Hlavní zásady navrhování nízkoenergetických a pasivních domů Návrh domů šetrných k životnímu prostředí vyžaduje nové přístupy. Jaké jsou hlavní zásady návrhu domů energeticky úsporných a šetrných k životnímu prostředí?
Orientace stavby a umístění na pozemku Sever
Východ Slunce v létě
Západ Slunce v létě
Západ
Východ Dům
Západ Slunce v zimě
Východ Slunce v zimě
Slunce v poledne nejvýše na obloze Jih Proč řešíme orientaci domu ke světovým stranám? Slunce může efektivně přitápět dům prostřednictvím oken (říká se tomu solární zisky). Solární zisky pokrývají cca 1/3 tepelné ztráty pasivního domu. Bez dostatečných solárních zisků nelze dosáhnout standardu pasivního domu. Slunce vychází na východě, putuje směrem k jihu a od něj na západ, kde zapadá. Na severní stranu domu v zimě nesvítí nikdy. Sluneční záření využijeme proto zejména na jižní a částečně na východní a západní straně domu. Je proto také třeba zajistit, aby z těchto směrů nic dům nestínilo. Je nutné důrazně dbát na orientaci oken a jejich velikost vzhledem ke světových stranám.
Slunce v poledne v létě cca 65° nad obzorem
Slunce v poledne v zimě cca 16° nad obzorem
V zimě (kdy potřebujeme tepla od Slunce pro přitápění domu nejvíce) je Slunce na obloze nejníže. Objekty, které v létě nestíní, mohou zimě stínit a stát se tak velkým problémem pro využívání solárních zisků. Nízké objekty na jižní straně stínit nemusí (pokud je jejich výška vhodně zvolena) Různých výšek Slunce v létě a v zimě se využívá pro stínící prvky. Například velmi jednoduchý přesah střechy v létě brání Slunci proniknout oknem do domu (čímž by docházelo k přehřívání) a naopak v zimě Slunci nebrání a to může interiér ohřívat. Hlavní zásady návrhu: - obvykle jižní orientace domu - minimalizovat možnost zastiňování od jihovýchodu až k jihozápadu (vegetace a vyšší objekty mohou být na severu) - ideálně pozemek rovný nebo svažitý k jihu - stínící prvky, které v létě stíní a v zimě propouští Slunce do domu
Tvar a dispozice domu
ENVIC, o.s. -
Kalksandstein CZ, s.r.o.
Jednoduchý kompaktní tvar (složitý tvar způsobuje větší teplené ztráty) Největší plochy oken na jižní straně, nejmenší na severní Obvykle bez střešních oken (střešní okno způsobuje přehřívání v létě a výrazné tepelné ztráty v zimě)
Sever
Ložnice
Vstup, chodba
Technická místnost Koupelna
WC Východ
Západ
Obývací místnosti, jídelna, kuchyně
Jih -
Obytné místnosti – jižní část domu Chodby, technické místnosti, ložnice, WC – severní část domu Největší plochy oken na jižní straně, nejmenší na severní (případně žádné)
Tepelně-technické vlastnosti konstrukcí Hodnoty součinitele prostupu tepla doporučené pro pasivní domy. Tloušťka udává přibližnou tloušťku tepelná izolace, které je potřeba pro dosažení uvedeného součinitele prostupu tepla. Konstrukce
Součinitel prostupu tepla U Přibližná tloušťka tepelné (W/m2.K) izolace obvyklých parametrů Obvodová stěna 0,12 30 - 35 cm Střecha plochá a šikmá 0,08 50 cm Podlaha přilehlá k zemině 0,15 25 - 30 cm Okno 0,8 Okna by měly mít celkovou energetickou propustnost solárního záření g ≥ 0,6.
Vnitřní tepelné zisky Lidé, elektrické spotřebiče, svítidla atd. vyzařují teplo, které pomáhá dům „přitápět“ – říkáme tomu vnitřní tepelné zisky. U velmi dobře izolovaných domů jsou významným faktorem při vytápění domu a je třeba je při výpočtech domu zohlednit. Vnitřní tepelné zisky pokrývají cca 1/3 tepelné ztráty pasivního domu. Bez dostatečných vnitřních zisků není možné dosáhnout standardu pasivního domu.
Minimalizace tepelných mostů Tepelnými mosty nazýváme místa v obvodových konstrukcích, která jsou méně tepelně izolována a prochází jimi více tepla do exteriéru. Tepelným mostem může být napojení stěn na základy, osazení okna do stěny, může jím být balkon, který přímo navazuje na konstrukci domu apod. Pro minimalizaci tepelných mostů je třeba navrhnout tepelnou izolaci všech konstrukcí domu v kompaktní vrstvě bez přerušení. Pokud jsou v konstrukci systematické tepelné mosty (například krokve, hmoždinky v tepelné izolaci) je třeba je minimalizovat (v případě krokví například nadkrokevní tepelnou izolací, použitím tzv. I nosníků místo krokví apod.).
