Pasivní domy VELOX pro zdravé bydlení
Rodinné domy ze stavebního systému VELOX od firmy Hoffmann přitahují zákazníky a důvodů k tomu je více. Vedle nízkoenergetických domů nabízí firma nově také čtyři typové domy už jako pasivní. Výborné technické řešení a zdravé bydlení uspokojí většinu zákazníků.
Kdo sleduje dění ve výstavbě rodinných domů, ten ví, že společnost Hoffmann, dlouhodobě největší dodavatel systému VELOX u nás, je vždy o krok vpředu.
Na konci minulého století zaujala každého nevšední krása typových domů VELOX, které byly úspěšně reprezentovány především Domy roku s názvy AFRODITE a ATHENA.
Později, kdy se veřejnost začala pod vlivem rostoucích cen plynu a elektřiny více zajímat o úspory energií potřebných k vytápění jejich staveb a kdy se většina stavitelů „potýkala” s U-hodnotou vnějších stěn na úrovni 0,4 W/(m2K), nabízela už společnost Hoffmann prostřednictvím systému VELOX U = 0,270 W/(m2K) a jako přídavek nízkoenergetický dům s U = 0,154 W/(m2K). Nešlo však jen o tloušťku izolace, ale také o to, že se technologie VELOX elegantně vyhýbá tepelným mostům.
Další předností je rychlost výstavby se systémem VELOX. Dříve téměř neuvěřitelná. A konečně se i díky firmě Hoffmann a systému VELOX lidé začali více zajímat o pohodu bydlení v domech s vysokou tepelnou akumulací.
I dnes si stavební systém VELOX stále drží svá prvenství i přitažlivost. Týká se to jak možností realizačního ztvárnění myšlenek architekta, tak tepelné ochrany, rychlosti výstavby i příjemného bydlení v domě, jehož stěny akumulují teplo. Nově do výčtu přibyla i péče o zdravé bydlení. Ta je nejdále propracovaná zejména v konceptech pasivních domů (ve standardu) MAPLE 20 passive, SPRUCE 20 passive, MINERVA passive a PRIMA passive.
O prvních dvou jsme psali v tomto časopise č. 9/2009 na str. 18 v článku S firmou Hoffmann stavíte dnes pro zítřek. O všech je podrobná informace v článku Projekt pasivního domu již za 37 000 Kč?! v časopise Dům a zahrada SPECIAL 17 na str. 278. Těžiště odkazovaných článků je v architektonickém podání domů, které krátce shrneme:
Elegantní architektura
U domů MAPLE 20 passive a SPRUCE 20 passive na první pohled upoutá lehká elegantní architektura ve funkcionalistickém duchu s výraznými prvky sluneční architektury. Svobodná architektura obou domů svědčí o tom, že stavební systém VELOX neklade tvůrčímu úsilí architekta překážky.
Charakteristické jsou velké prosklené plochy oken orientované na jih, nad nimiž (viz Spruce) probíhá římsa. Toto řešení zajistí maximální tepelné sluneční zisky v zimě, kdy úhrnný celodenní zářivý tok dopadající na m2 jižního zasklení je 6,6 kWh. Naopak v létě je tento tok minimální, jen do 2,7 kWh za 24 hodin, a to i přes to, že v zimě svítí slunce necelých 8 hodin, zatímco v létě přes 16 hodin. Oba údaje platí pro celodenní jasnou oblohu a zimní, resp. letní slunovrat.
Více konformní je pak venkovský model MINERVA passive, který je vkusný, vlídný a vhodný i tam, kde územní plán počítá s tradiční výstavbou se sedlovými či valbovými střechami.
Model PRIMA passive představuje racionálně promyšlenou hmotu tvaru kostky, která má příznivý objemový faktor a dostatek ploch pro sběr sluneční energie. U leckoho budí vzpomínky na pionýrské stavby pasivních domů v ČR. Jeho strohost však stále přitahuje mnoho lidí se smyslem pro ekologickou šetrnost a střídmou spotřebu.
Všechny uvedené domy vzešly z těsné spolupráce firmy Hoffmann spol. s r.o. Chrudim, bratislavského ateliéru mfm architects a Ing. arch. Ivana Köhlera od počátečních představ až po typové prováděcí projekty (za 37 000 Kč s využitím státní dotace SFŽP na projekty pasivních domů) v kategorii pasivní dům se všemi detaily. Jen pro dokreslení můžeme uvést, že ateliér mfm architects má nejen domácí ale i zahraniční zkušenosti s navrhováním úsporných a pasivních domů a to jak typizovaných, tak šitých na míru.
