Passiivmaja

 

Prof. Bo Adamson, passiivmaja kontseptsiooni üks autoritest

 

Prof. Wolfgang Feist, passiivmaja kontseptsiooni üks autoritest, Passiivmaja Instituudi rajaja

Passiivmajastandard pärineb 1988. aasta mais toimunud vestlusest Rootsi Lundi ülikooli professori Bo Adamsoni ja Saksamaal töötanud Wolfgang Feisti vahel. Nende eesmärgiks oli mõelda välja hoone kontseptsioon, mis oleks samal ajal energiatõhus, mugav ja majanduslikult mõistlik.^[4] Nüüd tuntud kontseptsioon tugines ideel, et piisavalt hästi ehitatud hoonekarbi korral on võimalik jätta küttesüsteem välja ehitamata ning hädavajalik soojus tuua ruumidesse ventilatsiooni sissepuhkeõhu eelsoojendamisega. Sel juhul tekib oluline raha kokkuhoid küttesüsteemi arvelt, mida on võimalik investeerida hoonekarpi ning hoone kogumaksumus ei tule oluliselt suurem tavahoone omast.^[5] Kontseptsioon arenes välja tänu mitmele uurimisprojektile, mida rahastas Saksamaa Hesseni liidumaa.^[6][7]

Esimene passiivmaja oli nelja korteriga ridaelamu Darmstadtis Saksamaal. Selle tellisid eraisikud professorite Butti, Ridderi ja Westermeyeri arhitektuurifirmalt 1990. aastal ja juba järgmisel aastal kolisid elanikud sisse.^[6] Hoone on andnud tänaseks üle 20-aastase ajarea praktilise kasutuse andmetest. See on olnud aluseks PHPP tarkvara pidevale edasiarendamisele ja valideerimisele.^[7]

1996. aasta septembris loodi Darmstadtis Passiivmaja Instituut, et propageerida ja kontrollida standardeid.^[8] Töötati välja passiivmajade planeerimise pakett PHPP ning pandi alus ehitatud passivmajades kasutatud uudsete hoonekomponentide tootmisele. Samal ajal ehitati Stuttgardis (1993), Naumburgis, Wiesbadenis ja Kölnis (1997) uusi passiivmaju.^[5] Passiivmajade ehituseks vajalike komponentide edasist väljatöötamist toetas Euroopa Liidu rahastatud projekt CEPHEUS viies Euroopa riigis 2000.–2001. aasta talvel.

Põhja-Ameerikas ehitati esimene passiivmaja aastal 2003 Illinoisis Urbanas^[9] ja esimene sertifitseeritud hoone aastal 2006 Minnesotas Bemidjis.^[10] USA esimene renoveeritud hoone sertifitseeriti 2010. aasta juulis.^[11]Maailma esimese passiivmajasertifikaadiga moodulmaja ehitas 2005. aastal Iirimaale Scandinavian Homes.^[12][13] See Rootsi firma on hiljem ehitanud mitmeid passiivmaju Inglismaal ja Poolas.^[14]

2010. aastaks oli Euroopas ehitatud hinnanguliselt üle 25 000 passiivmaja, millest enamik asub Saksamaal, Austrias ja Skandinaavias. USAs on seni ehitatud vaid 13 passiivmaja.^[15][16] 2010. aastal rajas Passiivmajainstituut rahvusvahelise passiivmajaliidu International Passive House Association (iPHA).^[17] iPHA-l on assotsieerunud partnerühingud paljudes riikides, Eestis on selleks Eesti Passiivmajaliit.^[18]

Ajakirjanduse väitel on Eestis ehitatud juba palju passiivmaju, kuid seni on termineid valesti kasutatud ja tegelikult on valminud vaid üks passiivmaja.^[19] See maja ehitati ettevõtja Kuldar Leisi tellimusel ning sai ka rahvusvaheliselt tunnustatud passiivmaja sertifikaadi. Hoone valmis 2013. aasta kevadel.^[20] Lisaks on 2014. aasta jaanuari seisuga valmimisjärgus veel üks hoone, kus on alustatud passiivmaja sertifitseerimisprotsessi. Seda ehitatakse Õssu külas Tartumaal. ^[21]

