Energeticky pasivní dům
Partneři sekce:
„Nešlo nám o to postavit první pasivní dům,“ vysvětluje architekt. „Chtěli jsme postavit pasivní dům v našich podmínkách, které jsou odlišné od těch v Rakousku či v Německu. Chtěli jsme s našimi projektanty, se slovenskou stavební firmou a s u nás dostupnými materiály a technologiemi uplatnit ověřené principy, splnit kritéria a zásady uznávané v zahraničí a podat o tom zprávu – aby se ti, kteří u nás chtějí stavět pasivní domy (a nezáleží na tom, jestli proto, aby snížili své náklady na bydlení, nebo proto, aby udělali něco pro životní prostředí), mohli inspirovat a poučit z našich zkušeností.“
Dynamicky verzus pasivně?
Investor oslovil s představou o svém novém domě dvě architektonické kanceláře a nakonec se rozhodl pro max 15: „Dynamický návrh architekta Nagye mě ihned oslovil. Tak začala naše spolupráce.“ Na počátku byl tedy architektonický návrh moderního dvoupodlažního domu s plochou střechou a relativně samostatným kubusem horního podlaží. „Investor měl poměrně jasnou představu o vzhledu domu – přál si moderní, minimalisticko-puristickou architekturu. Byl to dobrý předpoklad pro dosažení kompaktní formy, která je pro energeticky efektivní výstavbu důležitá. Nakonec si však z více variant vybral dynamický návrh s poměrně členitou hmotou domu. Kompaktní varianta se mu zdála méně atraktivní, i když z proporčního, energetického a realizačního hlediska by byla výhodnější,“ vysvětluje architekt formu domu, pro pasivní domy trochu netypicky komplikovanou.
„Vzhledem k poměrně nevýhodné orientaci pozemku a členitosti domu s množstvím složitých konstrukčních detailů bylo třeba hned na začátku odpovědět na otázku, jestli má smysl se i za těchto podmínek snažit o standard energeticky pasivního domu, nebo jestli se máme spokojit s velmi dobrým nízkoenergetickým domem. Orientační energetický výpočet prokázal, že pasivního standardu lze dosáhnout – jestliže budou zvýšeny solární zisky (například optimalizací zasklených ploch) a sníženy tepelné ztráty (pomocí nadstandardě tlusté tepelné izolace).“
Za sluncem
Forma a vzhled domu, k nimž se architekt nakonec dopracoval, nebyly výsledkem čistě emotivní tvorby. Všechny změny a úpravy původního návrhu měly hlavně ovlivnit jeho energetické parametry. Z energetického hlediska nejvýznamnější a zároveň charakteristické pro vzhled domu je pootočení poschodí tak, aby hlavní fasáda lépe využila jižní orientaci, a jeho přesah nad přízemím. Poschodí je na přízemí konstrukčně nezávislé – jako by se obracelo za sluncem.
K nevýhodám, které dostal dům do vínku, patřila orientace poměrně úzkého pozemku. Hlavní fasáda proto nemohla být otočená na jih, což by bylo pro využití tepla ze slunečního záření nejvýhodnější. „Natočení hlavní fasády poschodí o 9° směrem na jih výrazně ovlivnilo vzhled domu, ale bylo asi nejdůležitějším krokem ke zvýšení solárních zisků. Větší natočení nebylo možné, protože by nebyl zachován potřebný odstup vyčnívající hrany poschodí od sousedního pozemku. Natočení části fasády k jihu bylo využito i v přízemí, v obývacím pokoji. Rovněž velikost zasklených ploch byla optimalizována z hlediska solárních zisků i prosvětlení prostorů a dispoziční řešení bylo podřízeno zásadám teplotního zónování – obytné místnosti jsou situované na jihozápad a jihovýchod, vedlejší prostory se nacházejí na severní straně půdorysu. Natočením poschodí se zvýšily nejen solární zisky domu, ale i tepelný příspěvek aktivních solárních zařízení – slunečních kolektorů. Znamenalo to tedy nezanedbatelné zlepšení energetické bilance domu.“
Velká zasklení jsou účinným prostředkem pro získávání tepla ze slunečního záření. To, co je v zimě příjemné, se však v létě mění v nepříjemné. Proto je důležité myslet i na ochranu domu před přehříváním. Účinné letní stínění velkoplošných zasklení obytných prostorů v přízemí zabezpečuje hlavně přesah poschodí a terasy. Přesah přibližně o 120 cm oproti přízemí chrání východ z obývacího pokoje a jídelny na terasu i před deštěm a nepříznivým počasím a zároveň umožní během chladných období roku dostatečné proslunění nízko stojícím sluncem.
