Nulové domy a ich vykurovanie s dôrazom na drevo: Cesta k energetickej sebestačnosti

Moderné trendy v stavebníctve, rastúce ceny energií aj záujem verejnosti o energetické úspory a zníženie nákladov na bývanie vedú k významnému nárastu počtu pasívnych domov. A záujem o tento typ výstavby porastie aj naďalej. V rámci záväzku k zníženiu emisií, ekologickejšieho životného štýlu a tiež sprísneniu získajú na území Slovenskej republiky stavebné povolenie iba nízkoenergetické či pasívne domy. Požiadavky Európskej únie, ktoré u nás platia od roku 2016, sú neúprosné - nič iné ako energeticky úsporné novostavby sa na Slovensku stavať nesmú.

Každý nový dom musí mať tzv. energetický štítok - certifikát s presným vyčíslením tzv. primárnej energie. Certifikát musí zároveň potvrdiť, že nová budova bude mať počas svojej životnosti nízke prevádzkové náklady. Postaviť si môžeme nízkoenergetický dom alebo zájsť ešte ďalej a zaradiť sa medzi priekopníkov pasívnych či dokonca nulových domov. Posledné dva druhy budú hrať prím po roku 2020, keď sa energetické normy ešte viac sprísnia a pod drobnohľadom bude rovnako tzv. primárna energia, ako aj celková potreba energie novej stavby. Podľa revidovaného znenia smernice 2002/91/ES by všetky novostavby mali mať od roku 2021 takmer nulovú spotrebu energie.

Typy energeticky úsporných domov a ich charakteristika

Rozdelenie na nízkoenergetický dom, pasívny dom a dom s nulovou spotrebou energie vychádza z celkovej spotreby energie, ktorú dom na svoje správne fungovanie a zaistenie nášho pohodlia spotrebuje. Túto spotrebu uvádzame v kilowatt hodinách na meter štvorcový za rok (kWh/m2/rok). Hlavným cieľom stavby úsporného domu je ušetriť prevádzkové náklady.

Nízkoenergetické domy

Nízkoenergetické domy (skr. NED) sú domy, v ktorých je na zabezpečenie tepelnej pohody počas celého roka spotrebovaných od 15 do 50 kWh/m2/rok. Nízkoenergetický dom spotrebúva oproti bežnému domu o polovicu až dve tretiny menej energie. Vyššie investície pôjdu predovšetkým do hrubšieho zateplenia obvodových múrov i strechy, do izolácií s vyšším tepelným odporom, kvalitnejších okien a do stavebných konštrukcií, ktoré budú dôkladnejšie brániť úniku tepla a vzniku tepelných mostov. Vzhľadom nato, že nízkoenergetické domy sú zároveň aj ekologické stavby, preferované sú prírodné stavebné materiály z obnoviteľných zdrojov, ktoré nezaťažujú životné prostredie. Ideálnymi stavebnými materiálmi z obnoviteľných zdrojov sú drevo, hlina, slama, konope alebo ovčia vlna. Tieto materiály sú prírodného charakteru a zabezpečujú prirodzenú a teda aj zdravú klímu v dome.

Pasívne domy

Pasívny dom sa vyznačuje veľmi nízkou spotrebou energie, ktorá je potrebná na zabezpečenie tepelnej pohody i na prevádzku a teda je dôležité sústrediť sa na materiály s vysokou kvalitou. Na zabezpečenie tepelnej pohody v pasívnom dome sa spotrebuje maximálne do 15 kWh/m2/rok. Na prvý pohľad sa pasívny dom od bežného domu nijako nelíši. Zo stavebno-technického hľadiska ale ide o zdokonalenie nízkoenergetického domu. V pasívnom dome sa ráta s minimálnou potrebou kúrenia i chladenia. Na zabezpečenie príjemnej vnútornej teploty počas celého roka (hlavne počas leta a v zime) postačuje ohrev, resp. chladenie vetraného vzduchu pomocou rekuperačného zariadenia a/alebo tepelného čerpadla. Takáto budova si až na pár dní v roku vystačí sama, bez aktívneho kúrenia či chladenia. Dôležité, je brať do úvahy tepelné zisky počas letných mesiacov, hlavne cez presklené plochy - okná. Do úvahy ale berieme aj to, že sa v dome nachádzajú jeho obyvatelia a spotrebiče, ktoré tiež generujú teplo.

