Pasivní dům. Špičková technologie ve slepé uličce
Současný vývojový trend, jehož vrcholem jsou pasivní domy, je založen na izolování a s tím souvisejícím snižování součinitele prostupu tepla. Je to krásně vidět z přiložené tabulky 1. Budeme-li však požadovat do budoucna ještě nižší účty za elektřinu a plyn, budou se další úspory cestou izolování realizovat těžko a zjistíme, že je potřeba se ohlédnout někde jinde. Možná překvapivě půjde množství izolace bez problémů snížit a vystačíme si třeba jen s nízkoenergetickým domem.
Dalo by se totiž říci, že pasivní dům je v jakési slepé uličce. Další snižování energetické náročnosti pomocí lepší izolace je drahé a neefektivní, požadavky na dům jsou v tomto směru již nyní extrémní a jejich splnění přináší řadu omezení. Zmiňme například nutnost řízeného větrání nebo část oken v neotevíravé variantě. A, co je nejpodstatnější, pasivní dům neřeší teplo na ohřev vody spolu s elektřinou pro chod domácnosti. Přitom to jsou položky, které náklady na vytápění ve většině případů i samostatně převyšují.
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...).
Vezměme si malý modelový dům o podlahové ploše necelých 75 m2, který se se svojí měrnou spotřebou energie na vytápění 58 kWh/m2/rok a součinitelem prostupu tepla (U) obvodovou stěnou 0,17 W/(m2K) neřadí ani mezi nízkoenergetické stavby. Dle denostupňové metody výpočtu uteče při ploše obvodové stěny 92 m2 touto stěnou ročně 3,5 GJ tepla [1]. Jelikož jde o lehkou stavbu, musíme do obvodové zdi přidat 10 cm polystyrenu, abychom splnili požadavky pro pasivní dům. Nově dostaneme součinitel prostupu tepla 0,12 W/(m2K), čímž dle stejné metody výpočtu ročně ušetříme 1,1 GJ tepla (305 kWh). Při vytápění plynem a ceně 1,3 Kč/kWh tedy ročně zaplatíme o necelých 400 Kč méně. Pokud půjdeme ještě dále, tak přidáním dalších 5 cm polystyrenu dostaneme U = 0,1 W/(m2K) a úsporu 0,3 GJ (83 kWh resp. 108 Kč) za rok. Přitom jen za těch 5 cm polystyrenu zaplatíme v dnešních cenách 6 000 Kč. U izolací střechy s podlahou je to obdobné a pozitivní přínos mezi normovou stavbou a pasivním domem je velmi malý.
Ne všechno je však u pasivních domů extrém. Smysl mají určitě kvalitní okna s dobrým zasklením. Kromě úspor za vytápění totiž přináší i lepší užitné vlastnosti. V zimě se nerosí a v létě poskytují lepší ochranu před horkem. Rekuperace a hlavně s ní související přísun čerstvého vzduchu je dle mého asi to nejlepší, co na pasivním domě je. Jen je škoda, že díky vzduchotěsnosti je na ní dům takřka závislý.
Tab. 1: Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla pro rodinné domy
| součinitel prostupu tepla U [W/(m2.K)] | ||||
| běžné novostavby (ČSN 73 0540-2) | nízkoenergetický | pasivní dům | ||
| požadavek | doporučení | doporučení | ||
| obvodové stěny – těžké | 0,38 | 0,25 | 0,19 | 0,15 |
| obvodové stěny – lehké | 0,3 | 0,2 | 0,15 | 0,12 |
| střecha plochá nebo šikmá do 45° | 0,24 | 0,16 | 0,12 | 0,12 |
| podlaha nad exteriérem | 0,24 | 0,16 | 0,12 | 0,12 |
| podlaha na terénu | 0,45 | 0,3 | 0,2 | 0,15 |
| okna | 1,7 | 1,2 | 0,8 | 0,8 |
Energie je kolem dost
Na každý m2 vhodně orientované plochy dopadne každoročně v podmínkách ČR zhruba 1 000 kWh energie. V případě našeho domu s áčkovou střechou to činí 45 000 kWh/rok (½ střechy orientované na jih), což při sesbírání pomocí fotovoltaických panelů s účinností 16 % dělá 7 200 kWh. Z jednoho FV panelu o rozměrech 160 × 100 cm pak 260 kWh. Pro vytápění a ohřev vody můžeme přitom použít i termické kolektory, jejichž celoroční účinnost dosahuje běžně 60 a více procent [2]. To jsou obrovská čísla a v porovnání s nimi se necelých 3 000 ročně ušetřených kWh v případě pasivní varianty téhož domu ihned nezdá nijak závratných. Tabulka 2 ukazuje reálná čísla (potřeby tepla na vytápění a ohřev vody spočítány dle [1]).
