úvod do problematiky

 

1. o budově

 

Budovy naší doby

Proč se budovy v různých epochách staví právě určitým způsobem a ne jinak? Jaké vlivy, aspekty a požadavky určují styl a standard každé doby?

Na časové ose lidského vývoje představuje ropa, která je v dnešní době (zatím) k dispozici, krátkodobou nabídku obrovského množství energie („ropný vrchol / peak oil“). Nikdy v minulosti si lidé nemohli dovolit stavět z energetického hlediska nehospodárně. Všechny známé stavební metody se – již od samých počátků – více či méně vypořádávaly s energetickou hospodárností. Ať už se jednalo o mongolskou jurtu nebo selské stavení v Alpách – každá ze stavebních metod zahrnovala strategii, jak se chránit před větrem, vlhkem, horkem či zimou a současně spotřebovat co nejméně energie. Trend posledních let se opět navrací k úsporným, inteligentním, trvale udržitelným – stručně řečeno hospodárným – budovám.

 

 

 

 

Obrázek: „Ropný vrchol“

Odhlédněme pro tuto chvíli od toho, jak budeme energeticky úsporné budovy nazývat. Ať už jim budeme říkat ekodům, solární, nízkoenergetický či plusový dům – cíl zůstává stále stejný: dosáhnout udržitelnosti. Současně však sledujeme i jiné cíle: Chceme pěkně bydlet, potřebujeme hodně prostoru a naše nároky na pohodlí značně vzrostly. Nechceme se vzdát požitků, které jsme si oblíbili v době plýtvání.

 

Pokud však jde o pohodlí, neposkytovaly nám ho stavební metody používané v minulém století právě maximum; teprve vývoj v posledních letech umožnil dosáhnout dvou předností: snížení spotřeby energie A většího pohodlí v podobě příjemnějších teplot, neexistujícího průvanu a především – neustále čerstvého vzduchu.

A protože pokroku se vzdáváme neradi, zní požadavek na stavební standard budoucnosti následovně: minimální spotřeba energie při maximálním komfortu.

Co to ale je minimum energie? Nulová energie? Nebo nám mají plusové domy dokonce energii dodávat? Spotřebu energie lze oproti standardu snížit různými způsoby bez využití významnějšího množství „šedé“ energie. Zvětšení síly izolace, použití trojitého zasklení atd., to vše jsou energeticky viděno vždy velmi hospodárná opatření. Podaří-li se optimalizovat plášť budovy do té míry, že již nebude potřeba aktivní otopný systém, odpadne tím i značný díl „šedé“ energie.

V této oblasti se z dnešního hlediska podařilo dosáhnout optimálního stavu. Dále lze spotřebu energie zpravidla snižovat již jen pomocí opatření, která sama spotřebují přibližně tolik energie, kolik jí mohou ušetřit. Název „pasivní dům“ je odvozen od skutečnosti, že se lze obejít bez konvenčního aktivního otopného systému. Všude, kde se někdo pokouší dosáhnout s minimálními zdroji požadovaného výsledku, se tento princip opakuje.

Jsme vděčni, že jsme mohli svým dílem přispět k etablování tohoto principu energetického

optima.

 

 

Interakce budova – technika Všeobecné informace

Technika a její výkonnost v pasivním domě úzce souvisí s budovou samotnou. Níže je znázorněna závislost plánované spotřeby tepla na vytápění na dvou vzorových parametrech. Výchozí situací je vždy pasivní dům s následující charakteristikou:

  • vysoká kompaktnost
  • neexistence tepelných mostů
  • střední hodnota U opakního (neprůsvitného) pláště budovy 0,1 W/m²K
  • střední hodnota U celkové okenní plochy 0,8 W/m² K
  • celková okenní plocha = 0,4 × užitná bytová plocha
  • podíl oken s orientací na jih 70 %
  • teplota v interiéru 20 °C

 

Vzorová závislost spotřeby tepla na vytápění a střední hodnoty U opakního pláště budovy

 

 

X........hodnota U opakní [W/m²K] Y ........spotřeba tepla na vytápění [kWh/m²a]

Vzorová závislost spotřeby tepla na vytápění a podílu okenní plochy orientované na jih

 

 

X........podíl okenní plochy orientované na jih [%] Y ........spotřeba tepla na vytápění [kWh/m²a]

 

 

 

Kromě výše uvedených hraje samozřejmě důležitou roli i celá řada dalších aspektů, které mohou ovlivňovat spotřebu tepla na vytápění. V této souvislosti je třeba uvést především kvalitu oken, kompaktnost stavebního tělesa, neexistenci tepelných mostů a vzduchotěsnost.