Nulové domy

Nulový dom má ročnú spotrebu tepla na vykurovanie menšiu ako 5 kWh / m2. Dom s takmer nulovou potrebou energie je, čo sa týka zabezpečenia pohody bývania, ale aj technického riešenia, veľmi efektívny objekt. Takýto dom je navyše doplnený o technológie, ktoré na svoj chod využívajú obnoviteľné zdroje energie. Energia získaná z obnoviteľných zdrojov prostredníctvom napríklad solárnych článkov alebo tepelného čerpadla, by pri nulovom dome mala postačovať na plnohodnotnú prevádzku domácnosti. Tým pádom má majiteľ takého domu rádovo nižšie náklady na prevádzku, čo mu kompenzuje vyššiu počiatočnú investíciu pri výstavbe.

Rovnako ako pri pasívnych domoch, aj tu značnú úlohu hrá samotný koncept - usadenie stavby na pozemku, tvar domu, dispozícia, orientácia vzhľadom k slnku, konštrukčný systém a voľba materiálov. Aj nulový dom je dôkladne zabezpečený proti tepelným stratám a využíva nútené vetranie s rekuperáciou. V realizácii sú tieto domy ešte ďaleko za nízkoenergetickými aj pasívnymi domami. Ich výstavba je však drahá. 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.

Princípy a technológie nulových domov

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. V nulovom dome už nestačí brať do úvahy len cenu a spotrebu tepla. Každý nulový dom je v podstate jedinečný unikát. Jeho návrh predstavuje výzvu pre technikov, konštruktérov, architektov a projektantov, ktorí musia zvažovať každý detail vplývajúci na energetické nároky projektu.

Kľúčové aspekty dizajnu a výstavby

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. Vhodnejšie sú jednoduché tvary a menej členité obvodové múry, čím sa znižuje množstvo tepla unikajúceho cez steny. Celá budova je ďalej navrhovaná s ohľadom na okolité podmienky, prekážky, tieniace plochy či polohu vzhľadom na svetové strany a podobne.

Zvykom sú veľké presklené plochy a zimné záhrady na južnej strane a naopak malé okná na strane severnej. Celý súbor pravidiel a odporúčaní by sa dal zhrnúť do pojmu pasívna alebo solárna architektúra. 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.

Ventilácia a rekuperácia

Ďalšou dôležitou súčasťou nulových domov je vetranie a výmena vzduchu. Pasívne domy majú obrovský potenciál do budúcnosti. Meniť pasívne domy na domy podobné nulovým a následne na aktívne - ktoré energiu nevyrábajú len pre seba, ale dokážu ju dodávať do verejnej siete - je atraktívna myšlienka. Otvorenie okien a vymenenie teplého vzduchu za studený je však prílišný luxus. Vetranie v nulových domoch je riadené. Vydýchaný vzduch vetraný z budovy von je pred odvetraním vháňaný do rekuperačného výmenníka. V ňom je teplo naakumulované vo vzduchu odovzdávané čerstvému vzduchu nasávanému zvonka. Tým sa vzduch pred vstupom do budovy predhrieva.

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. V pasívnom dome nie je potrebné kúriť, lebo je dokonale zaizlovaný a nemá výrazné tepelné mosty. Práve to je dôvod vetrania pasívnych domov. Dom, ktorý nedýcha, vlhne. Je to fakt, ktorý sa rieši prirodzenou výmenou vzduchu.

Vykurovanie a chladenie nulových domov

Vykurovanie nulových domov mimo hlavnej vykurovacej sezóny by nemalo byť vôbec potrebné. Na zabezpečenie tepelného komfortu obyvateľov postačuje teplo naakumulované zo slnka, ďalej sa počíta s teplom vyprodukovaným bežnými domácimi spotrebičmi ako aj teplom, ktoré vyžarujú samotní obyvatelia. Pre zabezpečenie teplej vody sa používajú solárne kolektory alebo tepelné čerpadlá. 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. Minimálnu potrebu vykurovania zaisťuje tepelné čerpadlo, elektrinu vyrábajú strešné fotovoltické panely, prípravu teplej vody zabezpečujú solárne kolektory. Takéto požiadavky na minimálnu energetickú náročnosť vyžadujú, aby sa použili výhradne energeticky úsporné prvky technického vybavenia.

Vykurovanie drevom v nulových domoch

Počas najchladnejších mesiacov môže byť vykurovanie zabezpečované rôznymi zdrojmi s prívlastkom ekologické. Najčastejšie sa jedná o kotly na biomasu, tepelné čerpadlá či fotovoltiku. Z pohľadu 15-ročného životného cyklu zdroja tepla je ekonomicky najvýhodnejším palivom pre vykurovanie a prípravu teplej vody drevo. Na druhom mieste je zemný plyn, pri ktorom sú náklady za 15 rokov vyššie o 18 až 25 % v porovnaní s drevom. Vykurovanie drevenými peletami je drahšie o takmer polovicu a pri tepelnom čerpadle sa náklady zdvihnú až o 75 %, v porovnaní s vykurovaním s drevom. Toto porovnanie bralo do úvahy iba ekonomický aspekt.

