Mis on passiivmaja

Passiivmaja on üks neid kontseptsioone, mida on arendatud lähtudes teaduslikust huvist, kui kaugele saab maja energiakulude vähendamisega minna. Erinevalt muudest lahendustest (null-kütteenergia ja null-energia majad) on passiivmaja osutunud elujõuliseks põhjusel, et küttevajadust ei viida mitte just võimaliku miinimumini, vaid teatud mõistliku piirini, milleks passiivmaja puhul on võimalus aktiivsest küttesüsteemist loobuda. Tavaliselt kütab maja keskküttesüsteem koos torude, radiaatorite ja õli- või gaasikatlaga. Sellise süsteemi soojusvõimsus on ca 100 W/m2.

Passiivmaja puhul on idee, et soojakadusid vähendatakse niipalju, et maja saaks ära kütta ainult sissejuhitavat õhku soojendades. Hea ruumikliima tagamise eesmärgil on passiivmajas kontrollitud õhuvahetus möödapääsmatu. Kui lähtuda standardsest õhuvajadusest 30 m3 inimese kohta tunnis ja eeldusest, et inimese kohta tuleb majas 30 m2, on värske õhu vajadus minimaalselt 1 m3/m2 tunnis. Sissejuhitavat õhku ei soojendata kõrgema temperatuurini kui 50 °C põhjusel, et sellest ülespoole hakkab see halvasti mõjuma sisekliimale. Korrutus õhu soojamahutavusega 0,33 Wh/(m3K) annab tulemuseks, et soojuskoormus tohib olla maksimaalselt 10 W/m2. Alla selle saab maja mugavalt ära kütta, andes vajaliku väga väikese koguse lisasooja ainult sissejuhitavasse õhku. See põhimõte kehtib muuhulgas kõikide eluruumide kohta sõltumata kliimast. Välised olud hakkavad mõjutama alles seda, kui raske on soojakadusid piirides hoida, mis võimaldab koos niivõrd väikese lisasooja ja vabasoojusega bilanssi kokku saada.

Soojusvajadus on seega viidud nii madalale, et eraldi “aktiivsest” küttesüsteemist (katlast, korstnast, soojatorudest) saab loobuda. Vajaliku koguse lisasooja saab majja viia koos värske õhuga, mida sinna juhitakse nii või teisiti. Ülejäänud osa soojakadudest kaetakse  läbi lõunakaare akende ruumi siseneva päikeseenergia ning elektriseadmete ja inimeste soojaeralduse arvelt.

Joonisel on esitatud hoone soojabilanss ehk tasakaal soojakadude ja soojaallikate vahel (vertikaalteljel soojavoog kWh/m2 a). Vasakul tüüpiline madala energiatarbega maja ja paremal passiivmaja. Passiivmajas on soojakaod nii madalale viidud, et akendest tulev päikeseenergia, sisemised soojaallikad ja õhu kaudu antav järelküte suudavad kadusid tasakaalustada.

Passiivmajakriteerium

• Hoone soojusvajadus (arvutatud passiivmaja projekteerimise paketiga PHPP) ei ole suurem kui 15 kWh/(m2 a).
• Kogu primaarenergiavajadus, sisaldades kõik majas tehtud energiakulutused (ruumiküte, soe vesi ja elekter) ei ole suurem kui 120 kWh/(m2 a).
• Hoone õhutiheduse mõõtmise tulemus (õhu vahetus kordades 50 Pa rõhuvahe korral) n50 ei tohi ületada 0,6 1/h.
• Passiivmaja standardiga ei ole ette kirjutatud, milliste materjalidega tuleb vajalik tulemus saavutada. Tähtis on, et lõpptulemusena toimiks hoone nendele näitajatele vastavalt.

Kuidas seda saavutada?

Soojuskoormus 10 W/m2 on äärmiselt väike. Kuidas on ikkagi võimalik, et maja saab sellega hoida soojana ka kõige külmamatel talvepäevadel? Oluline on kahe selge põhimõtte järgimine:

• vähendada soojakadusid
• optimeerida päikeseenergia passiivset kasutamist

Ilma mõlemat põhimõtet koos kasutamata pole võimalik passiivmajataset saavutada.Kõige tähtsam on soojakadude vähendamine.

Kui kehva soojustusega majas panna rõhk passiivsele energiakasutusele, jääb rõõm sellest alati üürikeseks – tegelik neto-soojatootmine (kättesaadud soe miinus kaod) piirdub vaid lühikeste üleminekuperioodidega, kus maja küttevajadus on nagunii väike. Kui soojustus viia keskpäraseks, tekib ilusal selgel talveilmal küll olukord, kus suure lõunasse suunatud aknaga tuba läheb soojaks – kuid õhtuks on see uuesti külm, sest soojust ei hoita ruumis kinni. Ainult väga hea soojustuse puhul on passiivselt saadud päikeseenergiast ka tegelikult kasu.

