Proč pasivní domy?
- Úvod
- co je co
- proč 15 kWh/(m2a)
- co znamená pasivní
- skutečný komfort
- jak docílit pasivního domu
- proč se nestaví jen takto
- Literatura
- About this document ...
Úvod
Titulek článku může leckomu připadat tajemný. To jako, že domy nemají být aktivní? A co se tím myslí?
Pasivní domy, to je velmi přesně vymezená a lavinovitě se šířící podmnožina domů ,,nízkoenergetických``. Je to dnešní standard pro stavění domů s co nejnižší spotřebou energie - standard proto, že je všeobecně uznávaný, dobře dosažitelný dnešními technologiemi a současně cenově výhodný.
Nízkoenergetický dům byl metou stavitelů před dvaceti lety. Ještě v roce 2001 šlo v Německu o alternativu, která byla věcí volby, a aby si ji vybrala většina stavitelů, byli k tomu pobízeni dotacemi. V roce 2002 už nebudou - dosavadní ,,nízkoenergetický standard`` se změní v pojem už jen historický, protože pro nové stavby se z něj stala minimální zákonem vyžadovaná hranice. Dotace na kvalitnější stavění připadnou jen domům, které budou mít spotřebu energie menší, především právě domům pasivním.
Pasivní dům je praktickou odpovědí na zadání, nezatěžovat v budoucnosti tolik atmosféru emisemi fosilního uhlíku a brzdit tím dosud rostoucí tempo globálního oteplování. Fosilní paliva je nutné v horizontu poloviny století ve vyspělých zemích téměř přestat používat. Není snadné se bez nich obejít v dopravě, ale už s dnešními technologiemi je to možné v případě budov. Je proto nejvyšší čas (ne-li pět minut po dvanácté) s tím začít, máme-li se v druhé polovině století definitivně zbavit nutnosti pomocí nich topit nebo ohřívat vodu.
co je co
Rozhodujícím kritériem pro zařazení domu do nějaké kategorie je měrná potřeba uměle mobilizované energie. Měrná, tím se rozumí vztažená na podlahovou plochu té části budovy, která je v zimě udržovaná teplá. Standardně jde o počet kilowatthodin na metr čtvereční a rok.
Pokud slyšíme jen takový holý údaj bez přívlastku či komentáře, pak se nejspíš týká potřeby pouze na vytápění. To je údaj rozhodující, těsně související s vlastnostmi budovy. U nízkoenergetických budov dle nejvolnější definice (tj. např. i všech nových německých domů) nesmí tato potřeba přesáhnout sedmdesát kilowatthodin na čtvereční metr a rok. U pasívních domů je to jen o něco více než pětina tohoto limitu, totiž 15 kWh/(m2a).
Snaha o nepřekročení takového limitu by ale mohla vést k tomu, aby se naopak na jiné účely než vytápění energií nešetřilo - vždyť ať už spouštíme jakékoliv spotřebiče, konečným důsledkem jejich činnosti je zase jen vytápění. Je proto žádoucí mít i limit na celkovou potřebu umělých dodávek energie do budovy. Takový limit, je-li přísný, současně pomáhá chránit budovu před letním přehříváním. U pasívních domů zní: 42 kWh/(m2a).
Umělé dodávky energie do budovy jsou z nemalé části tvořené elektřinou. Aby podíl této části nebyl zbytečně vysoký, tj. elektřina se neužívala na pouhé ohřívání, je pro pasivní domy stanoven ještě třetí limit, na veškerou energii uvolněnou pro provoz domu, tzv. potřebu ,,primární energie``. Ten činí 120 kWh/(m2a).
Jak ukazuje praxe více než tisíce dnešních pasivních domů, všechny tři limity lze snadno splnit. Není to za cenu odříkání, ale naopak při komfortu doposud nevídaném.
proč 15 kWh/(m2a)
a ne třeba 11 nebo 20? Ve skutečnosti by to v oblastech s hodně jiným podnebím mohlo být i tolik. Přesto se pro užívá jednotná hodnota 15 kWh/(m2a).