Aby byly solární zisky domu co nejvyšší, je třeba vzít v úvahu i stínění sousedními budovami – je třeba jim přizpůsobit umístění domu na pozemku. V tomto případě se jako nejvhodnější ukázalo umístění domu ve středu pozemku. Bonusem je atraktivní výhled na okolní krajinu bez rušivých vlivů okolní zástavby nebo vegetace na sousedních pozemcích.
Masivní spodek a lehký vršek
Dalším krokem bylo konstrukční řešení stavby. Ambiciózní cíl – dosáhnout energetického standardu pasivního domu v ne právě nejpříznivějších podmínkách – vyžadoval důslednou projektovou přípravu. Cestu při výběru konstrukčního systému, určení tlouštěk tepelných izolací a řešení konstrukčních styků tak, aby byly minimalizovány tepelné mosty, určovaly architektovi a projektantovi tepelnětechnické simulace a energetické výpočty.
Jako ideální se jevil kombinovaný systém – masivní přízemí tvoří podnož lehké dřevěné konstrukci poschodí. Obvodové nosné zdi přízemí jsou vyzděné ze štěpkocementových tvárnic s betonovým jádrem a integrovanou tepelnou izolací z pěnového polystyrenu (170 mm). Z vnější strany jsou ještě dodatečně izolovány kontaktním zateplovacím systémem s tloušťkou 180 mm. Vnitřní povrch obvodových stěn je omítnutý, čímž se vytvořila vzduchotěsná vrstva, která překrývá styčné spáry zdiva. Rozvody instalací jsou vedeny ve vnitřní instalační rovině ze sádrokartonového systému.
Obvodové nosné zdi poschodí tvoří dřevěná sendvičová konstrukce s přidanou vnější tepelnou izolací, vnitřní instalační rovinou a vnějším provětrávaným dřevěným obkladem. Předhotovené nosné dřevěné panely byly na stavbě smontovány za jediný den. K tepelné izolaci integrované v panelech (160 mm minerální vlny) přibyla tepelněizolační vrstva na jejich vnější straně – dřevěné nosníky byly zvenku opláštěny dřevoštěpkovými deskami a vzniklý prostor vyplněn celulózovými tepelněizolačními vločkami (v tloušťce 240 mm). Rozvody instalací byly stejně jako v přízemí vedeny v sádrokartonovém systému. Tím se zamezilo narušení vzduchotěsné roviny, kterou tvoří vnitřní opláštění z dřevoštěpkových desek. Také instalační rovina je vyplněná tepelnou izolací z minerální vlny.
„Důvodů pro takto různorodou konstrukci bylo hned několik. Jedním byl tvar půdorysu. Přízemí je relativně členité, takže se snáze stavělo z kusových staviv, navíc stavební firma uměla pracovat s tímto stavebním materiálem. Kromě toho jsme potřebovali skutečně únosné přízemí, na které se dá uložit relativně nezávislé poschodí (i když horní dřevostavba spočívá hlavně na nosných ocelových rámech). Zároveň jsme masivní hmotou chtěli zvýšit akumulační schopnost přízemí – projeví se to na příznivějších teplotních poměrech v interiéru a větší tepelné setrvačnosti domu. Durisol jsme zvolili i proto, že je v něm integrovaná tepelná izolace, takže nebylo potřeba tak masivní vnější zateplení. Kontaktní zateplovací systémy s tloušťkou kolem 30 cm, jaké jsou typické pro pasivní standard, totiž ještě nejsou dostupné. V Rakousku jsou běžně uplatňovány a jsou propracované včetně dostatečně dimenzovaných kotevních prvků, realizovat toto zateplení v našich podmínkách je však problém.“
Kolik „žere“ pasivní dům
Protože základní zásadou pro energeticky pasivní dům je mimořádně nízká potřeba tepla na vytápění, obejde se bez klasické otopné soustavy s kotlem a otopnými tělesy. Potřebu tepla pokrývá teplovzdušné vytápění spojené s řízeným větráním. Teplovzdušný cirkulační větrací systém doplňuje rekuperační výměník tepla s účinností až 81 %, jeho součástí je i zásobník teplé vody s objemem 925 l.
