Vytápění a provoz budov

Energetická náročnost budov je dnes velmi skloňovaným výrazem - pokusme se tedy nastínit možnosti, jak ji omezit. Navrhuje­me-li stavbu se sníženou potřebou tepla na vytápění, nakonec se vždy dostaneme k následujícímu sledu úvah: Tepelné ztráty snížíme lepší izolací obvodového pláště a kvalitnějšími okny. Tím se zvýší poměr tepelných ztrát netěsnostmi budovy. Proto zatěsníme budovu. Vznikne zvýšená potře­ba přirozeného větrání okny. Pokud dosta­tečně nevětráme, zhorší se kvalita vzduchu v interiéru a rychle narůstá i procento vlhkosti vzduchu. V místě tepelných mostů případně vyrazí plísně. Mikroventilace není řešením, neboť dochází k nekontrolovatel­nému větrání. Za inverzí je prakticky nulo­vé, při větru zase zbytečně vysoké (odtud i suchý zimní panelákový vzduch, kde se větralo neutěsnitelnýnii okny). Přirozeně větrat zapomínáme, nebo se snažíme ušetřit na vytápění. Konečným řešením je až řízená výměna vzduchu s rekuperací.

 

I bez rekuperace a řízeného větrání můžeme .postavit nízkoenergetický dam, vždy ale bude mít násobně vyšší tepelné ztráty než dobře zaízolovaný a utěsněný dům s rekuperací. Již při návrhu stavby bychom měli s nízkoenergetickou koncepcí počítat. Největší problémy nastávají, po­kud předchozí úvahu o snižování spotřeby tepla nedotáhneme do konce. Nejčastěji se jedná o slabě zaizolované domy s novými těsnými okny, kde si obyvatelé stěžují na zkažený vzduch, vysokou vlhkost v in­teriéru a vznik plísní. Nekomplexní řešení zde vytváří obydlí nepříjemná a nezdravá, která si vbrzku žádají další finanční pro­středky na sanaci.

Z hlediska potřeby tepla pro vytápění roz­dělujeme budovy do několika kategorií. Do které kategorie stavba spadne, záleží na roční potřebě energie pro vytápění přepočítané na metr čtverečný užitkové plochy a na spotřebě primárních energií pro provoz budovy. Podívejme se nyní blíže na základní typy domů podle spotřeby energie, mezi který,nÍizřejmě bude" volit informovaný investor.

Název pasivní domy pochází z faktu, že dům s tak nízkými ztrátami tepla se po většinu roku vytopí svými vnitřními pasivními zisky, mezi něž patří metabolické teplo vyzařované lidmi (cca 60-120 W na člověka), provozem spotřebíčů, ale hlavně solárními zisky, jež pronikají dovnitř okny. Na dosažení hodnot potřeby tepla do 15 kWh/m2a se podílí mimo opatření popsaných v kapitole o prvcích pasivní ochrany především:

• Silné zaizolování obvodových zdí s vyřešenými tepelnými mosty - součinitel prostupu tepla "U" obvo­dových konstrukcí okolo 0,12 Wfm2K. Jiné prameny udávají vyšší hodnotu, až 0,15 W/m2K, ale počítejme se zhor­šením vlastností tepelné obálky kvtlli tepelným mostům. Potřebná hodnota závisí zejména na velikosti, resp. objemu a tvaru budovy.

• Okna s kvalitním zasklením a dobře řešenými rámy. Koeficient U celého okna by neměl být vyšší než 0,85 W/m2K. Výrobci však málokdy udávají hodnotu celého okna - počítejme tedy se zasklením do 0,6 W/m2K a tzv. teplým rámečkem propojujícím po obvodu skla. Rám samotný by měl být zvenku zateplený. Pro zvýšení trvanlivosti může mít krytí hliníkovou lištou. Na trhu je již několik firem dodávajících okna, jejichž rám lze zevně zcela zakrýt tepelnou tzolací; U zasklení lze podle orientace a zastínění oken uvažovat s různým solární součinitelem g.

• Utěsnění stavby kvtlli zamezení nekontrolovatelných úniků tepla pro­větráváním. Výsledky Blower-door testu by neměly přesáhnout hodnotu n50 = 0,6 l/h. To znamená, že při pod­tlaku nebo přetlaku 50 Pa by se nemělo vyměnit více než O,6násobek celkového objemu vzduchu. Tento tlak odpovídá větru o rychlosti cca 9 m/s.

• Instalace řízeného větrání s rekuperací je v našich klimatických podmínkách nutným předpokladem. Pro zachování hygienických podmínek bychom v domě bez řízeného větrání museli otevírat okna v Obývaných místnostech i vícekrát za hodinu, samozřejmě s příslušnými
energetickým ztrátami.

Poslední podmínkou pro dosažení parame­trů pasívního domu je maximální spotřeba primární energie 120 kWh/m2a pro vešken provoz budovy - ohřev vody, umělé osvět­lení a podobně.