Podstatnou roli hraje i požadovaná teplota v interiéru. Jako základ pro výpočet slouží zpravidla teplota 20 °C; v praxi jsou často vyžadovány vyšší teploty.

Vzorová závislost spotřeby tepla na vytápění a teploty v interiéru

 

 

X........teplota v interiéru [°C] Y ........spotřeba tepla na vytápění [kWh/m²a]

Pokud jde o celkovou energetickou spotřebu budovy, je dominantním faktorem spotřeba teplé vody. U našeho vzorového pasivního domu se odchylka od průměrné spotřeby 180 litrů, která odpovídá domácnosti o 4 osobách s průměrnou spotřebou 45 l/osoba, projeví následovně:

Vzorová závislost celkové spotřeby elektrické energie na provoz techniky a spotřeby teplé vody

 

 

X........spotřeba teplé vody (45°C) [l/d] Y ........roční spotřeba el. energie [kWh]

Komfortní ventilace v létě

Prvotním úkolem komfortní ventilace je zajistit po celý rok vysokou kvalitu vzduchu. Tepelného účinku se při vytápění čerstvým vzduchem dosáhne tak, že se čerstvý vzduch ohřeje na 40 – 50 °C.Tímto vysokým teplotním rozdílem 20–30 K oproti k teplotě v interiéru lze dodat jen relativně malé množství tepla – zpravidla asi 1000 W až 1500 W (výpočet: 150 m³/h × 0,33 Wh/m³K × ∆T [K]). Stále znovu zaznívá dotaz, jak je to vlastně s chladicím efektem ventilace v létě. V tomto případě platí samozřejmě stejné fyzikální zákonitosti. Minimální teplota vháněného vzduchu se z důvodu pohodlí a rovněž ze stavebněfyzikálních důvodů pohybuje okolo 17 °C – v případě chlazení činí tedy teplotní rozdíl při teplotě v interiéru 24 °C jen 7 K, čemuž odpovídá maximální chladicí výkon přibližně 350 W.

 

 

Tyto hodnoty je třeba posuzovat v souvislosti s tepelným příkonem v létě. Největší podíl tepelného zisku pochází v létě ze slunečního osvitu transparentních ploch. Například skleněná plocha o velikosti 40 m² (g-hodnota = 0,5) umožňuje, pokud není zastíněna, aby se do budovy bez problémů dostalo 15 000 W. Zastínění se zbytkovou transmisí pouhých 10 % sníží tuto hodnotu na 1 500 W. A jak dokládá i praxe, v budovách se správně koncipovaným a aplikovaným zastíněním přesáhne teplota v interiéru málokdy 24 °C až 25 °C, což je při vysokých venkovních teplotách pociťováno jako příjemný chlad. Pokud v důsledku příliš vysokých pasivních solárních zisků stoupnou teploty výrazně nad tuto úroveň (28 °C až 30 °C), ani případný chladicí výkon komfortní ventilace mnoho nezmůže.

Možné snížení teploty v interiéru v důsledku chladicího efektu komfortní ventilace činí zpravidla cca 1 K. Pokud přesně toto snížení vede k příjemnému klimatu v místnostech, měl by být alespoň využit celý potenciál.To však není možné pomocí automatického letního by-passu, který sice otevře přemostění, ale neuzavře průtok přes výměník tepla, protože přes něj pořád ještě proudí 30 – 40 % množství vzduchu. Zbývající chladicí výkon cca 200 W už zpravidla není znát. Pro vzácné případy, kdy chladicí potenciál ventilace umožňuje skokové zvýšení pohodlí, by zpětné získávání tepla mělo tedy být pokud možno 100% překlenuto, čehož lze nejjednodušším způsobem dosáhnout pomocí letní kazety.Ta se začátkem léta zapojí během 10 minut místo deskového výměníku tepla a na podzim opět vyjme.

 

 

 

 

Tepelný příkon

Tepelný příkon

Tepelný příkon

 

 

prostřednictvím

prostřednictvím

prostřednictvím

Potenciál kom-

Potenciál kom

solárního záření

solárního záření

solárního záření

fortní ventilace

fortní ventilace

a nezastíněných

a zastíněných

a zastíněných

s letním boxem

s automatickým

skleněných ploch

skleněných ploch

skleněných ploch

 

by-passem

 

s 10% zbytkovou

s 5% zbytkovou

 

 

 

transmisí

transmisí

 

 

 

 

 

Zvláštní vlastnosti technologie pasivního domu

Pasivní dům a jeho účelná technologie se vyznačují zvláštními vlastnostmi, které většina lidí nevnímá jako nevýhodu. Přesto chceme na tomto místě na tyto zvláštnosti záměrně upozornit, abychom hned od počátku předešli nedorozuměním.

