Jak docílit vyšší energetické úspornosti staveb aneb lapače tepla v rodinném bydlení

Na jednotku HDP se v ČR spotřebuje ca 1,9 krát více energie proti EU, kde jsou v energetické šetrnosti příkladem severské státy - Švédsko, Dánsko, Finsko, SRN. Měrný ukazatel spotřeby energie v bytových domech svědčí o malé úspornosti v České republice. Současný stav v EU je 0,36 Gj/(m³rok), když norma EU z roku 2001 stanoví 0,265 Gj/(m³rok). Naše Vyhláška 85/98 Sb. stanoví limit 0,8 Gj/(m³rok), což je 310 % normového požadavku EU.

Z toho vyplývá požadavek doby: nastolit techniku investic směřující k větší energetické úspornosti ve všech oblastech života a v investiční výstavbě. Je to jeden z cílů dosažení energetické soběstačnosti národního hospodářství.

Energeticky úsporné formy domů snižují provozní výdaje až o polovinu ve spotřebě energie

Využijeme-li všech forem netradičních zdrojů energie ve vytápěcí technice a vzduchotechnice a dodržíme-li racionální zásady při návrhu staveb, pak budeme celkově snižovat energetickou náročnost staveb. Produktem doby v oblasti techniky a architektury jsou energeticky úsporné a energeticky soběstačné domy s takřka nulovou spotřebou energie, které vznikly jako výsledek diskuse odborníků z oblasti energetiky, ekologie, ekonomiky, architektury, stavební fyziky a dalších oborů.

Jedná se o domy, ve kterých je pohoda vnitřního prostředí dosažena zdokonalenou tepelnou ochranou obvodového pláště s minimalizací tepelných ztrát a současně dovolující účelné energetické zhodnocení tepelných zisků jednak ze slunečního záření a dále také ze zpětného získávání tepla z vnitřního prostředí budov. Při návrhu energeticky úsporných domů je třeba zharmonizovat souběh dvou programů: příznivé vyřešení rovnováhy energetických ztrát a solárních zisků spolu s optimalizací pořizovacích a provozních nákladů staveb. Poznatky z aplikovaného výzkumu, srovnávající návrh pasivních a aktivních solárních systémů při navrhování budov, umožňuje formulaci některých závěrů:

Pasivní systém je za současných technickoekonomických podmínek rozvoje ve výsledku snadněji realizovatelný, a proto úspěšnější v energetické konzervaci. Je ekonomický v součtu investic a poměrně nízkých provozních nákladů, zejména v kombinaci s elektrickým akumulačním vytápěním. Noční radiace z pasivního systému je eliminována na minimum zvýšeným tepelným odporem a akumulační schopností odvodového a střešního pláště a také vlivem funkce přídavných mobilních izolačních stěn. Uplatňuje se direktní sluneční záření do interiéru skrze bohaté prosklení izolačními determálními dvojskly a do předsunutých skleníkových prostor v jižní expozici. Průnik slunečního světla v proskleném interiéru působí příznivým psychologickým dojmem zvětšujícího se prostoru. Předehřívaný objem vzduchu z předsunutého skleníku umožňuje samotížné větrání a vytváří předpoklady pro další předohřev vnitřních prostor domu. Pěstování okrasné zeleně v interiéru skleníků vytváří příjemné mikroklima pro bydlení.

Přesto je rozhodující, jak účelně a v jakém rozsahu komfortu danou stavbu využíváme z hlediska energetické spotřeby.

Desatero zásad architekta, směřujících k optimalizaci při navrhování energeticky úsporných budov s využitím zisků ze sluneční energie (pasivní a aktivní metodou)

Je vhodné uvážit:

1. Využití příznivé klimatické polohy v krajině a situování budov nejvhodněji na jižních svazích a v závětrné terénní poloze. Komponovat konfiguraci budovy spolu s úpravami terénu a s vhodně navrženou zelení do harmonického celku. Kompaktnost hmotové konfigurace a členitost struktury, barevnost a reflexivita povrchů stavebních hmot ovlivňuje kromě intenzity slunečního záření také vnější turbulentní proudění vzduchu s nežádoucím ochlazováním pláště budov zejména v zimním období. Tvar budovy je třeba volit tak, aby k jihu orientované průčelí zaujímalo co největší plochu kolmo k poledním slunečním paprskům. Optimalizaci vlivu slunečního záření na budovu lze ověřovat grafickou vizualizační metodou automatizovaného výpočtu během návrhu staveb.

