Pasivní dům je budova, která byla navržena a postavena s přihlédnutím k vhodným technologickým řešením směřujícím k minimalizaci spotřeby energie obecně a zejména energie z neobnovitelných zdrojů (uhlí, plyn, topný olej). Pasivní dům se vyznačuje velmi nízkou energetickou náročností a z tohoto důvodu každá budova tohoto typu negeneruje velké náklady na údržbu. Pasivní dům, jak název napovídá, spotřebuje velmi málo energie. Koncepce pasivního domu je velmi jednoduchá: jde o to nepustit skoro žádné teplo ven a přitom co nejefektivněji využít tepelné zisky, které jsou k dispozici.
Název pasivní dům vychází z principu využívání pasivních tepelných zisků v budově. Jsou to vnější zisky ze slunečního záření procházejícího okny a zisky vnitřní (od lidí a domácích spotřebičů). Díky velmi kvalitní izolaci a dalším prvkům tyto zisky „neutíkají ven“ a po většinu roku postačují k zajištění příjemné teploty v místnostech. Je jasné, že dům, který i v největších mrazech dokáže vytopit pouhý fén na vlasy, nepotřebuje složité technologie a drahý otopný systém.
Filozofie a ekonomika pasivních domů
Pasivní domy uspoří běžně kolem 80 % energie na vytápění oproti běžné novostavbě a až 90 % oproti stávajícím stavbám. Na rozdíl od běžných novostaveb ale můžete uspořit až 90 % nákladů na vytápění. Princip je naprosto jednoduchý, nevyužívá žádné technicky náročné nebo nákladné zařízení a na uživatele neklade vyšší požadavky na obsluhu.
Pasivní dům je dražší díky použití kvalitnějších komponent a větší preciznosti jak ve fázi návrhu, tak při samotné realizaci. Vícenáklady se však pohybují jen mezi 5 až 15 % oproti běžným stavbám. Zbytečně drahé pasivní domy jsou většinou dílem projektantů, kteří z nezkušenosti navrhují složitá řešení. Je jasné, že dům, který i v největších mrazech dokáže vytopit pouhý fén na vlasy, nepotřebuje složité technologie a drahý otopný systém.
Dům se nestaví na pět ani deset let a každý, kdo myslí alespoň trochu do budoucna, přijde na to, že tu jiná možnost není. Vše směřuje k energetickým úsporám a přičteme-li k tomu fakt, že pasivní dům poskytuje vysoce komfortní a zdravé bydlení, lze říci, že se určitě vyplatí.
Čtěte také: Vše o střechách v Karlovarském kraji
Principy návrhu pasivních domů
Projektování pasivních domů vyžaduje odpovídající přístup a správnou mezioborovou koordinaci. Pouze správně promyšlená koncepce může dosáhnout vysoké energetické účinnosti a minimalizovat spotřebu energie. K tomu, aby pasivní dům využíval plně potenciál úspor, je nezbytná komplexní optimalizace - tedy poučené a vyvážené zkombinování principů a ověření pomocí vhodného programu, nejčastěji PHPP (Passive House Planning Package).
Při návrhu pasivního domu byste měli vzít v úvahu mimo jiné následující problémy:
1. Zateplení a obálka budovy
- Pasivní domy vyžadují maximální omezení prostupu tepla vnějších příček. Tato problematika se týká především stěn, podlah a střech, ale také okenních a dveřních prvků.
- Při projektování a výstavbě nízkoenergetických budov se doporučuje používat materiály a výrobky s co nejnižším součinitelem tepelné vodivosti lambda.
- Přesná tloušťka izolace se určuje výpočtem, běžně se však pohybuje kolem 30 cm izolace u stěn, v konstrukci střechy pak může být až 40 cm. Stejně dobře je nutné izolovat i podlahu k zemině nebo suterénu.
- Obecná zásada však platí pro všechny konstrukční systémy: tloušťka konstrukce by měla být co nejmenší při dosažení požadovaných izolačních vlastností.
- Kvalita realizace je přímo úměrná kvalitě řešení a návrhu.
2. Teplá okna a dveře
- Pasivní domy by měly mít energeticky úsporná okna a dveře, které jsou těsné a poskytují účinnou tepelnou izolaci.
- Okna mají v našich projektech trojskla, rámy dřevěné, pokud je to možné, pak dřevohliníkové nebo hliníkové. Z tepelněizolačního hlediska je nejlepší kombinace dřevo-hliník.
- Pokud možno se snažíme vyhnout plastovým oknům - u větších ploch zasklení mají horší stabilitu rámu.
