Nízkoenergetické a pasivní domy; řízené větrání místo kamen

Zateplení domu spoří výdaje za energie, vylepšuje tepelenou pohodu ve všech místnostech a také příspívá ke kvalitě ovzduší snížením emisí oxidu uhličitého. Výhody zateplení zvyšuje systém řízeného větrání.

Zhruba čtvrtina celosvětové populace dnes bydlí v energeticky pasivních domech – tedy v objektech, které spotřebují tak málo tepelné energie, že u nich lze bez ztráty komfortu vynechat běžné ústřední vytápění. Většina těchto domů ovšem stojí v rozvojových zemích, kde obyvatelé význam slov komfort a ústřední vytápění snad ani neznají…

V průmyslově vyspělých zemích se energií naopak plýtvá. Celých 40 % jí spolykají budovy a více než polovina z této spotřeby slouží k vytápění. Podle průzkumu německých domácností, provedeného v roce 2003, spotřebují elektrické přístroje 8 % energie, dalších 8 % připadá na ohřev vody, 31 % energie na provoz auta a celý zbytek – 53 % − spotřebuje topení.

Úsporné domy: nízkoenergetické, třílitrové, pasivní

Skutečně podstatného snížení výdajů za energii lze zpravidla dosáhnout kombinací kvalitní tepelné izolace domu, systému řízeného větrání a vytápění alternativními zdroji, jako jsou tepelná čerpadla, solární kolektory, kotle na biomasu, případně i zařízení na využití energie větru nebo vody. (Jako nejperspektivnější zdroje vytápění ve středoevropských zeměpisných šířkách se dnes jeví pelety a tepelná čerpadla.)

Domy, které pro své vytápění a zdárný celoroční provoz potřebují dodat jen malé množství uměle mobilizované energie, můžeme rozdělit do tří kategorií:

nízkoenergetický dům
třílitrový dům
pasivní dům

Aby stavba splňovala podmínky nízkoenergetického domu, nesmí její roční potřeba energie na vytápění překročit hranici 50 kWh/m² podlahové plochy. Podle nejnovější energetické normy pro EU musí všechny nové stavby odpovídat této energetické hranici. Ústřední vytápění (ať už běžnou technologií, nebo s využitím alternativních zdrojů) je u takto zateplených domů nevyhnutelné.

Co musí mít pasivní dům

důkladnou tepelnou izolaci stěn, podlah a střechy
kvalitní tepelně izolační zasklení
vysokou vzduchotěsnost stavby
promyšlenou orientaci ke světovým stranám (hlavní stěna k jihu s velkorysým prosklením, ostatní stěny a prosklení menší)
řízené větrání se zpětným získáváním tepla
roční potřebu tepla pro vytápění maximálně 15 kWh/m²
nízkou tepelnou potřebu vytápění (po většinu roku ji plně pokryjí pasivní energetické zdroje – sluneční svit, teplo z domácích spotřebičů a od osob)
celkovou potřebu energie (vytápění, ohřev vody, elektrický proud pro domácí spotřebiče) maximálně 120 kWh/m²

Dokonalejší formu tepelné izolace nabízí tzv. třílitrový dům (ultradům): jeho limit roční potřeby energie na vytápění činí 34 kWh/m². I tady je stále nutné ústřední vytápění, ale již jen s výkonem maximálně 4-5 kW.

Pasivní dům má roční potřebu tepla na vytápění maximálně 15 kWh/m². Přívlastek pasivní znamená, že dům v podstatě nepotřebuje aktivní samostatný systém, v němž proudí topné médium. Dům nemá ani klimatizaci, je však vybaven kvalitním větracím systémem s rekuperací (zpětným získáváním) tepla: Vzduch vypouštěný z místnosti předává v tepelném výměníku téměř všechno své teplo čerstvému vzduchu, který do místnosti právě přichází. Tento systém se nazývá řízeným větráním.

V českých podmínkách se ovšem i do energeticky pasivních domů instalují klasické zdroje tepla. Mohou však mít velmi nízký výkon a stačí, když pracují jen několik desítek nejchladnějších dnů v roce. Navíc jde zpravidla o alternativní zdroj – např. tepelné čerpadlo či solární systém.

