Dom autonomiczny

Wykorzystanie źródeł energii dostępnych na miejscu (energia wiatrowa, energia słoneczna, niekiedy również energia spiętrzonych wód) umożliwia rezygnację z zakupu energii produkowanej w konwencjonalnych źródłach (którymi w Polsce są głównie elektrownie i elektrociepłownie węglowe). Dzięki temu, eksploatacja takiego budynku ma mniejszy wpływ na środowisko zewnętrzne, niż tradycyjnych domów. Podobnie wygląda sytuacja również w kwestii zaopatrzenia w wodę i utylizacji ścieków. Wprawdzie budowane dziś na terenach wiejskich instalacje kanalizacyjne najczęściej przyłączone są do oczyszczalni ścieków, to na terenach zurbanizowanych często brakuje takich oczyszczalni i ścieki odprowadzane są wprost do wód. Również zagospodarowanie wody deszczowej na terenie działki, na której stoi budynek, zmniejsza obciążenie instalacji kanalizacyjnych, przez co w przypadku gwałtownych opadów zmniejsza się ryzyko ich przeładowania.

W przypadku budowania domu w miejscu oddalonym od istniejącej infrastruktury, koszt jego przyłączenia do sieci wodociągowej czy energetycznej może przekraczać koszt budowy domu. W takich okolicznościach sam ten koszt może być zrównoważony przez inwestycję w niezależny od sieci system zaopatrzenia w energię elektryczną czy studnię i oczyszczalnię ścieków.

Przez znaczną część roku ilość energii elektrycznej produkowana w domu autonomicznym przekracza zapotrzebowanie na energię. Z takim zjawiskiem mamy do czynienia zwłaszcza w przypadku domów zasilanych systemami fotowoltaicznymi (bateriami słonecznymi). Pozostawienie przyłącza do sieci elektroenergetycznej oznacza możliwość odsprzedania nadwyżek energii, co niestety w polskich warunkach ma mizerny wpływ na efektywność kosztową takiego systemu fotowoltaicznego. Taki system tak czy siak nie ma szans się zwrócić.

Wady budynku autonomicznego

Całkowita autonomia budynku jest bardzo trudna do uzyskania. O ile w przypadku wody i kanalizacji praktycznie nie ma z tym problemu, o tyle ogrzanie budynku i przygotowanie ciepłej wody użytkowej zawsze wymaga dostarczenia pewnej ilości energii. Ogrzanie budynku za pomocą energii elektrycznej z przydomowego odnawialnego źródła nie ma większego sensu (ze względu na konieczną moc tego źródła prądu), dlatego stosuje się raczej kotły grzewcze na biomasę i kolektory słoneczne. Kolektor dostarcza ciepłą wodę przez ponad pół roku, a w sezonie ogrzewczym do przygotowania ciepłej wody wykorzystuje się kocioł centralnego ogrzewania.

Podobnie wygląda sytuacja z przygotowaniem posiłków. W Polsce do tego celu wykorzystuje się najczęściej kuchenki gazowe na gaz ziemny lub gaz ciekły (LPG), a także kuchenki elektryczne. W domu autonomicznym przygotowanie posiłków na kuchence elektrycznej byłoby dużym obciążeniem dla akumulatorów, zatem stosuje się raczej inne rozwiązania. Przykładem może być kuchenka dostosowana do spalania biogazu produkowanego na miejscu (w przydomowej biogazowni), albo tradycyjny piec kuchenny czy kuchenka na drewno. Zwłaszcza eksploatacja tego ostatniego urządzenia jest kłopotliwa.

A zatem, aby można było mówić o prawdziwie autonomicznym budynku, musi on również posiadać własną plantację roślin energetycznych. W przeciwnym wypadku konieczne jest dostarczenie do niego z zewnątrz paliwa do ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej i gotowania.

Osiągnięcie autonomii często może oznaczać konieczność rezygnacji z części komfortu, do której jesteśmy przyzwyczajeni. Przykładowo, w przypadku korzystania z wody deszczowej zamiast własnej studni, konieczna może być rezygnacja z kąpieli w wannie na rzecz szybkich pryszniców. O gotowaniu na kuchence na drewno już wspominałem. Budowa domu w standardzie domu pasywnego wymaga też ustawienia go w konkretny sposób na działce, rezygnacji z okien po stronie północnej i ustalenia konkretnego układu pomieszczeń (by te, w których temperatura zimą może być niższa, jak przedsionek, spiżarnia i kotłownia, umieszczone były przy północnej ścianie).

Nawet najlepiej zaprojektowany dom, najbardziej wygodny, może wymagać pewnych zmian w stylu życia od mieszkańców.

Należy w tym miejscu zaznaczyć, że nie wykonuje się jeszcze gotowych projektów domów autonomicznych (na rynku pojawiają się dopiero projekty domów pasywnych). Każdorazowo, wykonanie takiego budynku wymaga indywidualnego projektu, łączącego w sobie rozwiązania architektoniczne, jak i zagadnienia związane z techniką instalacyjną. Oprócz samych pomieszczeń i ścian, należy zaprojektować również system zaopatrzenia domu w energię elektryczną, biorąc pod uwagę zarówno przewidywane zapotrzebowanie na energię, konieczność jej magazynowania (i straty w akumulatorach oraz przetwornicach), a także warunki środowiska (wiatr, promieniowanie słoneczne).