 

Ohřev a odvlhčování v první topné sezoně

Dokončí-li se stavba nějaké budovy v zimě, dosahuje celá hmota budovy zpravidla teplot od 5 °C do 15 °C. (Jednorázový) ohřev této studené hmoty budovy, ale i vysušení jednotlivých stavebních prvků, vyžaduje někdy více energie, než kolik by se spotřebovalo na udržení tepla v pasivním domě za celou topnou sezonu. Pasivní domy jsou vybaveny systémy domovní techniky, které v nich dokážou udržet teplo i za mimořádně nepříznivých podmínek. Proces vytápění je v životním cyklu pasivního domu potřeba jen jedenkrát; dimenzovat domovní techniku na toto jednorázové vytápění by tedy nebylo účelné.

Kolik energie je potřeba k ohřevu studené hmoty budovy?

  • Ohřev ze studeného stavu (např. z 10 °C na 20 °C):  800 kWh až 1 500 kWh.
  • Vysušení kombinované nebo masivní stavby v první topné sezóně: 300 kWh až 1000 kWh.

 

V konvenčních budovách představuje toto množství tepla nárůst spotřeby o 10–30 %, což se téměř ztratí v meziročních výkyvech. V pasivním domě to však může představovat nárůst spotřeby až o 100 %, protože na vlastní vytápění je energie potřeba jen velmi málo.

Zvýšení teploty v interiéru za krátkou dobu

Podobně je tomu i při nutnosti krátkodobého zvýšení teploty v interiéru: ke zvýšení teploty interní hmoty ve středně velkém rodinném domě o 1 °C je potřeba 50 kWh až 150 kWh. Dodání tohoto dodatečného množství tepla trvá v přechodném období několik dní a v hlavní topné sezoně o to déle. Je tedy výhodné, když je teplota nastavena na požadovanou hodnotu už od počátku topné sezony, aby později nebylo nutné dodávat zvýšené výkony.

Sbohem bezpečnostní rezervy!

Kvůli velmi úsporné technice je dimenzování většinou takové, že lze sice dobře pokrýt maximální topnou zátěž, ale nejsou k dispozici žádné velké rezervy, jako je tomu u konvenčních budov. To má za následek, že jsou při stavbě budovy kladeny vysoké požadavky na kvalitu a „stavební prohřešky“ nemohou být kamuflovány naddimenzovanou technikou.Tato skutečnost je však podstatou koncepce pasivního domu – budova a technika jsou vzájemně sladěny. Stavebnímu dozoru a dodržování hodnot uvedených v projektu se věnuje velká pozornost.

Smysluplnost přídavného nebo nouzového elektrického topení

Zpravidla se vyplatí mít v pasivním domě malý elektrický přímotop. Ať již z toho důvodu, že to vyžaduje dimenzování systému, nebo proto, že požadujeme zvýšený komfort v podobě rychlé vytopitelnosti, či jen proto, aby byl navozen větší pocit jistoty. V této souvislosti je nutné se seznámit s možnostmi elektrického topení. V mnoha případech postačí otopná plocha o výkonu 500 W, který je srovnatelný s výkonem fénu na vlasy. Aktivujeme-li tuto otopnou plochu čas od času v hlavní topné sezoně, bude se jednat o 200, 500 nebo možná 1 000 hodin během jedné topné sezony, což odpovídá množství energie 100, 250 nebo 500 kWh, tedy řádově 2–10 % roční spotřeby el. energie v průměrné

domácnosti.

Uvedení komfortní ventilace do provozu během stavby

Komfortní ventilační jednotka je zařízení, které Vám zajistí nejvyšší kvalitu bydlení. Uvedení komfortní ventilace do provozu ještě v průběhu stavby Vám nedoporučujeme z následujících důvodů:

! Při stavebních pracích vzniká hrubý i jemný prach. Při provozu komfortní ventilace se tento prach dostane do potrubí, které odvádí odpadní vzduch. Prach pak nadměrně zatěžuje filtr hrubých prachových částic, v důsledku čehož pronikne jemný prach až k součástem ventilační jednotky. Po určité době mohou být jednotlivé součásti (např. výměník tepla) znečištěny tak silně, že dojde k omezení funkčnosti ventilační jednotky. Kromě toho by z hygienických důvodů muselo být v každém případě provedeno generální čištění celého systému.