10. Energeticky úsporné stavby

Transkript

1 10. Energeticky úsporné stavby Klíčová slova: Nízkoenergetický dům, pasivní dům, nulový dům, aktivní dům, solární panely, fotovoltaické články, tepelné ztráty objektu, součinitel prostupu tepla. Anotace textu: Energeticky úsporné stavby se dělí do několika kategorií podle velikosti energetické potřeby objektů. Množství energie, potřebné na provoz domu, je závislé na množství tepelné izolace, na dokonalosti vyřešení staveních detailů, na způsobu využívání přírodní energie (sluneční záření, tepelná čerpadla apod.)a na způsobu zpětného využívání vnitřního tepla objektu. Energeticky úsporné stavby jsou stavby, které mají menší spotřebu energie na vytápění, ale i na ostatní provoz objektu než stavby normální. Můžeme je rozdělit na: stavby nízkoenergetické stavby pasivní stavby nulové stavby aktivní Pro zařazení stavby do některé z těchto skupin je nutno provést výpočet energetické potřeby objektu. Při výpočtu se hodnotí potřeba energie na vytápění, potřeba energie na přípravu teplé vody, potřeba energie na osvětlení, potřeba energie na větrání a další úpravu vzduchu, potřeba energie na chlazení a potřeba energie na provoz (všechny spotřebiče). Ze všech těchto faktorů lze nejvíc ovlivnit potřebu energie na vytápění. Nízkoenergetická stavba je taková stavba, jejíž spotřeba energie na vytápění se pohybuje mezi kwh/m 2 za rok. Pasivní stavba - je stavba, jejíž spotřeba energie na vytápění je menší než 15 kwh/m 2 za rok. Současně nesmí u této stavby celkové množství primární energie spojené s provozem budovy (vytápění, ohřev teplé užitkové vody, úprava vzduchu a elektrická energie pro spotřebiče) překročit hodnotu 120 kwh/m 2 za rok. Nulová stavba sem patří stavby, jejichž spotřeba energie na vytápění je menší než 5 kwh/m 2 za rok. Aktivní stavby tyto stavby většinou využívají k vytápění tepelná čerpadla, k ohřevu teplé užitkové vody solární energii a fotovoltaické články vyrábí takové množství elektrické energie, že objekt

2 v průběhu roku více energie vyrobí, než spotřebuje. Stavba je napojena na elektrickou veřejnou síť. V době, kdy slunce nesvítí, proud odebírá. Když však slunce svítí, tak vyrobí tolik energie, že přebytek dodává do sítě. Obrázek 1: Jeden z prvních pasivních domů z roku 1990 v německém Darmstadtu. První pokusy o stavby nízkoenergetických domů se uskutečnily v roce 1939 v USA. Poté následovaly další více či méně úspěšné pokusy. První pasivní domy vznikaly v Německu po roce Evropská unie zavádí jednu z největších změn ve stavebnictví v historii, která má výrazně snížit vliv lidí na životní prostředí. Podle již schválené směrnice o energetické náročnosti budov bude možné stavět od roku 2020 prakticky jen pasivní domy. Obrázek 2: S-HAUSE ekologický pasivní dům ze dřeva a slámy, postavený v roce 2005 v Dolním Rakousku Prvním z důležitých faktorů při návrhu nízkoenergetických nebo pasivních domů je jejich umístění na stavební parcele, tvar domu a především orientace ke světovým stranám. Tvar domu by měl být co nejjednodušší, s nejmenší ochlazovanou plochou. Členitý objekt má příliš velkou vnější plochu a jeho

