Energeticky sebestačná ekodedina

Vzorový dom v obci Vysoká pri Morave neďaleko Bratislavy by sa mal stať základnou jednotkou budúcej ekodediny. Pri jeho výstavbe sa zohľadnili skúsenosti s výstavbou pasívnych domov u nás a zároveň sa na dosiahnutie efektívnej výstavby, a tým aj konkurenčnej ceny v porovnaní so štandardnou výstavbou použili aj niektoré úplné novinky.                

Po úspešnom ukončení projektu v Dánsku (bližšie informácie sme priniesli v čísle TZB Haustechnik č. 2/2015) sme sa chceli ďalej venovať problematike bývania a stavebníctva a priniesť svoje skúsenosti aj na Slovensko. V spolupráci s Ing. arch. Martinom Rajčanom sme začali spolupracovať na projekte ekodediny ako trvalo udržateľného komunitného bývania v prímestských satelitoch, ktorá by:

• bola energeticky úplne sebestačná,
• umožnila plnohodnotné spolunažívanie svojich obyvateľov aj bez predchádzajúcich sociálnych väzieb na dané prostredie,
• mala vyriešený problém dopravnej mobility rovnako formou úplnej energetickej nezávislosti.

Na dosiahnutie energetickej nezávislosti sme ako základnú obytnú jednotku navrhli drevostavbu rodinného domu v pasívnom štandarde. V dome možno meniť dispozičné riešenie podľa potrieb jeho užívateľov.

Táto časť projektu je už úspešne ukončená, v súčasnosti je vo výstavbe vzorový dom v obci Vysoká pri Morave neďaleko Bratislavy. Pri jeho výstavbe sa zohľadnili skúsenosti s výstavbou pasívnych domov u nás a zároveň sa na dosiahnutie efektívnej výstavby, a tým aj konkurenčnej ceny v porovnaní so štandardnou výstavbou použili aj niektoré úplné novinky.

Energetická úspornosť

Nosný systém domu tvorí ľahká drevená konštrukcia z osvedčených I nosníkov od firmy Steico, navrhnutá s minimálnym počtom tepelných mostov. Celá šírka konštrukcie je zateplená fúkanou celulózou, čo minimalizovalo rozmery tepelnoizolačnej obálky domu pri zachovaní potrebnej hrúbky izolácie na dosiahnutie pasívneho štandardu. Celá hrúbka steny je tak vlastne hrúbka tepelnej izolácie.

Proces výstavby modelového rodinného domu

Fasádu tvorí hydroizolačná fólia Protan, ktorá prechádza plynulo zo strechy na obvodový plášť domu a plní súčasne estetickú aj hydroizolačnú funkciu. Potrebu výroby tepla, teplej vody a potrebu hygienickej výmeny vzduchu s rekuperáciou pokrýva kompaktná jednotka, ktorá využíva na výrobu tepla tepelné čerpadlo typu zem – voda. Výhodou takéhoto riešenia v našich klimatických podmienkach je možnosť využiť zemný výmenník ako zdroja tepla počas vykurovacej sezóny a, naopak, mimo vykurovacieho obdobia ako zdroj lacného, účinného a zdravotne úplne bezchybného chladenia pre sálavé chladenie domu, čo zároveň regeneruje samotný výmenník.

Proces výstavby modelového rodinného domu

Na rozvod tepla a chladu v dome slúžia panely Uponor rozmiestnené po stenách domu. Na pospájanie rozvodov sa použili plnoprietokové fitingy. Cieľom bolo dosiahnuť minimálne tlakové straty systému, a tým ešte zvýšiť energetickú úspornosť navrhnutého riešenia.

Vnútorné prostredie

Rovnaká pozornosť ako energetickej úspornosti sa pri návrhu a výstavbe domu venovala aj jeho vnútornému prostrediu. Stavba je veľmi dobre utesnená, priebežný BDT má hodnotu n₅₀ = 0,34/hod, preto možno kvalitu vzduchu v interiéri regulovať automaticky s minimálnou mierou infiltrácie vzduchu z exteriéru. Pritom sa dá riadiť nielen teplota a vlhkosť, ale aj znečistenie. Pomocou snímačov CO₂ sa kontroluje kvalita vzduchu a zároveň sa reguluje objem výmeny podľa aktuálnej potreby. Privádzaný vzduch sa viacnásobne filtruje, preto je jeho čistota lepšia ako čistota vzduchu v exteriéri. Tam môže byť vzduch prechodne znečistený napríklad veľkým počtom alergénov, ktoré spôsobujú zdravotné problémy čoraz väčšej časti populácie.