Tepelná izolace
Samostatný balkon
Nosná konstrukce domu Okno v tepelné izolaci
Tepelná izolace (na obrázku červeně) kompletně „obaluje“ celý dům. Pod základovou deskou domu je vrstva např. drceného pěnoskla, které plní funkci tepelné izolace. Balkon je samonosný, umístěný mimo vrstvu tepelné izolace domu. Okno je umístěno v tepelné izolaci (okno je třeba upevnit např. na konzoly) . Okno je umístěno na úroveň nosného zdiva – tepelná izolace přesahuje přes rámy oken. Ještě lepší (ale náročnější) variantou je vysunutí okna až do tepelné izolace (okno je třeba upevnit např. na konzoly)
Vzduchotěsnost domu Aby nedocházelo k únikům tepla z domu prouděním vzduchu spárami a netěsnostmi je třeba zajistit maximální vzduchotěsnost domu. Při použití větracího systému s rekuperací tepla je maximální vzduchotěsnost nezbytná (kvůli účinnosti rekuperace tepla; pokud není dosaženo dobré vzduchotěsnosti, je rekuperace v podstatě zbytečná). V případě lehkých konstrukcí, kde je použita parozábrana plní tato vrstva zároveň funkci vzduchotěsnící vrstvy. U zděných konstrukcí plní funkci vzduchotěsnící vrstvy omítka. Osazovací spára oken je obvykle těsněna parotěsnící a vzduchotěsnící páskou. Na přechodech mezi lehkou a zděnou konstrukcí musí
být vzduchotěsnící vrstva souvisle napojena (například parozábrana musí být vzduchotěsně spojena s omítku na navazující části domu apod.).
Parozábrana ve střeše
Napojení parozábrany na omítku
Vnitřní omítka
Betonová podlaha Napojení omítky na betonovou podlahu
Řešení hlavní vzduchotěsnící vrstvy domu. V červených kroužcích jsou vyznačena důležitá napojení jednotlivých částí vzduchotěsnící vrstvy.
Větrání objektu Ve vzduchotěsném domu je nutné řešit vhodné větrání. Větráním zároveň s vyvětrávaným vzduchem uniká značné množství tepla. Proto jsou pro energeticky úsporné domy navrhovány systémy nuceného řízeného větrání. Nejúspornějším řešením (co se týká ztrát tepla větráním jsou větrací systémy se zpětným získáváním tepla. Hlavní způsoby větrání Větrání otevíráním oken
Historicky nevyužívanější a nejjednodušší způsob. Ve velmi těsných domech však nedostatečný (nelze např. otevírat okno několikrát za noc, aby bylo správně vyvětráno), zároveň energeticky neúsporný (s vyvětrávaným vzduchem odchází bez užitku i teplo). Při celoročním větrání okny je obtížné dosáhnout nízké spotřeby energie na vytápění odpovídající nízkoenergetickému domu. Dosáhnout spotřeby energie odpovídající pasivnímu domu je v tomto případě nemožné. Nucené podtlakové větrání Zajistí správnou kvalitu vzduchu a je energeticky úspornější než větrání okny. Je použitelné pro nízkoenergetické domy. Problémy mohou nastat v nasávacích otvorech – podchlazování konstrukce, kondenzace vodní páry, pronikání radonu do interiéru. Odpadní vzduch Ventilátor
Čerstvý vzduch Nasávací prvky pro čerstvý vzduch
Obytná místnost
Obytná místnost
Podtlakové větrání bez zpětného získávání tepla Nucené větrání se zpětným získáváním tepla (rekuperací tepla) Zajistí správnou kvalitu vzduchu a je energeticky nejúspornější – dokáže vracet zpět do domu teplo z vyvětrávaného vzduchu. Může být lokální i centrální. Vhodné pro pasivní i nízkoenergetické domy.
Větrací jednotka Čerstvý vzduch
Odpadní vzduch
Odpadní vzduch
Čerstvý vzduch
Obytná místnost
Obytná místnost
Příklad větrání se zpětným získáváním tepla (rekuperací tepla) Předehřev vzduchu pro větrací jednotky se zpětným získáváním tepla Ve velmi chladných dnech kdy do větrací jednotky vstupuje chladný vzduch může nastat problém s dosažením potřebné teploty vzduchu pro přívod do místností. Navíc vstup výměníku tepla může v při nízkých venkovních teplotách zamrzat. Možným řešením je předhřev vzduchu před jeho vstupem do větrací jednotky. Zemní vzduchový registr / výměník tepla
Chladný vzduch vstupující do zemního registru Předehřátý vzduch vstupuje do větrací jednotky
Průchodem podzemní trubkou se vzduch předehřívá
Chladný venkovní vzduch vstupuje do podzemního potrubí, kde je téměř stálá teplota cca 8 – 9°C. Zde se vzduch průchodem potrubím předehřívá a vstupuje do větrací jednotky. Řešení pomůže zvýšit teplotu vstupního vzduchu a omezit i problém se zamrzáním rekuperačního výměníku – k významnějším úsporám tepla však nepřispívá. V létě tento systém naopak chladí nasávaný vzduch – výrazně přispívá k navýšení komfortu vnitřního prostředí v letním horku.