Co je pasivní dům?
1) Jeho celoroční spotřeba energie na vytápění je do 15 kWh na jeden m2 vytápěné plochy. Dům o podlahové ploše 100 m2 ročně protopí do 1500 kWh. Návrh počítá s tím, že dům vytápějí elektrické spotřebiče, technická zařízení a osoby.2) Léto dům opomíjí s tím, že průměrné denní teploty jen vzácně překročí 27 °C, což řeší silná tepelná izolace domu.
3) Koncept nejen pasivní výstavby přehlíží sluneční záření, které v létě za jasného dne dopadá na dům v množství až 1,5 MWh/den. Tuto lavinu na úrovni celoroční spotřeby tepla pasivního domu řeší sluneční ochrana (světlá fasáda a střecha, venkovní stínění, trávník, listnatá zeleň v okolí...).
Konstrukce a tepelná izolace
Systém VELOX je v principu stavebnice z dílců tzv. ztraceného bednění o skladebné výšce 500 mm, délce 2000 mm a šířce , která u obvodového dílce závisí na tloušťce tepelné izolace. Obvodová stěna se skládá z vnitřní štěpkocementové desky, která nese označení VELOX WSD 35 tloušťky 35 mm, dále mezery 150 mm pro betonové jádro, následuje izolace (u pasivního domu 200 mm stabilizovaného šedého polystyrenu), která je kontaktně nalepena na vnější desku tloušťky 35 mm. Z důvodu doladění tepelného prostupu obvodové stěny na doporučenou úroveň pro pasivní dům, podle normy TNI 73 0329, se na venkovní straně dodatečně aplikuje ETICS s izolací o tloušťce 80 mm.
Z dílců se skládají obvodové a vnitřní stěny (ty jsou bez tepelné izolace, tloušťky 220 mm), do jejichž dutin se vlévá beton. Montáž probíhá po řadách a je velmi rychlá. Hrubé vyzdění patra tak trvá u středně velkého domu 8–12 dní.
Podlahy ve styku s terénem jsou izolované šedým pěnovým polystyrénem NeoFloor 031 v tloušťce 150 mm, stejný materiál tloušťky 350 mm izoluje střechu. Všechny konstrukce „vyčnívající” ze základní kompaktní stavební hmoty jsou do detailů řešené tak, aby bylo zabráněno nadměrným tepelným ztrátám. Také okna a dveře ve fasádě jsou zvoleny s důrazem na výborné tepelné vlastnostmi. Např. součinitel prostupu tepla oken je na hodnotě Uw = 0,7 W/(m2K).
Vnitřní klima
Pod slovem pasivní dům si mnoho lidí vybaví, vedle bydlení, šetrnost k životnímu prostředí a ochranu klimatu. Sem nepochybně patří i šetrnost k vlastnímu zdraví a zdraví rodiny.
Pasivní domy firmy Hoffmann jsou i v tomto ohledu opět o krok vpředu. A to i v situaci, či právě proto, že i odborníci někdy řeši vnitřní klima jen z pohledu vlhkosti a jejího nepříznivého vlivu na tepelnou izolaci a životnost konstrukcí.
Na zdraví bydlících má ale větší vliv to, že často žijí v domech s vydýchaným vzduchem. Téměř 90 % života lidé tráví v budovách [1]. A i když se civilizační choroby připisují většinou jen znečištěné atmosféře, nepochybně (a možná nejvíce) se na nich podepisuje vydýchaný vzduch v budovách, které jsou v poslední době hromadně utěsňovány. Pasivní dům VELOX od firmy Hoffmann je cestou, jak se této hrozbě vyhnout.
Ukažme, že tato hrozba není jen teoretická. Tab. 1, jejíž hodnoty byly převzaty z [2], říká, že i v době odpočinku, např. při sledování televize, je náš energetický výdaj E = 0,090 kJ za minutu na každý kilogram naší hmotnosti. Při váze 80 kg je to 432 kJ za hodinu.
| Energetický výdaj | E kJ/(kg.min) |
| Odpočinek nebo spánek | 0,071 |
| Sezení v klidu | 0.09 |
| Psaní, sledování televize | 0,125 |
| Vaření, mytí, utírání prachu | 0.170 |
| Luxování | 0,260 |
| Jízda na rotopedu, pomalá | 0.334 |
| Drhnutí podlahy | 0,390 |
| Jízda na rotopedu, rychlá | 0.550 |
Tato energie vznikne spálením glukosy v těle. Z každé její molekuly přitom vznikne 6 molekul oxidu uhličitého CO2. Ze spalného tepla glukosy 2 815 800 kJ/kmol [3] lze vypočítat, že uvedených 432 kJ/h znamená v těle spálit 27,6 g/h glukosy, přičemž se uvolní 40,5 g CO2 za hodinu, který vydýcháme.
