preskočiť na hlavný obsah

Pasívne domy a ich konštrukcia

pasívny dom

Čo rozumieme pod pojmom pasívny či energeticky pasívny dom (EPD)? Jednoducho vyjadrené ide o nízkoenergetický dom, ktorý má takú nízku potrebu tepla na vykurovanie, že nie je potrebné zriaďovať osobitý vykurovací systém (rozvody, radiátory, podlahové vykurovanie). Stačí ohriať vetrací vzduch. V čom spočíva takéto riešenie?

Predovšetkým vo veľmi nízkej tepelnej strate objektu, ktorá sa dosahuje prevažne "pasívnymi" prostriedkami: výbornou tepelnou izoláciou, kvalitnými oknami s dobrou izolačnou schopnosťou i potenciálom využitia slnečnej energie. Túto energiu tiež nazývame pasívnou, najmä ak slnečné lúče využívame len bežnými stavebnými konštrukciami bez osobitých zariadení.

V nízkoenergetickom dome však narastá dôležitosť podielu tepelnej straty vetraním a infiltráciou. Pri pasívnom dome je preto veľmi dôležitá aj vysoká tesnosť obalových konštrukcií a vetranie so spätným získavaním tepla z odvádzaného vzduchu.

Prečo sú pasívne domy v súčasnosti také populárne? Jedným z dôvodov je, že šetria prevádzkové náklady domu, ďalším je komfort vnútorného prostredia. Vďaka riadenému vetraniu s filtráciou vzduchu ako aj optimálnym povrchovým teplotám stien a okien sa človek v pasívnom dome môže veľmi dobre cítiť. Pre mnohých staviteľov zaváži, že PD je veľmi ohľaduplný k životnému prostrediu. Svojou nízkou prevádzkovou náročnosťou minimálne zaťažuje prostredie, redukuje emisie CO2 a často sa stavia z materiálov, ktoré sú obnoviteľné a recyklovateľné.

Presná definícia

Pasívny dom je objekt, ktorý na zabezpečenie tepelnej pohody (v zime alebo v lete) nepotrebuje konvenčný vykurovací či klimatizačný systém. Takýto dom musí mať potrebu tepla na vykurovanie oproti bežným domom zníženú o 90 %. Merná potreba tepla (MPT v kWh na m2 úžitkovej plochy za rok) je v bežnom modernom dome okolo 100, v starom paneláku v priemere 250, v nízkoenergetickom dome pod 50 a v pasívnom dome pod 15 kWh/m2 (v tzv. "nulovom" dome je približne nulová. MPT pod 15 je základnou charakteristikou pasívneho domu a preukazuje sa výpočtom či počítačovou simuláciou. Dôležitým vstupným údajom pre výpočty je okrem parametrov obvodového plášťa budovy a výpočtu vplyvu tepelných mostov aj overenie tesnosti objektu (blower-door test -BDT). Pre pasívny dom musí byť jeho výsledok pod 0,6.

Prevádzka v dome však okrem kúrenia potrebuje energiu aj na ohrev vody a pre elektrospotrebiče. Získavame ju z rôznych zdrojov, a preto na vyjadrenie efektívnosti celkovej energetickej náročnosti domu používame potrebu primárnej energie. Tá by pri pasívnom dome nemala prekročiť 120 kWh/m2 za rok. Bez splnenia týchto kritérií nemožno dom oprávnene nazvať pasívnym. Aby sme ich dokázali splniť, mali by sme rešpektovať isté odporúčania.

Pozemok

Základom úspešnej výstavby pasívneho domu je voľba pozemku. V EPD totiž približne tretinu spotreby tepla (mimo teplej vody) pokrývame kúrením, ďalšiu tretinu nám zabezpečia vnútorné tepelné zisky z prevádzky spotrebičov a pohybu osôb a zvyšok predstavujú pasívne solárne zisky (ohrev interiéru domu cez okná). Aby sme solárne zisky dosiahli, musíme mať nielen dostatočne veľké okná so zasklením prepúšťajúcim aspoň polovicu slnečného žiarenia, ale musia byť aj vhodne orientované (najlepšie na juh). Pre využitie Slnka v zime je tiež dôležité, aby boli bez väčšieho zatienenia okolitými budovami, terénom, zeleňou či konštrukciami samotného domu. Samotný pozemok by teda mal spĺňať tieto kritériá.