Passiivmaja on hoone, mille planeerimiseks on kasutatud passiivmajadele omast meetodit ja saavutatud kokkulepitud passiivmajastandard, mis tagab nii madala energiatarbe kui ka mugavuse. Passiivmaja puhul väheneb kütteenergiavajadus tavahoonetega võrreldes ligikaudu 90% ja primaarenergiavajadus umbes 75%.^[4] Energiatõhusus vähendab oluliselt hoone eluea jooksul õhku paisatava CO₂ emissiooni hulka, mida saab lisaks kütmisvajaduse vähendamisele kärpida ka kütmiseks kasutatava energia tüübi arvelt, sest passiivmaja vähese energiavajaduse katmiseks on lihtne kasutada taastuvaid energiaallikaid.^[2]

PHPP on Passiivmaja Instituudis välja töötatud simulatsioonitarkvara energiaarvutuste tegemiseks, mis peaks kaasa aitama passiivmaja planeerimisele.^[22] Viimane tarkvara versioon on PHPP 7 (2012). PHPP ruumide kütte- ja jahutusvajaduse arvutus põhineb standardil EVS-EN ISO 13790.^[23]

Passiivmaja kvaliteeti võib tõendada sertifikaadiga, mille on väljastanud vastava akrediteeringu saanud asutus.^[24] Sertifitseerimine tähendab PHPP arvutuste kontrolli, PHPP sisendväärtuste vastavuse kontrolli tegelikult ehitusobjektil realiseeritule, vajadusel PHPP simulatsiooni korrigeerimist, rõhutesti protokollimist ja tulemuste vastavuse kinnitamist. Sertifitseeritud saab olla vaid lõplikult valminud hoone. Sertifitseerimine ei eelda kasutusandmete kogumist hoone kohta. Praktikas on viimase 20 aasta jooksul tehtud palju uuringuid arvutuslike ja reaalse hoone kasutuse andmete kokkulangevuse kohta. Selle põhjal on PHPP tarkvara pidevalt arendatud ja valideeritud. Passiivmaja meetod kasutab pigem konservatiivseid lähte-eeldusi (näiteks inimeste ja seadmete soojuseraldus 2,1 W/m²). Seetõttu on pikaajalise ja paljude hoonete seire keskmine heas kokkulangevuses arvutatuga. Eestis korraldab sertifitseerimist Tartu Ülikooli spin-off-ettevõte PassiveHouse OÜ.^[25] Lisaks hoone sertifitseerimisele jagatakse sertifikaate ka passiivmaja ehituseks sobivatele komponentidele.^[26]Siiski ei tähenda sertifitseeritud passiivmaja komponentide kasutamine ehitusel, et saavutatakse passiivmajastandard. Heade komponentide vigasel või valel kasutamisviisil saadud hoone ei moodusta vajalikku kvaliteetset tervikut.^[27]

Passiivmaja on hoone, mis vastab kõigile järgmistele kriteeriumitele (kasulik põrandapind, inglise keeles TFA – treated floor area, mille kohta energiavajadus esitatakse, on passiivmaja meetodi puhul defineeritud mõiste^[28]):^[29]

• hoone kütteenergiavajadus on maksimaalselt 15 kWh ruutmeetri TFA kohta aastas VÕI hoone küttekoormus on maksimaalselt 10 W ruutmeetri TFA kohta;
• hoone jahutusvajadus on maksimaalselt 15 kWh ruutmeetri TFA kohta aastas, kui mugavuse tagamiseks kasutatakse aktiivset jahutust, VÕI hoone jahutuskoormus on maksimaalselt 10 W ruutmeetri TFA kohta;
• hoone kütte, sooja vee ja kogu majapidamise elektrienergia tarbimine kokku on primaarenergianäitajana maksimaalselt 120 kWh ruutmeetri TFA kohta aastas;
• hoonekarbi õhupidavus mõõdetud 50 Pa rõhuerinevuse korral on maksimaalselt 0,6 1/h (korda tunnis).