Systemy zaopatrujące dom autonomiczny w media

Najmniej skomplikowany jest system zaopatrzenia domu autonomicznego w wodę i utylizujący ścieki. W większości przypadków składa się z własnego ujęcia wody (najczęściej studni, rzadziej ujęcia wód powierzchniowych), instalacji do uzdatnienia wody (np. filtr odwróconej osmozy), instalację wodną i ściekową, oraz przydomową oczyszczalnię ścieków z drenażem rozsączającym.

W niektórych przypadkach stosuje się dodatkowe systemy, zmniejszające zużycie wody. Przykładem może być układ odzyskujący tzw. szarą wodę, czyli ścieki z mycia naczyń, kąpieli i prania. Może ona być wykorzystywana po podczyszczeniu do spłukiwania toalet lub podlewania. Innym systemem jest układ gromadzenia i zagospodarowania wody deszczowej, albo tzw. toalety kompostujące, które nie wymagają wody do spłukiwania ani oczyszczania ścieków (zamieniają fekalia w kompost). Jeszcze lepszym rozwiązaniem wydaje się być przydomowa biogazownia, która może utylizować fekalia produkując biogaz i stały nawóz.

Również zagospodarowanie wody burzowej jest łatwe w stosunku do pojedynczego budynku. Można ją bowiem zagospodarować w obrębie działki, za pomocą studni chłonnych czy oczek wodnych (a częściowo za pomocą systemu zagospodarowania deszczówki).

W polskich warunkach, dostatecznym źródłem wody dla budynku wydaje się być instalacja do wykorzystywania wody deszczowej. Obawiam się jednak, że nadzór budowlany może niekoniecznie być zadowolony z powodu wyposażania budynku w takie jej źródło. Problemem jest jedynie przechowanie tej wody z sezonu letniego na zimę w sposób, który zabezpieczy ją przed zamarzaniem. W grę wchodzą zatem jedynie podziemne zbiorniki. W cieplejszych klimatach, gdzie temperatura spada poniżej zera raz na 10 lat, możliwe jest zamontowanie takiego zbiornika na wysokości, co pozwoli na grawitacyjne zaopatrywanie domu w wodę. Mimo to nie można zrezygnować z wyposażania instalacji w pompę, bo zbiornik będzie znajdować się wyżej, niż rynny na dachu.

W przypadku ciepłej wody użytkowej, może ona być przygotowywana za pomocą kolektorów słonecznych. Niestety, w naszych warunkach klimatycznych, ilość energii słonecznej zimą jest niewystarczająca, by również w tym okresie kolektory mogły dostarczyć 100% ciepłej wody zużywanej w budynku. W związku z tym, zimą dogrzewa się ciepłą wodę przy użyciu innego źródła ciepła. Najbardziej popularnym rozwiązaniem w systemach z kolektorami jest dogrzanie wody z pomocą kotła na paliwo stałe. Niekiedy stosuje się zasobnik ciepłej wody użytkowej jako miejsce do zagospodarowania nadwyżki energii elektrycznej z turbiny wiatrowej (wystarczy tylko umieścić w nim dodatkową grzałkę dostosowaną do napięcia produkowanego przez turbinę).

Zaopatrzenie domu w ciepło do ogrzewania odbywać się musi z zewnętrznego źródła. Standard domu pasywnego pozwala mocno obniżyć straty ciepła z budynku i zwiększyć stopień wykorzystania wszelkich zysków ciepła (przede wszystkim zysków z energii słonecznej), ale nie umożliwia ogrzania budynku bez dostarczenia ciepła z zewnątrz. Podstawowym źródłem ciepła oczywiście jest pasywne ogrzewanie słoneczne (przez duże okna, ale też np. przez ścianę Trombe’a czy powietrzne kolektory słoneczne), ale mimo wszystko nie jest ono wystarczające. Najprościej jest osiągnąć autonomię pod tym względem przez eksploatację kotła na biomasę i odpowiednią plantację roślin energetycznych (np. kocioł na zrębki i niewielkie poletko wierzby energetycznej). Do ogrzania domu autonomicznego zbudowanego w standardzie domu pasywnego potrzeba ok. 4-5 kg wierzby energetycznej na metr kwadratowy powierzchni ogrzewanej.

Alternatywą jest wykorzystanie na przykład niewielkiej pompy ciepła zasilanej produkowaną na miejscu. Takie rozwiązanie wymaga jednak znacznie większych inwestycji, począwszy od samej pompy ciepła, przez zasobnik ciepła i dodatkową moc źródła energii elektrycznej.

Jeśli chodzi o źródło energii elektrycznej, możliwości jest wiele i stosowanie ich zależy mocno od lokalnych warunków. Najbardziej niezawodnym źródłem energii elektrycznej jest mała elektrownia wodna, jednakże lokalizacji pozwalających na budowę takiej elektrowni jest w Polsce niewiele. Trudno jest kupić działkę zlokalizowaną w pobliżu dostatecznie dużego i bystrego cieku wodnego. Alternatywy są tak naprawdę trzy:

• elektrownia wiatrowa,
• baterie słoneczne,
• agregat prądotwórczy zasilany produkowanym na miejscu biopaliwem (olej roślinny, biodiesel, etanol, gaz drzewny).

Warunki do instalacji małych przydomowych elektrowni wiatrowych są różne w zależności od regionu Polski. Na terenach nadmorskich i górskich są najlepsze. W innych miejscach jest pod tym względem znacznie gorzej. Problemem jest konieczność umieszczenia takiej turbiny wiatrowej na dostatecznie wysokim maszcie, by turbina wiatrowa nie leżała w obszarze zawirowań powodowanych przez budynki i drzewa na powierzchni ziemi.

Kolejne strony artykułu: strona 1 strona 2 strona 3