Architektúra a materiály

Veľkosť a tvar budovy a jej osadenie do terénu nám určujú pomer vykurovanej plochy domu a ochladzovaných stien obvodového plášťa tej časti objektu, v ktorej zabezpečujeme tepelnú pohodu. Komplikované, členité tvary predražujú dosiahnutie veľmi nízkej spotreby tepla a riešenie veľmi malých pasívnych domov je tiež náročnejšie. Kompaktný tvar obmedzuje geometrické tepelné mosty a riešenie by malo umožniť vylúčenie či redukciu konštrukčných tepelných mostov. Aj neveľký únik tepla dokáže pri malej spotrebe tepla v EPD výrazne ovplyvniť celkovú energetickú bilanciu. Môžeme tiež využiť medzipriestory a teplotné zónovanie miestností. Ťažiskom odporúčaní pre konštrukcie a materiály je nadštandardná tepelná izolácia a obmedzenie tepelných mostov.

Osobitým problémom v EPD je zabezpečenie letnej tepelnej pohody. Snažíme sa ju dosiahnuť "pasívnymi" prostriedkami, preto je výhodná väčšia akumulačná hmota domu v kombinácii s intenzívnym nočným vetraním, pohyblivé tienenie okien zvonka (žalúzie, okenice), ktoré minimalizuje nežiaduce solárne zisky a zemný výmenník na ochladenie vetracieho vzduch.

Nosné konštrukcie

EPD možno zrealizovať v každom bežnom konštrukčnom systéme. Napríklad pri drevostavbe pre požadovanú hrúbku tepelných izolácií (bežne aj vyše 30 cm) môžeme využiť takmer celú hrúbku stien a dokážeme sa vyhnúť aj tepelným mostom. Viac pozornosti tu však treba venovať zabezpečeniu tesnosti domu, a to už počas realizácie.

Pri masívnych konštrukciách býva niekedy problém prerušenie tepelného mosta od základov. Môžeme to riešiť pásom penového skla v päte steny či založením domu na doske z tepelnej izolácie (napr. z XPS či zhutnenej drviny z penového skla).

Pozornosť treba venovať aj konštrukčným detailom, ako je styk obvodových stien a stropov či napojenie konštrukcie strechy. Osobitú dôležitosť má detail osadenia okien. Jednovrstvová konštrukcia obvodového plášťa zvyčajne parametre požadované pre EPD nezabezpečuje. Riešením býva oddelenie nosnej a tepelnoizolačnej funkcie (napríklad vnútorné stĺpy a ľahká obvodová stena) alebo sendvičová konštrukcia. Nosná časť tejto konštrukcie býva z pálených tehál, vápennopieskových blokov, betónových tvárnic či železobetónu (z betónu je aj systém Durisol či MedMax). Ak chceme zlepšiť akumuláciu tepla v dome, uprednostníme aj vnútorné nosné steny a stropy z materiálov s vyššou akumulačnou schopnosťou. Zaujímavým prístupom je použitie nepálenej hliny.

Tepelné izolácie

V pasívnom dome sa hrúbka tepelných izolácií pohybuje od 25 do 40 cm. Druhy materiálov sa líšia ekologickými parametrami i stavebnofyzikálnymi vlastnosťami. Neexistuje taká izolácia, ktorá je vhodná do každej konštrukcie. Mäkké minerálne vlny používame do dutín drevených konštrukcií (ich alternatívou je celulózová izolácia z recyklovaného papiera).

Drahšiu, no priamo omietnuteľnú tvrdú minerálnu vlnu používame na zateplenie murovaných konštrukcií. Polystyrén sa bežne používa na izoláciu podláh, na steny i na strechu. Niekoľko "alternatívnych" materiálov, ako sú slama, korok i rastlinné vlákna, sa v zahraničí tiež už bežne používa. Sú certifikované a jednoducho dostupné.

Vo vlhkom prostredí (zemina, obrátená strecha) sa uplatní extrudovaný polystyrén. Penové sklo je vynikajúce na prerušenie tepelných mostov pri základoch. V prefabrikátoch sa stretávame s polyuretánovými penami a novinkou sú komerčne dostupné vákuové izolácie. Sú síce drahé, ale niekedy nám umožnia odstrániť nepríjemné tepelné mosty.