Pasívny štandard

Novostavba rodinného domu, ktorá je základná jednotka pri výstavbe ekodediny, spĺňa kritériá pasívneho štandardu. Potreba tepla na vykurovanie je tak na úrovni 15 kWh/(m².rok) a stupeň vzduchovej priepustnosti energetickej obálky meraný BlowerDoor testom je n₅₀ = 0,34/hod. Tepelná strata objektu je iba 2,5 kW! Distribúciu tepla na pokrytie tepelnej straty zabezpečuje nízkoteplotný vykurovací systém rozvodov vykurovacej vody v obvodových stenách obytných priestorov, resp. v podlahe v kúpeľni.

Inštalácia vykurovacích panelov v stenách predpokladá využitie týchto plôch na chladenie počas letného obdobia. To umožňuje inštalovaná kompaktná jednotka X2 firmy Drexel und Weiss, ktorá predstavuje kombináciu efektívneho tepelného čerpadla a vetracej jednotky s účinným systémom získavania tepla z odvádzaného vzduchu, tzv. rekuperáciou. Tepelné čerpadlo využíva ako zdroj energie primárny okruh – zemný kolektor s rúrkami s dĺžkou asi 200 m, ktoré sú naplnené nemrznúcou zmesou. Tepelné čerpadlo využíva tento zdroj prioritne na prípravu teplej vody a tiež na vykurovanie objektu, ale aj ďalšími spôsobmi – napríklad na pasívne chladenie v letnom období.

Kompaktná jednotka X2 firmy Drexel und Weiss predstavuje kombináciu efektívneho tepelného čerpadla a vetracej jednotky s rekuperáciou.

S minimálnymi prevádzkovými nákladmi na chladenie tak možno regenerovať využívaný primárny okruh tepelného čerpadla. Ide o HDPE potrubie s priemerom 40 mm uložené na pozemku v okolí samotného rodinného domu. Takéto kombinované využitie jednotlivých funkcií kompaktnej jednotky zabezpečuje vysokú efektívnosť celého systému.

Neoddeliteľnou súčasťou celého systému je vetracia jednotka s rekuperáciou. Súčasťou systému vetrania je dvojstupňová filtrácia privádzaného vzduchu, ako aj filtrácia odvádzaného vzduchu s cieľom ochrany rekuperačného výmenníka. Na zabezpečenie ochrany rekuperačného výmenníka proti mrazu sa opätovne využíva primárny okruh tepelného čerpadla. Aj v tomto prípade má prepojenie tepelného čerpadla a vetracej jednotky jediný cieľ – vysokú efektívnosť celého systému.

Výmena vzduchu sa môže riadiť programovo, podľa obsadenosti objektu v týždennom cykle, alebo ešte jednoduchšie, ako je to v tomto prípade, pomocou snímania úrovne CO₂ z odvádzaného vzduchu vo vetracej jednotke. Jednotlivým úrovniam CO₂ možno jednoducho priradiť intenzitu výmeny vzduchu. V takom prípade možno na reguláciu vetrania úplne zabudnúť. Aj keď sa jeho obyvatelia vydajú za svojimi povinnosťami, systém sa po prevetraní objektu automaticky vypne.

Inštalácia efektívnych systémov riadeného vetrania, prípravy teplej vody, vykurovania a chladenia sleduje zabezpečenie vysokej kvality vnútorného prostredia pri minimálnych prevádzkových nákladoch, čo sú hlavné atribúty pasívneho štandardu budov.

Prispôsobivý model ako základ ekodediny

Stavba je tesne pred dokončením, po nájdení vhodnej rodiny na užívanie domu bude odovzdaná do prevádzky s cieľom získať hodnoty reálne nameranej spotreby energie pri poznaní konkrétneho užívateľského správania obyvateľov domu počas celého roka. Tieto údaje sa potom budú dať modifikovať s relatívne vysokou presnosťou aj na iné miesta výstavby pomocou Pasiv Haus Projekt Packet (PHPP).

