Energetický certifikát domu časť 3: ako stavať úsporný dom

10 zásad ako stavať úsporný dom

1. výber pozemku, orientácia budovy na pozemku a natočenie voči svetovým stranám
2. návrh tvaru domu (zohľadnenie daností prostredia) – kompaktnosť
3. veľkostné nadimenzovanie primerané danému účelu
4. s tým úzko súvisí aj efektívne riešenie dispozície – s ohľadom na požiadavky vykurovania jednotlivých priestorov a ich orientácie k svetovým stranám
5. výber konštrukčného a materiálového riešenia domu – vlastnosti obvodových stien, riešenie tepelných mostov
6. veľkosť a rozmiestnenie presklených plôch na fasádach
7. spôsob riadeného vetrania so spätným získavaním tepla
8. vnútorné tepelné zisky a ich opätovné využitie
9. výber a správne nadimenzovanie technických zariadení zabezpečujúcich kvalitné vnútorné prostredie – vetranie, vykurovanie, ohrev teplej úžitkovej vody – systémy s vysokou energetickou efektívnosťou
10. využitie obnoviteľných zdrojov energie – solárne, veterné, geotermálne zdroje, spaľovanie biomasy

Keď hľadáte odpoveď na otázku, ako stavať úsporný dom, z uvedeného množstva zásad vidíte, že vďaka viacerým faktorom vplyvu si každý dom vyžaduje vlastné riešenie. V konečnom dôsledku netreba zabúdať ani na to, že dôležitým parametrom je aj to, ako bude dokončený dom jeho majiteľ používať.

1. Výber pozemku a orientácia budovy

 Vhodné umiestnenie budovy v danom prostredí pozitívne ovplyvňuje jej energetickú náročnosť. A naopak, pri menej ideálnych podmienkach miesta stavby je možné premysleným návrhom tieto nevýhody minimalizovať (tvar a veľkosť budovy, jej priestorové usporiadanie, konštrukčné riešenie, výber stavebných materiálov). Najvhodnejšia je južná, juhovýchodná a juhozápadná orientácia, pričom by miesto nemalo byť príliš exponované vetrom a v ideálnom prípade chránené zo severu (les, kopec, okolitá zástavba).

2. Návrh tvaru domu

Architektonický návrh a jeho formovanie vychádza v prvom rade z potrieb klienta, budúceho užívateľa. Riadi sa pritom všeobecnými zásadami (výhodný kompaktný tvar obalu, snaha o čo najoptimálnejšiu južnú orientáciu, efektívnosť dispozičného riešenia atď.) a zohľadňuje tiež konkrétne danosti a kritériá (miestne regulatívy, možnosti lokálneho zdroja energií, stavebných materiálov). Z hľadiska kompaktnosti je pre stavbu domu najideálnejším tvarom kocka, kváder, resp. iný kompaktný tvar, dlhšou stranou obrátený k juhu so strechou mierne naklonenou k severu.

Ukážka pasívneho domu, Salt Lake City v Utahu. zdroj: www.brachdesign.com

Architektonická podoba domu nemusí byť výsostne podriadená cieľu energetickej efektívnosti. Znalosti konštrukčných podmienok a princípov vysoko úsporných budov sú samozrejme základom. Avšak navrhovanie pasívnych domov nie je len o technických parametroch. Mnohé príklady realizovaných stavieb na Slovensku aj v zahraničí preukazujú všetky atribúty kvalitnej architektúry.

Netradičný architektonický výraz pasívneho domu Aba zero energy house, Asse, Belgicko. www.blaf.be

Výrazovo pestrá škála od konzervatívnych tradičných domov po výsostne moderný high-tech vzhľad popiera tvrdenia o príliš obmedzujúcich nárokoch. Tvarové, materiálové, konštrukčné a technické riešenia pri dodržaní základných zásad umožňujú zvoliť veľa rôznych ciest pre dosiahnutie rovnakého výsledku.