Řízené větrání dokáže zázraky

Díky řízenému větrání zůstává vzduch uvnitř pasivního domu neustále příjemný a zdravý – výkyvy venkovních teplot se interiéru takřka nedotknou. Docílí se tak jak úspory nákladů, tak i skutečného komfortu bydlení. Vždyť tradiční topný systém s teplovodními radiátory v interiéru překáží (brání rozmisťování nábytku u stěn) a svým cirkulačním prouděním snižuje celkovou pohodu v domě.

Klasické opravdu komfortní topení jako kachlová či krbová kamna (zdravé a příjemné sálavé teplo, využití v kuchyni) si jako luxus klidně můžeme dopřát i v pasivním domě.

Obyvatelé pasivního domu si mohou s klidným svědomím dopřát teplotu v interiéru přes 21 °C. I tady sice platí, že jeden stupeň navíc znamená zvýšení spotřeby o 6 %, ale v absolutní hodnotě to hraje jen velmi malou roli.

Léty užívání se výhodnost pasivního domu ještě dále zvýrazní, a to nejen nižšími provozními náklady, ale také tím, že systém vytápění nepotřebuje tak častou údržbu jako aktivní topný systém běžného domu. Ten pracuje téměř polovinu dní z každého roku a vyžaduje pravidelný servis.

Navíc pasivní dům poskytuje jednu úžasnou jistotu: i kdyby vypadla dodávka elektřiny a téměř nikdo v domě nepobýval, neklesne v něm teplota pod 15 °C. Pasivní dům tak poskytuje zcela bezpečnou ochranu před možnými budoucími krizemi.

Příklad z Rakouska

Ve střední Evropě již spolehlivě funguje řada ekologických souborů pro bydlení. Největší projekt energeticky úsporného bydlení hned za hranicemi České republiky představuje sídliště Solarcity v rakouském Linci.

Na jižním okraji města (čtvrť Pichling) stojí na 2 tisíce nízkoenergetických bytů a projekt počítá s 5 tisíci byty pro 12 tisíc obyvatel.

Sídliště maximálně využívá sluneční energii. U žádného domu by roční potřeba tepla na vytápění neměla přesáhnout hranici 44 kWh/m². Domy stavělo 12 bytových družstev, každé jiným způsobem podle projektu jiného architekta. Několik domů se blíží hranici energeticky pasivního domu, dva ji překonávají. Ty mají solární jižní fasádu (speciální fasáda s voštinami z celulózy, svrchu krytá sklem) a dosahují roční potřeby tepla na vytápění pouhých 7,3 kWh/m². Podrobnosti uvádí internetový portál občanského sdružení Ligy ekologických alternativ.

České vlaštovky

Ekosídliště vznikají i v Česku. První vlaštovkou se v roce 2003 stal projekt domů krytých zeminou v Jižním Chlumu u Zlína, který postupně realizuje občanské sdružení Zelené bydlení. Domy vycházejí z jednoduchého přírodního principu využití tepla akumulovaného okolní zeminou. Ta obklopuje domy ze tří stran a kryje rovněž střechu). Světlo vstupuje dovnitř jižní fasádou s bohatým prosklením a tubusovými světlovody ze střechy. Jde o pasivně-solární bydlení s řízeným větráním, na střeše každého domu jsou umístěny solární kolektory.

O dva roky později vznikl první projekt skupinové výstavby důsledně pasivních domů na území ČR. Zahrnuje 13 rodinných domů v Koberovech v Českém ráji. Všechny domy byly stavěny skeletovým konstrukčním systémem. Jednoduché stavby se sedlovou střechou respektují tradiční charakter vesnické zástavby a jsou vůči sobě navzájem mírně odkloněny, aby měl každý dům ideální oslunění jižní fasády.

Vytápění, větrání a ohřev vody zajistila centrální ventilační jednotka, integrovaný zásobník teplé vody a čtyři ploché solární kolektory na střeše. Domy bez klasického topného systému a klimatizace se neliší od běžných vzhledem ani cenou. Kolaudace proběhla v létě roku 2007.

