Domy budúcnosti – nulové?

Znižovanie energetickej náročnosti budov patrí v súčasnosti medzi najdiskutovanejšie témy v odbore TZB. Výstavba domov v nízkoenergetickom štandarde už pomaly začína byť samozrejmosťou, v budúcnosti nás však čakajú omnoho významnejšie zmeny. Podľa revidovaného znenia smernice 2002/91/ES by všetky novostavby mali mať od roku 2021 takmer nulovú spotrebu energie. V realizácii sú tieto domy ešte ďaleko za nízkoenergetickými aj pasívnymi domami. Aj keď sú princípy ich riešenia už dobre známe, sú nulové domy stále vzácne – po celom svete ich stojí len niekoľko desiatok.

Dopyt po energeticky úspornom bývaní rastie v celej Európe a v značnej miere je iniciovaný aj zavádzaním nových predpisov a technických noriem. V tomto smere nás čakajú veľké zmeny. V novembri 2009 bola pod číslom 2010/31/ES schválená konečná podoba revidovanej európskej smernice o energetickej hospodárnosti 2002/91/ES, ktorá sa už týka takmer všetkých typov a veľkostí budov. Podľa jej novelizovaného znenia by sa všetky novostavby od roku 2021 mali stavať v nulovom štandarde. Výnimku tvoria samostatné budovy menšie než 50 m², historické a sakrálne budovy, objekty určené na prechodný pobyt osôb a niektoré typy rekreačných objektov. Podrobnejšie informácie sme vám už na stránkach TZB Haustechnik priniesli (napríklad v samostatnom článku v č. 4/2010). V každom prípade sa bude v budúcnosti požadovať skutočne výrazné zníženie potrieb energie, ktoré si v súčasnosti vieme len ťažko predstaviť. Bude preto zaujímavé sledovať ďalší vývoj.

Schéma

Cesta k energetickej sebestačnosti a ekológii
Nízku spotrebu energie na prevádzku budovy možno dosiahnuť mnohými opatreniami. Základom je výrazné zníženie tepelných strát a efektívne využívanie tepelných ziskov. Pri pasívnych domoch sa uplatňuje niekoľko základných princípov: kompaktný tvar budovy s malou členitosťou, zasklené plochy orientované na juh, špičkové parametre zasklenia aj tepelnej izolácie, vzduchotesnosť, dôsledné riešenie tepelných mostov, systém regulácie využívajúci tepelné zisky, nútené vetranie s rekuperáciou. V súčasnosti sú už definované aj odporúčané hodnoty konkrétnych technických parametrov (napríklad súčinitele prechodu tepla), ktorých dosiahnutie má zaistiť požadovanú nízku potrebu tepla na vykurovanie.

Na ďalšie zníženie energie a splnenie podmienky označenia „nulového“ (prípadne „energeticky sebestačného“ či „aktívneho“) domu však už žiadne všeobecné pravidlá nie sú. Vždy ide o jedinečné a konkrétne riešenie zohľadňujúce danú lokalitu aj ciele projektu, ktoré často nie sú len energetické, ale aj ekologické. Niektoré z realizovaných nulových domov slúžia ako vzorové domy a sú prístupné verejnosti, väčšina z nich sa monitoruje na budúce hodnotenie či slúži priamo na experimentálne účely. Minimálna potreba energie nie je často jedinou (niekedy ani hlavnou) črtou nulového domu, niektoré sú koncipované ako domy s nulovou produkciou CO2, iné kladú dôraz na nulovú záťaž prostredia v štýle udržateľného rozvoja a predstavujú v tomto smere jedinečné riešenia. Označenie nulový by malo byť vo väčšine prípadov v úvodzovkách, pretože domy nikdy nemajú úplne nulovú spotrebu energie či produkciu CO2. Keďže však ide o hodnoty veľmi blízke nule, najmä v porovnaní s hodnotami bežnej výstavby, ponechávame v texte tradičné označenie bez ďalšieho spresnenia. Treba spomenúť aj to, že sa vyhodnocuje celková spotreba energie – samozrejme, aj nulové domy potrebujú na svoju prevádzku energiu, zároveň však energiu produkujú (fotovoltickými panelmi, tepelným čerpadlom, veternou turbínou) a v celkovej bilancii ich spotreba vychádza teda ako (takmer) nulová.

