To pytanie zadawaliśmy sobie często podczas ubiegłorocznych upałów, połączonych z bezwietrzną pogodą i wilgotnym powietrzem. Oto kilka praktycznych wskazówek wykorzystujących proste, naturalne sposoby chłodzenia domu, bez konieczności korzystania z nowoczesnych urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.
Główną przyczyną gorącej i dusznej atmosfery w pomieszczeniach w czasie upalnego lata (oczywiście oprócz wysokiej temperatury na zewnątrz) jest słaba izolacyjność cieplna budynków oraz brak dostatecznej wentylacji. Obowiązująca obecnie norma PN-91/B-02020 określa współczynnik przenikania ciepła k dla przegród zewnętrznych ze względu na ochronę budynku przed stratami ciepła zimą. Podobne znaczenie ma izolacyjność przegród ze względu na ochronę budynku przed zyskami ciepła latem (e> 1). Podobne, ale nie takie samo, ponieważ łatwiej jest nam znieść temperaturę zbyt wysoką (np. +25°C) niż zbyt niską (np. +15°C). Również dlatego, że zima w naszym klimacie jest dłuższa niż lato, a więc koszty ogrzewania są znacznie większe niż ewentualne koszty chłodzenia powietrza.
Właściwe wykorzystanie zawartych w tekście wskazówek pomoże Państwu uzyskać wewnątrz budynku temperaturę około 10-15°C niższą niż na zewnątrz bez specjalnych nakładów. Skuteczność ich zależeć będzie jednak od izolacyjności cieplnej budynku – im jest ona lepsza, tym lepsze będą efekty.
■ Wskazówka pierwsza
Zastosuj zewnętrzne przesłony zacieniające okna.
Ciepło przenikające przez okna jest główną przyczyną zbyt wysokiej temperatury w pomieszczeniach. Przenikaniu promieni słonecznych do wnętrza pomieszczeń zapobiega cień rzucany na przykład przez specjalne urządzenia, ale także występy muru lub przesłony. Projektując urządzenia zacieniające okna, należy wziąć pod uwagę zmienne położenie słońca względem okna w zależności od pory dnia i roku. Zalecane jest więc stosowanie urządzeń do zacieniania o regulowanym ustawieniu lub przesłon o zwiększonej powierzchni, zapewniającej całkowity cień w czasie największego nasłonecznienia (w naszym klimacie – koniec lipca, godziny południowe i wcze- snopopołudniowe). Przykładowe sposoby zacienienia okien lub ograniczenia promieniowania słonecznego przez okna to:
♦ żaluzje,
♦ rolety zewnętrzne i wewnętrzne,
♦ folie i szyby refleksyjne,
♦ poziome występy muru,
♦ tarasy lub balkony,
♦ występy dachu (okapy),
♦ markizy okienne,
♦ daszki zacieniające,
♦ wnęki okienne,
♦ poziome i boczne występy muru przy otworach okiennych,
♦ pergole.
■ Wskazówka druga
Wentyluj (wietrz) pomieszczenia, wykorzystując naturalne ruchy powietrza.
Mówiąc o wentylowaniu pomieszczeń w celu usunięcia ogrzanego powietrza wewnętrznego, nie mamy na myśli przypadkowego otwierania okien, lecz świadome wietrzenie z wykorzystaniem naturalnych ruchów powietrza. Oddziaływanie na budynek czynników atmosferycznych, takich jak temperatura zewnętrzna (różnica temperatury) i wiatr, powoduje powstawanie różnicy gęstości powietrza, stref nadciśnienia i podciśnienia, czyli naturalnych ruchów powietrza. Nasłonecznienie jednej ze ścian zewnętrznych spowoduje ogrzanie powietrza przy tej ścianie i w efekcie poziomy przepływ powietrza w wyniku różnicy jego temperatury przy przeciwległych ścianach. Podobnie wiatr wiejący na jedną ze ścian budynku powoduje wysysanie powietrza przy innych ścianach budynku. Jeśli na przykład podczas letniego wietrzyku z południa otworzymy okna na wschodniej, zachodniej lub północnej elewacji budynku, licząc na orzeźwiający przeciąg, rozczarujemy się. Jeśli jednak dodatkowo lekko uchylimy okno południowe, to możemy mieć kłopoty z pozbieraniem porozrzucanych wskutek przeciągu rzeczy. Odpowiedzialne za ten przeciąg będą: strefa nadciśnienia przy ścianie południowej i podciśnienia przy pozostałych.