Předřazený zemní registr zabezpečuje v zimě předehřívání čerstvého vzduchu přiváděného zvenku, v létě umožňuje jeho příjemné ochlazení (na úpravu teploty vzduchu ho lze využít i při cirkulaci bez větrání). Na přípravu teplé vody slouží 925litrový akumulační zásobníkový ohřívač. Za slunečných dnů se voda ohřeje sluncem (pomocí kolektorů integrovaných v jihozápadní a jihovýchodní fasádě poschodí), v neslunečných dnech a zimních měsících bude potřebné elektrické dohřívání.
Potřeba tepla na vytápění a přípravu teplé vody je pokrývána převážně elektrickou energií a částečně z obnovitelných zdrojů – rekuperace tepla z odpadního vzduchu zajistí přibližně 80 % tepla na vytápění (zbytek je možno získat dohříváním přiváděného vzduchu pomocí otopného registru v centrální jednotce řízeného větrání), solární systém zabezpečí v celoroční bilanci 53 % tepla na ohřev vody. V neslunečných dnech a dnech s teplotou pod –5 °C je možno v případě potřeby aktivovat záložní zdroje tepla – elektrické infrapanely nebo kamínka na bioalkohol.
Interiér pasivního domu je účinně chráněn i proti přehřívání. Klimatizace se stává běžným vybavením rodinných domů a položka na chlazení bude brzy v provozních nákladech sledována mnohem pozorněji než náklady na vytápění, protože chlazení objektů je přibližně 3krát dražší než vytápění. Kromě toho nenainstalovaná klimatizace nepotřebuje servis, revize ani obnovu po svém morálním a fyzickém opotřebení… Výhodou pasivního domu je tedy i nízká spotřeba energie v létě. Průchodem vzduchu přes zemní registr se dá interiér ochladit až o 10 až 12 °C (ve srovnání s exteriérovou teplotou), takže vzduch v domě může být čerstvý a teplota příjemná i v letním horku, což z vlastních zkušeností potvrdili i majitelé domu.
Jak je to při navrhování pasivních domů v zahraničí běžné, i u tohoto objektu se hodnotila jeho energetická bilance. Směrodatným ukazatelem je potřeba tepla na vytápění, která se vypočítá pomocí programu PHPP – požadavek na spotřebu rovnající se měrné potřebě tepla na vytápění (15 kWh/(m2 . a)), byl v tomto případě splněn. Podle definitivního výpočtu PHPP dosáhla tato hodnota 14,8 kWh/(m2 . a). Program však počítá i další ukazatele – například měrnou hodnotu celkové konečné skutečně použité energie na potřebné výkony (tj. energie potřebná na přípravu teplé vody, vytápění a pomocný proud), kde je hraniční hodnotou 40 kWh/(m2 . a), a v tomto domě se vyšplhala na téměř 60,3 kWh/(m2 . a).
„Důvodů je hned několik: požadavkem investora bylo například to, aby měl k dispozici velké množství teplé vody na sprchování a koupání nejen pro rodinu, ale i pro množství hostů, kteří patří k jeho životnímu stylu. Asi 47 % jejího ohřevu je zabezpečeno elektrickou energií, což citelně zvýšilo celkovou energetickou spotřebu domu. Na ohřev vody jsme uvažovali použít i tepelné čerpadlo, je to však řešení poměrně náročné finančně i technicky. Sáhli jsme tedy po dostupném a ověřeném systému, který se v Čechách standardně používá. Obdobně i inteligentní systém a další nadstandardní zařízení v domě mají poměrně velkou spotřebu energie.