3. Veľkosť domu

Spolu s tvarom domu patrí aj veľkosť k základným faktorom ovplyvňujúcim energetickú spotrebu budovy. Tá sa zväčšením povrchu stavby výrazne zvyšuje. Už pri projektovaní domu je preto dôležité zvážiť, koľko osôb prípadne generácií bude dom obývať. Často sa stáva, že celé poschodia viacgeneračných domov zostávajú po niekoľkých rokoch neobývané a zbytočne navyšujú náklady na vykurovanie.

4. Vnútorné dispozičné usporiadanie

Podstatnú časť svojho života prežijeme v interiéri budov, preto nielen celková úspornosť, ale aj kvalita vnútorného prostredia je závažným kritériom stavieb. Pasívne, takmer nulové domy, kladú vysoké nároky na vnútornú pohodu – svojimi vlastnosťami eliminujú sálanie (chladného či teplého vzduchu) a kondenzáciu, zabezpečujú maximálne prirodzené osvetlenie, zabraňujú oslneniu, tlmia hluk, riadeným vetraním privádzajú čistý vzduch, znižujú koncentrácie škodlivých látok a prašnosť v interiéri. Súčasne preferujú použitie materiálov s priaznivými účinkami na ľudský organizmus, predovšetkým prírodného pôvodu.

Vnútorné dispozičné usporiadanie ovplyvňujú nároky na teplotný režim a denné osvetlenie, funkčné prepojenia a iné požiadavky vyplývajúce napríklad z daností pozemku a okolitého prostredia. Primárne sa delí na vykurované (obytné) a nevykurované (technické, skladové) zóny, dôsledne tepelne odizolované.

Rozmiestnenie vykurovaných obytných miestností sa riadi všeobecnými zásadami (denné miestnosti položené v preslnených častiach domu (JV-JZ), spálne (V-JV), chodby a sklady (±S), ktoré sú samozrejme modifikovateľné podľa potrieb investora, budúceho užívateľa. Účelom definované zónovanie podlieha nárokom na presvetlenie a teplotnú reguláciu jednotlivých priestorov. Optimálne dispozičné riešenie podporuje energetickú úspornosť ako aj spokojnosť pri každodennom užívaní.

5. Výber konštrukcie a materiálov

Popri bežne používaných stavebných materiáloch sú z pohľadu udržateľnej výstavby preferované prírodné materiály s malou ekologickou stopou a s priaznivým vplyvom na zdravie užívateľov (drevo, nepálená hlina, materiály z dreva, izolácie z prírodných  a recyklovaných materiálov ako napr. celulóza). Pri posudzovaní životného cyklu budovy sú to faktory vplyvu na životné prostredie (energia vynaložená na výrobu, prepravu, prevádzku až po likvidáciu stavebného odpadu, čerpanie z neobnoviteľných zdrojov, recyklovateľnosť, uvoľňovanie škodlivín, emisie CO₂).

Všeobecne stavebné materiály musia samozrejme spĺňať predovšetkým funkčné požiadavky, technické normy a ich použitie je presne určené výpočtami.

Vylúčenie tepelných mostov konštrukčných (miesta s prerušením či oslabením tepelnej izolácie) a minimalizácia geometrických tepelných mostov (napríklad rohy budov) je pri úsporných domoch zásadnou úlohou. Tepelné mosty nadobúdajú v takomto type stavby výrazný podiel na celkových tepelných stratách. Typicky problémové miesta vznikajú pri osádzaní okien a vstupných dverí, pri dosadnutí obvodových stien na základy, pri riešení balkónov, nadokenných žalúzií a prestupov konštrukciami. Aj tu sa vyžaduje profesná odbornosť a vzájomná spolupráca projektanta a realizátora stavby.

Nízka vzduchová priepustnosť obalu stavby, resp. vzduchotesnosť budovy je ďalšou základnou požiadavkou, ktorá musí byť detailne doriešená už v projektovej fáze. Táto vzduchotesná rovina by mala prebiehať v dokonale uzavretom systéme po celom obvode budovy. Vzhľadom na neprievzdušnosť sa pri návrhu domu odporúča koordinovať architektonickú časť s ostatnými profesiami, kvôli riešeniu inštalačných a vzduchových rozvodov, napojeniu na konštrukcie a utesnenia prechodov. Všetky náležité detaily je nutné jasne vyprojektovať a popísať. Rovnako pri realizácii je potrebná neustála kontrola kvality technickým dozorom. Na meranie prípadných netesností pri realizácii slúži tzv. Blower-door-test.

