Nové trendy při navrhování pasivních domů
Vlivy nových materiálů a výrobků na navrhování pasivních domů. Nové trendy v aktivních technologiích pro stavbu pasivního domu, jejich dopady na budoucí architekturu, přepokládaný vývoj pasivních domů.
1 Úvod
Postavit pasivní rodinný dům je stále jednodušší. Existuje již dostatečné množství staveb, ze kterých se lze poučit, projektanti mají k dispozici osvědčené skladby a detaily. Počet vyškolených projektantů schopných navrhnout pasivní domy se rychle zvyšuje.
Používá se návrhový nástroj PHPP a projektanti tak postupně získávají cit vedoucí k dobrému návrhu. Stavební průmysl dodává kvalitní tepelné izolace, u kterých se stále zlepšují izolační vlastnosti, kvalitní okna s trojskly jsou běžně dostupná.
Aktivní technologie řízeného větrání, solár ních kolektorů, tepelných čerpadel, doplňkových zdrojů se neustále sofistikuje a zmenšuje, často až do kompaktních jednotek o velikosti ledničky. Novou nadějnou technologií je využití fotovoltaiky.
Na všechny tyto okolnosti by mělo reagovat i navrhování pasivních domů. Jak se projeví v návrzích domů dnes a v blízké budoucnosti?
2 Nové materiály, výrobky a trendy
2.1 Okna
U výrobců oken pro pasivní domy je snaha po dalším zlepšování izolačních schopností rámů přidáváním vnitřních izolací, dutin, alternativně předsazených izolací s hliníkovými lištami. Další zvyšování prosté tloušťky okenních rámů již pozbývá smysl. Použití skel s fólií Heat Mirror se příliš nerozšířilo pro svoji vyšší cenu. Přesto jsou tato skla nezastupitelná v případech, kdy je důležitá váha okenního křídla, nebo u celoprosklených fasád. Pro zajímavost: u slavného amerického mrakodrapu Empire State Building byla nedávno měněna všechna skla za izolační právě s touto fólií.
Novinkou u okenních trojskel je použítí superčirých skel s výbornou propustností slunečního záření, a tím zvýšení tepelných zisků.
2.2 Stavební konstrukce
U zděných pasivních domů vítězí sendvičové konstrukce. Nejčastěji jsou používány různé druhy bloků o tloušťce 240 mm s kontaktní izolací z polystyrenu nebo minerální vlny. Trendem je zmenšování tloušťky zdiva. Velmi dobrá kombinace je použití vápenopískových tvárnic o tloušťce 175 mm s kontaktní izolací. Toto zdivo má vynikající akumulační schopnosti.
Novým zajímavým trendem zakládání staveb je zakládání na drti z pěnoskla. Na geotextilii se položí silná vrstva této drti, která se zhutní. Na ní se vybetonuje tenká železobetonová deska. Pěnosklo vytváří účinnou tepelnou izolaci, takže není nutné provádět základové pasy do nezámrzné hloubky.
U dřevostaveb se obvykle používá klasický systém fošinkové konstrukce Two by four nebo konstrukce z úsporných I-profilů. Rozšířené jsou i sendvičové panely různých skladeb. Novým efektivním systémem jsou panely z lepeného vrstveného masivního dřeva. Trendem u dřevostaveb je stále vyšší míra prefabrikace.
2.3 Tepelné izolace
U tepelných izolací z minerální vlny je trendem zvyšování tloušťky izolace, aby mohla být provedena v jedné vrstvě. Kvalita těchto izolací se tak vylepšuje jak po stránce tepelných vlastností, tak i z hlediska komfortu práce s touto izolací. Při výrobě se také více začala zohledňovat ekologická stránka. U klasické izolace z fasádního polystyrenu se začalo používat šedého polystyrenu s lepšími izolačními vlastnostmi.
Stále se však čeká na vysoce kvalitní izolace obdobné kvality jako jsou vakuové izolace, které by zároveň byly finančně dostupné.
3 Nové aktivní technologie a trendy
3.1 Rekuperační jednotky
Vzduchotechnické jednotky s rekuperací jsou nezbytnou součástí pasivního domu. Účinnost jednotek je úměrná velikosti rekuperačního výměníku, požadovaného průtoku vzduchu a výkonu ventilátorů. Proto ke každému domu volíme odpovídající velikost jednotky. Na trhu se objevilo množství různých větracích zařízení s rekuperací, která jsou však často nevhodná pro pasivní domy. Obvykle se vyznačují tím, že vyžadují větší množství otvorů v izolačním plášti pasivního domu. Tyto otvory jsou pak obtížně kontrolovatelné tepelné mosty.