Jeżeli nie ma wiatru lub jest, ale wieje w kierunku ściany pozbawionej okien lub osłoniętej (np. garażem), to ruch powietrza można wywołać przez otwory znajdujące się na różnej wysokości w pomieszczeniu. Jest on w takim wypadku spowodowany różnicą temperatury powietrza wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia. Jeżeli temperatura wewnętrzna jest niższa od zewnętrznej (latem) to powietrze wewnętrzne, jako cięższe, opada i uchodzi na zewnątrz przez otwory i nieszczelności w dolnej części pomieszczenia. Na jego miejsce przez otwory i nieszczelności w górnej części pomieszczenia napływa cieplejsze powietrze zewnętrzne. Wietrzenie tym sposobem ułatwia okno przesuwne. Zastosowanie chociaż jednego okna tego typu w budynku umożliwia bezproblemowe przewietrzanie latem. Otwarcie okna powoduje bowiem powstanie dwu szczelin, przez które następuje orzeźwiająca wymiana powietrza. Podobny efekt zapewniają lufciki oraz kratki i otwory wentylacyjne zamontowane pod parapetem lub nad podłogą w ścianach zewnętrznych. Pamiętajmy również o tym, że wewnętrzne podziały budynku i elementy wyposażenia zakłócają naturalny ruch powietrza, powodując zmiany kierunku jego strumienia. Aby chłodzący wpływ lekkiego przeciągu mógł być odczuwany, musi on przepływać w tym samym poziomie, w którym poruszają się ludzie. Strumień powietrza przepływający wysoko pod sufitem nie zapewnia dostatecznej wentylacji pomieszczenia.
■ Wskazówka trzecia
Wykorzystaj zjawisko unoszenia się gorącego powietrza (ciąg termiczny) do usunięcia go z pomieszczenia.
Z własnego doświadczenia i obserwacji wiemy, że gorące powietrze o mniejszej gęstości unosi się ku górze. Zjawisko to (tzw. aeracja) można wykorzystać do naturalnej wentylacji pomieszczeń. Dzięki aeracji możliwe jest usunięcie dużych ilości gorącego powietrza bez użycia energii mechanicznej (najczęściej – bez wentylatorów). Aeracja z powodzeniem stosowana jest w zakładach przemysłowych, ale także w budownictwie mieszkaniowym w krajach o gorącym klimacie, gdzie domy wyposażone są w tzw. wieżyczki chłodzące. W naszych domach możemy stosować aerację, wykorzystując istniejące kanały grawitacyjne, wywietrzniki dachowe nad klatką schodową lub okna dachowe i montując dodatkowe otwory nawiewne w stropie nad piwnicą. Chłodne powietrze z piwnicy będzie przedostawało się tymi otworami w kierunku otworu wylotowego, dając nam orzeźwienie. W budynkach niepodpiwniczonych nawiew chłodnego powietrza może pochodzić ze specjalnie wybudowanych zbiorników gruntowych.
■ Wskazówka czwarta
Wykorzystaj grunt jako zasobnik „zimna” do ochłodzenia Twojego domu.
Wiemy nie od dziś, że grunt, szczególnie na pewnej głębokości, ma stałą temperaturę w ciągu roku, niezależnie od temperatury zewnętrznej. Już przed wiekami wykorzystywano to zjawisko, budując całe wioski pod powierzchnią gruntu, na głębokości dającej schronienie przed palącym słońcem pustyni i nocnymi przymrozkami. „Murator” nie będzie namawiał Państwa do budowania ziemianek, ani tym bardziej do „zejścia do podziemia”, ale do wykorzystania ziemnej lodówki przez zastosowanie „rur chłodzących”. Rury średnicy 250 lub 300 mm, wykonane z PCW (np. typowe rury kanalizacyjne) układamy na głębokości około l-r.1,5 m (poniżej poziomu przemarzania gruntu). Łączna długość rurażu powinna wynosić około 15 m. Rury można poprowadzić w linii prostej, jeśli pozwala na to wielkość działki – lub opasać nimi budynek, gdy działka jest niewielka.
Zakończenie rury chłodzącej należy wyprowadzić ponad powierzchnię terenu i zabezpieczyć przed opadami atmosferycznymi kształtką, tzw. fajką. Wyloty wewnętrzne zaopatrzone w kratki umieszczone są w podłodze stropu nad piwnicą, najlepiej przy ścianach zewnętrznych. Temperatura gruntu na głębokości ułożenia rury jest w przybliżeniu stała i wynosi około 12°C. Powietrze zewnętrzne, zanim zostanie wtłoczone lub zassane do budynku, ochładza się w rurze do temperatury około 15-18°C. Do wywołania przepływu powietrza w rurze chłodzącej można użyć cichego wentylatorka lub wykorzystać opisany wcześniej ciąg termiczny. Drugim sposobem schłodzenia powietrza zewnętrznego od ziemi jest wybudowanie zbiornika gruntowego (np. z betonowych kręgów studziennych) o kubaturze około 6 m3 i połączenie go z jednej strony z atmosferą, a z drugiej – z wylotami podłogowych kanałów nawiewnych. Zaletą takiego rozwiązania jest dodatkowe, naturalne nawilżenie powietrza od gruntu i oczyszczenie go z pyłów, kurzu i zawiesin, które osiadają w zbiorniku. Zainteresowanych zbudowaniem takiego układu odsyłamy do artykułu „Oddychać po ludzku”.