Splyňovací kotol je zaujímavá technológia, ktorá má skôr tradičný charakter ako moderný, a preto sa používa v prípadoch, kde nemáte inú možnosť odberu energie na kúrenie a ohrev TUV. Neuveriteľné výkony sa dajú dosiahnuť pri nízkoenergetickom dome najhoršej triedy C. Je to vlastne pec, ktorá slúži ako kotol. Prikladáte jedno poleno približne každých 12 hodín a stále máte teplo a teplú vodu. Kúrenie drevom ponúka aj možnosť teplovzdušného vykurovania krbom (rozvody vzduch) - veľmi sa oplatí za rozumnú cenu.

Drevostavby a ich prínos pre nulové domy

V montovanom dome z dreva si budete užívať komfortu v každom ročnom období. Drevo má vynikajúce tepelnoizolačné vlastnosti. Drevené konštrukcie spĺňajú požiadavky požiarnej odolnosti podľa príslušnej normy. Malá hrúbka obvodových stien, keďže izolácia sa vkladá medzi nosné prvky, prispieva k úspore miesta. Drevostavby poskytujú príjemnú vnútornú klímu počas roka, drevo je výborný tepelný izolant, v lete udržiava chlad a v zime teplo. Majú lepšie tepelnoizolačné vlastnosti v porovnaní s inými konštrukciami a vysoký tepelný odpor.

Výhody drevostavieb

• Rýchla realizácia: Krátka doba výroby stavby a jej montáž. Suchý proces výstavby umožňuje stavbu realizovať aj v zimnom období.
• Ekologické materiály: Použitie ekologických a zdraviu neškodných materiálov, biologická odstrániteľnosť.
• Nízke náklady: Pomerne nízke náklady na výstavbu, úspory na preprave materiálu a mechanizmov.
• Menšie nároky: Menšie nároky na spodnú stavbu (základy) v dôsledku nízkej hmotnosti drevostavby.
• Moderné technológie: Používame inovatívne, najnovšie technológie, ktoré majú výborné tepelnoizolačné vlastnosti, čo znamená nízke náklady na vykurovanie.

Ďalšie vykurovacie a chladiace systémy

Segment vykurovania, vetrania a klimatizácie (HVAC) prechádza dynamickým vývojom. Na výber z úsporných domov máme nízkoenergetický dom, pasívny dom alebo aj nulový dom, resp. dom s takmer nulovou, teda skoro žiadnou spotrebou energie.

Tepelné čerpadlá

Tepelné čerpadlo využíva energiu z okolitého prostredia na vykurovanie a prípravu teplej úžitkovej vody. Tepelné čerpadlá na vykurovanie objektov je možné rozdeliť podľa prostredia, z ktorého sa získava energia, na tepelné čerpadlá zem - voda, voda - voda a vzduch - voda. Každé z týchto čerpadiel má iné vlastnosti a vyžaduje iný prístup do vykurovacej sústavy.

• Tepelné čerpadlo VZDUCH: Je najpoužívanejšie tepelné čerpadlo na celom svete. Energiu berie zo vzduchu a mieša ju s energiou samotného média. Úspora energie pri tepelnom čerpadle VZDUCH je okolo 30%. Veľmi dobre sa kombinuje s podlahovým vykurovaním a v nízkoenergetickom dome sa táto kombinácia vypláca. Dohrev je zabezpečený v dnešnej dobe buď elektrinou, alebo plynom.
• Tepelné čerpadlo ZEM: Je najlacnejší variant tepelných čerpadiel a preto dosahuje aj najmenšiu úsporu. Ide o hada umiestneného v zemi vášho pozemku, kde cirkuluje médium. Výdatnosť tepelného čerpadla ZEM je okolo 15%.

Elektrické podlahové kúrenie

Elektrické vykurovanie môže predstavovať prevádzkovo najúspornejší spôsob vykurovania v porovnaní s akýmkoľvek iným zdrojom energie. Najvýznamnejšou výhodou elektrického podlahového vykurovania je priaznivé rozloženia tepla v miestnosti. V porovnaní s použitím radiátorov je možné dosiahnuť úsporu energie na úrovni 10 - 15%. Pri podlahovom vykurovaní nedochádza k nežiaducemu prúdeniu vzduchu a následne ani k víreniu prachu a alergénov. Zabraňuje vzniku plesní a roztočov. V nízkoenergetickom dome máte náklady na kúrenie od 20 do 35 EUR mesačne. Pri takej nízkej sume sa vám oplatí dať si elektrické podlahové kúrenie a ušetriť na celkových nákladoch v spotrebe elektrickej energie.