Budoucnost rekuperačních jednotek je, kromě zvyšování jejich účinnosti, v integraci a ve zmenšování. Kompaktní rekuperační jednotky v kombinaci s malým tepelným čerpadlem se již vyrábějí o velikosti ledničky, a mohou tudíž být umístěny přímo do kuchyně. Výhodnou se jeví i kombinace kompaktních jednotek s odděleným malým tepelným čerpadlem země - voda. Se vzrůstající kvalitou tepelných čerpadel typu vzduch - voda lze předpokládat, že pro svoji jednoduchost zvítězí právě tyto jednotky.
3.2 Dotápění
Z hlediska potřeby primárních energií budou stále nepřekonatelné zdroje na dřevo nebo pelety. Tyto zdroje mají velkou výhodu - fungují i v případě, kdy zkolabují všechna energetická média - plyn a elektrická energie. Z tohoto důvodů mají některé státy předepsanou povinnost mít u rodinného domu komín pro lokální zdroj. U pasivních domů ale nehrozí pokles teploty v mrazech takový, jako u běžných domů při výpadku zdroje vytápění. S rozvojem fotovoltaiky lze očekávat, že funkci doplňkového zdroje mohou částečně převzít tyto nové technologie.
V blízké budoucnosti se jeví jako výhodná kombinace kompaktních jednotek s tepelným čerpadlem, které jsou napojeny na fotovoltaický zdroj. Dotopení pak stačí realizovat malým teplovodním podlahovým vytápěním v obytné části.
3.3 Tepelná čerpadla
Tepelná čerpadla všech typů pozvolna zvyšují svoji účinnost a dokážou účinně pracovat ve stále nižších teplotách Častějšímu použití u pasivních domů však donedávna bránila cena a také příliš velký výkon těchto čerpadel. Tuto překážku se v současnosti podařilo odstranit a na trhu jsou již čerpadla o výkonu cca 3 kW, která dostačují pro pasivní dům a pohybují se v dobrých cenových relacích. Z těchto důvodů jsou u pasivních domů stále více využívána. Budoucnost tepelných čerpadel je pak zejména v integraci s rekuperační jednotkou, s ohřevem teplé vody a s vytápěním.
3.4 Solární zařízení
Klasické solární kolektory jsou dnes na vrcholu vývoje a pravděpodobně nelze očekávat zásadní zvýšení účinnosti nebo radikální snížení ceny. Tato technologie je běžně používána. Její výhodou jsou velmi nízké náklady na provoz oběhového čerpadla. S rozvojem tepelných čerpadel a fotovoltaiky však bude tato technologie postupně vytlačována. Své opodstatnění ale bude mít nadále v místech větší spotřeby teplé vody a u bazénů.
3.5 Fotovoltaika
Fotovoltaika má před sebou velkou budoucnost. Lze očekávat, že během několika let bude plně konkurenceschopná klasickým zdrojům elektřiny a plně se obejde bez dotací. Velkou budoucnost mají zejména tenkovrstvé sluneční články. Velmi perspektivní kombinací je použití fotovoltaických membrán, které zároveň tvoří střešní plášť. Tato kombinace se začala vyrábět i u nás.
Zajímavým poznatkem ze současného negativního boomu solárních elektráren je poznání, že je možné takto velmi rychle postavit velké výkony. Současně s touto technologií, pochopitelně po zvládnutí všech problémů s počátečním rozvojem, je nutné vyřešení inteligentních sítí, výkonných přenosových páteřních sítí a smysluplného ukládání přebytků, např. do baterií elektromobilů.
Fotovoltaika bude patrně trendem, který se nejvýrazněji projeví na vzhledu pasivních domů v následujících letech.
4 Předpokládaný vývoj pasivních domů
V souvislosti se Směrnicí 2002/91/ES Evropského parlamentu a přijetím jejího nového znění v květnu 2010 lze očekávat velký tlak na snižování potřeb energie pro provoz domů. Přijatá koncepce „aktivního domu" se tak stane téměř standardem nové výstavby.