3 tepelné ztráty jsou tedy velké. Chceme-li ušetřit energii, musíme využít všeho, co nám příroda nabízí. Je to v první řadě sluneční energie. Do jižní fasády je nutno navrhnout většinu oken, do severní fasády minimum. Z toho plyne také řešení vnitřní dispozice, obytné místnosti se umisťují v jižní části domu a zázemí v severní části. Sluneční energii dále zachycují sluneční kolektory a fotovoltaické články. Sluneční kolektory zajišťují ohřev teplé užitkové vody. Fotovoltaické zařízení má ve srovnání s jiným zdroji celou řadu ekologických i provozních výhod. V našich klimatických podmínkách je však třeba počítat i s nevýhodami. Výhody: Používá se prakticky nevyčerpatelný zdroj energie. Při provozu nevznikají žádné emise nebo jiné škodlivé látky. Provoz je zcela bezhlučný, bez pohyblivých dílů. Jednoduchá instalace solárního systému Provoz zařízení prakticky nevyžaduje obsluhu, snadná elektronická regulace. Nevýhody: Poměrně nízká průměrná roční intenzita slunečního záření. Krátká průměrná roční doba slunečního svitu. Velké kolísání intenzity záření v průběhu roku. Malá účinnost přeměny a z toho plynoucí nároky na plochu článků. Vysoké investiční náklady na instalaci. Poměrně malá životnost (20 let) v poměru k ceně. Při příznivém počasí fotovoltaické zařízení vyrábí elektrickou energii a předává ji do veřejné sítě. Podle množství odebírané energie lze objekt zařadit do skupiny nízkoenergetické (odebírá větší množství), pasivní (odebírá malé množství), nulové (odběr a příjem energie se zhruba rovná) a aktivní (dodává víc energie, než odebírá). Obrázek 3: horská chata Schiestthaus v Hochschwabu z roku výška 2156 m. n m.- pasivní stavba

4 Dalším určujícím faktorem energetických úspor je potřeba tepla na vytápění. Ta je dána jednak tepelnými ztrátami objektu, jednak navrženým způsobem otopné soustavy. Tepelné ztráty objektu lze ovlivnit správným návrhem a provedením stavby. Veškeré vnější konstrukce se musí dobře zateplit. Obvodový plášť se z vnější strany opatří dostatečně silnou tepelnou izolací. Silná vrstva tepelné izolace ( mm) je také součástí podlahy na terénu a ve skladbě stropu nad podlažím pod střechou. Mezi nejčastěji používané tepelné izolace patří skelná vlna, minerální vlna, polystyren, pěnové sklo, sláma, celulóza, ovčí vlna, konopí, len. Velmi důležitou částí stavby jsou výplně otvorů. U běžné stavby jsou to místa, kudy uniká největší množství tepla. Nejdůležitějším parametrem pro hodnocení kvality oken a dveří pro nízkoenergetické budovy je součinitel prostupu tepla U. Je to hodnota pro celé okno tedy pro zasklení včetně rámu. Požadavky normy na tento parametr jsou neustále zpřísňovány, ale doporučená hodnota pro okna pasivních domů je nyní U W = 0,8 W/(m².K). Pro zasklení se používají izolační trojskla. Osazovací rámy i rámy křídel jsou řešeny 6-ti komorovým systémem se zateplenou vložkou. U pasivních domů je většina oken pevně zasklena, protože to zlepšuje jejich tepelně technické vlastnosti. U těchto objektů se pro větrání používá vzduchotechnický systém s rekuperací tepla. Otvírací okna se navrhují jen v omezeném počtu pro případ selhání vzduchotechnického systému. Obrázek 4: Plastové okno s izolačním trojsklem a šestikomorovým zatepleným rámem, U=0,76 W/m2K

5 Obrázek 5: Dřevěné okno s izolačním trojsklem, U=0,9 W/m2K Zvýšenou pozornost je třeba věnovat stavebním detailům. Jsou to místa obvyklých tepelných mostů, jako například věnce, překlady, napojení konstrukce balkónu, pozednice, základové pasy apod. Nestačí jenom dobře vyřešit detaily v projektu, musí se také dokonale provést na stavbě. Potom teprve funguje pasivní nebo nízkoenergetický objekt tak, jak má. Většinu spotřeby energie na vytápění by pasivní a nízkoenergetické domy měly pokrýt ze svých vnitřních zisků. Přesto je třeba navrhnout aktivní způsob vytápění pro případ, kdy vnitřní zisky nestačí. Pokud je množství potřebného tepla rovno nebo menší 10 W/m², nepotřebuje dům zvláštní soustavu na vytápění a stačí k regulaci teploty využívat vnitřní vzduch. Ačkoliv způsob vytápění není pro pasivní domy určen, je klasický systém otopných těles nevhodný pro obtížnou regulaci a nadměrnou dimenzi. Podlahové topení nebo otopné žebříky se provádí zpravidla v koupelnách. K ohřevu vody je vhodné využít například solární systém, ten může pomoci i s podlahovým či stěnovým přitápěním, může ohřívat i akumulační nádrž. Další z možností je využití tepelného čerpadla napojeného na zemní kolektor. Takový systém pak může v létě prostory domu ochlazovat. Další možností je tepelné čerpadlo napojené na vzduchotechnický systém domu, které získává teplo z odváděného vzduchu.