Energetická bilancia – prebytok 14,5 kWh/m²/rok zodpovedá 27 % celkovej spotrebe energie

Bilancia CO₂ – po 30 rokoch je stavba CO₂ neutrálna

Nulová verzia v štýle Model Home 2020
Pri dobrom návrhu by sa mala dosiahnuť vyváženosť medzi energetickou úspornosťou a optimálnym vnútorným prostredím stavieb, ktoré sa dynamicky prispôsobujú svojmu okoliu a sú CO₂ neutrálne. Inými slovami, aj neutrálne stavby môžu poskytovať atraktívne priestory s množstvom denného svetla a čerstvého vzduchu. Splnenie týchto kritérií si vytýčil za cieľ projekt spoločnosti VELUX – Model Home 2020. Projekt zahŕňa šesť nulových domov, ktoré budú vždy určitý čas po dokončení prístupné verejnosti a potom obývané. Dá sa povedať, že pôjde o skúšobné laboratóriá, v ktorých sa budú jednotlivé parametre, princípy a postupy skúmať v reálnom prostredí života. Domy vychádzajú zo znalostí stavby pasívneho domu, okrem požiadavky na energetickú náročnosť však kladú dôraz na maximálny užívateľský komfort obyvateľov a ohľaduplnosť k životnému prostrediu (celkovou uhlíkovou stopou budovy). Tri domy sú už dokončené (dva v Dánsku a jeden v Rakúsku), ďalšie domy sú vo fáze výstavby a plánovania (Nemecko, Veľká Británia a Francúzsko).

V Rakúsku už majú svoj Slnečný dom
Zatiaľ posledným domom dokončeným v rámci projektu Model Home 2020 je Slnečný dom (Sunlighthouse) otvorený v novembri minulého roka neďaleko Viedne. Táto architektonicky zaujímavá stavba zapadá do okolitej krajiny a zástavby typickej pre túto časť Európy. Pozemok však neumožnil budovu ideálne orientovať na juh, v kombinácii s veľkým sklonom svahu preto predstavoval pre architektov skutočnú výzvu. Výsledkom je podlhovastá drevostavba s vnútorným átriom vsadená do svahu. Átrium umožnilo otvoriť fasádu smerom na juh a umiestniť na túto stranu viac okien, ktoré zabezpečujú optimálne presvetlenie a dostatok čerstvého vzduchu v interiéroch. Súčasne sa tým vytvoril aj veľmi hodnotný vonkajší priestor. Experiment dokázal, že sa dá stavať CO₂ neutrálne, aj keď sú podmienky na ideálne umiestnenie domu splnené len čiastočne.

Vysoko umiestnenými strešnými oknami preniká denné svetlo aj hlboko do interiéru Slnečného domu. Okenné otvory umožňujú výhľad do okolia a navyše maximalizujú pasívne solárne zisky, čím prispievajú k zníženiu spotreby energie za vykurovanie. Navrhnuté množstvo zasklených plôch v dome zodpovedá 42 % podlahovej plochy. Optimálne množstvo denného svetla na oboch poschodiach domu zároveň znižuje spotrebu elektrickej energie na umelé osvetlenie.