Sedíme-li přitom v nevětrané místnosti o objemu 60 m3, pak každou hodinu v každém m3 přibude 675 mg CO2 (tzn. 374 ppmv – objemových miliontin za hodinu). K těmto hodnotám dojdeme dosazením do následujících vztahů, které jsme pro čtenáře odvodili a z nichž druhý platí jen pro teplotu 20 °C:
resp.
kde ΔC je přírůstek CO2 dýcháním v mg/(m3·hod),
ΔX je přírůstek CO2 dýcháním v ppm za hodinu,
E je energetický výdaj podle tab. 1 v kJ/(kg.min),
∑(Mk) je hmotnost všech osob a
V je objem místnosti v m3.
Otázka zní, jak dlouho v takové místnosti můžeme být, aniž riskujeme zdraví?
Vzdušný obsah CO2 z pohledu zdraví
Ve vydechovaném vzduchu je CO2 zastoupen přibližně podílem 40 000 ppmv. Ve venkovním, čerstvém vzduchu je ho kolem 400 ppmv, to znamená přibližně 723 mg CO2/m3. To je zároveň normální, zdravá hladina CO2 ve vzduchu pro dlouhodobý pobyt podle ASHRAE (American Society of Heating, Refridgerating and Air). Další stupně pro dlouhodobý pobyt jsou:
- do 1000 ppmv je zdravotně akceptovatelná koncentrace CO2. Doporučuje se pobývat v prostředí do 700 ppmv, při vyšším CO2 bývají stížnosti na pocit těžkosti a/nebo je cítit štiplavý zápach,
- od 1 000 ppmv se začíná dostavovat celková ospalost,
- od 2 500 ppmv vznikají trvalé zdravotní potíže,
- nad 5 000 ppmv (přípustný expoziční limit, PEL) předepisuje ASHRAE časově omezený pobyt (<< 8 hod.), který se krátí s rostoucí koncentrací CO2,
- nad 25 000 ppmv (nejvyšší přípustná koncentrace, NPK) hrozí smrt udušením.
Jediný člověk (o váze 80 kg, v klidu sedící či píšící) vydýchá nevětranou místnost 60 m3 cca za hodinu. Tím se myslí, že za hodinu stoupne obsah CO2 o 374 ppmv na hodnotu převyšující 1 000 ppmv, kdy podle ASHRAE začínají vznikat potíže. Pokud by v nevětrané místnosti trávil celý den, překročí přípustný expoziční limit (5 000 ppmv), i kdyby celou tu dobu spal. Kdyby tento člověk dvě hodiny denně cvičil na rotopedu a zbytek dne odpočíval, za dva dny by překročil PEL a mohl by se teoreticky udusit!
Poslední věta zní nadsazeně, což nic nemění na tom, že člověk většinou vydýchaný vzduch nevnímá. Dokonce i když se cítí unaven, příčinu hledá jinde. Proto také špatně odhaduje intenzitu větrání. Tu lze pro naši místnost s objemem 60 m3 dobře spočítat podle vzorce
kde v je rychlost výměny vzduchu místnosti v h–1,
ΔX, resp. ΔC jsou přírůstky CO2 dýcháním v ppmv/h resp. mg/(h·m3),
XP, resp. CP je požadovaný obsah CO2, např. 1000 ppmv resp. 1800 mg/m3,
X0, resp. C0 je venkovní obsah CO2, tedy podle ASHRAE 400 ppmv resp. 723 mg/m3.
Spočítali jsme některé modelové příklady činností a jim odpovídající intenzity větrání tak, aby obsah oxidu uhličitého CO2 dosahoval v místnosti 60 m3 hodnoty 1 000 ppmv, která je podle ASHRAE ještě akceptovatelná. Obsah CO2 u venkovního, tedy čerstvého vzduchu je 400 ppmv. Výsledky ukazuje tab. 2.
| Činnost | Intenzita větrání h-1 |
| Spánek jedna osoba 80 kg | 49 % |
| Spánek tři osoby 80, 60 a 40 kg | 110 % |
| Vaření 60 kg, luxování 80 kg, rotoped 40 kg | 456 % |
Čtenář si může sám spočítat intenzity větrání pro různé domácí činnosti a různou obsazenost větraného prostoru osobami s různou váhou na stránce [4].