Okná a dvere

V pasívnom dome používame okná zasklené trojsklom či dvojsklom s vloženou fóliou, vyplnené vzácnymi plynmi a s "teplým" dištančným rámikom po obvode. Požiadavkou je U = 0,7 alebo menej. Rámy môžu byť drevené, drevohliníkové alebo plastové (U rámu je odporúčané pod 0,8), s trojitým tesnením a obmedzením prestupu tepla vloženou tepelnou izoláciou či väčším počtom vzduchových dutín.

Veľmi dôležité je kvalitné osadenie okna v stene. Kvôli obmedzeniu tepelného mosta ho vysúvame do roviny tepelnej izolácie a na zabezpečenie vzduchotesnosti škáry medzi rámom a stenou používame tzv. i3 systém - pur-pena nestačí. Často využívame pevné alebo dokonca bezrámové zasklenia. Aj pri dverách požadujeme dobrú izolačnú schopnosť (U okolo 0,7) a perfektnú tesnosť.

Vylúčenie tepelných mostov

Tepelný most je miesto, kadiaľ uniká oveľa viac tepla než okolitou konštrukciou. Spôsobuje nielen straty tepla, ale aj ochladenie vnútorných povrchov, zrážanie vodných pár, čoho dôsledkom môžu byť plesne. Preto sa tepelným mostom vyhýbame aj v bežných stavbách, úplne sa však vylúčiť nedajú. V EPD ich overujeme výpočtom a zahŕňame do bilancie tepelných strát. Aby ich však bolo čo najmenej, používame špeciálne riešenia. Napríklad balkóny neriešime ako konzolu vysunutú z domu, ale ako samonosnú konštrukciu postavenú vedľa tepelnoizolačného plášťa budovy. Masívne (a teda tepelne dobre vodivé) konštrukcie izolujeme od základov, okenné rámy niekedy prekrývame tepelnou izoláciou. Tepelným mostom je aj každý roh domu, preto uprednostňujeme jednoduché architektonické formy.

Vetranie a teplo

V EPD využívame mechanické riadené vetranie s rekuperáciou tepla (s odporúčanou účinnosťou aspoň 80 %) a ohrevom vetracieho vzduchu. Týmto systémom môžeme aj kúriť. Niektoré systémy umožňujú popri vetraní aj cirkuláciu časti vzduchu, čo ponúka istú rezervu vo vykurovacom výkone.

Vetranie často spájame s použitím zemného výmenníka ("registra") na ohrev alebo v lete na ochladenie vetracieho vzduchu. Výkonovú rezervu nám zabezpečí aj doplnkový zdroj tepla - spravidla kozubová vložka či kachle. Ich použitie je dosť komplikované z hľadiska zabezpečenia tesnosti domu (komínom nesmie unikať teplo) i kvôli potrebe fungovania v súlade s vetracím systémom. Preto sa využívajú aj iné riešenia: málo výkonné podlahové či stenové vykurovanie alebo piecky na lieh, ktoré môžu byť prevádzkované bez komína.

Vetrací systém umožňuje nastaviť požadovanú výmenu vzduchu, teplotu i režim vetrania (v kuchyniach, kúpeľniach a WC podtlakové, inde spravidla rovno-tlakové). Zároveň zabezpečuje filtráciu privádzaného vzduch a je základom nadštandardného komfortu bývania v pasívnom dome.

Zdroj tepla pre TÚV a solárne systémy

Základným zdrojom tepla v EPD sú často kotly na spaľovanie dreva (drevnej štiepky, peliet) v kombinácii s akumulačnou nádržou ako neutrálne riešenie z hľadiska produkcie CO2, využívajúce obnoviteľné zdroje. Môžeme však použiť akýkoľvek kotol. Najjednoduchšie zabezpečenie tepla a teplej vody predstavuje elektrický ohrev priamo v akumulačnej nádrži, výrazne však zvyšuje potrebu primárnej energie. Tepelné čerpadlo je elegantným, aj keď pomerne drahým riešením. Alternatívou čerpadla na prípravu teplej vody je solárny systém, ktorý je pomerne rýchle návratnou investíciou, ale v zime (pri bežných plochách kolektorov) nám príliš nepomôže. Fotovoltaické panely na výrobu elektriny zo slnečného žiarenia sú síce čoraz lacnejšie, ale bez štátnej podpory sa uplatnia na bežných pasívnych domoch len ako "zelené" gesto.