Ta vyplývá z požadavku, aby dům nemusel mít otopný systém klasického typu. Veškeré topení má být možné i za nejchladnějšího počasí uskutečnit přihříváním čerstvého vzduchu, který do budovy dodává mechanický větrací systém. Mechanické větrání je v pasivních domech nezbytností - znečištěný vzduch nesmí ven odejít teplý, musí nejprve předat teplo vzduchu, který jde dovnitř. To lze pomocí protiproudého výměníku teplot učinit s účinností přes devadesát procent, takže i bez přihřívání se dovnitř čerstvý vzduch dostane nejvýše o stupeň chladnější než je teplota interiéru.
Čerstvý vzduch je možné přihřát hodně, ale teplota padesát stupňů je už nežádoucí, hlavně proto, že se při ní zcela vysuší zbylá prachová zrnka (i když je vzduch dobře filtrovaný) a ta se pak nepříznivě projeví při dýchání. Připadá-li na jednoho člověka 30 m2 podlahové plochy a větrá-li se maximálním tempem 30 m3 vzduchu na osobu a hodinu (vyšší tempo je v mraze zcela nevhodné), znamená to 1 m3 čerstvého vzduchu na 1 m2 podlahové plochy. Jedním metrem krychlovým vzduchu lze přidat 28×1,3 kJ/h, (28 K je rozdíl teploty ohřátého vzduchu oproti interiéru, 1,3 kJ/K je měrné teplo vzduchu) tedy 36 kJ. To je deset watthodin, nejvyšší měrný topný příkon je tedy 10 W/m2. To je další směrodatná hodnota pro pasivní dům.
Topné období je pro pasivní domy krátké a pro středoevropské klima vyplývá z výše uvedené horní hranice pro topný příkon právě ona hodnota 15 kWh/(m2a). V oblastech s vyššími zimními teplotami by to byla hodnota menší, na dalekém severu vyšší, ale přesto se počítá s hodnotou stále stejnou. Pro její dosažení jsou na severu potřeba izolace poněkud důkladnější, na jihu se je nehodí moc snižovat, protože současně chrání před letními vedry.
co znamená pasivní
Tento přívlastek říká, že dům nepotřebuje aktivní samostatný systém, ve kterém proudí nějaké topné médium. Nepotřebuje žádné topení ve starém smyslu slova, ani topení teplovzdušné. V tom totiž cirkuluje domem ohřívaný vzduch, v pasivním domě vzduch neobíhá. Proudění vzduchu je dané jen potřebou větrání, ne topení, vzduch přicházející do místnosti je čerstvý, čistý, nikoliv ten dosavadní, byť přefiltrovaný. Pasivní domy nemají (a nepotřebují) nezdravou ,,klimatizaci``, jen kvalitní větrací systém.
Možnost stavět či rekonstruovat domy tak, že se v nich topný systém prostě vynechá, stavbu značně zlevňuje. Díky tomu lze pasivní dům postavit s nižšími náklady než dům s dvojnásobnou potřebou topení (tzv. ,,třílitrový dům``, jehož potřeba je ještě stále ani ne poloviční oproti starému ,,nízkoenergetickému limitu``). Během stovky let užívání domu se finanční výhodnost pasivního domu dále zvýrazní, nejen nižšími provozními náklady, ale také tím, že aktivní topný systém je během takové doby nutné nejednou opravit či vyměnit, nemá tak dlouhou životnost.
Přívlastek ,,pasivní`` vystihuje ještě jednu obvyklou vlastnost tohoto standardu začátku 21. století - do značné míry se udržuje uvnitř v zimě teplý sám, bez našeho přispění, prostě tím, že jej ohřívá sluneční záření přicházející ve dne okny. I kdyby vypadlo zásobování elektřinou (třeba proto, že není na její zaplacení) a téměř nikdo v něm nepobýval, neklesne v něm teplota pod patnáct stupňů - přitom nehrozí nikomu zmrznutí, dá se to ,,přežít`` v teplém oblečení. Pasivní dům poskytuje tak zcela bezpečnou ochranu před možnými budoucími krizemi. I to je velmi dobrý důvod, proč stavět tak dobře, důvod, který od 11. září 2001 vnímáme možná lépe než dříve. V dosavadních domech stavební předpisy (např. rakouské) vyžadovaly existenci komínu, aby bylo v nouzi možné zatopit trochou dřeva, které si člověk někde sežene... Pasivní domy takovou pojistku nepotřebují.