Kriteeriumite 1–3 paikapidavust peab olema kontrollitud arvutuslikult tarkvarapaketiga PHPP ning õhupidavust peab olema mõõdetud meetodil Blower-door test, kusjuures mõõdetav väärtus on n₅₀ näitaja, standardi EVS-EN 13829 alusel.^[30] Passiivmaja kriteeriumid erinevad natuke eluhoone ja muu otstarbega hoone jaoks.^[31][32]

Kui kõik passiivmaja kriteeriumid on täidetud, võib hoones eeldada väga head sisekliimat. Tänu soojustagastusega ventilatsioonile, heale isolatsioonile ja õhupidavusele on hoones: ^[33]

• võrdselt soojad pinnad;
• sarnane sisekliima kogu aeg kogu majas;
• sarnane temperatuur kogu aeg;
• puhas meeldivalt soe ja värske õhk;
• pole tõmbusi.

 

Paljud uuringud tõdevad, et kõrge energiatõhususe, hea sisekliima ja majanduslikus ei ole üksteist välistavad (CEPHEUS ^[34]). Passiivmajas peaks see olema saavutatud. Varasemaga võrreldes energiavajaduse oluline vähendamine nõuab ka teistmoodi lähenemist hoone planeerimisele ja ehitusele. Passiivmaja eeldab põhjalikku täiendõpet, seega koolitatakse spetsiaalseid passiivmaja asjatundjaid.^[35] Passiivmajade puhul on väga oluline projekteerimisel detailid korrektselt lahendada, korrektselt kirjeldada hoonekomponente ja hoolikat teostada ehitustöid platsil. Erilist tähelepanu pööratakse järgnevale:^[33]

• Kompaktsus: passiivmajad püütakse ehitada geomeetrialt võimalikult kompaktsed, et vähendada hoone välispinda ruumi või põrandapinna kohta.
• Superisolatsioon: passiivmajadele iseloomulik paks soojustuskiht vähendab oluliselt läbi seinte, katuse ja põranda liikuvat soojusvoogu ja seega ka piirete U-väärtust.
• Avade paiknemine ja suurus: passiivmajadel hoitakse põhifassaad ekvaatori suunas (põhjapoolkeral lõunasse), lõunaakendest peab talvel päike sisse paistma, kuid suvel ei ole see soovituslik, seega väga oluline on akende varjutamine. Ida- ja lääneaknad võivad kergesti põhjustada kõrgeid temperatuure toas, seega neid on väga oluline enne simuleerida.
• Kõrgkvaliteediga aknad ja nende paigaldus: aknad on kui augud hoone isolatsioonis, seega tuleb neile väga suurt tähelepanu pöörata. Piisava taseme saavutamiseks tuleb kasutada väga hea kvaliteediga aknaid ning need tuleb ka korrektselt isolatsiooni ülekattega paigaldada.
• Soojustagastusega ventilatsioon: hoonest välja juhtiva õhu soojust kasutatakse ära tuppa juhitava õhu soojendamiseks, nii ei lähe energia kaduma.
• Külmasillavaba konstruktsioon: külmasillad peavad olema nii väiksed, et hoone sisepinnad oleksid temperatuuri poolest homogeensed.^[36]
• Hoonekarbi õhupidavus: passiivmaja peab olema õhupidav, see saavutatakse ühtse pideva õhupidava kihiga ning materjalide liitekohtade teipimise teel.