Co je myšleno pojmem „aktivní dům"? Jedná se vlastně o domy v pasivním standardu, které budou klást ještě více důraz na využití energie z obnovitelných zdrojů. Předpokládá se zejména větší využití sluneční energie.
Domy tak budou mít nulový nebo plusový energetický standard. Od roku 2020 bude možné podle této směrnice stavět jen budovy v tomto standardu. Směrnice bude zapracována do českých norem, v našich podmínkách lze očekávat, že zpřísňování bude probíhat postupně. Pravděpodobně nejjednodušším prvním krokem může být vyžadování splnění doporučených hodnot normy na tepelnou ochranu budov. Už při tomto kroku lze očekávat velký odpor stavební veřejnosti, a to nejen odpor výrobců, jejichž výrobky nebudou splňovat požadavky na tento standard, ale i odpor stavebníků, kterým požadavek částečně zvýší náklady. Pro mnoho stavebníků jsou z různých důvodů výhodnější nižší investiční náklady bez ohledu na vysoké náklady při provozu. Nelze opominout ani negativní vliv rozšířené výstavby svépomocí u rodinných domů, kde budou stavebníci obtížněji zvládat náročnější detaily. Velký odpor vzejde i ze strany projektantů a architektů, jak z neznalosti a pohodlnosti, tak i z důvodů částečného omezení architektonických možností. Pomoc s tímto trendem lze naopak očekávat od výrobců izolací, oken a úsporných aktivních technologií. Někteří prozíraví výrobci již tuto cestu nastoupili a v předstihu hledají způsoby aplikace svých výrobků. Vznikají tak projekty staveb s názvy jako Multikomfortní dům, Aktivní dům apod.
Pro zavedení směrnice bude nutno provést kromě změn právních předpisů i změny v oblastech:
- regulační podmínky územních plánů (často neumožňují orientaci domu a střechy na jižní stranu);
- školení a další vzdělávání projektantů a architektů, dodavatelských firem.Tato činnost by měla být ve spolupráci s komorami a měla by být součástí dalšího vzdělávání;
- změny v odborné školní výuce, a to od učňovského školství až po vysoké školy;
- informovanost stavebních úřadů (stále jsou ještě vidět návrhy a stavby,které nesplňují ani současnou normu na tepelnou ochranu budov);
- publicita a informovanost veřejnosti, informační brožury pro stavebníky (poučení stavebníci budou standard sami vyžadovat a vytvářet tak tlak na další články stavebního procesu).
5 Dopady na architekturu staveb
Předpokladem koncepce aktivního domu je pasivní řešení domu s tím, že na pokrytí energetických požadavků jsou především využívány obnovitelné zdroje energie, zejména fotovoltaické a fototermické systémy. Systémy, které by měly být integrovány v jižní střeše a v jižní fasádě domu, ovlivní i architekturu domu.
Zejména použití perspektivních tenkovrstvých systémů totiž vyžaduje poměrně velkou plochu, která může být až dvojnásobná ve srovnání s plochou pro klasické křemíkové fotovoltaické panely. S tím, a také s využitím co největší plochy natočené na osluněnou stranu, budou muset architekti počítat při návrhu staveb.
Co bude výhodné? Fotovoltaické systémy umožňují poměrně velké odchylky od ideálního sklonu až o desítky stupňů, aniž dochází k většímu snížení výkonu jako u klasických teplovodních kolektorů. Nemusí být dodržována podmínka přísně jižní orientace.
Nejčastější způsoby použití integrace jsou:
- aplikace na svislou část jižní fasády;
- aplikace na jižní část klasické sedlové střechy;
- použití pultových střech otočených k jihu;
- kombinace pultové střechy s plochou střechou v severní části domu;
- kombinace lomené ploché střechy s pultovou v severní části domu;
- kombinace spojené se stínícími prvky a další různé atypické varianty.
6 Závěr
Závěry, ke kterým došel Evropský parlament, ukazují cestu, kterou se bude muset ubírat budoucí vývoj stavebnictví. Potvrdil se tak nastoupený trend pasivních domů jako cesty dalšího vývoje. Dopad na novou výstavbu bude značný, a je proto nutné zahájit celý tento proces co nejdříve. Aktivní dům se tak stane běžným standardem.
Autor: Mojmír Hudec, Ateliér ELAM , Brno
Převzato z publikace Pasivní domy 2010
Recenzent: Josef Smola