Intenzity větrání pro udržení zdravého vzduchu v místnosti rozhodně nejsou zanedbatelné. V noci, kdy v pokoji spí jedna osoba, to znamená vyměnit 49 % objemu vzduchu místnosti za hodinu. Pokud nocují v místnosti 3 osoby, řekněme rodiče a dítě, je požadováno vyměnit celý objem vzduchu už za 55 minut. A pokud se např. v místnosti zároveň vaří, luxuje a dítě, řekněme, šlape na rotopedu, je nutné v místnosti vyměnit veškerý vzduch v místnosti cca za 13 minut atd. Není lépe raději svěřit výměnu vzduchu technice, tak jak se systémově řeší v pasivních domech?
Samočinné větrání s rekuperací v domech VELOX
Pasivní domy MAPLE 20 passive, SPRUCE 20 passive, MINERVA passive a PRIMA passive ze stavebního systému VELOX řeší větrání samočinně. Jeho intenzita se zvýší nebo sníží také podle okamžitého obsahu oxidu uhličitého v místnostech, který je monitorován. Větrání, které je u domů s klasickým větráním tepelně ztrátové, probíhá s využitím tzv. rekuperace. Při ní si teplý, odebíraný vzduch mění teplo s příchozím ve speciálním teplosměnném zařízení, zvaném rekuperátor. Přitom se odcházející vydýchaný a čerstvý příchozí vzduch vzájemné nemísí.
V současné době se tepelná ochrana budov realizuje opatřeními, která zásadním způsobem zvyšuji těsnost oken i celého domu. Nejvydatnější způsob větrání z ještě nedávné doby fungoval díky vysoké infiltrací netěsnými okny, zasklením, dveřmi a často i netěsnostmi v místech napojení konstrukcí. „Účinnost” tohoto, v podstatě také samočinného větrání, byla na úrovni až dvou vyměněných objemů za hodinu a téměř vždy dostačovala i ze zdravotního hlediska. Navíc se málokdo zabýval tepelnými ztrátami. Ale ta doba je pryč. Přetrvávají jen zvyky, které paradoxně v nových či rekonstruovaných domech vedou ke zhoršení životních podmínek, jak ukazuje tento článek.
Pasivní domy MAPLE 20 passive, SPRUCE 20 passive, MINERVA passive a PRIMA passive ze stavebního systému VELOX tento problém nemají, zdravá výměna vzduchu je u nich vyřešena systémově. Mohou však inspirovat i zájemce o nízkoenergetické domy VELOX, kde není samočinný systém větrání ve standardu, ale je možné jej doprojektovat. Firma Hoffmann spol. s r. o. má dostatek zkušeností jak se systémem VELOX, tak i v technických zařízeních pro zdravé bydlení.
Poznámky:
1) Energetické nároky vybraných pohybových činností byly přepočítány na vydechovaný oxid uhličitý CO2 pomocí spalného tepla glukosy o velikosti 2 816 kJ/mol při 25 °C, viz [3], při jejíž oxidaci vzniká 6 kmol CO2 na jeden kilomol glukosy. Korekci uvedeného spalného tepla glukosy na teplotu lidského těla nepovažujeme pro účely článku za podstatnou.
2) Výpočet zanedbává změny tlaku a objemu v důsledku změn obsahu CO2. Při obvyklých pokojových teplotách a tlaku kolem 1 000 hPa vede toto zanedbání k chybě pod 1 % ve výsledcích.
Literatura a zdroje:
[1] Hejhálek Jiří: Aktivní domy, CO2 neutrální. Jaké jiné?, Stavebnictví a interiér č, 7/2009, str. 6,
[2] Provazník Kamil a kol.: Manuál prevence v lékařské praxi – Tabulky energetických nároků pohybové činnosti. V rámci programu Národní program zdraví vydal Státní zdravotní ústav, 1998.
[3] Julák Alois, Štulík Karel, Vohlídal Jiří: Chemické a analytické tabulky, Grada Publishing 1999.
[4] Kolektiv redakce: Vydýchaný vzduch v bytě a jak správně větrat, Stavebnictví a interiér.