3. Orientace budovy a využití solární energie
- Budova by měla být na pozemku umístěna tak, aby okna směřovala na jih, aby se v zimě maximalizovalo využití sluneční energie.
- Jižní strana je nejcennější ze světových stran. V zimě je slunce nízké a poskytuje hluboké proslunění místnosti. V létě je slunce vysoko, místnosti jsou prosvětlené méně.
- Pasivní solární zisky tvoří významný příspěvek k pokrytí potřeby tepla na vytápění. Proto je důležitá vhodná orientace, velikost a kvalita prosklení.
- Solární zisky umožňují krýt 30-50 % celoročních tepelných ztrát domu.
- Častou chybou je představa, že pro pasivní dům je vhodná prosklená celá jižní fasáda. I když to může vypadat přinejmenším efektně, často díky tomu dochází k výraznému letnímu přehřívání. Nejenže samotná okna jsou dražší než stěny, navíc je musíme doplnit drahým vnějším stíněním.
- Západní strana je v létě odpoledním sluncem značně ohřívána, je třeba clonit jak před teplem, tak i nerovnoměrným prosvětlením.
- V rámci využití solární energie se jedná i o úroveň designu, která zohledňuje energii slunečního záření v celkové tepelné bilanci interiéru.
4. Stavební proporce a kompaktnost
- V energetické bilanci je velmi důležité minimalizovat vnější povrch budovy ve vztahu k jejímu objemu. V tomto ohledu jsou nejvýhodnější provedení budov s plochou střechou bez prvků vyčnívajících přes obrys budovy.
- Pokud bychom spojili dva domy k sobě, mají při stejném objemu o dvě ochlazované stěny méně, než když budou postaveny samostatně. Tento princip tvarové kompaktnosti s výhodou využívají řadové domy, bytové domy a jiné větší stavby.
- Stejně působí i nadměrná členitost staveb.
5. Větrací systém s rekuperací tepla a vzduchotěsnost
- Použití mechanického větracího systému s rekuperací tepla umožňuje stálý přístup čerstvého vzduchu a zároveň umožňuje rekuperaci tepla z odváděného vzduchu.
- Není třeba se bát, že dům nebude „dýchat“. Dům nemá dýchat přes konstrukce, potřebnou výměnu vzduchu má zabezpečovat dostatečné větrání.
- U pasivního domu se o potřebnou výměnu vzduchu stará systém řízeného větrání se zpětným ziskem tepla z odpadního vzduchu (tzv. rekuperací). Rekuperace je zásadní pro vysoký komfort, neboť eliminuje tepelné ztráty a další nevýhody spojené s větráním okny.
- U řízeného větrání je čerstvý vzduh jednoduše ohříván bez dalších úprav v rekuperačním výměníku odpadním teplým vzduchem s účinností až 90 %.
- Aby fungoval systém perfektně, je nutné jej správně navrhnout a provést. Rozvody by měly být co nejpřímější a nejkratší s ohledem na tlakové ztráty i možnost případného čištění.
- V zimě má tedy vzduch kolem 18 °C, dohřívá se na 22 °C. Topení vzduchem je ale o něco méně komfortní v regulaci, nelze vytápět každý pokoj na jinou teplotu.
- Základem celé koncepce je vzduchotěsnost celé stavby a rekuperace, která se stará o výměnu a kvalitu vzduchu uvnitř domu. Systém je tak složený z rekuperační jednotky a rozvodů.
- Proto už ve fázi projektování je nezbytné navrhnout v celém objektu spojitou vzduchotěsnou obálku bez zbytečného přerušení. Ke kontrole, zda je stavba správně utěsněná, se provádí tzv. Blower Door Test.
6. Minimalizace tepelných mostů
- Při navrhování pasivní budovy je třeba se vyvarovat vytváření nadměrného množství spojů a spojů a také architektonických prvků, které mohou vést k tepelným ztrátám.
- Tepelné mosty jsou místa v obvodové konstrukci budovy, kde dochází k intenzivnějšímu prostupu tepla.
7. Tepelné hmoty
- Při návrhu nízkoenergetické budovy se vyplatí vzít v úvahu tepelné hmoty, jako jsou betonové podlahy, které pomáhají ukládat a pomalu vydávat tepelnou energii.
- Cílem akumulace tepla v domě je uchování energetického přebytku na období, kdy je potřeba teplo do domu dodávat. Akumulaci tepla lze využít i k chlazení staveb, v tomto případě se používá termín akumulace chladu.
8. Monitorování spotřeby energie
- Systémy monitorování spotřeby energie zahrnuté ve fázi návrhu umožňují obyvatelům sledovat a optimalizovat spotřebu energie.