Konštrukčné požiadavky energeticky efektívnych budov
Obvodové a nosné konštrukcie sú spolu so spôsobom založenia stavby „alfou a omegou“ domu, a preto by ich návrh mal plne spočívať v rukách architekta. Pri energeticky efektívnych domoch je snaha o čo najlepšie zaizolovanie základným predpokladom. Sprísňovanie požiadaviek na stavebné konštrukcie ovplyvní najmä hrúbku tepelnej izolácie (stále však cena tepelnej izolácie ostáva len malou časťou z celkových nákladov za konštrukciu).

Masívne steny (murované, betónové) sú doplnené na vonkajšej obvodovej strane tepelnou izoláciou s vypočítanou adekvátnou hrúbkou. Kvôli zmenšeniu veľkých hrúbok izolácií sa uprednostňujú materiály s čo najlepšou izolačnou schopnosťou. Využívané spôsoby zateplenia – pridanie izolácie z exteriérovej strany (kontaktné alebo s prevetrávanou vrstvou) a stratené debnenie.

Pri zvolení ľahkých konštrukcií (drevostavby) je výhodou zníženie hrúbky obvodových stien (izolácia je uložená aj v rámci hrúbky stien), ako aj značne rýchlejšia výstavba. Kladú však vyššie nároky na ich návrh a následnú realizáciu.
Okrem drevených konštrukcií pripravovaných priamo na mieste stavby sa presadzujú stavby panelového systému, drevené prefabrikáty sú na stavbe zmontované a utesnené. Z dôvodu navýšenia tepelnoakumulačnej hmoty bývajú v drevostavbách doplnené vnútorné murované priečky či drevobetónové stropy. Voľba drevostavby, či kombinácie ľahkých obvodových stien a masívnych vnútorných konštrukcií, sa značne uplatňuje práve pri realizáciách energeticky výrazne úsporných domoch.

Spodné zabezpečenie stavby (bez podpivničenia alebo nad nevykurovaným priestorom) si vyžaduje izoláciu s minimálne polovičnou hrúbkou v porovnaní s izoláciou stien, na ktorú sa kontinuálne napojí. Oproti tradičným základovým pásom sa presadzujú spôsoby s „položením“ stavby na izolačnú vrstvu (XPS „vaňa“ alebo betónová doska na drvenom penovom skle), či vysunutie domu na stĺpy.
Pasívne domy je možné realizovať aj s podpivničením, nevyhnutne sa však stavba predražuje kvôli technickým a energetickým komplikáciám (eliminácia tepelných mostov, oddelenie od vykurovanej obytnej zóny).

Pri strechách energeticky úsporných domov platí zásada tvarovej jednoduchosti, najmä z finančného hľadiska je vhodné eliminovať komplikované prvky (napr. arkier). V podstate sa však od bežných striech nelíšia. Nároky sa kladú, rovnako ako pri celom dome, na hrúbku zatepľovacej vrstvy a vyriešenie nežiaducich tepelných mostov.

Rodinný dom v Senci je dôkazom toho, že pravidlá pasívnych domov architektúru neobmedzujú – skôr nabádajú hľadať čo najoptimálnejšie riešenie. Strešné arkiere majú svoje opodstatnenie v premyslenom koncepte s detailným vyriešením problémových teplotechnických miest. Zdroj: www.createrra.sk

Ako výhodnejšie sa javia zastrešenia s menším sklonom  (0,5 – 20^o) – sú jednoduchšie, priestorovo lepšie využiteľné, lacnejšie a tvoria menšiu ochladzovaciu plochu. Mierny sklon zároveň ponúka aplikáciu zelených vegetačných striech, ktoré okrem iného predlžujú životnosť strešného plášťa a zlepšujú mikroklímu prostredia.

