úgy lehet biztosítani, ha a helyiséghatároló felületek kellően melegek maradnak.

Ablakok esetében a passzívházszabvány nem energetikai előírást, hanem egy, a kellemes lakókomfortot biztosító ajánlást tesz (ezt szokták komfortkritériumnak is nevezni), miszerint az ablak U-értéke beépítés után ne haladja meg a 0,85 W/(m²K) értéket.

Ilyen U-érték mellett ugyanis téli hidegben az ablak belső felületének a hőmérséklete még nem lesz annyival alacsonyabb, hogy ennek hatására a hideg felület mentén, lefelé irányuló légáramlás induljon el, huzatérzet alakuljon ki. (A beépítés módja általában ront a nyílászárók laboratóriumban mért hőátbocsátási tényezőjének értékén, ezért azok az ablakok kapják meg a Passivhaus Institut Darmstadt passzívházépítéshez alkalmas komponensminősítést, amelyek U-értéke, beépítés nélkül, nem haladja meg a 0,80 W/(m²K) értéket).

A légtömörségre vonatkozó kikötés, hogy az 50 Pa nyomáskülönbségnél mért légcsereszám (jelölése: n₅₀) nem lehet magasabb 0,6 1/h értéknél.

E paraméter passzívház-kritériumként való deklarálásának van elméleti és gyakorlati háttere is. A nem elégséges légtömörség az energetikai veszteségeken túl állagmegőrzési-, higiéniai- és komfortproblémákat is felvet.

A réseken át kiáramló meleg vagy beáramló hideg levegő csökkenti a hővisszanyerős szellőztetés hatékonyságát, mivel nem halad át a hővisszanyerőn, súlyos esetben huzatot és kellemetlen hőérzetet is okozhat.

A légtömörség az építés általános minőségére vonatkozóan is jó indikátornak minősült, ráadásul meghatározása, mérése relatív egyszerűen elvégezhető.

A passzívházelmélet megalkotói úgy gondolták, hogy ha egy épületnek ilyen rendkívül alacsony a fűtési energiaigénye, akkor az egyéb bevitt és felhasznált energia összértéke is maradjon minél alacsonyabb, így előírták, hogy az épület összenergia-szükséglete primerenergiában számolva ne haladja meg a 120 kWh/(m²év) értéket. Ez az érték magába foglalja a gépészet (szellőztetés, fűtés, hűtés, melegvízellátás) energiaigényén felül az összes egyéb energiaigényt is (háztartási- és szórakoztatóelektronika, világítás stb.).

(A különböző energiahordozók összehasonlítására két eljárás áll rendelkezésre: a szén-dioxid-egyenértékre vagy a primerenergiára való átszámítás. A különböző intézetek ugyanazon energiahordozóra vonatkozó CO₂-egyenértéke túl nagy szórást mutatott, ezért a passzívház követelményrendszere primerenergiában határozta meg az épület összenergia-felhasználásának felső korlátját.)

Ez a passzívház-kritérium előnyben részesíti a megújuló energiaforrások használatát, mivel azok primerenergia-faktora 1,0 vagy egy alatti érték, míg pl. az elektromos áramé Magyarországon jelenleg 2,5, az Európai Unióban átlagosan 2,6.

Fontos követelmény, hogy az összesített primerenergia-mutató kiszámításánál figyelmen kívül kell hagyni a regeneratív módon, pl. napelemmel vagy szélkerékkel előállított áram kedvező primerenergia-faktorát. Az épületnek regeneratív áramtermelés nélkül is meg kell felelnie a fenti határértéknek.

Földünk energiaellátásának problémáját az emberiség ugyanis csak akkor tudja reális eséllyel megoldani, ha a meglévő műszaki lehetőségeket teljes mértékben kiaknázva törekszik a megújuló energiák hatékony felhasználására. Ennek módja pedig nem lehet az árammal való fűtés, hiszen az áramot lényegesen hatékonyabb módon is fel lehet használni hőtermelésre (ld. pl. hőszivattyú). Ráadásul a Földön jelenleg gazdaságosan előállítható megújuló energia csak erősen korlátozott mennyiségben áll rendelkezésre. Ezen megtermelt energia csak akkor lesz képes az emberiség energiaigényét kielégíteni, ha a hozzáférhető források felhasználása hatékonyan történik.

További ajánlás, hogy a nyári túlmelegedés gyakorisága ne legyen több 10%-nál.

Ez azt jelenti, hogy a 25 °C-os belső határhőmérsékletnél az év maximum 10%-ban lehet magasabb hőmérséklet a lakáson belül.

Amennyiben aktív hűtésre lenne szükség, a hűtési energiaigény sem haladhatja meg a 15 kWh/(m²év)-et.
Erre közép-európai klíma mellett általában nincs szükség. A kellemes nyári komfort megoldható kizárólag passzív hűtéssel.

A teljesség kedvéért érdemes megemlíteni, hogy a passzívház-kritérium akkor is teljesülhet, ha egy épület fajlagos fűtési energiaigénye ugyan meghaladja a 15 kWh/(m²év) értéket, azonban a fajlagos fűtési hőszükséglet-kritérium teljesül, tehát az nem haladja meg a 10 W/m²-t. Ez a magyarországi kontinentális klíma mellett, a hideg telek következtében általában nem fordul elő.

Összegezve ezek alapján egy épület akkor kapja meg a passzívház minősítést, ha

• fajlagos fűtési energiaigénye <= 15 kWh/(m²év) vagy
  fajlagos fűtési hőszükséglete <= 10 W/m²
• légtömörsége (n₅₀) <= 0,6 1/h és
• fajlagos összes primerenergia-szükséglete <= 120 kWh/(m²év).

A passzívház ugyan azon a feltevésen alapult, hogy a szükséges minimális hő a szellőztetőrendszeren keresztül, légfűtéssel kerül az épületbe, de ez nem szerepel kritériumként. A kritérium pusztán csak az, hogy a fajlagos fűtési energiaigény nem haladhatja meg a 15 kWh/(m²év) értéket. Bevitelének módja nem kötött, történhet klasszikusan légfűtéssel, felületfűtéssel, ezek kombinációjával vagy egyéb módon is.