Ostatné rozvody

Vodovod, kanalizácia či elektrické rozvody sa v pasívnom dome riešia obdobne ako v bežných stavbách. Pri rozvodoch teplej vody sa snažíme o minimalizáciu ich dĺžky a výbornú izoláciu. Straty z cirkulácie v bilancii EPD už nie sú zanedbateľné. Špecifikom je aj potreba dôkladného utesnenia všetkých prestupov vedení cez vzduchotesnú rovinu obvodového plášťa. Popri zásuvkách či vypínačoch nám nesmie "ťahať". Mnohé pasívne domy sú však zároveň aj ekologické. V takom prípade sa stretávame aj s opatreniami odpadových vôd na mieste). Ak máme fotovoltaický solárny systém, po úprave elektrických rozvodov môžeme využívať aj energiu zo solárnych panelov.

Projektovanie

Stavbe pasívneho domu predchádza dôkladná projektová príprava. Riešenie otázok dôležitých pre šetrenie pitnej vody (úsporné armatúry, využitie dažďovej a "šedej" vody, čistenie detailov) musí byť súčasťou dokumentácie rovnako ako posúdenie energetickej náročnosti budovy a posúdenie vplyvu prípadných tepelných mostov.

Nemýľme si tieto výpočty s energetickou certifikáciou. Tá musí pokrývať celé spektrum kvality domov, vrátane tých najmenej úsporných - na porovnanie kvality to úplne stačí. Pri veľmi nízkych spotrebách energie však aj malé nepresnosti výrazne ovplyvnia výsledok.

Príprava koncepcie vykurovania a vetrania je integrálnou súčasťou projektu. Výpočet zohľadňuje okrem tradičných parametrov stavby (orientácia objektu, tepelnoizolačné vlastnosti stavebného materiálu, kvalita okien, konkrétne klimatické dáta regiónu a podobne) aj precízne zrátanie solárnych ziskov so zohľadnením zatienenia, vzduchotesnosti obalu budovy, vplyvu tepelných mostov, účinnosti rekuperácie a zemného výmenníka či strát v rozvodoch.

Na posúdenie potreby primárnej energie sa berie do úvahy spôsob získavania tepla, využitie solárnej energie či množstvo a kvalita spotrebičov (vrátane prevádzky TZB). Posudzuje sa tiež zabezpečenie letnej tepelnej pohody. Výsledkom je vysoká kvalita vnútorného prostredia, spojená s nízkymi prevádzkovými nákladmi na dosiahnutie tepelnej pohody.

Výstavba

Neoddeliteľnou súčasťou výstavby pasívnych domov je kontrola kvality ich realizácie. Tak ako pri výpočtoch, kde aj malé nepresnosti môžu viesť k veľkým chybám, aj pri realizácii musíme zabezpečiť dodržanie a overenie projektovaných parametrov. Základom tohto overovania je meranie neprievzdušnosti (tzv. blower-door test - BDT), ktoré je nevyhnutné na potvrdenie, že dom spĺňa kritériá EPD a že bude dobre fungovať. Tento test často dopĺňame kontrolou pomocou termovíznej kamery, ktorá odhalí skryté chyby konštrukcie.

Prevádzka

Aj prevádzka pasívnych domov má svoje špecifiká. Ak nechceme zbytočne mrhať energiou, nesmieme dom prekurovať a vetranie oknami v zime by malo byť len výnimočné. V lete zase nesmieme zabúdať na zatienenie okien, ináč sa nám v najväčších horúčavách nepodarí bez klimatizácie udržať príjemné vnútorné teploty. Skúsenosti z prevádzky identických pasívnych domov ukazujú, že aj keď sa priemerná spotreba energie takmer presne zhoduje s vypočítanou, individuálne odchýlky sú dosť veľké.

Ing. arch. Henrich Pifko, PhD.
Snímky: autor 

zdroj: Stavajte a bývajte s nami

Páčil sa vám článok?

áno: 236     nie: 236

Odporúč

pošli na vybrali.sme.sk

 

Odporúč známemu


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všetky práva vyhradené. Ochrana údajov –  Podmienky poskytnutia služby