V prostorovém dispozičním a funkčním uspořádání je vhodné slučovat vedle sebe místnosti s obdobnou teplotou vnitřního prostředí a orientovat soubory teplejších prostor k jihu, vnitřní komunikace a vedlejší místnosti s příslušenstvím o nižší návrhové teplotě orientovat k severu – metoda takzvaného tepelného zónování.

2. Sendvičové konstrukce obvodového pláště mají splňovat normové standardy co nejnižších tepelných ztrát a současně by měly dosahovat vysoké tepelné akumulace. K jihu orientovaným plochám pláště budov, které jsou bez oken, předsunovat vně transparentní vrstvy z determálního skla před vnitřní distanční dutinou, podporující akumulaci tepla do hmoty (solarní pasivní systém - Trombeho stěny).

3. Na jižních průčelích budov aplikovat kromě Trombeho stěn ve větším rozsahu skleněné plochy s vícevrstvými výplněmi oken (U = 0,4 - 1,0 Wm^-2K^-1), doplněné vhodnou vnitřní reflexí a selektivní vrstvou pokovení skel (TiN, HfN, ZrN), včetně přídavných speciálních vnitřních fólií, např. typu HEAT MIRROR. Při použití těchto vícevrstvých speciálních skel na zimní zahrady a skleníky, umístěných při jižních průčelích budov, sníží se podstatně celkové tepelné ztráty a navýší se akumulace tepla ze slunečních zisků do ohřátého vzduchu a vnitřní hmoty domu. Dělicí horizontální železobetonové konstrukce stropů a vnitřní příčky vlivem sluneční radiace docílí navýšení obsahu akumulovaného tepla a stabilizace teploty na odpovídající úrovni (pasivní solarní systém).

4. Přídavné mobilní interiérové tepelněizolační deskové závěsy nebo venkovní okenice a benátské tepelně izolační žaluzie s reflexivním povrchem zablokují únik vnitřních infrapaprsků v průběhu chladných nocí směrem do exteriéru.

5. Regulovaný samotížný nebo elektroventilační systém vnitřního větrání a vytápění je třeba zvolit v závislosti na prostorové a dispoziční dislokaci resp. na tepelném zónování místností tak, aby vhodně zvolenou cirkulací vzduchu ze skleníku za dne temperoval přilehlé obytné místnosti ve středním traktu. Vzduchové proudění, charakterizované předepsanou výměnou vzduchového objemu a také kontrolovanou vlhkostí vnitřního prostředí , by mělo udržovat hygienický standard větraných prostor. Snížení infiltrace teplého vzduchu do vnějšího prostoru docílíme vícestupňovým utěsněním pohyblivých části oken ve spárách (poměr otvíravých a pevných částí oken lze upravit tak, aby převažovaly z 85 % pevně zasklené konstrukce). Redukovat tepelnou infiltraci stavebními úpravami – zádveřím a závěsnými stěnami.

6. Při vytápění snižovat vnitřní teplotu v nočních hodinách a docílit snížení teploty v neobsazených částech domu.

7. Redukovat hladinu relativní vlhkosti vnitřních prostor a snížit intenzitu ventilačního komfortu v závislosti na obsazenosti domu.

8. Úspor docílíme instalováním rekuperačního systému vytápění s využitím tepla z odváděného vzduchu a dalších energetických spotřebičů včetně odpadní teplé užitkové vody (dvoudílná odpadní kanalizace – čistá a nečistá – např. s množstvím odpadního tepla z jedné vypuštěné vanové koupele lze vytápět teplým vzduchem nízkoenergetický dům po dobu 24 hodin).

9. kontrola celkové spotřeby energie zavedením individuálního měření systému technického vybavení budov s automatizovanou regulací.

10. Bivalentní a trivalentní systémy vytápění jsou efektivní. Elektrické akumulační vytápění v superizolovaných zásobnících na skladování teplé vody je vhodné kombinovat s využitím sluneční energie a tepla z vnějšího prostředí k tepelným ziskům za přispění aktivních systémů, což jsou kolektory vzduchové a kapalinové deskové, koncentrační, fotovoltaické a tepelná čerpadla a další zařízení pro zpětné získávání tepelné energie.

--------
1 Doc. Ing. Arch. Milan Rejchl, CSc., Technická kancelář pro architekturu, interiér, design. Celetná 26/565, 110 00 Praha 1, tel.: 224 213 452