9. Udržitelné stavební materiály
- Dobrým řešením při navrhování nízkoenergetických budov je volit udržitelné stavební materiály, které mají nízký dopad na životní prostředí.
10. Minimalizace spotřeby energie
- Pasivní budova by měla být navržena tak, aby spotřebovala minimální množství energie na vytápění a chlazení.
Navrhování pasivního domu vyžaduje zohlednění mnoha aspektů, aby bylo dosaženo vysoké energetické účinnosti. Je také důležité věnovat pozornost místním podmínkám, které mohou ovlivnit návrh a výstavbu.
Fáze návrhu a realizace pasivního domu
Při rozhodování o stavbě pasivního domu je důležité zvolit správný návrh, a to jak z hlediska dispozice místností, tak i počtu podlaží. Vyladěním projektu v počáteční fázi můžeme ovlivnit cenu domu, provoz i jeho funkčnost za co nejmenší peníze.
1. Konzultace a studie
- Návrh stavby / studii zahajujeme konzultacemi a sezeními se stavebníky nad jejich představami o projektu.
- Před započetím navrhování předáváme stavebníkům veškeré informace nutné pro jejich relevantní rozhodování během procesu návrhu, zejména v oblasti vzájemného vztahu prostorového členění, konstrukčního systému a nákladů.
- Na základě požadavků stavebníků navrhujeme varianty řešení, které nadále měníme a zpřesňujeme v dalších krocích.
- Výsledkem fáze bude dispoziční řešení stavby včetně ověření rozmístění nábytku, objemové řešení budovy, výtvarné řešení fasád.
- Již ve studii objekt optimalizujeme z hlediska tepelných ztrát v PHPP tak, aby byla maximálně využita beznákladová či ekonomická řešení pro snížení tepelných ztrát stavby.
2. Projekt pro územní řízení
- Projekt slouží jako podklad k získání územního rozhodnutí a přikládá se k žádosti o jeho vydání.
- Definuje účel stavby, její dispoziční a tvarové řešení, související nároky na správce inženýrských sítí.
- Součástí projektu je mimo stavební části také řešení inženýrských sítí, požární ochrana budovy a další projekty dle složitosti a nároků stavby.
3. Projekt pro stavební povolení
- Řešíme v návaznosti na studii nebo projekt pro územní řízení.
- Zahrnuje veškeré stavby či úpravy na pozemku, které vyžadují povolení ve stavebním řízení.
- Vydáváme v potřebné podrobnosti dle Vyhl. 499/2006 Sb.
- Nedílnou součástí této fáze je pomoc stavebníkovi při jednání se stavebním úřadem a jinými účastníky během stavebního řízení, a to telefonicky či osobně dle míry závažnosti.
4. Prováděcí projekt
- Zahrnuje dopracování návrhu stavby do finální fáze.
- Slouží pro přesné nacenění stavby a jako podklad pro realizaci.
- Umožňuje stavebníkovi bez potřebného know-how pochopit celek stavby a směřovat jeho úsilí z hlediska získávání informací správným směrem.
- Dokumentace zajišťuje, že klíčové body stavby nebudou opomenuty.
5. Autorský a technický dozor
- Fáze autorsko-technického dozoru je předpokladem pro kontrolu provádění stavby ke zvolenému cíli skrze soulad s prováděcí dokumentací.
- Autorsko-technický dozor je povinný ze zákona č. 360/1992 Sb. o výkonu povolání autorizovaných architektů a o výkonu povolání autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě.
Technologie v pasivních domech
Přesné energetické výpočty potvrdily, že i během nejchladnějšího období jsou tepelné ztráty v rozmezí 10 až 15 W/m2. Pro vytápění místnosti o ploše 15 m2 pak stačí výkon zdroje přibližně 200 W, tedy výkon odpovídající dvěma stowattovým žárovkám. Je to tak málo, že v celoroční bilanci je významnější příprava teplé vody než vytápění. Pro přípravu teplé vody lze použít kromě klasických způsobů i celou řadu alternativních zdrojů energie včetně zdrojů obnovitelných, jako např. solární energii, biomasu a jiné.