■ Wskazówka piąta
Zbuduj domowy akumulator bezwładnościowy gromadzący „zimno” w nocy i oddający je w ciągu dnia.
Domowy akumulator wykorzystuje zasadę podobną do ogrzewania słonecznego – ale na odwrót. Ogrzewanie słoneczne polega w uproszczeniu na nagrzaniu promieniami słonecznymi pewnej masy wody, która akumuluje energię cieplną i oddaje ją w nocy do układu grzewczego lub przygotowania ciepłej wody. Zasada akumulatora bezwładnościowego polega na oziębieniu dużej masy, np. betonu, przez chłodne powietrze nocne, a następnie odebranie zakumulowanego w tej masie „zimna” w ciągu gorącego dnia. Masę akumulatora mogą stanowić ciężkie elementy konstrukcyjne budynku o dużej bezwładności cieplnej, które mają kontakt z otoczeniem zewnętrznym, takie jak ściany fundamentowe i posadzka piwnic. Bardziej efektywnym akumulatorem zimna będzie jednak blok kamienno-betonowy o kubaturze około 6 m3 umiejscowiony w północno-wschodnim rogu piwnicy.
Blok taki wykonuje się, układając i zalewając betonem polne kamienie (lub ewentualnie gruz betonowy), zaizolowane warstwą styropianu grubości 6 cm. Połączenie bloku z jednej strony z powietrzem atmosferycznym, a z drugiej – z kanałem nawiewnym do pomieszczeń budynku tworzy system bardzo zbliżony do typowej klimatyzacji centralnej, lecz nie zużywający dużych ilości energii elektrycznej. Na przewodzie nawiewnym, prowadzącym od akumulatora do kratek podłogowych, montuje się cichobieżny wentylatorek małej mocy oraz klapę dwudrogową. Za pomocą klapy powietrze zewnętrzne przepływające przez blok kieruje się odpowiednio poza budynek w nocy i do pomieszczeń w ciągu dnia. W ten sposób w nocy powietrze zewnętrzne ładuje akumulator, a w dzień rozładowuje, pobierając zmagazynowane „zimno”.
■ Wskazówka szósta
Wentyluj strych lub poddasze budynku latem.
Prawidłowa wentylacja strychu lub poddasza w czasie lata jest jednym z łatwiejszych, najtańszych i najbardziej efektywnych sposobów ochłodzenia domu. Usunięcie nagrzanego od połaci dachowej powietrza może obniżyć temperaturę na strychu (poddaszu) o 20°C, a w pozostałej części budynku o 6-8°C. Do wentylacji służą wywietrzniki dachowe różnej konstrukcji. Część z nich wykorzystuje ruch wiatru do zasysania powietrza. Mogą być również wyposażone w wentylatorek elektryczny. W celu zapewnienia skutecznej wentylacji łączna powierzchnia przekroju otworów wywietrzników powinna wynosić około 1% powierzchni dachu.
■ Wskazówka siódma
Ukształtuj ogród tak, aby zapewniał chłód domowi w upalne dni.
Drzewa i krzewy dają nie tylko cień, chroniący budynek od bezpośredniego nasłonecznienia. Pobierają także duże ilości wody gruntowej, która – odparowując przez liście – ochładza powietrze przepływające pomiędzy nimi. Planując ogród lub tylko posadzenie nowych drzew i krzewów powinniśmy wziąć pod uwagę praktyczne rady, które są istotne z punktu widzenia chłodzenia domu latem.
Półkoliste nasadzenie zimozielonych drzew i krzewów od północnej strony budynku ochroni dom od bezpośrednich zimowych wiatrów, jednocześnie spowoduje przewietrzenie budynku z kierunku południowego. Drzewa liściaste posadzone od południowej i zachodniej strony budynku zapewniają cień, nie utrudniając przy tym ruchu powietrza. Odparowanie wody przez liście chłodzi powietrze zewnętrzne o kilka stopni. Zimą liście opadną i nie będą zatrzymywać promieni słonecznych ogrzewających budynek.
Sadząc drzewa liściaste, pamiętajmy jednak o zachowaniu bezpiecznej – ze względu na rozrost korzeni – odległości od budynku. Mogą one zakłócić równowagę gruntu i naruszyć fundament. Gęste żywopłoty kierują strumień powietrza w stronę okien, wzmacniając działanie wiatru.
Opisane powyżej naturalne metody chłodzenia budynku latem nie zastąpią pełnej klimatyzacji pomieszczeń w czasie największych upałów. Nie są jednak tak kosztowne jak klimatyzacja, mająca na razie w naszym klimacie znamiona luksusu i przewidziana raczej do ekskluzywnych biur i …samochodów.