Je-li to jen trochu možné, pasivní dům má hlavní stěnu orientovanou na jih a velkoryse prosklenou. Alternativou plného prosklení je věnovat část jižní fasády svislému solárnímu kolektoru. Plochy do jiných stran jsou pokud možno menší a prosklené jen skromně.
skutečný komfort
Topný systém v domech nejen že stojí peníze, on také překáží nebo alespoň snižuje pohodu či pohodlí v domě. Vytápěná podlaha sice nezavazí, ale není zrovna zdravá, topení ve zdi omezuje možnost rozmisťování nábytku, stinné stránky nemá snad jen topení ve stropě, ale na to se lze omezit jen u domů, které se pasivnímu standardu blíží. Jediným skutečně komfortním topením jsou asi kamna, ke kterým se jdeme ohřát, když chceme, a která mohou plnit i jiné funkce (třeba se využijí v kuchyni). Skutečně, některé pasivní domy jsou kamny vybaveny, i když to je už luxus, který stojí něco navíc.
Běžně se říkává, že potřeba energie v budovách je dána hlavně chováním uživatelů. Realizované pasivní bytové domy ale ukazují, že rozhodující je právě kvalita budovy. I když mezi jednotlivými byty jsou rozdíly ve spotřebě, ve všech případech se jedná o spotřebu mnohem nižší než v domech dosavadních nebo ledva splňujících nízkoenergetický limit. Obyvatelé pasivního domu s klidným svědomím mívají v interiéru teplotu i přes 21 °C, I tam sice stupeň navíc znamená spotřebu o asi šest procent vyšší, ale to je v absolutní hodnotě tak málo, že není důvod teplotu držet na hodnotě pod 21 °C, která, jak se ukazuje, už v zimě většině lidí nepřipadá nejpříjemnější (viz [1]).
V pasivních domech odpadá běžný důvod udržování vysokých teplot vzduchu v interiéru - totiž existence studených ploch a koutů. V pasivních domech nejsou chladná ani okna v noci - tak dobře izolují. Ani vnější zdi nejsou postřehnutelně chladnější než vnitřní. To je pro komfort věc neobyčejně významná.
U domů, jejichž půdorys a orientace nebyly nevhodně omezeny, přispívá ke komfortu proslunění celého prostoru v zimě. Jižně orientovaná okna naopak, na rozdíl od oken západních (i východních), nezpůsobují v létě žádné přehřívání.
Konečně, až v pasivních domech je k dispozici se zárukou celoročně příjemný vzduch. Není důvodu omezovat v chladných dnech větrání, ať již kvůli šetření nebo kvůli nepříjemnému průvanu. Stálý mírný přítok vzduchu příjemné teploty není citelný, ale ve vzduchu uvnitř přitom ani vnímavý člověk, který právě přišel zvenku, neucítí žádný nedostatek. Ani když se vrátí po několika dnech nepřítomnosti.
jak docílit pasivního domu
Zásad je jen pár. Dům musí být výborně těsný, tlustě tepelně izolovaný (bez konstrukčních tepelných mostů) včetně výborně izolujících oken a vybavený mechanickým větráním, které z vypouštěného vzduchu vrací téměř všechno teplo zpět do přiváděného čerstvého (tzv. rekuperací).
Konkrétně, ventilátorem nainstalovaným místo dveří smí při podtlaku 50 Pa uvnitř domu protékat nejvýše 0,6 objemu budovy za hodinu - taková zkouška se vždy předtím, než se začne s interiérem, provádí, a odstraní se při ní zbylé netěsnosti. Skutečně postavené domy dosahují průměrné těsnosti 0,4 objemu za hodinu. Těsnost je nutná, aby rekuperace skutečně fungovala, i pro zamezení poškozování konstrukce domu vlhkostí v zimě (to je často hlavní omezení životnosti běžných, netěsných staveb).