Těsně jsme splnili požadavek měrné hodnoty primární energie z neobnovitelných zdrojů na potřebné výkony (120 kWh/(m2 . a)), ale jen za jistých podmínek – například že 80 % všech žárovek bude úsporných. Investor zadává kritéria a projektant realizuje jeho představy do té míry, jak je to možné. Splnili jsme ukazatel měrné potřeby tepla na vytápění stanovený pro energeticky pasivní domy, což je základní kritérium, některé jiné parametry však byly vyšší, protože investor měl specifické nároky, které vybočily z rámce energeticky pasivního domu. Bylo to však jeho rozhodnutí, na které má plné právo, je to jeho představa o pohodlném bydlení.“
Vzduchotěsnost a větrotěsnost
Nezbytnou součástí pasivních domů je vzducho- a větrotěsná rovina – bez ní by byly tepelné úniky příliš vysoké a teplovzdušné vytápění nereálné. Projektová příprava byla v tomto směru o to náročnější, že se kombinoval masivní a lehký konstrukční systém. Hlavně v kontaktu konstrukcí vznikla složitá napojení. Vzduchotěsnou rovinu tvoří v přízemí souvislá vrstva vnitřní omítky, v poschodí opláštění z dřevoštěpkových desek, jejichž spoje byly přelepeny těsnicími páskami. Technické instalace byly v obou podlažích vedeny ve vnitřní instalační rovině ze sádrokartonové konstrukce. Tím se předešlo problémům při průniku instalací vzduchotěsnou rovinou. Instalační rozvody procházející obvodovým pláštěm (kabely pro svítidla, ovládání exteriérových žaluzií a podobně) byly utěsněny speciálními gumovými manžetami, jejichž vzduchotěsnost prokázala tlaková zkouška. Utěsnění kolem okenních rámů bylo zabezpečeno interiérovými a exteriérovými okenními páskami. Vnější vzduchotěsnou rovinu tvoří tenkovrstvá omítka na kontaktním zateplovacím systému, v poschodí plní tuto funkci větrotěsná, difuzně propustná fasádní fólie na vnějším opláštění dřevostavby.
První tlaková zkouška vzduchotěsnosti při tlakovém rozdílu 50 Pa – Blower-Door Test – se dělala po dokončení větrotěsné roviny a prokázala hodnotu násobnosti výměny vzduchu n50 = 0,91/ h, což je přijatelné pro nízkoenergetický dům. Příčinou zvýšené výměny vzduchu byla i skutečnost, že ještě nebyly dokončeny a utěsněny některé technické instalace. Naměřená hodnota byla adekvátní i velkému množství potenciálních netěsností, které vyplynuly ze složitých konstrukčních styků a komplikované obálky domu.
Finální tlaková zkouška vzduchotěsnosti po dokončení objektu prokázala hodnotu násobnosti výměny vzduchu n50 = 0,82 / h. Objekt tedy nesplňuje kritérium vzduchotěsnosti pro energeticky pasivní dům, u něhož je hraniční hodnota 0,60 h-1. Už po první zkoušce se podobný výsledek předpokládal; zvětšili se původně navržené tloušťky izolačních vrstev tak, aby se výsledná měrná potřeba tepla na vytápění dostala pod hodnotu 15 kWh/(m2 . a), což je pro pasivní dům nejdůležitějším kritériem. Toto preventivní opatření se po finální zkoušce vzduchotěsnosti ukázalo jako smysluplné.