6. Veľkosť a rozmiestnenie presklených plôch

Okná a vstupné dvere, ako súčasť tepelnoizolačného obalu, majú za úlohu uchovávať teplo vo vnútri budovy. Zároveň slnečné žiarenie, ktoré preniká cez zasklenie, znižuje potrebu tepla na vykurovanie. Celková kvalita okna nezávisí iba na trojitom zasklení, rovnako dôležité sú parametre okenných rámov a spôsob uloženia skla do rámu (súčiniteľ prechodu tepla celého okna (zasklenie spolu s rámom) U_w < 0,80 W/(m²K).

V projekte domu je vypočítaný optimálny podiel presklenia a jeho rozmiestnenia. Okná na južnej strane majú zasklenie s vysokou energetickou priepustnosťou slnečného žiarenia (hodnota G), na severnej strane je dôležitou vlastnosťou okien vysoká tepelnoizolačná schopnosť (izolačné trojsklá).

Pre úsporné budovy je veľmi dôležité správne osadenie okna do vrstiev obvodovej konštrukcie bez vzniku tepelných mostov – ideálne v strede tepelnej izolácie.  Aby pri južnej orientácií okien a presklených plôch bola v letnom období dosiahnutá tepelná pohoda, aplikujú sa rôzne tieniace prvky – slnolamy, exteriérové žalúzie a rolety. Spolu s využitím nočného vetrania a nasávania predchladeného vzduchu zo zemného registra sú dobre navrhnuté pasívne domy schopné zabezpečiť príjemnú klímu aj počas teplých letných období.

7. Spôsob vetrania

Riadené vetranie s rekuperáciou podporuje zvyšovanie vnútorného komfortu a znižovanie tepelných strát, najmä počas zimného obdobia. Výmena čerstvého vzduchu sa pri úsporných domoch nespolieha na otváranie okien, kedy okrem unikajúceho tepla vniká do domu hluk, vietor, znečistenie. Rekuperácie, čiže zohriatie privádzaného studeného vzduchu vo výmenníku teplým vzduchom odvádzaným z interiéru, napomáha spätnému získavaniu tepla.

Moderné vetracie jednotky (protiprúdové kanálové výmenníky) s účinnosťou rekuperácie vyše 90 % okrem ohrevu čerstvého vzduchu sú tiché a úsporné, pri vetraní nespôsobujú prievan. Zároveň zabezpečujú filtráciu vzduchu, znižujú prašnosť a optimalizujú vlhkosť v interiéri. Na predohrev vzduchu sa v zime, alebo v lete na jeho ochladenie, využíva ustálená teplota zeme použitím zemných alebo soľankových výmenníkov. Správny návrh a výber jednotky by mal byť úlohou odborníkov, keďže ide o dôležitý moment pre efektívne fungovanie a užívateľskú spokojnosť.

8. Vnútorné tepelné zisky 

Stabilná vnútorná teplota podporuje tepelnú pohodu, masívne vnútorné konštrukcie domu k nej výrazne prispievajú. Takéto tepelnoakumulačné prvky (masívne steny, stropy, podlahy) pomáhajú tlmiť tepelné výkyvy v priebehu dňa a noci – pohlcujú slnečnú energiu a pri znížení teploty ohriate konštrukcie domu teplo uvoľňujú do priestoru. Akumulačná schopnosť pomáha aj pri prehrievaní, kedy v noci ochladené konštrukcie v priebehu dňa znižujú teplotu v interiéri.

zdroj: www.iepd.sk

Kvalitný tepelnoizolačný obal domu, využitie slnečnej energie, rekuperácia teplého vzduchu a zhodnotenie ďalších vnútorných zdrojov energie (teplo produkované domácimi spotrebičmi a samotnými obyvateľmi) znižuje potrebu vykurovacieho tepla na nízke hodnoty v porovnaní so súčasnými budovami.

9. Výber a správne nadimenzovanie technických zariadení

Celkovú prevádzkovú spotrebu energie domu počas jeho užívania pozitívne ovplyvňujú správny výber systému vykurovania, ohrevu teplej úžitkovej vody a voľba energeticky úsporných spotrebičov. Výber čo najúčinnejších a najefektívnejších zariadení prevádzkovej techniky (ventilátory, obehové čerpadlá), osvetlenia (LED lampy) a domácich spotrebičov prispeje k následnej energeticky úspornej prevádzke budovy.