Ďalšie možnosti

Plynový kotol v kombinácii s podlahovým vykurovaním alebo radiátorovým vykurovaním. Kotol navrhuje kurenár podľa energetickej bilancie stavby. Môže byť kondenzačný, alebo turbo kotol. Solárne kolektory sú doplnok k existujúcemu vykurovaciemu telesu, ako je kotol a tepelné čerpadlo. Je vhodný v teplom období, keď má najväčšiu výdatnosť a dodáva energiu z média VODA pre ohrev TUV a prípadne aj do kúrenia. Pokiaľ nie ste zástancami klimatizačných jednotiek, odporúčame vám vzduchotechnické vetranie s chladením vzduchu. Je jednak zdravšie a spotrebuje menej energie. Stropné chladenie je určené pre náročných klientov, ktorým vadí hluk vzduchotechnických rozvodov a neobľubujú ani klimatizácie.

Dôležité aspekty pri výstavbe nulového domu

Výber pozemku a orientácia

Ktorý pozemok je dobrý? To je otázka, ktorú je nutné zodpovedať ako prvú. Vhodná orientácia je základom. Rozmer je druhým faktorom, tretím faktorom je svahovitosť terénu. Tento faktor často najvýraznejšie vplýva na vašu peňaženku. Orientácia pozemku je veľmi dôležitá. Pokiaľ máte pozemok nevhodne orientovaný, máte menej možností variovať dispozíciu svojho nového obydlia. Od orientácie domu sa odvíja nie len dostatočné preslnenie domu, ale hlavne pohoda z bývania, ku ktorej potrebujeme slnko. Každá miestnosť v dome má určenú svoju vhodnú orientáciu. Napr. obývacia izba na juh. Spálňa na západ, detské izby na východ a kuchyňa na sever.

Rozmer pozemku je ďalším dôležitým aspektom vplývajúcim na dobrý pocit z bývania v rodinnom dome. Napríklad pozemok s rozmermi 20×30 metrov je ideálnym rozmerom pozemku za optimálne financie. Pozemok vo svahu alebo na rovine je naozaj otázkou peňaženky a luxusu. Dom vo svahu je niečím, po čom túži veľa Slovákov. Je to samozrejme o výhľade. Vo svahu sa Vám však navyšujú náklady na stavbu hlavne pri základoch, pivnici vo svahu, čiže zemné práce, rozbíjanie skál, oporné múry a spätné zásypy.

Tepelné mosty a vzduchotesnosť

Tepelný most je možné charakterizovať ako časť konštrukcie budovy, kde sa výrazne mení vnútorná povrchová teplota. Toto je spôsobené jednak zmenou hrúbky stavebnej konštrukcie, jednak rozdielnou veľkosťou vnútornej plochy, ktorá teplo prijíma, a vonkajšej plochy, ktorá teplo odovzdáva. Všetky miesta s tepelnými mostmi treba prekryť efektívnym tepelnoizolačným materiálom s takou hrúbkou, aby bol pokles vnútornej povrchovej teploty čo najnižší.

Nízkoenergetické domy a energeticky pasívne domy charakterizuje potreba tepla na vykurovanie a celková potreba primárnej energie. Požadované hodnoty sa dosahujú tepelnoizolačnými vlastnosťami plášťa budovy, pričom významnú úlohu zohráva tesnosť budovy. Tesnosť tepelno-izolačného plášťa budovy má minimalizovať úniky tepla prienikmi a únikmi vzduchu cez plášť budovy, pretože takáto strata energie môže tvoriť pri pasívnom dome až desiatky percent z celkovej tepelnej straty. Taktiež má zabezpečiť prostredie na správnu funkciu vzduchotechniky s rekuperáciou tepla. Takéto zariadenie výrazne zlepší energetickú bilanciu nízkoenergetického domu a pri pasívnom dome je nutnosťou.

Model Home 2020: Príklady a budúcnosť nulových domov

„Slnečný dom umiestnený neďaleko Viedne je rakúskym experimentom a dôkazom toho, že víziu stavby s minimálnymi emisiami CO2 a zaujímavou architektúrou možno realizovať.“ To sú slová Villuma Kanna Rasmussena, zakladateľa spoločnosti VELUX, ktorými možno charakterizovať filozofiu zatiaľ posledného dokončeného domu v rámci projektu 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). Slnečný dom vyrobí za 30 rokov prostredníctvom fotovoltických panelov a slnečných kolektorov toľko energie, koľko emisií CO2 vyprodukovala do tohto okamihu jeho výstavba a prevádzka. Po 30 rokoch je tak stavba CO2 neutrálna. Použitím materiálov a technológií, ktoré máme dnes k dispozícii, sa s určitosťou dá stavať CO2 neutrálne za súčasného zachovania maximálneho komfortu bývania.

tags: #nulove #domy #vykurovanie #drevom