Zemní kapalinový registr / výměník tepla
Chladný vzduch vstupující do systému
Výměník – solanka předehřívá vzduch vstupující do větrací jednotky
Zemní registr se solankou, která se ohřívá od země
V zemním registru (plastovém potrubí) kolem základů domu proudí nezamrzající kapalina (např. solanka), která se průchodem zemním potrubí zahřívá (v zimě je pod zemí vyšší teplota než je teplota venkovního vzduchu). Solanka proudí přes výměník, kterým zároveň prochází vstupní chladný vzduch a teplem ze solanky je předehříván před vstupem do větrací jednotky.
Lokální větrací systém se zpětným získáváním tepla Lokální větrací jednotka se zpětným získáváním tepla
Ve vybraných větraných místnostech jsou umístěny lokální větrací jednotky. Oproti centrálním jednotkám nejsou třeba rozvody vzduchu. Obvyklým problémem je malá vzdálenost mezi nasávacím a vypouštěcím otvorem na fasádě.
Lokální větrací systém se zpětným získáváním tepla (s akumulační hmotou) Lokální větrací jednotky se zásobníky tepla pracující ve dvojici
Fáze 1 Fáze 2 Lokální větrací jednotky pracují ve dvojicích. Každá jednotka obsahuje zásobník tepla. Fáze 1: Jedna jednotka nasává čerstvý vzduch, ohřívá jej (teplem ze zásobníku) a vpouští do místnosti. Druhá jednotka teplým vzduchem z místnosti ohřívá svůj zásobník tepla a vzduch vypouští ven. Fáze 2: Po určité době (desítky sekund až minuty) se funkce obou jednotek prohodí Systém musí být kombinován s podtlakovým odsáváním z WC, koupelny apod.
Využití alternativních a obnovitelných zdrojů energie U domů šetrných k životnímu prostředí se snažíme o takové řešení, aby potřeba energie domu byla co nejmenší. K tomu nám pomohou zásady uvedené výše. I při dokonalém návrhu stavební části zbývá určité množství energie, které musíme do domu dodat. Snažíme se to udělat co nejšetrnějším způsobem. Pro vytápění a přípravu teplé vody proto využíváme např. solární kolektory, tepelná čerpadla, kotle na pelety, kotle na zemní plyn. Pro výrobu elektřiny můžeme použít fotovoltaické panely (pro výrobu elektřiny v létě) a tzv. kogenerační jednotku (pro výrobu elektřiny v zimě). Kogenerační jednotka je zařízení, které vytápí dům a zároveň vyrábí elektřinu. V podstatě se jedná o kotel na zemní plyn, propan nebo pelety, který navíc kromě tepla vyrábí elektřinu. Pokud využíváme technologie na využití slunečního záření (solární kolektory, trombeho stěny, fotovoltaické panely) měly by být přímo součástí návrhu domu a integrovány do střechy, fasády apod.
Kogenerační jednotka na pelety (Sunmachine)
Automatický kotel na pelety (Viadrus)
Kogenerační jednotka na zemní plyn (OTAG)
Fotovoltaické panely integrované do střechy (ENVIC, o.s.)
Solární kolektory integrované do prosklené fasády (Tomáš Matuška a Vladislav Jirka)
Trombeho stěna na fasádě rodinného domu (Tomáš Merxbauer)
Solární kolektory pro ohřev teplé vody (ENVIC, o.s.)
Další komponenty a technologie šetrné k životnímu prostředí Tepelné izolace a materiály šetrné k životnímu prostředí K jejich výrobě se používá výrazně méně energie než pro výrobu klasických průmyslově vyráběných materiálů.
Tepelná izolace z konopí (ENVIC, o.s.)
Tepelná izolace z dřevovláknitých desek (ENVIC, o.s.)
Další materiály: drcená celulóza, len, slaměné balíky, korek – výběr je velký
Kořenová čistírna odpadních vod Přírodě blízké čištění odpadních vod. Nepotřebuje pro svůj provoz dodávky energie.
Kořenová čistírna odpadních vod pro rodinný dům (Jan Vymazal)
Systém využívání dešťové vody Pitnou vodou se v domě splachuje, zalévají kytky, myje auto. Na tohle všechno se dá bez problémů použít dešťová voda a ušetří se vzácná pitná voda.
Systém sběru a využívání dešťové vody v rodinném domě (materiály firmy Elwa)
Systémy zadržování dešťové vody Množství asfaltových a betonových ploch neumožňuje vsakování dešťové vody jako je tomu v přírodě. Díky tomu se nedoplňují zásoby podzemní vody, vznikají lokální záplavy, zvyšují se teploty v letních dnech, vzrůstá prašnost.
Vegetační střecha – umožňuje vsakování a následný odpar dešťové vody (Gernot Minke) Zatravňovací dlažba – umožňuje vsakování dešťové vody Fotografie převzata z knihy „Jak hospodařit s vodou na soukromém pozemku“, zpracované firmou Umweltplanung Bullermann Schneble GmbH.