První pasivní dům v Česku stojí na Jablonecku

Rodinný domek manželů Jindrákových v Rychnově u Jablonce nad Nisou vypadá na první pohled jako každý jiný. Pod modrou fasádou se však skrývá energeticky neprodyšná stavba z plošných prefabrikovaných panelů na bázi dřeva montovaných na betonovou základovou desku.

Co je typické pro pasivní dům

Příjemná a stabilní teplota po celý rok (20 až 24 °C).
Dostatečná výměna vzduchu bez průvanu.
Vzdušná vlhkost nemá výrazné výkyvy a nesráží se, nemohou vznikat plísně.
Vnitřní prostředí zůstává čisté, bez prachu.
Emise škodlivých látek ze stavebních materiálů jsou minimální.
Dům má vhodné osvětlení a dostatek světla (denní přímé i odražené, umělé jen za tmy).
Díky zvukové izolaci a materiálům s otevřenou strukturou (textilní závěsy, akustické podhledy) neproniká dovnitř hluk.

Horní stavbu stavěla od 4. října 2004 firma RD Rýmařov s použitím vzduchotechniky od firmy Atrea, montovanou firmou Rekon. Stavebně byl domek dokončen za 17 pracovních dní od zahájení horní stavby. Definitivního stavu s upraveným okolím se dočkal v říjnu 2005.

Stačí přihřát vzduch

Potřeba tepla je v tomto domě tak malá, že i při maximálním topném zatížení 10 – 15 W/m² podlahové plochy v extrémně chladných dnech ji lze pokrýt pouze dohřevem přívodního vzduchu, popřípadě ohřevem cirkulačního vzduchu.

Zasklení oken má hodnotu tepelného prostupu U = 0,62 W/m² K. Měření ukázalo, že tato skla měla při venkovní teplotě –24 °C vnitřní povrchovou teplotu přes +17 °C.

Rekuperací je vcházející vzduch natolik ohříván, že i bez otopné soustavy zaručuje tepelnou pohodu. Ohřev rekuperací přitom využívá energii, kterou uvnitř domu vydávají elektrospotřebiče (osvětlení, televize, chladnička, sporák, počítač) i lidé.

Pasivní dům nepotřebuje složité rozdělení topného systému a klimatizace – místnosti se v zimě „vytápějí“ a ochlazují jen rekuperací, tedy čistě pasivně. Spotřeba energie na vytápění je tedy částečně nepřímá – spotřebovává ji ventilace, která zajišťuje vysokou tepelnou pohodu jak v zimě, tak i v létě.

Z čeho a jak se stavělo

Samostatně stojící rodinný dům o dvou nadzemních podlažích má sedlovou střechu a klasickou vnitřní dispozici: předsíň, pět obytných místností, kuchyň s jídelním prostorem, plně vybavená koupelna a technická místnost. Zastavěná plocha základního domu je 87,8 m², obestavěný prostor činí 320 m³.

Dům není podsklepený a je k němu přistavěna garáž s dílnou, realizovaná systémem Two by Four (konstrukce z dřevěných sloupků byla smontována a opatřena izolovaným pláštěm na stavbě bez použití prefabrikovaných dílů).

Stavebně konstrukční řešení objektu zachovává typovou skladbu obálkových konstrukcí výrobce a doplňuje ji o vnější izolační vrstvy na požadované tepelné parametry pasivního domu.

Parametry konstrukčního systému domu byly v době stavby experimentem. U jednotlivých stavebních dílů bylo dosaženo následujících hodnot součinitele prostupu tepla U_N:

Typ konstrukce: obálková lehká	součinitele prostupu tepla U_N( ) dle ČSN		výpočtové hodnoty domu v Rychnově U_N( )
Typ konstrukce: obálková lehká	požadovaný	doporučený
Strop podkroví	0,24	0,16	0,103
Šikmý strop v podkroví	0,24	0,16	0,091
Obvodová stěna	0,30	0,20	0,104
Podlaha přízemí	0,45	0,30	0,181

V objektu byla použita dřevěná eurookna s dvojitým těsněním křídel, osazená skly typu Heat Mirror (U = 0,62 W/m²K). Výpočty, provedené na základě uvedených a dalších hodnot, udávají hodnotu celkové potřeby tepla na vytápění tohoto objektu 13,6 kWh/m² za rok.