Passiivmajade planeerimisel peetakse silmas hoone paiknemist, ümbruskonda ja kliimat, kuhu see ehitatakse. Hoone põhifassaad akendega suunatakse passiivse päikeseenergia kasutuse maksimeerimiseks ekvaatori poole: lõunapoolkeral põhja, põhjapoolkeral lõunasse. Siiski kõige olulisem, eriti parasvöötme piirkonnas, on hoone koguenergia vajaduse minimeerimine. Jahutusvajaduse vähendamiseks on paljudes piirkondades vaja piirata suvel ruumi sisenevat päikeseenergiat. Selleks paigaldatakse erinevaid päikesevarje, istutatakse heitlehist kõrghaljastust, ronitaimi jne.

Passiivmaja ehitamisel pole materjalid olulised, kuid tihti kasutatakse vähemalt mõne siseseina jaoks massiivset konstruktsiooni, et suurendada termilist massi ja seega vähendada temperatuuri kõikumist: vähendada suviseid tipptemperatuure, talvel väga külmaga hoida temperatuuri kõrgemal ning vältida kevadist ja sügisest ülekuumenemist.

Passiivmaja meetodit saab kasutada väga erineva kliimaga piirkondades ^[37]. Üldine põhimõte püsib igal pool sama, kuid sama tulemuse saavutamiseks tuleb erinevates kliimavöötmetes varieerida nõudmisi komponentidele ja ehituskvaliteedile.

Külmemas kliimas on põhiline probleem talviste tipptemperatuuride ajal hoones piisavalt kõrge temperatuuri hoidmine. Sama kvaliteedi saavutamiseks peab hoone olema Kesk-Euroopas ehitatud majast märgatavalt paremini isoleeritud ja õhupidav.

Tehniliselt on passiivmaju võimalik ehitada ka 60. laiuskraadist põhja poole, kuid hinnangute kohaselt on seal ehituse maksumus oluliselt suurem.^[38][39]

Kuumemas kliimas tuleb suuremat tähelepanu pöörata hoone jahutamisele. Passiivmajade puhul kasutatakse valdavalt passiivseid jahutusviise, nagu päikesevarjud ja öine tuulutus akende kaudu.

Passiivmajas on võimalik jätta küttesüsteem välja ehitamata, seega saab nii säästetud raha kasutada parema hoonekarbi ehitamisele ja soojustagastusega ventilatsiooniseadme ostmisele. Tänapäeval on tänu passiivmajakomponentide turu konkurentsi tekkele Saksamaal võimalik hooneid hoolikalt planeerides võimalik passiivmaju ehitada juba tavamajaga võrreldes sama hinnaga. Seda on näidatud kortermaja jaoks Fribourgi kantonis Vaubanis.^[40] Üldiselt on aga passiivmaja ehitamine kuni 14% tavamajast kallim.^[41]

Passiivmaja kütteenergia vajadus on väga väike ning seega on hoone kasutusajal jooksev kulu samuti.

Poliitiliste otsuste tõttu paljudes riikides toetatakse passiivmajade ehitust rahaliselt toetuste maksmise või madala intressiga laenudega. Mõnes riigis toetatakse ka passiivmaja komponentidega renoveerimistöid.

Šveitsis kasutatakse passiivmaja standardiga sarnast standardit MINERGIE-P.^[42]

Euroopa Liit on liginullenergiahoonet defineerides toetunud osaliselt viimase 20 aasta jooksul passiivmaja arendamisest saadud kogemustele. Suure energiatõhususe saavutamise järel saaks riikide hoonete sektori väikese allesjääva energiavajaduse aastaks 2050 katta üksnes taastuvate energiaallikate baasil.

• Ökoehitus

Pildid, videod ja helifailid Commonsis: Passive house

• Passivhaus Institut: www.passiv.de
• Certified Passive House Designer: PassivHausplaner.EU
• International Passive House Conference: www.passivhaustagung.de
• International Passive House Association: www.passivehouse-international.org
• Eesti Passiivmajaliit: passiivmajaliit.ee