Čtěte také: Podrobný průvodce vazníkovými konstrukcemi
Pasivní solární systémy
Jsou takové koncepce návrhu budov, které přímo sluneční záření zachycují vlastní konstrukcí, přizpůsobenou pro daný účel svojí hmotou, tvarem, druhem použitého materiálu a povrchovou úpravou. I když je zřejmé, že solární energii v různé míře zachycuje každá budova, jedná se o pasivní solární systém tehdy, je-li objekt navržen s tím záměrem, aby jeho tepelné zisky byly co nejvyšší. Pro pasivní využití solární energie se uplatňují následující konstrukční a energetické principy: přímý zisk okny a prosklenými stěnami, vzduchové a okenní kolektory, akumulační stěny, Trombeho stěna, dvouplášťové (energetické) fasády, transparentní (průhledné) tepelné izolace, zimní zahrady a skleníky.
Aktivní solární systémy
Spočívají v použití speciálních technických systémů, které nepřímo přeměňují energii slunečního záření na teplo nebo elektrickou energii. Mezi aktivní solární systémy lze zařadit všechny typy solárních kolektorů a fotovoltaické články. V zimě vodu dohřívá také bivalentní topná spirála. Tepelné čerpadlo by totiž vodu ohřálo jen na teplotu, která stačí pro vytápění domu, ale na koupání je potřeba teplejší voda, zhruba o 20 °C. Fototermika má skvělou účinnost a návratnost, stále ještě třikrát lepší než fotovoltaika.
Při současných cenách energie se návratnost tepelných čerpadel pro rodinné domy pohybuje kolem 6 roků.
Hybridní systémy
Využívají současně jak aktivních, tak i pasivních principů, jež se vzájemně kombinují a doplňují.
Tepelná čerpadla
Tepelná čerpadla jsou zařízení využívající energie prostředí, která se nachází nejčastěji pří nižších teplotách než je potřebné (nízkopotenciální energie). Tu potom transformují na vyšší hodnotu, kterou je již možné využít pro vytápění nebo ohřev teplé vody. Budovy s malou měrnou tepelnou ztrátou jsou vhodné pro nízkoteplotní topné systémy. To znamená systémy s maximální teplotou 55°C. Protože s klesající měrnou tepelnou ztrátou je možné snižovat přívodní teplotu.
Čtěte také: Skatepark pro všechny jezdce v Plzni
V současné době je možné dosáhnout topného faktoru většího než 5. To znamená, že budova spotřebuje jen 20% své skutečné potřeby energie pro vytápění a přípravu teplé vody. Což má velice příznivý vliv na snižování provozních nákladů. Zbylých 80% energie je hrazeno z nízkopotenciální energie obsažené v půdě, ve vodě nebo ve vzduchu. Zdroje energie lze rozdělit do čtyř základních skupin:
- Zemní vrty: Nejnákladnější a nejstabilnější varianta primární energie pro tepelné čerpadlo. Podle potřeby je možné vyvrtat několik až 150 m hlubokých vrtů.
- Plošný zemní kolektor: Další možností jak využít teplo akumulované v zemině. Plastová trubka s nemrznoucí směsí se položí cca 1 m pod povrch. Je nutné mít dostatečně velký pozemek bez stavebních konstrukcí.
- Podzemní voda: Vyžaduje celoročně dostatečně vydatný zdroj. Voda se čerpá ze studny, v tepelném čerpadle je ochlazena a vrací se zpět do vsakovací studny. Kromě čerpací studny je tedy třeba zhotovit v dostatečné vzdálenosti ještě vsakovací studnu, ze které ochlazená voda nesmí prosakovat zpět do sací studny, aby nedocházelo k podchlazení nebo zamrznutí vody.
- Venkovní vzduch: Tepelná čerpadla využívající venkovní vzduch mají nejvíce proměnlivý výkon v průběhu roku, což je dáno velkým rozmezím kolísání teplot vzduchu. Je možné využívat teplý vzduch z větrání objektu pro provoz tepelného čerpadla.
Koncepce a realizace dřevostaveb
Konstrukční řešení dřevostaveb vychází ze dvou základních principů - buď se jedná o stavbu skeletového typu, kdy nosnou konstrukci tvoří systém dřevěných sloupků a na nich uložených vodorovných prvků, nebo jde o systém panelový, kde jsou dřevěné nosné rámy součástí velkoplošných prvků, předem připravených ve výrobně. Hlavní výhodou konstrukce obvodového pláště dřevostaveb je, že tepelně izolační vrstva může zaujmout takřka celou tloušťku stěny a výsledná tloušťka obvodové stěnové konstrukce je pak ve srovnání s klasickou silikátovou zateplenou stěnou výrazně nižší.