Pro řízení tepelné pohody v PD s dostat­kem vnitřní akumulační hmoty je třeba pouze jemných změn, zvláště u velkých PD. Například známý Energon, velká administrativní budova v Ulmu, je v zimě vytápěn vodou o teplotě 21°C a v létě chlazen vodou o teplotě 19°C, Jakýkoliv větší tepelný zisk je problematický, proto by okna měla být v létě důsledně stíněna, jinak hrozí přehřívání. Velké zasklené plo­chy jsou v našich slunečních poměrech zbytečným luxusem - okny v zimě více tepla unikne, než kolik jimi projde dovnitř - jejich ztráty jsou navíc cca šestinásobné proti stejné ploše stěny. PD lze vytápět prakticky jakýmkoliv způsobem, který poskytne dostatečně nízký regulovatelný výkon. V praxi se ustálily dva způsoby, Vytápěcím médiem je pouze rekuperovaný nebo cirkulační vzduch - teplovzdušné vytápění, nebo jsou do místností přidávána další regulovatelná topná tělesa a řízené větrání je od vytápění odděleno.

Čerstvý vzduch je v rekuperátoru ohříván odpadním vzduchem a na požadovanou teplotu dohříván teplou vodou v reku­perační jednotce, poté je rozváděn po domě. Veškerá teplá voda je akumu­lována v nádrži do kubíku objemu pro rodinný dům. Do nádrže jsou připojeny také teplovodní solární kolektory, či stále více se prosazující fotovoltaika Zdroji tepla mohou být teplovodní solární kolek­tory, kamínka na dřevo nebo peletky s tepelným výměníkem. Záložním zdro­jem jsou elektrické patrony s provozem na noční proud. Po prvních zkušenos­tech se ukázalo nutné dobře bilancovat výkon kamínek. Záleží, kolik tepla jsou schopny odevzdat do okolního prostředí a kolik do tepelného výměníku pro nahří­vání akumulační nádrže. Pokud nám jde pouze o levné ohřátí vody, volme co největší výkon do nádrže a co nejmenší 1a vytápění domu. Pokud však máme rádi večery s pohledem na živý oheň, zvolme vyšší výkon do místnosti. Aby se však dobře izolovaný dům brzy nepřehřál, je potřeba kamna nebo krbovou vložku obestavět dostatkem akumulační hmoty, která teplotní náraz absorbuje a teprve později vypustí do místnosti. Výhodou tohoto systému jsou jednoduché rozvody vzduchotechniky. Pokud chceme regulovat teplotu v některé místnosti výrazně odlišně než v jiných částech domu, je třeba přidat malé lokální topné těleso. Pokud je v domě instalován nadprůměrný topný výkon (například krbová kamínka v obytném prostoru), je výhodou provést rozvody s cirkulací, která distribuuje vzduch v domě samotném.

Ve stěnách jsou umístěny nízkoteplotní rozvody teplé vody, jež svou velkou plo­chou vyhřívají místnosti. Alternativou je umístit malé radiátorky přímo, pod výdech čerstvého vzduchu. Výhodou je příjemná dotyková teplota, pocit sálavého tepla a možnost regulovat teplotu individuálně v každé místnosti. Nevýhodou jsou vyšší investiční náklady na dvojí technologic­kou soustavu. Akumulační nádrž může být dohřívána podobně jako v předchozím případě. Tento způsob řešení vytápění je hodně rozšířený například v Rakousku, již několik se ovšem prosazuje i u nás. Zde jen poznámka k podlahovému vytápění - jakkoliv se zdá být příjemné, jsou známy zdravotní problémy v oblasti nohou, jež způsobuje, Lidské tělo je totiž přirozeně stavěné pro přijímání tepla celým povr­chem těla, nikoliv malou plochou chodidel. Tyto potíže by neměly nastat u rozvodů s nízkým teplotním spádem, použitelných v pasivních domech. Existují i pasivní rodinné domy vytápěné pouze malým elektrickým ventilátorem. V případech menších domů může být dobrou a levnou alternativou přitápění olejovými kamínky s minimalizovanými rozvody a rekuperací.

V našich klimatických podmínkách, kdy je většinu zimních dní zataženo, je zvláště u menších staveb velmi těžké dosáh­nout hodnoty 15 kWh/mla, neboť mají špatný poměr plochy obálky vytápěné části ku jejímu objemu. Nutnou podmín­kou pro stavbu PD je velmi kvalitní návrh a bezvadné provedení stavby.

Nemůžeme pominout otázku investičních nákladů - podle rakouského projektu Cepheus zahrnujícího 2000 PD vychází tyto budovy o cca 5-10 % dráž než běžné stavby stejného objemu a třídy. Podle růstu cen energií se jejich návratnost pohybuje mezi 5-15 lety, což je i develo­perskými firmami orientovanými na zisk považováno za dobrou investici. Nelze však příliš zobecňovat, neboť do ceny vstupuje mnoho faktorů - PD můžeme postavit také výrazně drážnebo i levněji než srovnatelný běžný dům v závislosti na zvoleném řešení a velikosti domu. Pasívni dům však posky­tuje také nevyčíslitelnou hodnotu v kvalitě bydlení a vnitřního prostředí.

Autor textu:
Ing. arch. Jan Márton
s přispěním architektů a stavitelů

Čerpáno z publikace: Stavby ze slaměných balíků, vydáno vlastním nákladem, www.stavbyzeslamy.cz