Slnečný dom sa počas celého roka prirodzene vetrá cez okná. Kvalitu vzduchu kontrolujú snímače umiestnené na fasáde a vo vnútri domu, ktoré priebežne vyhodnocujú teplotu a množstvo CO₂, vlhkosť v interiéri a poveternostné podmienky vonku. Tieto informácie odovzdávajú automatickému systému, ktorý riadi otváranie a zatváranie okien. Obyvatelia však môžu okná v prípade potreby otvárať aj manuálne. V chladnejších obdobiach sa používa mechanická ventilácia s rekuperáciou tepla. Prípadnému prehrievaniu interiéru počas horúceho leta bránia automaticky riadené vonkajšie markízy nainštalované na strešných aj fasádnych oknách. Na základe hodnôt nameraných senzormi (kombináciou riadeného vetrania oknami a využitím komínového prevetrávania a nočného ochladzovania) by teplota v interiéri nemala ani v tom najteplejšom letnom dni prekročiť hranicu 26 °C. Konštrukčné riešenie domu počíta aj s akumuláciou tepla pre teplotnú zotrvačnosť budovy.
–>–>
Vzorová energetická koncepcia
Cieľom Slnečného domu je udržať celkovú spo­trebu energie (a najmä primárnej) na čo najnižšej úrovni. Pokrytie energetických nárokov sa uskutočňuje výhradne pomocou obnoviteľných zdrojov energie. Minimálnu potrebu vykurovania zaisťuje tepelné čerpadlo, elektrinu vyrábajú strešné fotovoltické panely, prípravu teplej vody zabezpečujú solárne kolektory. Vďaka tomu Slneč­ný dom vyrobí viac energie, než sám spotrebuje.
Detailná štúdia, v Rakúsku dosiaľ ojedinelá, pritom nezohľadňuje len emisie CO2 z prevádzky budovy (spotreba energie na vykurovanie, príprava teplej vody, tepelné straty vykurovacej techniky, pomocný prúd a prúd pre domácnosť). Do úvahy sa berú aj:

• výroba stavebných materiálov vrátane všetkých predchádzajúcich procesov,
• doprava stavebného materiálu na miesto stavby
• výroba technických zariadení domu vrátane fotovoltických panelov.

Takéto požiadavky na minimálnu energetickú náročnosť vyžadujú, aby sa použili výhradne energeticky úsporné prvky technického vybavenia. Okrem optimálneho zladenia týchto prvkov hrajú dôležitú úlohu aj okná, ktoré sú z hľadiska minimalizácie energetických strát tepelnoizolačné. Zároveň musia byť správne dimenzované a rozmiestnené, aby sa využili pasívne solárne zisky, umožnilo cielené vetranie a v lete zamedzilo prehrievanie. Samozrejme, dostatočný prísun denného svetla šetrí aj energiou na umelé osvetlenie.

Čo hovoria doterajšie poznatky o projekte?
Použitím materiálov a technológií, ktoré máme dnes k dispozícii, sa s určitosťou dá stavať CO₂ neutrálne za súčasného zachovania maximálneho komfortu bývania. Ak sa podarí výrazne zlepšiť technológiu fotovoltiky, cieľ šetrného stavania sa podarí dosiahnuť jednoduchšie. Doterajší rozbor projektu Model Home 2020 jasne ukázal, že konečný výsledok nezávisí od špecifických vlastností jednotlivých výrobkov, ale predovšetkým od inteligentného plánovania, starostlivého výberu materiálov a dokonalého zladenia jednotlivých prvkov.

Naša nulová budúcnosť
Tak ako sa v súčasnosti presadzujú vo výstavbe pasívne domy, budeme sa v budúcnosti (či už z vlastnej voľby alebo podľa legislatívnych predpisov) čoraz častejšie stretávať s nulovými domami. Príklady vo svete naznačujú, že ich tvar, podoba aj koncept môžu byť rozličné – dom sa môže svojím vzhľadom podobať bežnej okolitej zástavbe alebo, naopak, môže byť veľmi atypický. Vzhľadom na to, že v našich končinách sa s takouto výstavbou bude len začínať, bolo by múdre vziať si príklad zo zahraničných štúdií a neopakovať ich chyby. Určite by bolo vhodné orientovať sa nielen smerom k nulovej spotrebe energie, ale aj k nulovej produkcii CO₂ a pri stavbe domu zohľadňovať aj transport a pôvod materiálu na stavbu. Niektoré štúdie nás, naopak, varujú pred prípadnými neefektívnymi inštaláciami mikroenergetických systémov a prehnanou snahou o dosiahnutie úplne nulových parametrov, ktoré sa realizujú na úkor účelnosti a komfortu obyvateľov domu.

(sf)
Spracované z podkladov Ing. Petry Šťávovej a spoločnosti VELUX

FOTO: Adam Mørk

Literatúra
1.    Domy budoucnosti – bez energie i CO2.
In: TZB Haustechnik, 2010, č. 2, s. 8 – 11.
2.    www.velux.com
3.    www.activehouse.info
4.    www.fabi-architekten.de
5.    http://beyondzeroemissions.org

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.