Skladba obvodových stěn umožnila umístit parotěsné fólie až pod vnější plášť základní nosné konstrukce. Tím se výrazně snížilo riziko poškození parozábrany spojovacími prvky a elektrorozvody. Jednotlivé prvky prostupující přes parozábranu (okna, dveře, instalační potrubí) byly dokonale utěsněny těsnicími prvky (lepicí pásky, těsnicí průchodky a manžety) firmy Isocell.

Temperování, větrání a chlazení

Dům temperuje teplovzdušné cirkulační vytápění a větrání s účinnou rekuperací (zpětným ziskem) odpadního tepla. V praxi to znamená, že až 90 % tepla z odváděného (vydýchaného a odpadního) vzduchu vzduchotechnická jednotka odevzdá přiváděnému čerstvému vzduchu.

Vysoká účinnost zařízení,

které předává teplo čerstvému vzduchu, je základní podmínkou, aby nucené větrání bylo celoročně energeticky efektivní a zároveň v lehké dřevostavbě s dokonalou izolací zajistilo optimální tepelně vlhkostní mikroklima.

Použití nuceného větrání s rekuperací tepla vyžaduje, aby vnější části konstrukce byly vzduchotěsné (někdy se mluví o systému zalepené obálky).

V domě se nemusí větrat okny, dokonce je to kvůli příliš chladnému vzduchu v zimě a horkému v létě nevhodné.

Systém vzduchotechniky temperuje místnosti a ohřívá užitkovou vodu (průtočný ohřev) elektrickými vložkami umístěnými v akumulačním zásobníku vody. Ten je napojen na další zdroje tepla (zde střešní solární kolektory).

Energie ohřáté topné vody pak temperuje vzduch a ohřívá užitkovou vodu přes průtočné výměníky.

Větrací vzduch je do domu přiváděn zemním potrubním výměníkem, který využívá schopnost země snižovat sezónní výkyvy teploty vzduchu. Chladný zimní vzduch se v zemním výměníku předehřívá, letní horký vzduch pak ochlazuje.

Místo klimatizace

U pasivního rodinného domku byl pokusně vybudován dvouokruhový cirkulační zemní výměník, aby ještě účinněji ochlazoval vzduch v letním období. Jeho hlavní výhodou jsou minimální pořizovací a provozní náklady. Přitom zcela nahradí nákladnou klimatizaci.

Rozvodné kanály v podlahách obou podlaží přivádějí vzduch do domu. Zpět do rekuperační a teplovzdušné jednotky je odváděný vzduch jímán na chodbě.

Kolik to stálo

Stavba pasivního domu bez základové desky vyšla majitele zhruba na 2,9 milionu korun. Alespoň pro hrubou představu těch, kdo chtějí počítat:

V Rakousku stavba pasivního domu zvýší rozpočet oproti běžné výstavbě asi o 10 %, v Česku zatím spíše o 20 %. Zvýšené investice vyžadují především

okna
tepelná izolace
vzduchotechnika

To vše se uplatní, byť v menší míře, již u nízkoenergetických domů. Znamená to tedy, že pokud by stejný rodinný dům v běžné variantě stál zhruba 2,4 milionu, v nízkoenergetické variantě by investora vyšel zhruba na 2,7 milionu korun.

Jaká je návratnost zvýšené investice?

Roční úspora nákladů na vytápění v pasivním domě činí ve srovnání s běžným domem přibližně 25 000 Kč, ve srovnání s nízkoenergetickým asi 10 000 Kč.

Díky úsporám energie se cena běžného domu srovná s cenou nízkoenergetického, respektive pasivního domu zhruba za 20 let. Pak bude vlastník pasivního domu spořit, zatímco v běžném domě prodělávat. Vzhledem k rostoucím cenám energií i zlevňování výstavby pasivních domů se však návratnost nejspíš zkrátí. „Vnitřní komfort, který získáte navíc, ale ocenit nejde,“ pochvaluje si Martin Jindrák.