Pri ohreve teplej vody a vykurovaní sa v úsporných domoch uprednostňuje využitie obnoviteľných zdrojov energie – termické solárne kolektory, fotovoltické články a najmä tepelné čerpadlá (pracujú s teplom získaným zo vzduchu, vody alebo zeme). Ďalšou možnosťou sú zariadenia na spaľovanie biomasy (drevo, štiepka, pelety, slama).

10. Využitie obnoviteľných zdrojov energie

Vo viacerých našich článkoch sme sa témam využitia obnoviteľných zdrojov už venovali, ale v podstate platí, že slnečná energia môže v dome postavenom v pasívnom štandarde pokryť až jednu tretinu potreby tepla na vykurovanie. Slnečné žiarenie osvetľuje, vykuruje, ohrieva (pitnú a úžitkovú vodu) a vyrába elektrickú energiu.

Názorná ukážka ako stavať úsporný dom, pri ktorom plánujeme využiť kompaktný tvar, solárnu energiu a kvalitné presklenie južnej strany sa nachádza vo Val d’Oise vo Francúzsku. zdroj: www.karawitz.com

Systémy pracujúce so solárnou energiou sa delia na priame – pasívne (využitie daností prostredia vďaka konštrukcii stavby – akumulačné steny, južné presklenia) a nepriame – aktívne (použitím technických zariadení sa zachytená slnečná energia premieňa na energiu tepelnú – solárne kolektory a elektrickú – fotovoltické články). Priamy spôsob využitia je pri navrhovaní domu tým podstatným a formujúcim faktorom. Nepriame solárne systémy sú zapájané až v nadväznosti na priame.

Efektívne využitie slnečnej energie sa dosiahne vhodným tvarovým a priestorovým rozvrhnutím budovy, jej orientáciou a osadením pre optimálne dopadanie slnečných lúčov. Dôležité je uskladnenie solárnej energie do tepelnoakumulačných podláh a stien, a jej distribúcie – rozvod tepla z južných miestností do ostatných častí domu.

V domoch s takmer nulovou spotrebou na zabezpečenie ohrevu a kúrenia postačujú oveľa nižšie výkonnostné hodnoty. Aj preto je teplo vo vnútorných priestoroch úsporného domu zabezpečované predovšetkým rozvodom vetracieho vzduchu, podľa potreby ho dopĺňajú radiátory, stenové alebo podlahové vykurovanie. Jeho celková energetická náročnosť sa pri týchto domoch znižuje na úroveň potreby tepla na ohrev úžitkovej vody.  Je však potrebné zabezpečiť vhodný výber, reguláciu a primeraný výkon týchto zdrojov.

Veternú energiu sa pri malých domácich turbínach zatiaľ darí využívať iba ako doplnkový zdroj s nepravidelnou dodávkou energie a názory na jej praktické využitie sa rôznia.

Z dôvodu flexibility energie odporúčame obnoviteľné zdroje energie doplniť aj o zdroj elektriny z verejnej siete. Vzhľadom na faktor primárnej energie je síce elektrina najmenej výhodná, avšak pri malej spotrebe sa dá použiť napríklad  ako doplnkový zdroj tepelného čerpadla.

Na záver sa vraciame k samotnému užívateľovi. Ako klient, zadávateľ stavby, je tým najpodstatnejším bodom celého projektu usmerňujúcim nastavenia domu. Veď napokon bude rozhodujúcim činiteľom, ktorý bude spôsobom bývania a uvedomelého užívania zásadne ovplyvňovať energetickú účinnosť navrhnutého a zrealizovaného systému.

Autor: Ing. arch. Mgr. Soňa Ščepánová
Zdroj: Špaček, R., Pifko, H. (ED): Rukoväť udržateľnej architektúry. SKA, Bratislava, 2013, iepd.sk

Viac o energetických certifikátoch:
Energetický certifikát budovy
Energetický certifikát domu časť 1: začína to projektom
Energetický certifikát domu časť 2: energetické triedy
Energetický certifikát domu časť 3: ako stavať úsporný dom