Vnější tepelná izolace musí být tlustá všude alespoň 25 cm, pokud možno ale 40 cm.
Okna včetně rámů a napojení do vnější izolace nesmějí propouštět v noci ven více tepla než 0,8 W/(m2K). Nejen proto, aby jejich denní zisky byly větší než noční ztráty, ale také proto, aby nebyla chladná (u obvyklých málo izolujících oken se průvanu kolem okna dolů čelí radiátorem pod oknem). Současně mají dovnitř pustit více než polovinu slunečního tepla.
Větrací systém musí vrátit minimálně osm desetin tepla zpět, lépe devět desetin. Elektřina na jeho provoz smí představovat nejvýše desetinu z navráceného tepla. Vzduch musí proudit tak pomalu, aby nebyl slyšet a v místnosti cítit průvan. Ve valné většině případů se čerstvý nasávaný vzduch nejprve pohybuje podzemním potrubím, kde se v zimě předehřeje nad bod mrazu (a rekuperátor tak nemůže zamrznout), v létě naopak ochladí pod dvacet stupňů (tehdy lze rekuperátor vyřadit).
Pro topení a ohřev vody může být použito nevelké doplnění větrací soustavy o malé tepelné čerpadlo (s výkonem nejvýše 1,5 kW pro jeden rodinný dům). Z odpadního vzduchu odejme i skupenské teplo vodní páry a ochladí jej případně až těsně nad bod mrazu. Jindy ohřívá užitkovou vodu. Zvládne to centrála velikosti běžné ledničky. Nejjednodušší pasívní domy tak bývají dokonce i bez solárního systému na ohřev vody - mnohé ale solární ohřev mají a zimní přitápění realizují pomocí kamen na pelety místo tepelného čerpadla.
proč se nestaví jen takto
Z prostého důvodu: zatím to umí i v nejvyspělejších zemích jen menšina projektantů, řemeslníků a stavebních firem. Jejich podíl ale narůstá ohromným tempem, a ještě rychleji pak podíl těch, kteří už horší kvalitu pro svá obydlí nebo pracoviště nechtějí. Všechny potřebné technologie jsou na trhu, rychle roste počet jejich producentů i kvalita při klesající ceně.
V České republice zatím pokud vím nestojí žádný dům, splňující pasivní standard. V sousedním Německu je jich více než tisíc, v Rakousku jsou jich hotových nebo ve výstavbě stovky. Stojí za to se na ně zajet podívat.
Je absurdní, když se dnes u nás vypisují soutěže na domy ledva splňující minimální německé požadavky. Nic nebrání tomu, přeskočit dvacetileté zpoždění za sousedními zeměmi - potřeba je jen dobrá vůle, píle, a samozřejmě rozhodnutí prakticky používat němčinu. Není potřeba nic moc vymýšlet nebo zkoumat, stačí dělat to, co je jinde už běžné.
Že se to stalo běžné, k tomu významnou měrou přispěl projekt CEPHEUS, probíhající v uplynulých třech letech v pěti evropských zemích. CEPHEUS, to není v tomto případě název souhvězdí, ale akronym ze slov Cost Efficient Passive Houses as EUropean Standards, tedy Cenově výhodné pasivní domy coby evropský standard. Aby se z toho stal i standard český, k tomu je k dispozici i podpora ze zahraničí, časem snad bude nějaká i ze strany českých institucí.
Příležitostí k tomu je jistě dost, například při stavbě významných veřejných budov - bude takový nový kampus Masarykovy univerzity v Brně-Bohunicích? Byla by ostuda, kdyby nebyl (viz [2]) - bylo by mnohem lepší počkat, než začít ukvapeně stavět tak významnou vzdělávací instituci zastaralým způsobem.
Literatura
1