Kui soojustus on viidud nii heale tasemele, et päikesekiirgusel on oluline mõju maja soojana hoidmisele juba ka detsembris ja jaanuaris, saab hakata rääkima passiivmaja standardiga lahendusest.

Soojakadude puhul eristatakse:

• kadusid läbi õhutiheda piirde sooja ülekandumise teel (transmissioonikaod) ja
• kadusid õhuvoo (ehk ventilatsiooni ja infiltratsiooni) kaudu.

Passiivmaja standardiga maja saamiseks tuleb neid mõlemaid tavalisega võrreldes oluliselt vähendada. Ainult sel juhul saab talvise päikesekiirguse panna neid kadusid katma. Tehnikaid, millele tähelepanu pööratakse, on 5:

• seina, katuse, põranda soojusisolatsioon
• külmasildade vähendamine
• majakarbi õhutihedaks muutmine
• passiivmaja akende kasutamine
• kõrgtõhusate soojatagastusseadmete kasutamine ventilatsioonisüsteemis

Võib tunduda üsna üllatav, et nende viie punkti järgimisest passiivmaja standardi jaoks juba piisab. Kõik need on vähem või rohkem tavalised tehnikad energiakulude piiramiseks. Midagi põhimõtteliselt uut – teistsugust konstruktsiooni või seadet – passiivmaja-kontseptsioonis ei rakendatagi, parandatakse lihtsalt kõikide nende osade näitajaid. Seda küll aga märkimisväärselt! Omakorda on suur roll sellel, kuidas need komponendid omavahel koos tööle rakendatakse. Seetõttu eeldab passiivmaja nn integreeritud planeerimisest, kus vastava tarkvara abil saab iga osa rolli lõpptulemuse kujunemisel täpselt jälgida.

Millised nõuded seab see arhitektuurile? Enamasti ei rohkemat, kui seda, et maja kogukontseptsiooni väljendatakse selgelt planeerimise kõikides faasides. On kindlad eesmärgid, mida tuleb täita. Vorm ja avad on ainult üks vahend. Ebasoodsamaid olukordi saab teistega kompenseerida. Seetõttu ei näe passiivmajad tänapäeval ka kuidagi erilised välja. Akende kvaliteet on nii oluliselt tõusnud, et passiivmaja standard saavutatakse juba ka täiesti tavaliste avalahendustega. Ka ei pea need tingimata ideaalselt lõunasse olema suunatud. Võimaluste mitmekesisus lubab igale projektile täiesti individuaalselt läheneda.

Kuidas see praktikas töötab?

Esimene passiivmaja ehitati Saksamaal Darmstadtis 1991. a. (arhitektid Bott, Ridder ja Westermeyer).

Idee ja kontseptsiooni autor on Wolfgang Feist. Maja on nelja pere elamu. Praeguseks on selles elatud üle 15 aasta. Keskmine küttekulu on olnud alla 10 kWh/m2 aastas, mis on isegi madalam kui algselt projekteeritud (14 kWh/m2*a). Kokkuvõttega hoone 15 aasta seiretegevusest saab tutvuda eraldi veebilehel (inglise keeles).

1996. aastal käivitati töörühm “Hinnasoodsad passiivmajad”, mille käigus rajati 600 nn teise põlvkonna passiivmaja. Nende hulgas nt 22 ridaelamut Wiesbadenis, firma Wagner&Co büroohoone, terviklikult planeeritud asumid Viernheimis ja Stuttgartis.

Tänaseks on Euroopas üle 5000 passiivmaja. Neist suur osa Saksamaal ja Austrias, näited aga ka Rootsis, Hollandis, Prantsusmaal, Belgias ja mujal. 2004. aastal lõppenud EL projekti CEPHEUS raames ehitati ja monitooriti üle Euroopa nt 200 passiivmaja.

Senised kogemused näitavad, et maja kasutajad on selle toimimisega täielikult rahul. Passiivmajad on lisaks energiatõhusele ka mugavad. Hea soojustus annab selle, et majad ei kuumene suvel nii kiiresti üle; talvel on need ühtlaselt soojad, temperatuuri kõikumised on väga väikesed, ruumi ei tekki külmatsoone ja suurtele klaaspindadele tüüpilist konvektsiooni ehk külma õhu liikumist põrandal.

Passiivmaja standard on kujunenud Euroopas säästliku ehitamise sünonüümiks.