Vnútorné priestory v súčasnej fáze a po dokončení

Použitím nameraných hodnôt a ich úpravou pre konkrétne miesto a využitím máp slnečného žiarenia a výskytu vetra v danej oblasti budeme vedieť dopočítať množstvo energie, optimálny podiel využitia slnečnej a veternej energie, ako aj množstvo potrebnej kapacity úložiska energie.

Vizualizácia priestorov rodinného domu –  kvalite vnútorného prostredia sa venovala veľká pozornosť.

Pri budovaní ekodediny sa počíta s pokrytím energetických potrieb domov inštaláciou fotovoltických panelov na šikmých strechách domov a energiou získanou z malej veternej turbíny. Každý dom bude mať veľkokapacitné úložisko elektrickej energie, ktoré budú tvoriť domové batérie. V návrhu sú aj elektromobily s možnosťou prepravy väčšieho počtu pasažierov, ktoré budú súčasťou e-mobility dediny fungujúcej na platforme spoločného zdieľania.

Pre plnohodnotné bývanie v komunite pracujeme na urbanistickom riešení dediny tak, aby vznikol priestor na vzájomné spolužitie jej obyvateľov pri prirodzenom rešpektovaní súkromia v miestach, kde to je prirodzené.

Budúcnosť si vyžaduje novú definíciu potrieb

Myslíme si, že blízka budúcnosť bude patriť takým riešeniam riadenia spotreby energií, ktoré budú meniť zaužívané stereotypy užívania domov a správania ich obyvateľov. Bude si treba znovu zadefinovať jednotlivé potreby. Potrebujeme, aby mal každý dom práčku a sušičku bielizne? Alebo potrebujeme dostupnú službu čistenia bielizne?

Potrebujeme v každom dome dve autá? Alebo potrebujeme jednoduché a dostupné dopravné spojenie do mesta? Potrebujeme byť pripojení na elektrickú sieť, aby sme mohli používať všetky elektrické spotrebiče, na ktoré sme zvyknutí štandardne v domácnosti, alebo potrebujeme dostupné služby, ktoré vieme vzájomne zdieľať?

Predpokladáme, že hľadanie odpovedí na tieto otázky potvrdí oprávnenosť existencie takých služieb, akými je už dnes dodávka svetla.

My vlastne vôbec nepotrebujeme byť pripojení na elektrickú sieť, mať svoje rozvody, vypínače či zdroje svetla na to, aby sme mohli v dome svietiť. My potrebujeme len dostupnú spoľahlivú službu dodávky svetla, keď ju chceme využívať. Aj toto môže byť cesta k efektívnejšiemu využívaniu energetických zdrojov a rýchlejšiemu nástupu nových technológií.

Projekt v Dánsku – dom z pneumatík

Jeden z najunikátnejších inteligentných ekodomov vznikol v Dánsku, kde ho v roku 2014 postavil deväťčlenný tím študentov z celej Európy (vrátane autora tohto článku).

Základnými materiálmi sú guma a drevo. Cieľom projektu bolo navrhnúť a postaviť dom vhodný do oblastí, kde je obmedzený prístup k energiám aj štandardným stavebným materiálom, a následne ho bezodplatne ponúknuť všetkým záujemcom prostredníctvom internetu. Tento cieľ sa podarilo naplniť, na stránke www.ByvajmeRozumne.sk sú voľne dostupné všetky návrhy, nákresy a výpočty k tomuto projektu a zároveň aj ďalšie informácie získané monitorovaním prevádzky domu, použiteľné aj pri iných projektoch.

Dodnes sa organizujú priamo vo vzorovom dome v Dánsku prednášky a exkurzie, o ktoré je stále záujem.

Foto a vizualizácie: archív autora

Dárius Moravčík
Autor sa podieľa na danom projekte, v minulosti bol členom tímu študentov dánskej neziskovej organizácie Building Tomorrow, ktorá postavila Dom z pneumatík.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 4/2017.