Jedním z nejzávažnějších problémů, který je třeba při návrhu obalových konstrukcí dřevostavby z hlediska tepelné techniky vyřešit, je zajištění vzduchotěsnosti pláště budovy. Tento fenomén, který se například u předchozích popsaných typů obvodových plášťů díky použitému materiálovému řešení vůbec nevyskytoval, může nejenom výrazně ovlivnit funkční vlastnosti obvodového pláště i jeho trvanlivost a životnost (nemluvě o zhoršení kvality vnitřního mikroklimatu v budově a souvisejícím snížením uživatelského komfortu), ale může se výrazně podílet na zvýšení provozní energetické náročnosti budovy.
Nejběžnějším řešením problematiky neprůvzdušnosti dřevostaveb a řešení prostupu vodní páry obvodovým pláštěm je použití parozábrany. Jak již bylo v předchozím textu konstatováno, ideální pozice pro takovouto vrstvu je co nejblíže vnitřního líce obvodové stěny. Správně nadimenzovaná parozábrana v takovémto případě nejenom zajistí potřebnou vzduchotěsnost stavby, ale také uvede difúzní toky v konstrukci na takovou úroveň, že navržený obvodový plášť splní všechny normové požadavky, které jsou na něj z hlediska difúze a kondenzace vodní páry kladeny.
Zajištění dlouhodobě požadované funkčnosti parozábrany je však, s ohledem na nutnost dokonalého napojení parozábrany na navazující konstrukce, řešení prostupů instalací parozábranou a nebezpečí jejího poškození v průběhu užívání budovy (o vlivu lidského faktoru během výstavby ani nemluvě) natolik složitým problémem, že byla (a nadále jsou) hledána řešení obalových konstrukcí dřevostaveb, která by umožňovala dosažení požadovaných technicko-fyzikálních parametrů bez použití parozábrany. Dalším vývojovým stupněm, v současné době stále více používaným, je proto užití takových materiálů, které svou vzájemnou kombinací ve skladbě obvodového pláště dají konstrukci požadované vlastnosti jak z hlediska difúze vodní páry, tak i vzduchotěsnosti.
Klasifikace budov podle prostupu tepla jejich obálkou
Klasifikace budov podle prostupu tepla jejich obálkou je v tabulce č. 1:
| Klasifikace | Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy Uem [W/m2K] |
|---|---|
| Nízkoenergetická budova | 0,6 . Uem,rq < Uem ≤ 0,75 . Uem,rq |
| Pasivní budova | Uem ≤ 0,15 W/m2K pro těžké stěny, méně než u nízkoenergetických objektů |
Doporučení pro navrhování a provoz pasivních domů
Aby byl pasivní dům efektivní a poskytoval vysoký komfort, je nutné dodržovat několik klíčových doporučení:
- Optimalizovat design: Již ve fázi návrhu je klíčové optimalizovat dům z hlediska tepelných ztrát.
- Správná orientace: Využít co nejvíce jižní, resp. jihovýchodní až jihozápadní orientaci domu pro solární zisky. Severní strana je studená, bez dlouhodobého slunečního světla, poskytuje však výhodné rovnoměrné osvětlení bez oslnění.
- Stínění v létě: Zajistit účinné stínění prosklených ploch v létě, aby se předešlo přehřívání.
- Řízené větrání: Používat systém řízeného větrání s rekuperací tepla, který zajistí stálý přísun čerstvého vzduchu a minimalizuje tepelné ztráty.
- Kvalitní izolace a vzduchotěsnost: Zajistit vysokou úroveň tepelné izolace obálky budovy a její absolutní vzduchotěsnost.
- Minimalizace tepelných mostů: Pečlivě řešit detaily konstrukce, aby se zabránilo vzniku tepelných mostů.
- Akumulace tepla: Využívat tepelné hmoty v interiéru pro akumulaci tepla a udržení stabilní teploty.
- Úsporné spotřebiče: Používat moderní úsporné spotřebiče pro snížení spotřeby elektrické energie.
- Monitorování spotřeby: Nainstalovat systémy pro monitorování spotřeby energie.
- Udržitelné materiály: Volit udržitelné a ekologické stavební materiály.
- Komplexní přístup: Všechny systémy a komponenty musí být sladěny a optimalizovány již ve fázi návrhu, jinak se připravujeme o peníze. S obojím souvisí způsob, kvalita, velikost a umístění prosklení, promyšlená dispozice, odladění technických detailů. V neposlední řadě je to způsob výměny vzduchu a vytápění.
V praxi se již s úspěchem rekonstruují stavby na pasivní a staví nové nejrůznějšími způsoby. Naše budoucnost závisí jen na našem postoji, dobré vůli a schopnosti vidět dopředu.
tags: #navrh #staveb #v #pasivnim #rezimu #principy