Cosi naznačuje poslední řádek s termickými panely. Oproti výrobcem deklarované více než 60 % účinnosti přemění panely ve skutečnosti necelých 40 % dopadajícího slunečního záření. Není to žádný podvod ale důsledek toho, že systém není využíván efektivně. S rostoucí teplotou absorbéru se totiž více energie vyzáří zpět do oblohy a maximální účinnost tak logicky klesá. Podobně je to s tepelným čerpadlem, jehož účinnost je největší při malém rozdílu teplot. Efektivnější využívání obnovitelné sluneční energie nám poskytne navíc tisíce kWh bezplatné energie ročně! Zde je obrovský prostor pro další vývoj a dost možná se jednou dočkáme domů bez nutnosti přípojek na distribuční sítě. Mnohem větší prostor, než nabízí pouhé izolování.
Tab. 2: Energetická bilance ukázkového domu se 75 m2 podlahové plochy splňujícího pouze doporučení normy
| Měsíc | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | Celkem |
| Potřeba tepla na vytápění [kWh] | 742 | 706 | 604 | 392 | 162 | 0 | 0 | 0 | 64 | 295 | 501 | 713 | 4 180 |
| Potřeba tepla na ohřev vody [kWh] | 527 | 476 | 527 | 510 | 527 | 510 | 527 | 527 | 510 | 527 | 510 | 527 | 6 205 |
| Spotřeba elektřiny (4 osoby) [kWh] *) | 475 | 431 | 475 | 461 | 475 | 461 | 475 | 475 | 461 | 475 | 461 | 475 | 5 600 |
| Dopadající sluneční energie [kWh/m2] | 22 | 36 | 83 | 117 | 150 | 167 | 167 | 139 | 100 | 56 | 25 | 19 | 1 081 |
| Zisk z 12 FV panelů (19,8 m2) [kWh] | 63 | 104 | 239 | 337 | 432 | 481 | 481 | 400 | 288 | 161 | 72 | 55 | 3 113 |
| Zisk z 24 FV panelů (39,6 m2) [kWh] | 126 | 208 | 478 | 674 | 864 | 961 | 961 | 800 | 576 | 322 | 144 | 110 | 6 226 |
| Zisk z 4 termických panelů (9 m2) [kWh] **) | 85 | 178 | 279 | 365 | 394 | 412 | 411 | 403 | 349 | 286 | 136 | 60 | 3 359 |
| *) Při průměrné spotřebě v domácnosti 1800 kWh/osoba/rok
Zásobník 400 l nahřívaný v rozmezí 10–80 °C; teplota odebírané vody 55 °C | |||||||||||||
Není třeba jen šetřit
Že máme dostatek energie ze Slunce, v souhrnu pokrývající celou roční spotřebu domu, jsme si již ukázali. Pasivní domy však místo větších zisků a lepší akumulace jdou cestou neefektivnosti a plýtvání se zdroji dostupnými zdarma. Zdokumentuji to na dvou příkladech:
Pro pasivní dům jsou velmi významné solární zisky, které dopadnou jižními okny, kdy je často prosklená více než polovina celé této stěny domu. To je samozřejmě fajn jen do té doby, než se začne interiér přehřívat a nebo potřebujeme odstínit slunce z důvodu lepší světelné pohody. V létě je potřeba okna chránit trvale například zastíněním markýzou. Podstatnou část dopadající energie z jihu tedy vědomě odstíníme a zahodíme. Kolektory před okna taky dost dobře umístit nejde, a tak nám pro ně zbude východní a západní stěna, popřípadě většinou na sever orientovaná střecha.
Tlustou izolací přichází pasivní domy o drahocenný prostor. Na dalších 10 cm polystyrenu u našeho popisovaného domku spotřebujeme 9,2 m3 místa, což nám ušetří každoročně pouhých 305 kWh. Efektivnější by dokonce bylo tento prostor věnovat akumulačnímu zásobníku s vodou a jednou za rok ho nabít a vybít.
Závěr
Nová koncepce energeticky šetrných domů, kdy nebude nejdůležitějším měřítkem tepelná izolace, současný pasivní model jistě nahradí. Vzhledem k vývoji využívání obnovitelných zdrojů se mnohem prozřetelnější jeví zároveň počítat s efektivním využíváním energie ze Slunce a její akumulací. Správně orientovaná střecha, kam půjde umístit dostatek panelů, technická místnost s prostorem na akumulaci a nízkoteplotní otopný systém umožňující například účinné využití tepelného čerpadla jsou jistě správnou volbou. A to i přes to, pokud by měl dům „pouze” splňovat doporučení současné tepelně-technické normy. Každopádně by úroveň zateplení měla odpovídat úrovni technického zařízení a obojí se vhodně doplňovat. Jedině tudy vede cesta k dalšímu vývoji.
Literatura:
[1] Tzb-info: Potřeba tepla pro vytápění a ohřev teplé vody, výpočet
[2] www.regulus.cz