Několik příjemností navíc
Tento dům sice splňuje standard energeticky pasivního domu, není však zcela typickým pasivním domem. Typické pasivní domy bývají asketičtější. „Projekt se šil na míru konkrétnímu uživateli a některé jeho součásti vybočují z rámce typických pasivních domů – k výjimkám patří například inteligentní systém řízení BUS, masážní bazén na terase či zahradní bazén. To všechno zvýšilo nároky na konstrukci domu, detaily vzduchotěsnosti či zateplení a rovněž celkovou spotřebu energie. Inteligentní systém například zvýšil celkovou energetickou spotřebu domu a poměrně velké množství kabelů bylo jednou z komplikací při zabezpečování vzduchotěsnosti. Zároveň však zvýšil uživatelský komfort, což bylo pro investora prvořadé – ať už jde o ovládání žaluzií, ozvučení nebo osvětlení. Typický otopný systém v pasivním domě však nepotřebuje centrální inteligentní řízení, protože disponuje vlastními senzory a řízením, které dokážou účinně regulovat teplotu v interiéru. Aby dům splnil pasivní standard v nejdůležitějším ukazateli, hodnotě měrné potřeby tepla na vytápění, projekt se průběžně optimalizoval – udělalo se asi 20 variant výpočtů pomocí programu PHPP.“
Na stavbě
Na tak netypické stavbě, jakou je pasivní dům, byl důležitý intenzivní stavební a autorský dozor. Při zabezpečení vzduchotěsnosti, která je jednou z nestandardních, avšak pro pasivní dům typických podmínek, ale došlo i k několika chybám. „Vzduchotěsný plášť byl narušen hlavně u instalací a dodatečně musela být udělána náprava. Například kabely přichytili dělníci hřebíčky na vnitřní OSB desky, které tvořily vzduchotěsnou obálku. Tím narušili její těsnost. Všechny hřebíčky se musely vytáhnout a dírky bylo nutno přelepit speciální vzduchotěsnou páskou. Problém byl vyřešen, znamenalo to však práci, čas i materiál navíc. Takových příkladů bylo několik. Na začátku stavby jsme sice zaškolili zástupce všech zúčastněných firem a informovali je o všech specifikách, jenže informace se nedostaly ke všem pracovníkům, kteří se na stavbě vystřídali.
V zahraničí mají stavební firmy zkušenosti s výstavbou pasivních domů a zaškolené lidi, na které se dá spolehnout. U nás je těžké zabezpečit pochopení problematiky a skutečnou disciplínu od vedení firmy až po posledního pracovníka. Nejčastější příčinou pochybení na této stavbě byla nevědomost. Se stavební firmou jsme však byli spokojení. Pochopili a nastudovali si problematiku pasivních domů a na stavebních konstrukcích nebyla potřebná žádná dodatečná opatření. I u nás se tedy dá dosáhnout kvality práce a vysokého standardu potřebného pro stavbu pasivního domu.“
„Škoda, že u nás člověk nemá běžně možnost podívat se do takového domu,“ říká majitel nového pasivního domu. „Otevřeně – kdybych neviděl pasivní dům mého kolegy a dobrého přítele v Rakousku, asi bych do toho nešel.“ „Bydlíme tu zatím jen krátce, takže zimu jsme ještě nezažili, ale byli jsme tu v úmorných vedrech a musím říci, že v domě bylo velmi příjemně,“ připojuje se s praktickými zkušenostmi domácí paní. „Takže rozhodnutí pro pasivní dům určitě nelitujeme. Bydlí se tu opravdu velmi příjemně. Uvidíme ještě, jaké to bude v zimě, ale věřím, že fajn.“
Podle investora byly největším problémem, se kterým se při stavbě pasivního domu setkal, banky: „Banka ohodnotila takový dům jako nadstandardní stavbu a přidala k hypotéce jen několik procent navíc. V Rakousku, kde jsem delší dobu žil, stát podporuje nízkoenergetickou výstavbu pomocí zvýhodněných úvěrů, tady je to spíše naopak. Při odhadu ceny nemovitosti pro stanovení výšky hypotéky nebyly zohledněny vyšší náklady na výstavbu ani vyšší hodnota pasivního domu. Nezohlednilo se ani to, že v pasivním domě nejsou prakticky žádné náklady na provoz. Při stanovení modelu splácení brala banka v úvahu standardní náklady na bydlení plus životní minimum znásobené příslušným koeficientem. To, co bych normálně zaplatil za vytápění, však můžu při bydlení v pasivním domě zaplatit za úvěr. Tady se to však v úvahu nebere…“
Erika Kuhnová
Foto: Dano Veselský
